本实用新型专利技术公开了一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器的装置。它包括：盒体（1）、盒盖（2）、电解池（3）、丝网印刷电极（4）、便携式电化学工作站（5）；其中，电解池（3）、丝网印刷电极（4）、便携式电化学工作站（5）放置在盒体（1）内。本实用新型专利技术的电化学传感器可即时监测水体生物毒性的改变和检测水体生物毒性大小，达到即时、在线、连续的检测，具有分析灵敏度高、成本低廉、操作简单、便于携带等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于环境监测
，具体地涉及一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器装置。
技术介绍
随着近代工业的发展，日益增多的环境污染给水生态系统造成了很大的冲击，对其进行毒性检测已经成为评价水环境质量的重要环节。目前，用于污染物毒性测试的方法主要有理化方法和生物学方法。理化方法诸如液相色谱、原子吸收光谱等，可以精确定量分析某一种或某一类污染物的含量；但污染物对生态系统的综合影响往往不是每种单一物质毒性的简单相加，因此这些方法不能直接、全面地反映有毒物质对环境的综合影响。生物学方法是通过检测毒性物质对生物生理行为的改变，进而反映水体毒性大小，其能较全面地反映废水中复合污染物的联合毒性作用，并能充分了解各种环境因子(如PH值、温度、溶解·度等)对污染物毒性效应的具体影响，有很大的优势。因此，在水污染研究中，作为常规理化方法的有效补充，使用生物学方法进行生物毒性检测已经成为监测和评价水体环境质量的重要手段之一。微生物实验本身具有实验周期短、对环境变化灵敏、成本低廉等特点，其特别适合用来进行生物毒性检测。目前应用最广泛的微生物实验是，作为国标方法的发光细菌法检测生物毒性，通过检测有毒物质对发光细菌发光强度的抑制效果来反应水体毒性大小，该方法较成熟，市场上也有一系列的相关仪器问世；但其检测易于被水体本身的浊度影响，并且仪器成本较高。此外，还有通过微生物生化需氧量来判断污染的程度；但生物需氧量通常需要将水样充满完全密闭的溶解氧瓶中，在20°C的暗处培养5d，这样会使得生物毒性的检测滞后，人们不能及时对疑似毒性水体进行控制。电化学法具有灵敏度高、易于在线检测、与现代分析仪器兼容性好等特点，利用电化学方法来进行即时监测及检测水体生物毒性有着广泛的应用前景，受到越来越多的关注。因此，需要提供一种新型的检测水体生物毒性的电化学传感器。
技术实现思路
本技术要解决的的第一个技术问题是提供一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器；它包括工作电极、对电极、参比电极、电解池；所述工作电极为高分子固定的微生物电极；它可进行即时监测水体生物毒性的改变和检测水体生物毒性大小，达到即时、在线、连续的检测，具有分析灵敏度高、成本低廉、操作简单、便于携带等特点。本技术要解决的第二个技术问题是提供一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器的装置。为解决上述技术问题，本技术提供一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器，它包括工作电极、对电极、参比电极、电解池；所述工作电极为高分子固定的微生物电极，所述高分子固定的微生物电极为电极和包覆在电极外的高分子细菌混合层，所述高分子细菌混合层是高分子材料溶液、细菌和交联剂的混合物；所述高分子材料为明胶或壳聚糖，所述细菌为大肠杆菌和/或酵母菌，所述电极为玻碳电极、金电极、钼电极或硼掺杂金刚石薄膜电极；所述电解池中加入细菌呼吸营养溶液。对电极和参比电极可分别选自常用的对电极和参比电极。例如，对电极为钼电极、碳对电极等；参比电极为银/氯化银电极、甘汞电极等。细菌呼吸营养溶液为常规选取即可。例如，本申请中使用的细菌呼吸营养溶液为pH=7. 0、0. OlM磷酸盐缓冲液中含有10mmol/L乳酸钠、10mmol/L 丁二酸钠、10mmol/L葡萄 糖。进一步地，该电化学传感器监测和检测水体生物毒性时，通过在恒电压计时电流实验模式下，设定工作电压，待背景电流稳定后，加入苯醌，电流经变化后逐渐平稳，之后加入待检测液记录电流的改变，进行即时监测和检测水体的生物毒性。优选地，加入苯醌至苯醌浓度为0. ImM^l. OmM。进一步地，设定工作电压为0. 2v、· 7v。优选地，所述电极经过特殊方法制备，使得检测时不需要再添加任何试剂的电极，为无试剂型电极；所述无试剂型电极是将玻碳电极、金电极、钼电极或硼掺杂金刚石薄膜电极进行处理后得到的电极；所述处理是取0. lg^l. Og憎水性高分子材料和0. Γ0. 5g苯醌溶于IOml四氢呋喃或氯仿中，搅拌均匀，将该溶液滴涂在抛光过的电极上，得到无试剂型电极。使用无试剂型电极的工作电极，称为高分子固定的无试剂型微生物工作电极，简称无试剂型工作电极。优选地，所述憎水性高分子材料为聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。进一步地，该电化学传感器监测和检测水体生物毒性时，通过在恒电压计时电流实验模式下，设定工作电压，待背景电流稳定后，加入待检测液，记录电流的改变，进行即时监测和检测水体的生物毒性。优选地，所述高分子材料溶液是高分子材料溶解在磷酸盐缓冲液中得到的质量浓度为10mg/ml 100mg/ml的溶液。优选地，所述细菌的菌液稀释20倍后在600nm处的吸光度为0. 4^0. 8。 优选地，所述高分子材料溶液与细菌菌液按体积比为1: 3 3:1混合。优选地，当所述细菌为大肠杆菌和酵母菌时，两者的菌液体积比为5: f 1:5。可选用常用的交联剂对高分子材料溶胶与细菌菌液进行交联。优选地，所述交联剂是醛类交联剂。更优选地，所述交联剂是戊二醛、甲醛或乙二醛。最优选地，所述交联剂为2. 5%戊二醛。进一步地，所述工作电极是通过下列步骤制备的I)将高分子材料在20°C 80°C条件下溶解在磷酸盐缓冲液中，得到质量浓度为lOmg/ml^lOOmg/ml的高分子材料溶液；2)将所述高分子材料溶液与细菌菌液按体积比为1: 3 3:1的比例混合均匀，得到高分子材料与细菌的混合液；3)取步骤2)的混合液，滴加于电极或无试剂型电极上，单位面积滴涂量为5^40 μ L/cm2,干燥，然后浸入交联剂中进行交联处理，之后用磷酸盐缓冲液清洗，干燥，得到工作电极。所述交联处理可选用常用的交联剂对高分子材料溶胶与细菌菌液进行交联。优选地，交联剂是醛类交联剂。更优选地，交联剂是戊二醛、甲醛或乙二醛。最优选地，交联处理是将滴加了混合液的电极浸入2. 5%戊二醛的水溶液中3 5分钟后取出。选取使用的磷酸盐缓冲液为本领域的公知常识，通常pH为6. (Γ8. O,浓度为O. OlM0若要更精准的确定毒性的大小，可在加入苯醌溶液之后，待电流平稳后，记录此时 的稳态电流为I1，加入待检测溶液后的稳态电流为i2，通过计算加入待检测溶液前后，电流的抑制率进行判断，抑制率公式为抑制率其他条件相同，若仅改变待检测溶液的种类，抑制率越大，表明毒性越大；抑制率越小，表明毒性越小。在建立三电极体系的电化学检测装置时,所述微生物电极与电解池之间用橡胶密封圈，工作电极的外径不小于橡胶密封圈的外径。本技术的可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器的原理是作为电子介体的苯醌，可以被微生物的呼吸作用还原为酚，所述酚是一种具有电化学活性的物质，能够在一定电压下进行电化学氧化，再生成醌，并且产生电化学氧化电流信号。所述酚的电化学氧化电流信号与微生物的呼吸作用强度成正向关系；当水中存在有毒物质时，对微生物产生毒害作用，抑制微生物的呼吸作用，进而会使呼吸作用产生的酚的电化学氧化电流信号减弱，通过监测电流信号的改变及其大小，便可反应水体中毒性物质生物毒性的改变与大小。为解决上述技术问题，本技术提供可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器的装置，包括盒体I、盒盖2、电解池3、丝网本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于即时监测和检测水体生物毒性的电化学传感器的装置，其特征在于，它包括：盒体（1）、盒盖（2）、电解池（3）、丝网印刷电极（4）、便携式电化学工作站（5）；其中，电解池（3）、丝网印刷电极（4）、便携式电化学工作站（5）放置在盒体（1）内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：只金芳，李久铭，王钰宁，钱俊，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：
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