構(gòu)建化學(xué)和生物傳感界面用于環(huán)境有機(jī)污染物檢測(cè)新方法研究.pdf

1、環(huán)境污染目前已經(jīng)成為全球性問題，大部分環(huán)境污染物對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的威脅。
　　 持久性有毒污染物與臭氧層破壞以及溫室效應(yīng)并稱為21世紀(jì)影響人類生存與健康的三大環(huán)境問題。無論是《斯德哥爾摩公約》中確定的21類持久性有機(jī)污染物，還是美國EPA確定的12類持久性生物富集有毒化合物，以及環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的研究都與持久性有毒化學(xué)污染物有關(guān)。多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯就是其中兩類典型的持久性有毒污染物，它們?cè)诃h(huán)境中分布廣泛，但多是痕量

2、的，并且不易分解，具有高脂溶性，水溶性低，易于生物富集，同時(shí)不僅具有“三致”毒性（致癌、致畸和致突變），而且具有內(nèi)分泌干擾作用。酚污染同樣會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)帶來很大危害，其中還有一部分酚類化合物屬于內(nèi)分泌干擾物質(zhì)或是它們的代謝產(chǎn)物。
　　 加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染物的檢測(cè)分析是進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及對(duì)它們實(shí)施防控的重要前提。由于環(huán)境污染物通常處于痕量級(jí)，為了便于環(huán)境污染物的應(yīng)急監(jiān)測(cè)和簡易監(jiān)測(cè)，非常有必要建立相應(yīng)的簡便快速、價(jià)格低廉、能滿足一定靈敏度

3、和準(zhǔn)確度的簡易檢測(cè)技術(shù)。電化學(xué)分析方法由于靈敏、快速等特點(diǎn)在環(huán)境污染物分析方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是將免疫技術(shù)與電化學(xué)傳感技術(shù)相結(jié)合，成為研究高效、便捷的環(huán)境痕量有機(jī)污染物分析檢測(cè)新方法的發(fā)展趨勢(shì)。構(gòu)建高靈敏、高選擇性的傳感界面是新型化學(xué)修飾電極和電化學(xué)生物傳感器研制的關(guān)鍵，也是國內(nèi)外環(huán)境分析工作者研究的熱點(diǎn)課題之一。
　　 本論文通過兩類傳感界面的構(gòu)建，構(gòu)筑了新型的聚合物修飾電極和電化學(xué)免疫傳感器，研究了其電化學(xué)行為，并且

4、建立了萘酚、對(duì)苯二酚、雙酚A和部分多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯等物質(zhì)的伏安分析新方法。具體內(nèi)容如下:
　　 1、將吖啶橙單體電化學(xué)聚合于玻碳電極表面制備聚吖啶橙膜修飾電極，考察該電極的制備條件和對(duì)萘酚同分異構(gòu)體的電催化性能及選擇性能，主要研究了溶液酸度、掃描速率、富集時(shí)間和溫度等條件對(duì)1-萘酚在該修飾電極上響應(yīng)的影響，并且討論了反應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明，在最佳的測(cè)試條件下，1-萘酚濃度分別在2.0×10-7～3.2×10-6mol·L-1和5.

5、2×10-6～1.2×10-4mol·L-1范圍內(nèi)與聚吖啶橙膜修飾電極上的響應(yīng)峰電流呈良好線性關(guān)系，檢出限達(dá)8.0×10-8mol·L-1（S/N為3）。該修飾電極用于1-萘酚的測(cè)定比以往的研究有更好的電催化氧化能力和更寬的檢測(cè)線性范圍。將該方法應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境樣品的分析，并考察了方法的加標(biāo)回收率，結(jié)果令人滿意。實(shí)際樣品分析結(jié)果與HPLC測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，具有較好的一致性，表明所建立的方法對(duì)環(huán)境持久性有毒污染物的檢測(cè)分析是可行的、有效的。

6、
　　 2、將結(jié)晶紫動(dòng)電位聚合在玻碳電極表面構(gòu)建聚結(jié)晶紫膜修飾電極，考察修飾電極對(duì)苯二酚同分異構(gòu)體的電催化作用，實(shí)驗(yàn)研究了聚結(jié)晶紫膜修飾電極的制備條件以及不同pH值、富集時(shí)間和掃描速率等條件下對(duì)苯二酚在聚結(jié)晶紫膜修飾電極上的電化學(xué)行為，推導(dǎo)了對(duì)苯二酚在該電極上的反應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在苯二酚同分異構(gòu)體共存時(shí)，該修飾電極對(duì)對(duì)苯二酚的氧化表現(xiàn)出優(yōu)良的電催化性能和選擇性能。該方法應(yīng)用于實(shí)際廢水中對(duì)苯二酚的加標(biāo)測(cè)定，并與HPLC進(jìn)行比較，

7、結(jié)果滿意可靠。
　　 3、雙酚A是環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，已經(jīng)被許多國家認(rèn)定為優(yōu)先污染物。實(shí)驗(yàn)將具有芳環(huán)的染料酸性藍(lán)62單體電化學(xué)聚合于玻碳電極表面，制備膜修飾電極，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜體系中痕量雙酚A的快速靈敏檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在選定的最佳條件下對(duì)比空白電極上的響應(yīng)，雙酚A在聚合物膜修飾電極上的氧化峰電流顯著增大，氧化峰電位負(fù)移100mV，檢出限達(dá)2.0×10-8mol·L-1（S/N為3）。電極在室溫下保存45天后，對(duì)雙酚A的催化氧化性能為原來

8、的92％，說明穩(wěn)定性良好。利用該方法測(cè)定食品包裝材料中雙酚A，同時(shí)與HPLC進(jìn)行比較，結(jié)果滿意。該方法為測(cè)定環(huán)境和食品中雙酚A含量提供了新思路。
　　 4、根據(jù)巰基與金能通過Au-S鍵強(qiáng)力結(jié)合的原理，將硫脲固定在金電極表面，再利用硫脲本身的氨基結(jié)合納米金粒子來吸附萘抗體而制備萘免疫傳感器。納米金的使用能保持抗體的活性，從而使該免疫傳感器具有較高的穩(wěn)定性和靈敏度。實(shí)驗(yàn)研究了該免疫傳感器的制備、表征及其對(duì)萘的電化學(xué)響應(yīng)。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)

9、條件下，NA濃度在0.5～100ng·mL-1范圍內(nèi)與響應(yīng)電流值呈線性相關(guān)，檢測(cè)下限為0.08ng·mL-1。構(gòu)建的新型電化學(xué)免疫傳感器具有好的生物相容性、高的抗體固定量和易于更新等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境樣品中萘的測(cè)定，結(jié)果滿意。與HPLC方法進(jìn)行對(duì)照，兩種方法具有一致性。
　　 5、將PB電化學(xué)沉積在玻碳電極表面做為電子轉(zhuǎn)移媒介體，再引入納米金粒子固定蒽抗體，構(gòu)建無標(biāo)記免疫傳感器。傳感器上的抗體與蒽抗原發(fā)生特異性反應(yīng)，使傳感器的

10、響應(yīng)電流發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒽的測(cè)定。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，蒽濃度在0.1～120ng·mL-1范圍內(nèi)與響應(yīng)電流值呈線性相關(guān)，檢測(cè)下限為0.02ng·mL-1。利用該方法測(cè)定印染污泥中蒽含量，并與HPLC方法進(jìn)行比較，結(jié)果滿意。該免疫傳感器具有操作簡單、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、穩(wěn)定性好、易于更新等顯著優(yōu)點(diǎn)。
　　 6、利用殼聚糖分子內(nèi)大量的氨基吸附納米金粒子來固定PCB77抗體制備免疫傳感器，用于環(huán)境土壤樣品中PCB77的檢測(cè)。通過交流

11、阻抗技術(shù)、循環(huán)伏安法和示差脈沖法對(duì)電極的制備過程和實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)免疫傳感器的作用機(jī)理及性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法提高了抗體的固定量，增強(qiáng)了傳感器的靈敏度和選擇性。在最佳的測(cè)試條件下，檢測(cè)下限為0.01ng·mL-1。應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境樣品的分析，結(jié)果令人滿意。實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果與GC/MS測(cè)定結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)性較好，在誤差范圍內(nèi)存在的差異是可以接受的。
　　 本論文將化學(xué)和生物傳感技術(shù)，應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境樣品中