基于單-混菌的電化學(xué)微生物傳感器對(duì)水體毒性檢測(cè)的研究.pdf

1、隨著化學(xué)產(chǎn)品的濫用，環(huán)境污染問(wèn)題令人擔(dān)憂。許多國(guó)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(yán)重的生態(tài)毒理性問(wèn)題，水環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。對(duì)水體毒性物質(zhì)的檢測(cè)成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的水體毒性測(cè)試體系利用水生生物如魚(yú)類(lèi)等測(cè)試水體中的污染物。這種方法能夠直觀反映毒性物質(zhì)對(duì)生物體的毒性效應(yīng)，然而成本較高、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)并且在社會(huì)上具有強(qiáng)烈的道德?tīng)?zhēng)議。發(fā)光細(xì)菌法是目前應(yīng)用最為廣泛的水體毒性檢測(cè)方法，通過(guò)測(cè)定吸收光的強(qiáng)度來(lái)

2、評(píng)估水體樣品的綜合毒性。但是該方法對(duì)于測(cè)試環(huán)境的要求較為苛刻，不能提供對(duì)來(lái)自日常生產(chǎn)生活中廢水水樣的毒性評(píng)估，它不是評(píng)估水體系統(tǒng)毒性水平的一種理想方法。因此，開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)單、省時(shí)低耗、沒(méi)有道德?tīng)?zhēng)議的水環(huán)境毒性檢測(cè)的技術(shù)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(xué)微生物傳感器。該傳感器可對(duì)水體毒性檢測(cè)并可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)。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(guò)PBS緩沖溶液使其懸浮于測(cè)試液中，結(jié)合鐵氰化鉀媒介和電化學(xué)量化方法，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件，通過(guò)對(duì)測(cè)試菌體濃度、操作時(shí)間、培養(yǎng)溫度和反應(yīng)溶液的pH值等因素的試驗(yàn)，確定了最佳的工藝條件：測(cè)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(shí)間20 min,反應(yīng)溫度40℃。測(cè)定了在最佳實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下的重金屬離子和有機(jī)物質(zhì)對(duì)菌體的呼吸抑制能力，Zn2+、Hg2+、Cd2+、P

4、b2+四種重金屬離子對(duì)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(jī)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(duì)大腸桿菌呼吸抑制作用的毒性大小順序，、Hg2+>Cd2+>Zn2+>Pb2+,有機(jī)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(shì)，為使用混合菌體評(píng)價(jià)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(cè)了水中各類(lèi)污染物。通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，考察了菌體濃度、操作時(shí)間、培養(yǎng)溫度、溶液pH等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，確定了適于水體毒性檢測(cè)的最優(yōu)條件，活性污泥濃度OD600為1.375，反應(yīng)時(shí)間30 min,培養(yǎng)溫度35℃，反應(yīng)溶液pH值為7。在已優(yōu)化好的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)含有不同毒性物質(zhì)的水體樣品進(jìn)行毒性評(píng)估，四種重金

6、屬離子對(duì)活性污泥混合菌體的毒性作用順序?yàn)镠g2+>Zn2+>Cd2+>Pb2+;三種有機(jī)物質(zhì)的毒性順序?yàn)?,5-DCP> Acetone> Methanol;兩種代表性農(nóng)藥的毒性順序?yàn)镸achete>DDT。測(cè)試結(jié)果與其他方法的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試值越低說(shuō)明方法的靈敏度越低。對(duì)Hg2+、Cd2+、3,5-DCP、甲醇、Machete的測(cè)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(qiáng)的實(shí)用性等特點(diǎn)，再次驗(yàn)證了該方案的優(yōu)越