基于发光细菌的饮用水急性毒性快速检测

发布时间：2020-07-24 07:42

【摘要】：水质安全问题是当今我国面临的最为重要的环境问题之一。通过各种途径流入水体的化学药物越来越多,例如工业废水、生活污水等,并且它们之间的相互作用,使得毒性变得更加复杂。改善水质问题已经迫在眉睫,设计一套检测饮用水中急性毒性的装置变得尤为重要。传统的生物和化学检测方法也可以完成相应的检测,但是检测周期长、设备昂贵、专业性要求高。而且传统的毒性评价方法需要在实验室中进行,测试条件要求严格,测试需要花费24小时甚至更长时间,极大的限制了其使用范围。我们急需设计一种高效准确的快速检测装置,实现检测结果的高准确性,装置的便携性,检测的快速性。发光细菌是一种可以进行生物发光的细菌。发光细菌的一大显著特点就是遇到有毒物质时,自身的发光强度会变弱,也正是凭借这一自身的特点,被广泛应用于水中急性毒性的检测中。可以直接用配置好的发光细菌溶液与被检测样品接触反应,检测发光细菌的发光强度,通过发光强度的大小来体现水中急性毒性的大小或有毒物质的浓度。由于发光细菌发出的光强比较微弱,所以对发光细菌光强这一弱信号的检测是这一构想合理与否的关键。本设计由生物研究作为基础,利用硬件和软件结合实现实际功能,是一个多学科相互融合的设计。在整个设计中,最重要的是信号处理部分,处理精度会直接影响并决定整个系统的检测精度。首先利用光电倍增管(PMT)对光信号进行采集。PMT输入的是光信号,输出电信号。然后通过I/V转换器、放大器以及滤波器,最后得到电压值,以电压值的形式体现发光细菌的光强,从而用电压值的大小来衡量水中急性毒性。发光细菌法是一种生物毒性检测的重要方法。因它的快速、灵敏、简便等优点而被广泛应用,并成为饮用水中急性毒性检测的首选方法。但当前饮用水中急性毒性检测的产品对技术要求比较高,并且检测的是综合毒性,细分毒物种类还存在一定难度。随着技术的进步,饮用水中急性毒性检测装置会不断改进和完善,开发成本将更低廉,监测更加快速,检测结果会更加精细化。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R123
【图文】：

图 2.1 发光细菌发光细菌法的优势急性毒性检测根据所选取实验生物的不同分为浮游生物毒性检测法、鱼类毒生物毒性检测法。其中浮游生物毒性检测法和鱼类毒性检测法可以反应水中水平，但是这两种方法工作量大，测试周期长，对大批量水样的快速检测来说足。由于这两种发法的局限性，很难被广泛推广应用，同时，微生物毒性检测毒性检测领域的一大进步，具有较大的研究和应用价值。发光细菌法是一种生物毒性检测的重要方法，因它的快速、灵敏、简便等优点泛应用，用发光细菌检测水中急性毒性的方法主要特点是快速性、宽谱性、在车载实验室完成。在这一设计中，首先要对发光细菌样品进行菌种的复活，细菌试剂，放于室温下待用，然后，用生理盐水将待测毒物配置成不同浓度

图 3.3 H5773-02 型光电倍增管下面是 H5773-02 型光电倍增管的主要参数： 检测波长λ： 300 nm λ 880nm 检测波长的波峰： 500nm 电压输入值 U1： 11.5V U15.5V1 控制灵敏度的电压值 U2： 0.25V U0.9V2 输出最大值：100μA 灵敏度范围：1:104PMT 目前来说有两类：一种是脉冲的形式另外一种是直流的形式，间歇性的采集光强变化比较大的情况时需要采用脉冲工作方式，为满足测量较微弱光信号的这一要求，一般 PMT 选择在直流形式下工作。此系统同样使用的是直流工作方式，首先完成发光细菌

GNDGNDGND图 3.4 光电倍增管的连接电路检测过程在溶液中进行，所以发光细菌发出的荧光在溶液以及玻璃瓶壁上肯定，本身被检测光强就极其微弱，再加上散射现象光的损失，必然会造成检测的的差异。针对这一问题，我们提出一个解决的办法，就是在本系统中添加了一模块。如图 3.5 所示，在反应器的另一端添加二极管，将二极管的光作为发光光补偿，使得检测的光强尽量接近发光细菌发出荧光的真实光强强度，我们采使能发光二极管。

【参考文献】

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本文编号：2768530