[发明专利]用于检测水体毒性的微生物反应器及水体毒性的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于水体检测技术领域，尤其涉及一种用于检测水体毒性的微生物反应器及水体总毒性的检测方法。

背景技术

随着人类生产活动的发展，大量化学品不断进入水环境中，成为水体污染的主要污染源。这些化学品污染物大多不是人体组成成分，也不是人体所需营养物质或维持正常生理功能必须的物质，但其可与人体接触并进入人体，产生一定的生物学作用，如当有毒有害化学品通过食物网的放大作用进入人体内可能会危害人体健康甚至生命。另外，水体中化学品污染也会使水体中的生物收到危害，因此，对水体毒性进行检测及监测是评价水体是否收到污染以及判断污染程度的重要手段。

在水体毒性检测及监测方法中，生物检测由于结果直观等优点而受到广泛关注，蛙类、鱼类、小鼠、浮游生物、海藻等生物已被用于水体毒性检测，但是，以上述生物进行水体毒性检测时具有测试周期长、成本高、操作复杂等缺点，不仅难以推广，而且不能满足现场快速检测需要。微生物种群数量大、生长周期短、对环境变化的敏感性高，具有与高等动物类似的物理化学特性和酶作用过程，因此适合开发省时、低耗、无道德争议的快速生物学毒性测试方法，尤其适合开发小型便携式水体毒性检测设备。在微生物毒性检测方法中，基于发光微生物的检测技术应用最为广泛。国际ISO11348-3规定使用深海发光细菌V.fischeri作为受试生物，为了平衡渗透压，测试必须在高盐度条件下进行，可能会引起样品中某些化学品性质的改变，如，对于低浓度金属样品，盐度校正会导致假阴性的结果；而对于一些溶解度低的样品，如苯酚等，则会由于毒物的析出而导致假阳性结果。而且，该方法采用荧光检测，检测信号易受水体浊度影响，不适于浑浊和有颜色的样品。另外，发光细菌在自然界中不是普遍存在的微生物，获得和保存较为困难，商品发光细菌价格较为昂贵，导致检测成本较高。

电分析仪器具有检测灵敏度高、成本低、适合小型化等优点，广泛应用于环境监测、生物分析、医学检测等领域。在微生物的新陈代谢过程中，微生物可以通过自身的呼吸作用将电子传递给电子媒介体，当毒性物质存在时，微生物的呼吸作用受到抑制，进而阻碍微生物和电子媒介体之间的电子传递，因此，可以开发基于微生物的用于水体毒性检测和监测的电化学方法和仪器。如美国Lincon Technology开发了Micredox系统，其可以用于检测水体的生物需氧量；新西兰的Pasco等人将铁氰化钾引入Micredox系统，通过测定在不同毒性物质存在条件下微生物与作为电子媒介体的铁氰化钾分子之间的电子传递速率，证实该系统可用于水体毒性检测。但是，该系统直接以悬浮微生物为受试生物，悬浮微生物使用时每次都需要重新培养、离心、清洗等过程，不仅增加了操作时间和操作复杂性，而且由于每次培养的悬浮微生物状态不可能达到完全一致，会影响检测的灵敏度及稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于检测水体毒性的微生物反应器及水体毒性的检测方法，本发明提供的检测方法灵敏度高、稳定性好、操作简单，适于在线水体毒性检测和监测。

本发明提供了一种用于检测水体毒性的微生物反应器，包括：载体和固定在所述载体上的微生物。

优选的，所述载体为活性炭、多孔陶土、微孔玻璃、海藻酸盐、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶或聚氨酯泡沫。

优选的，所述微生物为大肠杆菌、荧光假单孢菌、恶臭假单孢菌和阴沟肠杆菌中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明提供的微生物反应器包括载体和固定在所述载体上的微生物。在该微生物反应器中，微生物被固定在载体中，不能移动，但是小分子底物和反应代谢产物等可自由出入载体内部，不仅能够保持活性且能够重复利用，用于检测水体毒性时无需每次都重复培养、离心、清洗等过程，不仅节省了操作时间、降低了操作复杂性，而且由于微生物在所述载体上能够长时间保持活性不变，不会影响检测的灵敏度及稳定性。

本发明还提供了一种水体毒性的检测方法，包括以下步骤：

a)向上述技术方案所述的微生物反应器中加入电子媒介体和待测水样，培养后得到混合溶液；

b)采用三电极体系检测所述步骤a)中得到的混合溶液的电流。

优选的，在所述步骤a)之前还包括：

向上述技术方案所述的微生物反应器中加入电子媒介体和标准水样，培养后得到第一混合溶液；

采用三电极体系检测所述第一混合溶液的电流。

优选的，所述培养的温度为35℃～38℃，所述培养的时间为0.5h～2h。