电化学传感器检测堆肥微生物及几种典型环境污染物的研究

摘要

电化学方法是现代环境污染物以及环境微生物检测技术中新兴起来的一种，它以其独特的优势吸引着众多研究者的关注和兴趣。随着各学科知识的不断融合以及各种各样化学修饰电极的出现，电化学传感器的应用领域越来越广泛。堆肥是固体废物处理方法中一种很有效的生物方法，而堆肥的主要影响因素就是微生物，因而研究堆肥过程中的微生物的有关参数对有效控制堆肥效率起着至关重要的作用。随着社会和经济的发展，进入环境中的污染物越来越多，给人类的生存发展乃至整个地球生态系统带来毁灭性的灾难；污染物的种类繁多，而其中的重金属和持久性有机污染物的危害尤其严重，因而迫切需要能够在环境污染现场快速且准确地对它们进行定性或定量的检测分析手段。
　　 论文根据铜绿假单胞菌16S rRNA的特异性序列设计了一种发夹形DNA探针，两端分别标记荧光基团和淬灭基团，利用荧光共振能量转移的原理对与探针互补的人工合成的核苷酸链进行了检测。该探针显示出良好的特异性，在最佳实验条件下，发现在FAM最大发射波长处测得的荧光值与目标核酸的浓度呈一定线性关系，该探针的检测范围为0.1～50 nM，最低检测限为0.02 nM。从铜绿假单胞菌中用试剂盒提取总RNA，与探针反应，检测其中的16S rRNA特异性片段，得到较为满意的结果。
　　 论文将源于铜绿假单胞菌16S rRNA的特异性序列设计的发夹形DNA探针通过自组装固定在金电极表面，并以链霉亲和素.辣根过氧化物酶(HRP-SA)做电化学活性指示剂构建电化学传感器。优化实验条件后，得到该电化学DNA传感器的检测范围为0.05～100 nM，宽于荧光法的检测范围(0.1～50 nM)，最低检测限为0.002 nM，比荧光法的检测限(0.02 nM)要低。培养铜绿假单胞菌，提取其总RNA后预处理，用该传感器对RNA进行检测，检测结果与紫外分光光度法的检测结果基本一致。
　　 论文在较低温度下(80℃)合成纳米二氧化钛/GO(TiO2/GO)复合材料，扫描电镜(SEM)的结果显示了该复合物的结构特点。把该复合材料分散在0.05％Nafion中，然后修饰玻碳电极来构建电化学传感器，通过方波伏安法(SWV)检测了有机污染物五氯酚(PCP)，该传感器在2.5×10-9～1.0×10-7 M范围内和在5.0×10-7～2.5×10-5 M范围内分别得到线性关系，对PCP浓度的检出限为1.0×10-10M。用该电化学传感器对从堆肥中提取的样品进行了检测，采用标准加入法，得到较好的结果。
　　 论文用天然鳞片石墨制备了氧化石墨，并通过超声作用得到氧化石墨烯胶体，采用电化学还原法对修饰在玻碳电极表面的氧化石墨烯胶体进行还原，得到石墨烯修饰的电极，再修饰Nafion膜，然后预镀一层铋膜，用微分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)检测了痕量重金属铅和镉。实验结果表明，铅和镉在石墨烯/Nafion铋膜电极上能显示出灵敏的溶出峰，在最佳实验条件下，铅和镉的检出限分别为0.02μg/L和0.01μg/L。对市售新鲜小白菜叶中含有的铅和镉进行了检测，将检测结果与原子吸收光谱法的结果进行了比对，二者表现出一致。