[发明专利]一种通过反转产电菌的胞外电子传递方向强化其检测水质毒性的方法

说明书

本发明涉及一种通过反转产电菌的胞外电子传递方向强化其检测水质毒性的方法，主要针对利用产电菌的正向胞外电子传递检测水质毒性时存在着灵敏度较低的问题，通过反转产电菌的胞外电子传递方向，采用产电菌的反向胞外电子传递过程检测水质毒性，利用能够全部地反映产电菌代谢活性的输入电流作为检测水质毒性的电信号，提高产电菌检测水质毒性的灵敏度。

技术领域

本发明涉及生物监测技术领域，具体涉及通过反转产电菌的胞外电子传递方向强化其检测水质毒性的方法。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，各类有毒污染物对水环境的危害逐渐趋于复杂化和综合化，严重威胁着生态安全和人类健康。传统的理化监测手段(如HPLC、GC-MS、LC-MS等)虽然可以分析常见污染物种类并实现定量，但设备昂贵且操作过程复杂。另外，理化指标仅针对已知的污染物，无法探知水体中可能含有的新型污染物。更重要的是，理化检测结果不能真实反映污染物作用于环境的综合毒性效应，因此，理化监测技术无法快速、有效地应对各种突发性水体污染事件。

生物监测是基于生物与环境相适应的原理，依赖生命应对环境变化做出的反应来反映水质毒性。一般以藻类、蚤类、鱼类和发光细菌等作为指示生物，通过检测有毒物质对生物的运动、形态、呼吸活动及生理代谢的变化来评估水质毒性，一定程度上弥补了理化监测技术的不足。鱼类是最先被应用于水质监测的指示生物，以鱼类的行为强度和生理特征等反映水体的污染程度。鱼类毒性实验可靠性高、易于观察，但存在着培养时间长和检测下限相对较高等不足。藻类作为水环境中主要的初级生产者，可以对水质变化迅速做出反应，通过藻类的生长状况就能够评价水质毒性。藻类具有易于培养、个体小、繁殖快的优势，但由于受基准藻类培养质量的影响，存在着实验结果重复性较差的缺点。蚤类已成为一种国际公认的毒性试验标准受试生物体，以蚤类的存活率、游泳速度等指标进行毒性分析。基于蚤类的生物方法具有操作简单和成本较低等优点，但测试灵敏度低、且实验易受各类因素影响。发光细菌法是发光细菌利用自身胞内特异的荧光酶、还原性黄素、脂肪醛和氧气共同参与完成发光。有毒物质通过抑制酶的活性或抑制胞内与发光反应相关的代谢过程降低荧光强度，此方法已被广泛应用于水体毒性监测领域。但由于发光细菌属于海洋微生物，检测缓冲液需添加2-3％NaCl以维持细菌活性，而NaCl可能会降低重金属的生物利用度并增加有机物的不溶性。此外，发光细菌的发光强度极易受到污染物颜色和浊度干扰，容易出现误报警。总而言之，现有的生物监测方法能够直接反映污染物对生物的具体影响，但存在周期长、重复性差、检测下线较高、误报警等不足，无法满足水质急性毒性监测的需要。