構(gòu)建化學(xué)和生物傳感界面用于環(huán)境有機污染物檢測新方法研究.pdf

1、環(huán)境污染目前已經(jīng)成為全球性問題，大部分環(huán)境污染物對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的威脅。
　　 持久性有毒污染物與臭氧層破壞以及溫室效應(yīng)并稱為21世紀(jì)影響人類生存與健康的三大環(huán)境問題。無論是《斯德哥爾摩公約》中確定的21類持久性有機污染物，還是美國EPA確定的12類持久性生物富集有毒化合物，以及環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的研究都與持久性有毒化學(xué)污染物有關(guān)。多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯就是其中兩類典型的持久性有毒污染物，它們在環(huán)境中分布廣泛，但多是痕量

2、的，并且不易分解，具有高脂溶性，水溶性低，易于生物富集，同時不僅具有“三致”毒性（致癌、致畸和致突變），而且具有內(nèi)分泌干擾作用。酚污染同樣會給生態(tài)系統(tǒng)帶來很大危害，其中還有一部分酚類化合物屬于內(nèi)分泌干擾物質(zhì)或是它們的代謝產(chǎn)物。
　　 加強對環(huán)境污染物的檢測分析是進行環(huán)境風(fēng)險評價及對它們實施防控的重要前提。由于環(huán)境污染物通常處于痕量級，為了便于環(huán)境污染物的應(yīng)急監(jiān)測和簡易監(jiān)測，非常有必要建立相應(yīng)的簡便快速、價格低廉、能滿足一定靈敏度

3、和準(zhǔn)確度的簡易檢測技術(shù)。電化學(xué)分析方法由于靈敏、快速等特點在環(huán)境污染物分析方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是將免疫技術(shù)與電化學(xué)傳感技術(shù)相結(jié)合，成為研究高效、便捷的環(huán)境痕量有機污染物分析檢測新方法的發(fā)展趨勢。構(gòu)建高靈敏、高選擇性的傳感界面是新型化學(xué)修飾電極和電化學(xué)生物傳感器研制的關(guān)鍵，也是國內(nèi)外環(huán)境分析工作者研究的熱點課題之一。
　　 本論文通過兩類傳感界面的構(gòu)建，構(gòu)筑了新型的聚合物修飾電極和電化學(xué)免疫傳感器，研究了其電化學(xué)行為，并且

4、建立了萘酚、對苯二酚、雙酚A和部分多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯等物質(zhì)的伏安分析新方法。具體內(nèi)容如下:
　　 1、將吖啶橙單體電化學(xué)聚合于玻碳電極表面制備聚吖啶橙膜修飾電極，考察該電極的制備條件和對萘酚同分異構(gòu)體的電催化性能及選擇性能，主要研究了溶液酸度、掃描速率、富集時間和溫度等條件對1-萘酚在該修飾電極上響應(yīng)的影響，并且討論了反應(yīng)機理。實驗表明，在最佳的測試條件下，1-萘酚濃度分別在2.0×10-7～3.2×10-6mol·L-1和5.

5、2×10-6～1.2×10-4mol·L-1范圍內(nèi)與聚吖啶橙膜修飾電極上的響應(yīng)峰電流呈良好線性關(guān)系，檢出限達(dá)8.0×10-8mol·L-1（S/N為3）。該修飾電極用于1-萘酚的測定比以往的研究有更好的電催化氧化能力和更寬的檢測線性范圍。將該方法應(yīng)用于實際環(huán)境樣品的分析，并考察了方法的加標(biāo)回收率，結(jié)果令人滿意。實際樣品分析結(jié)果與HPLC測定結(jié)果進行比較，具有較好的一致性，表明所建立的方法對環(huán)境持久性有毒污染物的檢測分析是可行的、有效的。

6、
　　 2、將結(jié)晶紫動電位聚合在玻碳電極表面構(gòu)建聚結(jié)晶紫膜修飾電極，考察修飾電極對苯二酚同分異構(gòu)體的電催化作用，實驗研究了聚結(jié)晶紫膜修飾電極的制備條件以及不同pH值、富集時間和掃描速率等條件下對苯二酚在聚結(jié)晶紫膜修飾電極上的電化學(xué)行為，推導(dǎo)了對苯二酚在該電極上的反應(yīng)機理。實驗發(fā)現(xiàn)，在苯二酚同分異構(gòu)體共存時，該修飾電極對對苯二酚的氧化表現(xiàn)出優(yōu)良的電催化性能和選擇性能。該方法應(yīng)用于實際廢水中對苯二酚的加標(biāo)測定，并與HPLC進行比較，

7、結(jié)果滿意可靠。
　　 3、雙酚A是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，已經(jīng)被許多國家認(rèn)定為優(yōu)先污染物。實驗將具有芳環(huán)的染料酸性藍(lán)62單體電化學(xué)聚合于玻碳電極表面，制備膜修飾電極，實現(xiàn)復(fù)雜體系中痕量雙酚A的快速靈敏檢測。實驗發(fā)現(xiàn)，在選定的最佳條件下對比空白電極上的響應(yīng)，雙酚A在聚合物膜修飾電極上的氧化峰電流顯著增大，氧化峰電位負(fù)移100mV，檢出限達(dá)2.0×10-8mol·L-1（S/N為3）。電極在室溫下保存45天后，對雙酚A的催化氧化性能為原來

8、的92％，說明穩(wěn)定性良好。利用該方法測定食品包裝材料中雙酚A，同時與HPLC進行比較，結(jié)果滿意。該方法為測定環(huán)境和食品中雙酚A含量提供了新思路。
　　 4、根據(jù)巰基與金能通過Au-S鍵強力結(jié)合的原理，將硫脲固定在金電極表面，再利用硫脲本身的氨基結(jié)合納米金粒子來吸附萘抗體而制備萘免疫傳感器。納米金的使用能保持抗體的活性，從而使該免疫傳感器具有較高的穩(wěn)定性和靈敏度。實驗研究了該免疫傳感器的制備、表征及其對萘的電化學(xué)響應(yīng)。在優(yōu)化的實驗

9、條件下，NA濃度在0.5～100ng·mL-1范圍內(nèi)與響應(yīng)電流值呈線性相關(guān)，檢測下限為0.08ng·mL-1。構(gòu)建的新型電化學(xué)免疫傳感器具有好的生物相容性、高的抗體固定量和易于更新等優(yōu)點，應(yīng)用于實際環(huán)境樣品中萘的測定，結(jié)果滿意。與HPLC方法進行對照，兩種方法具有一致性。
　　 5、將PB電化學(xué)沉積在玻碳電極表面做為電子轉(zhuǎn)移媒介體，再引入納米金粒子固定蒽抗體，構(gòu)建無標(biāo)記免疫傳感器。傳感器上的抗體與蒽抗原發(fā)生特異性反應(yīng)，使傳感器的

10、響應(yīng)電流發(fā)生變化，實現(xiàn)對蒽的測定。在優(yōu)化的實驗條件下，蒽濃度在0.1～120ng·mL-1范圍內(nèi)與響應(yīng)電流值呈線性相關(guān)，檢測下限為0.02ng·mL-1。利用該方法測定印染污泥中蒽含量，并與HPLC方法進行比較，結(jié)果滿意。該免疫傳感器具有操作簡單、響應(yīng)時間短、靈敏度高、穩(wěn)定性好、易于更新等顯著優(yōu)點。
　　 6、利用殼聚糖分子內(nèi)大量的氨基吸附納米金粒子來固定PCB77抗體制備免疫傳感器，用于環(huán)境土壤樣品中PCB77的檢測。通過交流

11、阻抗技術(shù)、循環(huán)伏安法和示差脈沖法對電極的制備過程和實驗條件進行了優(yōu)化，并對免疫傳感器的作用機理及性能進行了詳細(xì)研究。實驗結(jié)果表明，該方法提高了抗體的固定量，增強了傳感器的靈敏度和選擇性。在最佳的測試條件下，檢測下限為0.01ng·mL-1。應(yīng)用于實際環(huán)境樣品的分析，結(jié)果令人滿意。實際樣品檢測結(jié)果與GC/MS測定結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)性較好，在誤差范圍內(nèi)存在的差異是可以接受的。
　　 本論文將化學(xué)和生物傳感技術(shù)，應(yīng)用于實際環(huán)境樣品中