[发明专利]一种可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于水环境中痕量离子的检测领域，具体涉及一种可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法。

背景技术

铀是一种天然放射性元素，含有三种放射性同位素铀-234、铀-235和铀-238，各同位素的自然丰度分别为²³⁴U（0.0050-0.0059%）、²³⁵U（0.7198-0.7202%）、²³⁸U（99.2739-99.2752%）。铀的放射性大约48%来自于²³⁴U，2.2%来自于²³⁵U，48.9%来自于²³⁸U。铀的放射性同位素半衰期特别长，分别为²³⁴U （24.4万年）、²³⁵U（7.1亿年）、²³⁸U（45亿年）。随着经济和科学技术的发展，工业化进程随之加快，铀作为一种重要的战略能源，因其密度高、韧性好等优势在军事以及工商业领域的应用也越来越广泛。例如铀不仅是核武器和核电反应堆的重要原料，还可用于制作飞机上的平衡物和压舱物、放射性治疗用的医疗设备上的辐射盾牌、运输放射性材料的容器等。随着时代和经济发展的需要，越来越多的铀矿被开采利用。在铀的转运、加工等过程中，人类暴露于铀污染的机会越来越多，受到伤害的可能性也与日俱增。个体暴露于含铀的环境中，常常是通过日常接触的土壤、呼吸的空气、食用被铀污染的水和食物等方式受到铀的伤害。铀对人体的危害主要来自于其潜在的化学毒性和放射毒性。据文献报道，铀的化学基因毒性类似于六价铬，而铀的放射毒性与受到的辐射强度密切相关。高剂量的放射性损害主要造成肾损伤、肺癌和泌尿系统疾病。而长期低剂量放射常会造成遗传方面的损害。因为铀的半衰期很长，对人体和环境造成的污染和伤害往往是长期的。因此，对于环境中痕量铀污染的检测和预警有着非常重要的意义，是避免人类遭受铀辐射伤害的最有效方法之一。

铀酰离子(UO₂²⁺)是铀在水环境中的主要存在形式。目前用于水环境中痕量铀酰离子(UO₂²⁺)检测的主要方法有射线检测法、X射线荧光法、原子光谱法和ICP-MS法等。这些方法需要价格昂贵的精密仪器和复杂费时的前处理过程，无法满足现场快速检测的需要。近年来，一些简便易行的铀酰离子(UO₂²⁺)传感方法被开发，以满足铀酰离子(UO₂²⁺)现场快速检测的需求。但是已有的传感检测方法或因灵敏度较低、选择性差，或因抗基质干扰能力较低，无法用于实际环境水样中痕量铀酰离子(UO₂²⁺)的现场快速检测。

发明内容

本发明的目的在于针对环境水样中痕量铀酰离子高灵敏、高选择性现场快速检测的技术难题，提供一种可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法。该方法通过裸眼观测混合溶液颜色变化或应用紫外分光光度计测试溶液的吸光度即可实现对UO₂²⁺进行半定量及定量快速检测，具有灵敏度高、特异性强、抗基体干扰强、简单快速和低成本等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法，将对UO₂²⁺具有特异性识别的DNAzyme固定在磁珠表面，在纳米金表面预组装辣根过氧化物酶；然后利用UO₂²⁺对DNAzyme的切割作用和DNA的杂交反应实现磁珠与纳米金的连接，经过外磁场的分离收集后，辣根过氧化物酶高效催化H₂O₂氧化四甲基联苯胺使溶液由无色变为蓝色，从而实现对UO₂²⁺离子的灵敏、特异可视化快速检测。

所述的可视化快速检测水环境中痕量铀酰离子的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）DNAzyme功能化磁珠储备液的制备；

（2）固定有连接探针的纳米金悬浮溶液的制备；

（3）辣根过氧化物酶修饰的信号探针溶液的制备；