[发明专利]一种基于悬浮态电化学活性微生物实现水质毒性快速检测的方法有效
申请号: | 202110386543.1 | 申请日: | 2021-04-12 |
公开(公告)号: | CN113358722B | 公开(公告)日: | 2022-08-02 |
发明(设计)人: | 刘红;易越;藏雨轩 | 申请(专利权)人: | 北京航空航天大学 |
主分类号: | G01N27/30 | 分类号: | G01N27/30;G01N27/327 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 100191*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 悬浮 电化学 活性 微生物 实现 水质 毒性 快速 检测 方法 | ||
1.一种基于悬浮态电化学活性微生物实现水质毒性快速检测的方法,其特征在于:该方法通过构建以悬浮态电化学微生物为核心的微生物电化学水质毒性传感器,不孵育生物被膜,仅利用电化学活性微生物的菌悬液即可以直接将水质毒性信息转导为电信号,实现对水质毒性的快速检测,满足水质毒性应急检测和机动检测的需求;所述电化学活性微生物具体包括Shewanella oneidensis MR-1、Shewanella loihica PV-4或Pseudomonasaeruginosa的一种或多种;所述方法具体步骤包括:
(1)构建三电极电化学系统,其工作电极、对电极和参比电极分别为碳布、铂片电极和Ag/AgCl电极,或者使用同时含有工作电极、对电极和参比电极的丝网印刷电极;
(2)将具有悬浮态下可异相电子转移的电化学活性微生物过夜活化处理,然后将OD600介于1到2之间的菌悬液加入到电化学系统;
(3)将待测水样加入到电化学系统中,对电化学系统除氧处理;
(4)将电化学系统置于温控环境中,利用电化学工作站向电化学系统施加+0.5V左右的恒电势,设置记录电流前系统静止时间;
(5)静止时间结束后,持续记录电化学系统电流;
(6)根据记录结果计算水质毒性系数,并判断水质的毒性情况;
其中,步骤(6)根据公式(1)计算水质毒性系数,其中i0为开始检测时电化学系统的电流,it为第30min时电化学系统的电流:
TW=(1-it/i0)×100 (1)
当Tw≥10,即可以判断水质有毒,当10>Tw≥0,即可以判断水质无毒。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤(1)的碳布规格为2cm×2cm,铂片规格为1cm×1cm,所述三电极电化学系统有效容积为50mL且工作容积为40mL,或者所述三电极电化学系统为有效容积≤10mL的小型系统或有效容积≤1mL的微型系统;步骤(2)所述过夜活化处理利用Luria-Bertani培养基。
3.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤(3)所述除氧处理利用高纯氮气进行曝气,曝气时间为15-30min,曝气流量为300-100mL/min;步骤(3)所述电化学系统含有电解液,所述电解液每升中含有1g NaHCO3、0.13g KCl、0.027g CaCl2.2H2O、0.2g MgCl2.6H2O、5.85gNaCl和7.2g HEPES。
4.如权利要求1所述方法,其特征在于,步骤(4)温控时的温度控制范围为22±1℃,记录电流前系统静止时间设置为30min;步骤(5)持续记录电化学系统电流30min,记录间隔为1s。
5.权利要求1-4任意一项方法构建得到的微生物电化学水质毒性传感器。
6.根据权利要求5所述的微生物电化学水质毒性传感器在水体重金属污染早期预警中的应用。
7.根据权利要求5所述的微生物电化学水质毒性传感器在水体有机物污染早期预警中的应用。
8.根据权利要求7所述应用,其特征在于,所述微生物电化学水质毒性传感器的有机物污染检测灵敏度高于重金属污染检测灵敏度。
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