[发明专利]一种氯代烯烃测定装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种氯代烯烃测定装置及其检测方法。

背景技术

水源不足、水源污染是中国饮用水水源面临的最直接问题，其中饮用水水源污染问题尤为突出。目前中国约有97％城市存在地下水污染，程度分为污染严重、污染中等和污染较轻，基本的清洁地下水只有3％。地下水污染是由于人类活动引起地下水化学成分、物理性质和生物学特性发生改变而使质量下降的现象。地下水污染的原因主要有：工业废水向地下直接排放，受污染的地表水侵入到地下含水层中，人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。污染的结果是使地下水中的有害成分、细菌、有机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有严重影响。

三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)和二氯乙烯(DCE)是工业上广泛使用的三种氯代烯烃，常被用作金属表面处理剂，电镀清洁剂，脱脂剂和萃取剂，还可用于有机合成、农药的生产。由于不正确的处理和管理，以及其在广泛使用过程中的泄漏，氯代烯烃已成为地下水中最为常见的难降解污染物种类之一。氯代烯烃具有生物毒性，在环境中可通过食物链不断富集，进入人体会损害人的中枢神经系统，引起肝、肾、心脏、三叉神经损害，并具有致癌性，对人类健康具有严重危害。利用微生物修复技术处理地下水中的氯代烯烃受到广泛关注。氯代烯烃可在共基质如甲烷、氨、芳香类化合物存在时，通过好氧和厌氧细菌的共代谢作用得到降解，其中，甲烷氧化菌OB3b是一种常用的降解菌。

生物传感器对生物物质敏感，能够将其浓度转化成电信号进行检测。识别元件为固定化的生物敏感材料，并配有理化换能器和信号放大器等。生物传感器常被用于水环境和大气环境监测领域。由于氯代烯烃是一种挥发性的含氯脂肪族化合物，且很难被微生物直接降解，利用生物传感器测定氯代烯烃的研究极少。传统的测定方法为气相色谱法，其分析时间很长，需要预处理，溶剂的萃取和吹扫捕集等步骤都较为复杂，且实验设备较为昂贵。因此，需要提出一种简单迅速的氯代烯烃测定装置。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术的缺陷，提供一种较为简单、可迅速检测地下水中氯代烯烃的装置，以及一种基于该装置的检测方法，致力于地下水中氯代烯烃污染的有效监测。

为了达到上述目的，本发明提供一种氯代烯烃测定装置，包括水浴装置、生物传感器装置、生物膜装置、电磁搅拌装置和检测装置；其中，所述生物传感器装置包括反应池和氯离子电极，反应池置于水浴装置内，氯离子电极包括AgCl/Ag₂S膜工作电极和Ag/AgCl参比电极，两种电极均浸泡在反应池中；所述生物膜装置包括2个平行布置的多孔硝酸纤维素膜和固定在两层多孔硝酸纤维素膜之间的降解细菌，所述生物膜装置固定在AgCl/Ag₂S膜工作电极底部；电磁搅拌装置分为两部分且分别置于水浴装置下方和生物传感器装置内部，检测装置与生物传感器装置相连接。

作为本发明的进一步改进，所述水浴装置包括：温度计、温控仪、电热单元、出水口以及上端开口的外壳。

作为本发明的进一步改进，所述电磁搅拌装置包括电磁搅拌腔和电磁搅拌子；其中，电磁搅拌腔置于水浴装置下方，电磁搅拌子置于生物传感器装置中反应池的池底。

作为本发明的进一步改进，所述检测装置包括放大器、离子检测仪及电子记录仪；其中，放大器与两种氯离子电极相连，离子检测仪与放大器相连，电子记录仪又与离子检测仪相连。

作为本发明的进一步改进，所述多孔硝酸纤维素膜直径为20mm，孔径为0.45μm；所述降解细菌为甲烷氧化菌OB3b。

基于所述氯代烯烃测定装置的检测方法，包括以下步骤：

(1)向含有磷酸盐缓冲溶剂的反应池中加入待测溶液，待测溶液中的氯代烯烃通过下层多孔硝酸纤维素膜与固定的降解细菌接触，甲烷氧化菌OB3b对氯代烯烃进行降解，释放出氯离子通过上层多孔硝酸纤维素膜被选择性检测氯离子的AgCl/Ag₂S膜工作电极接收；

(2)通过工作电极将离子信号由放大器、离子检测仪和电子记录仪进行监测，将得到的氯离子浓度转换为氯代烯烃的浓度，生物传感器装置的响应通过稳态法进行评估，作出氯代烯烃与氯离子浓度的对应关系图，进而得到待测溶液中氯代烯烃的浓度。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

(1)采用微生物降解测定氯代烯烃含量，避免使用具有危害的化学试剂，安全无毒，不产生二次污染，较为环保，且可以重复使用。