[实用新型]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

说明书

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，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。 

背景技术

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℃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。 

实用新型内容

本实用新型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。 

本实用新型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，本实用新型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、铂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，对电极为铂电极、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、0.01M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0.1mM~1.0mM。 

进一步地，设定工作电压为0.2v~0.7v。 

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、铂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0.1g~1.0g憎水性高分子材料和0.1~0.5g苯醌溶于10ml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。