基于單-混菌的電化學微生物傳感器對水體毒性檢測的研究.pdf

1、隨著化學產(chǎn)品的濫用，環(huán)境污染問題令人擔憂。許多國家面臨著由于大量的廢棄物和毒性物質(zhì)排放到水環(huán)境中所引起嚴重的生態(tài)毒理性問題，水環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)成為世界各國關注的熱點。對水體毒性物質(zhì)的檢測成為科學家研究的熱點。傳統(tǒng)的水體毒性測試體系利用水生生物如魚類等測試水體中的污染物。這種方法能夠直觀反映毒性物質(zhì)對生物體的毒性效應，然而成本較高、測試時間長并且在社會上具有強烈的道德爭議。發(fā)光細菌法是目前應用最為廣泛的水體毒性檢測方法，通過測定吸收光的強度來

2、評估水體樣品的綜合毒性。但是該方法對于測試環(huán)境的要求較為苛刻，不能提供對來自日常生產(chǎn)生活中廢水水樣的毒性評估，它不是評估水體系統(tǒng)毒性水平的一種理想方法。因此，開發(fā)一種操作簡單、省時低耗、沒有道德爭議的水環(huán)境毒性檢測的技術意義重大。
　　本論文是以鐵氫化鉀為人工媒介體分別研制了基于單一菌種大腸桿菌和混合菌種活性污泥的電化學微生物傳感器。該傳感器可對水體毒性檢測并可實現(xiàn)長期在線監(jiān)測。具體的工作內(nèi)容如下：
　　1.采用單一菌種大腸

3、桿菌作為受試體，液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌48 h，通過PBS緩沖溶液使其懸浮于測試液中，結(jié)合鐵氰化鉀媒介和電化學量化方法，優(yōu)化了實驗條件，通過對測試菌體濃度、操作時間、培養(yǎng)溫度和反應溶液的pH值等因素的試驗，確定了最佳的工藝條件：測試單一菌種大腸桿菌濃度為OD600=4.0，用pH=6的PBS溶液配制，操作時間20 min,反應溫度40℃。測定了在最佳實驗狀態(tài)下的重金屬離子和有機物質(zhì)對菌體的呼吸抑制能力，Zn2+、Hg2+、Cd2+、P

4、b2+四種重金屬離子對大腸桿菌毒性抑制的IC50值分別為5.367 mg/L，2.620 mg/L,8.222 mg/L和28.32 mg/L，三種有機試劑的IC50值分別為PA19.75 g/L; methanol196.5 g/L;3,5-DCP5.152 mg/L，確定了對大腸桿菌呼吸抑制作用的毒性大小順序，、Hg2+>Cd2+>Zn2+>Pb2+,有機物的毒性順序是3,5-DCP>acetone>methanol。并闡述了單一菌

5、種作為受試體的優(yōu)劣勢，為使用混合菌體評價水體毒性做了鋪墊。
　　2.采用天然混合菌體活性污泥作為受試體，鐵氰化鉀作為電子受體檢測了水中各類污染物。通過優(yōu)化實驗條件，考察了菌體濃度、操作時間、培養(yǎng)溫度、溶液pH等因素對實驗結(jié)果的影響，確定了適于水體毒性檢測的最優(yōu)條件，活性污泥濃度OD600為1.375，反應時間30 min,培養(yǎng)溫度35℃，反應溶液pH值為7。在已優(yōu)化好的實驗條件下，對含有不同毒性物質(zhì)的水體樣品進行毒性評估，四種重金

6、屬離子對活性污泥混合菌體的毒性作用順序為Hg2+>Zn2+>Cd2+>Pb2+;三種有機物質(zhì)的毒性順序為3,5-DCP> Acetone> Methanol;兩種代表性農(nóng)藥的毒性順序為Machete>DDT。測試結(jié)果與其他方法的測試結(jié)果進行對比，測試值越低說明方法的靈敏度越低。對Hg2+、Cd2+、3,5-DCP、甲醇、Machete的測試結(jié)果均比其他方法的結(jié)果小，體現(xiàn)了該方法高靈敏度、低成本和很強的實用性等特點，再次驗證了該方案的優(yōu)越