[发明专利]一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法

说明书

本发明公开了一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，属于环境科学领域，本发明的生物膜DGT装置中的扩散膜为内附有生物传感器的琼脂糖水凝胶片。采用所述生物膜DGT装置进行目标物的采集，经过前处理后分别测定目标物有效态含量及其细胞遗传/遗传毒性，测定细胞遗传毒性时是通过测定扩散膜中目标物的荧光响应值，再利用FLUOstar Omega microplate reader进行细胞遗传毒性分析，操作简单方便，耗时短。本发明首次实现了生物传感器与DGT技术的结合，实现了同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性。

技术领域

本发明属于环境科学领域，更具体地说，涉及一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法。

背景技术

近年来，环境中的重金属污染引起了社会的广泛关注。超标的重金属不仅能够影响环境中微生物和植物的生长，还能通过食物链、或者其它(诸如饮用水、呼吸等)途径对人类健康带来不可逆转的伤害。有别于有机污染物，重金属的不可降解特性，导致其对周围环境的影响成为一种长期的效应，因此必须通过人为的介入-修复才能逐步解除其对环境的威胁。

目前对重金属的监测手段主要包括化学方法和生物方法。化学方法(如伏安法、化学荧光分析)能够在线、实时/或半实时地供污染物的浓度信息，但由于采样方法的限制，在研究污染物的生物化学行为上存在一定的缺陷。

梯度扩散薄膜技术(Diffusive gradients in thin films，DGT)是由英国兰卡斯特大学David Williams和张昊发明的一种原位、非破坏性的被动采样技术，由英国科学家Davison和张昊发明的梯度扩散薄膜技术可以有效的测定自然界中重金属生物的有效态，与其他传统的形态分析相比，能更好的反映生物体所吸收的重金属，其引入了一个动态概念，可以通过模拟植物或者其他生物对重金属的吸收过程来进行重金属生物有效性的研究，目前DGT技术在测定水体、土壤和沉积物中有效态的金属阳离子和含氧阴离子方面得到了广泛的应用。

目前采用的DGT装置由过滤膜、扩散膜和吸附膜以及固定3层膜的塑料外壳组成，其中过滤膜主要用于避免待测环境中的颗粒物进入DGT装置，扩散膜能够让溶液态的离子自由扩散，吸附膜可以根据实验目的选择不同的吸附材质，目前现有技术的研究重点在于将吸附膜进行改性，使其具有更特殊、优异的性能。

经检索，现有技术公开了相关的申请案，如中国专利申请号为CN201410049733.4，公开日期为2017年2月8日的申请案公开了一种基于DGT技术测定土壤和水体(包括沉积物)中无机砷的方法，基于薄膜扩散梯度原理，采用二氧化锆为吸附剂制成的凝胶薄膜(Zr-oxide膜)为固定膜，与扩散膜等组装成DGT装置，将其与土壤或水体(包括沉积物)接触，放置1-6天后，取出装置中的Zr-oxide膜，提取并测定Zr-oxide膜中无机砷的积累量，根据Fick第一扩散定律计算得到无机砷的浓度。本发明将Zr-oxide膜应用于无机砷的DGT测定方法中，与现有的ferrihydrite DGT和Metsorb DGT方法相比，具有容量高、储存时间长、抗PO4^3-干扰能力强的特点。再如中国专利申请号为CN201810193608.9，公开日期为2018年7月27日的申请案提供了一种重金属有效态吸附膜及重金属有效态检测方法，涉及重金属有效态吸附检测技术领域，DGT装置中的结合相为海藻酸钠-聚谷氨酸凝胶结合相，取SA-PGA树脂粉末置于丙烯酰胺凝胶溶液中搅拌均匀，再加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，注入玻璃模具中，一定温度条件下培养，将玻璃模具在蒸馏水中放置一定时间后取出玻璃模具中形成的凝胶，蒸馏水水合，即得海藻酸钠-聚谷氨酸凝胶；使用上述重金属有效态吸附膜作为DGT装置的结合相，测定结合相中重金属离子的累积量，计算重金属离子DGT换算浓度，结合累积量和DGT换算浓度测定重金属的有效态。