基于電化學(xué)的微生物傳感器對水體急性生物毒性的檢測分析.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,越來越多的有毒物質(zhì)如重金屬和農(nóng)藥等進入水體,對水環(huán)境造成嚴重污染。這些物質(zhì)在環(huán)境中經(jīng)過復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化過程,又會形成新的污染物。有些污染物還可能進入食物鏈并在生物體內(nèi)蓄積,對生物產(chǎn)生各種各樣的毒性效應(yīng)。急性生物毒性實驗可以對環(huán)境污染提供預(yù)警,探明環(huán)境污染物對機體短時間接觸引起的毒害作用。
　　生物傳感器因其具有體積小、響應(yīng)快、可實現(xiàn)原位在線監(jiān)測等特點,在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域備受青睞。本論文分別以大腸桿菌

2、為代表的原核生物和以真菌為代表的真核生物酵母菌為受試對象,在對微生物固定化技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了三種全細胞微生物傳感器,優(yōu)化了實驗參數(shù),并對水體常見重金屬離子、酚類、農(nóng)藥的急性生物毒性進行了檢測分析。微生物固定化技術(shù)研究表明,基底材料為接枝聚合物PVA-g-P(4-VP)溶膠、PVA-Na2SO4溶膠、PVA-海藻酸鹽混合溶膠來固定微生物,傳感器均具有很好的毒性分析性能。采用微生物細胞壁預(yù)處理技術(shù),有效地提高了檢測靈敏度。
　　

3、構(gòu)建了以大腸桿菌為指示生物的全細胞微生物傳感器,初步探討了其在重金屬(Cu2+、Zn2+、Pb2+)及其二元聯(lián)合毒物、農(nóng)藥污染物(莠滅凈、乙酰甲胺磷)及其二元聯(lián)合毒物的急性生物毒性分析中的應(yīng)用性能。不同培養(yǎng)周期微生物細胞制備的微生物傳感器的毒性分析性能存在一定的差異性,對數(shù)生長期的大腸桿菌型全細胞微生物傳感器具有良好的毒性響應(yīng)特性。最優(yōu)實驗條件為E.coli培養(yǎng)16h,苯醌為電子傳遞介體,呼吸基質(zhì)pH6-8。所測毒物對E.coli的呼吸

4、抑制作用大小順序為:Cu2+>Zn2+>Pb2+,乙酰甲胺磷>莠滅凈,與發(fā)光細菌、魚類、藻類等其他方法檢測所得結(jié)果一致,并具有良好的穩(wěn)定性,RSD<5％。這種電化學(xué)全細胞生物傳感器毒性分析方法具有快速靈敏、成本低廉、操作簡單等優(yōu)點,有望用于水體急性生物毒性的在線檢測。
　　構(gòu)建了以真菌釀酒酵母為指示生物的的一次性微生物膜傳感器,對3,5-二氯苯酚、重金屬離子、農(nóng)藥、實際水體的急性生物毒性進行了檢測。為了提高檢測靈敏度,我們對酵母菌

5、的細胞壁進行了預(yù)處理,并通過原子力顯微鏡、電化學(xué)響應(yīng)、流式細胞儀檢測微生物細胞活性這三種方式共同探明釀酒酵母最佳預(yù)處理條件。結(jié)果表明最靈敏穩(wěn)定的實驗條件為:乙醇預(yù)處理細胞16h,苯醌為電子傳遞介體,呼吸基質(zhì)pH7。在該一次性微生物膜的制備過程中,我們使用PVA-海藻酸鹽混合溶膠來包埋酵母菌,該混合溶膠成大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于物質(zhì)的進入。同時,PVA溶膠還通過Na2SO4誘導(dǎo)成微晶結(jié)構(gòu),有效降低了溶膠的溶脹性。該一次性微生物膜具有很強的韌性