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由于微生物具有繁殖速度快、易培养、成本低、对毒性物质响应迅速等优点，近年来基于微生物评价水质急性毒性受到越来越多的重视。发光细菌法目前应用最为广泛，世界标准化组织和我国的水质毒性评价标准都是基于此法。但发光细菌法存在很多弊端，如易受溶液浊度、色度影响，发光细菌必须在适当盐度环境中才能生存，菌种价格昂贵等。目前国外已构建了多种评价水质毒性的新原理和新方法，并且在此基础上研发出水质毒性检测仪。与国外相比，我国无论是新方法的研究还是仪器的研发均有很大的差距。 本文的主要工作是开发简便、低成本的水质毒性评价原理及方法，并尝试构建新型水质毒性检测仪。研究内容主要分为以下五部分: 1.研究发现枯草芽孢杆菌(CGMCC1.1086)可以在没有任何诱导剂存在的条件下产生β-半乳糖苷酶，并利用该菌对常见重金属离子的急性毒性进行评价。测得Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+的IC50值分别为7 mg/L、43 mg/L、70 mg/L、50mgL和300 mg/L，表明这五种重金属离子的毒性从大到小依次为Cu2+＞Zn2+＞Ni2+＞Cd2+＞Pb2+。此外，还对实际废水的急性毒性进行了评价。 2.首次提出基于微生物葡萄糖代谢原理和便携式血糖仪评价水质急性毒性的新原理新方法。有毒物质的存在会抑制微生物对葡萄糖的消耗，利用血糖仪检测葡萄糖浓度即可得到待测物毒性大小，从而实现毒性检测的低成本和简便化。对三种菌株（E.coli，B.subtilis和S.cerevisiae）进行了筛选，结果显示E.coli同时对重金属离子和酚类物质有着较高的灵敏度，最适合作为受试微生物用于毒性评价。实验的最优条件为菌液浓度OD600=2.5，温度35℃左右。实验测得As3+、Ni2+、Cd2+、4-氯酚、2，4-二氯酚的IC50值分别为5 mg/L、40 mg/L、14.2 mg/L、35 mg/L和14 mg/L; As3+和Ni2+混合呈现出协同效应，4-氯酚和2，4-二氯酚混合呈现出拮抗作用，As3+和4-氯酚混合呈现出简单的加和作用。 3.针对以往一体化电极制备技巧性强、过程复杂等问题，提出了通过静电作用直接将电子介体固定在微生物细胞表面进而制备一体化电极的新方法。以E.coli为受试生物、硫堇(TH)为电子介体，通过二者之间的静电作用力直接将硫堇固定在E.coli细胞表面(E.coli@TH)。随后利用壳聚糖(CHI)和碳纳米颗粒(CNDs)将E.coli@TH固定在玻碳电极(GCE)表面得到一体化电极(CHI-CNDs-E.coli@TH/GCE）。Zeta电位测试和激光共聚焦显微镜均表明硫堇通过静电作用力吸附到了E.coli细胞表面。循环伏安测试和计时电流法测试均表明同将硫堇和壳聚糖、E.coli简单混合制备的一体化电极相比，通过静电作用力将硫堇固定在E.coli表面能更有效地将E.coli呼吸过程的电子传递到电极表面，且固定后的E.coli仍保持着良好的活性。以一体化电极对常见的重金属离子Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+和实际废水的急性毒性进行了检测，结果表明所制备的一体化电极对毒性物质有着良好的响应，检测结果可同标准化的硝化细菌法和发光细菌法比拟。 4.分析了以往所报道的介体型电化学传感器评价水质毒性的过程发现传统介体型电化学传感器评价毒性时均是待测物同电子介体和缓冲溶液直接接触，忽略了电子介体和待测物之间化学反应、电子介体对溶液pH敏感度、待测物和缓溶液之间化学反应这三大因素可能带来的干扰。为了解决传统介体型电化学传感器的不足，我们提出了“隔离法”进行毒性分析，并利用隔离法成功评价了重金属离子(Cu2+，Cd2+，Zn2+，Fe3+)和实际水样（自来水，垃圾填埋场废水、化学实验室废水，电镀废水）的毒性，取得了良好的效果。 5.在基于微生物葡萄糖代谢原理和便携式血糖仪评价水质毒性切实可行的基础上，尝试构建了新型水质毒性检测仪GluTox。利用研制的GluTox对重金属离子、酚类有机物、实际废水、受污染土壤的急性毒性进行了评价，检测结果同发光细菌法有很好的可比性。GluTox是国际上首台基于微生物葡萄糖代谢原理和便携式血糖仪的水质毒性检测仪，为低成本、简便、快速检测水质毒性提供了新的可能。