背景技术：
：：重金属是指比重大于5的金属，在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒.重金属主要有Au、Ag、Cu、Pb、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、As等45种，其中对人体危害最大的有Pb、Hg、Cd、As、Cr等[1,2]，因此重金属检测技术研究，也通常以这五种重金属为目标模型。传统的重金属检测技术很多，具有检测精度高、范围宽的优点，目前已形成了各国的实验室评价体系；但是，传统的重金属检测设备昂贵、不便于携带，因此，仍无法满足现代水环境检测中，对于多种重金属同时、快速、自动检测的需求。为此，研制重金属检测的新技术、新方法、新设备，已成为化学、生物、敏感电子学等诸多领域的研究热点。首先，电化学检测技术是建立在电化学基本原理上的检测方法，是许多生物、医学检测系统的基础，在重金属检测领域也备受关注，各种电化学测试装置不断提出，如，现场测定铅、镉、锌、镍、铜、汞等重金属离子的电化学装置[3,4]；小型无线遥控的电化学环境监测系统[5]；水污染动态实时监测的便携式电子舌分析仪[6]；锌、镉、铅、铜、锰和砷等重金属离子的自动环境监测电子舌[7]；等等。其中基于阳极溶出伏安法(AnodicStrippingVoltammetry，ASV)的重金属检测设备应用较为广泛[8]，如澳大利亚MTI公司的PDV6000重金属测定仪(通过了USEPA认证)，既可用于实验室检测，也可用于现场检测，目标物包括水、工业废水、医药品、饮料、土壤及食物提取液等液态样品，检测过程小于20分钟，检测范围4μg/L～300mg/L；美国Thermofisher在线重金属监测仪EcaMon10使用的电化学技术，具有极低检测限、测量范围广、准确度高、选择性好、抗干扰能力强等优势，在水质、环保、电镀，冶炼等领域都有较好应用效果；英国Wagtech公司生产的MetalyserHM1000八大重金属检测仪，测量土壤和水中的重金属到PPB级，可以测量常见的八种重金属，如砷、镉、铜、汞、铅等；加拿大AVVOR公司生产的AVVOR9000重金属在线监测仪，采用阳极溶出伏安法，可测元素有,铅(Pb),(Zn),镉(Cd),砷(As),汞(Hg),钴(Co),钼(Mo),金(Au),银(Ag),铬(Cr)等。国产的有NanoTek2000便携式重金属测定仪，可检测包括砷、铜、汞、锌、镉、铅、铬、镍、铁等重金属离子。HSTD-EC2重金属电化学分析仪，项目检测限10ppb，同时，配备微波消解仪，实现茶叶等农作物重金属的检测。IGS10M便携式重金属检测系统，可同时检测多种重金属离子。兰力科公司的LK98微量元素分析仪，可以快速测定血液中的铜、锌、镉、铅、铁等重金属离子。随着微纳米技术、集成电路制造的成熟，嵌入式、便携式、低成本、低功耗的电化学测量系统成为可能，如：基于嵌入式系统的低功耗、便携式电化学检测系统[9]，微弱电流检测的微型化电化学检测系统[10]，以及智能化[11]和低功耗的[12]电化学检测系统等。新型便携式电化学检测装置，也被引入重金属检测领域，美国Tracedetect公司先后研制了针对于ArsenicGuard、MetalGuard、SafeGuard、Explorer系列检测设备，以及配套电极和试剂，在水质、饮料、工业用水等多领域得到应用，其中ExplorerII系列体积小、重量轻(1.58Kg)非常适于野外现场检测。我国浙江大学课题组也开展了基于微带状电极阵列的重金属检测系统的研究，先后实现了对六价铬、铅、铜等金属的检测，同时他们还创新性的将光寻址电位传感器(LightAddressablePotentiometricSensors,LAPS)与微电极阵列集成，构成了光电复合型微阵列芯片，利用LAPS监测pH构成自校准体系。在电极方面，传统的重金属检测电极多采用汞膜电极，对操作人员和环境均具有毒性，因此非汞电极的研究是电化学重金属检测中的重要内容之一。自2000年铋膜-重金属检测电极被首次提出后[13]，便立即引起学术界的极大关注[14,15]，各种低毒、廉价、稳定、电位范围宽的非汞电极，如铋膜电极[16]、锑膜电极[17,18]、镓膜电极[19]以及合金电极[20]，等等。然而，现有电化学法重金属检测的研究，仍以传统的固体电极(如玻璃碳电极、金电极、铂电极等)为载体，电极的微型化、阵列化、活性的保存等，都是实现多通道、现场、快速检测的难点；同时，化学、生物学、环境科学等的飞速发展，又对重金属检测提出了无污染、快速、高通量、多指标、稳定的新要求。第二，生物传感器也是重金属检测领域的重要部分。如，免疫型重金属离子传感器[21]，该方法具有检测速度较快、费用低廉、简单易携、灵敏和特异性高的特点[22]，可用于对环境中汞、铅、砷、铬等重金属离子的检测[23,24]；功能化DNA分子的重金属离子传感器[25]，以重金属与核酸分子间的特异性结合为原理，例如，二价汞离子(Hg2+)与胸腺嘧啶(T)之间特异性形成T-Hg2+-T复合物原理，可设计不同的生物传感器实现特异性检测二价汞离子[26]。这种基于核酸适配体的传感器，可以实现对特定物质高亲和性和特异性的结合[27]，理论上存在与任一小分子、大分子甚至细胞对应的适配体，在重金属离子检测中具有很好的前景。目前，已经筛选得到了金属离子的适配体[28]，适配体和目标物的结合通常在皮摩尔至纳摩尔级，与抗体相当，有些甚至超过抗体[29-33]，可以通过固相合成快速大量扩增，具有易纯化，成本低，稳定，保存周期长等优点。Zhang等.综述了DNA分子和DNA酶在金属离子检测方面的应用，结果表明以DNA分子和DNA酶为识别单元的金属离子检测系统将会有广泛应用前景。但前期报道的工作以实现单个金属离子的检测为主，基于DNA分子和DNA酶的高通量、多通道的重金属离子检测未见报道。最后，从重金属检测的知识产权来看，国内的相关专利有135个，其中仅有4项与重金属在线检测技术相关(“多合一重金属在线分析仪”，专利号：201010234310.1；“重金属在线分析仪”，专利号：201110028547.9；“多合一重金属在线分析仪”，专利号：201020268345.2；“废水中多种重金属元素的实时在线检测装置”，专利号：200820190025.2)，这四个专利中前3个均未涉及电化学重金属检测技术，而只是关于采样检测流程的设计，第四个为光学检测方法。与便携式重金属检测相关专利有3个(“便携式重金属铬传感器”，专利号：201020190697.0；“便携式重金属铅、镉及锌传感器”，专利号：201020190688.1；“便携式重金属铅、镉和锌传感器及其制备工艺和检测方法”，专利号：201010172244.X)，与重金属检测试纸相关的专利有6项(一种快速检测重金属汞的试纸、制备方法和应用，专利号：200510013377.1；一种快速检测重金属镉的试纸、制备方法和应用，专利号：200510013379.0；一种快速检测重金属铅镉汞的试纸、制备方法和应用，专利号：200510013380.3；用于检测水质中重金属铬的试纸条及其制备方法，专利号：201010590486.0；一种重金属检测试纸及其制备方法和应用，专利号：201010210460.9；一种检测多种重金属的检测卡，专利号：201020521531.2；多种重金属联合检测卡，专利号：201020521537.X；一种重金属检测试剂盒，专利号：201020250440.X)，其中我们对201020250440.X拥有自主知识产权。经查询国际专利，和重金属检测相关的有：Hydrophlicfilmfordetectionofheavymetals(US4309186A)，Detectionandmeasurmentofheavymetals(US5391270A)，Heavymetalbiosensor(US2011/117590A1)和SimultaneousElectrochemicaldetectionofmultipleheavymetalionsinliquid(US2011/284395A1)。US4309186A介绍了一种重金属检测的疏水膜，但其稳定性差，不可再生；US5391270A采用的是电化学伏安法检测汞，金，银，钙，钛等离子，但灵敏度不高，不适用于现场检测；US2011/117590A1使用的是细菌全细胞生物传感系统检测重金属，产业化困难，稳定性差，对环境温度要求高；US2011/284395A1介绍了一种可以同时检测铅、锌、铜、汞、砷的电化学检测法，基于化学荧光和酶催化的方法，作者声称可以达到对重金属的最低检测线可达ng/L，但实验条件要求较高，不适用现场的检测。综上所述，实现多种重金属的多通道、高通量、快速、现场检测是社会和经济发展的必然需求，也是科技发展的必然趋势，本发明所提出的“一种基于适配体-光寻址电位传感器的重金属检测方法”，具有较好的社会和经济前景，经检索未见报道。技术实现要素：本发明提供一种“一种基于适配体-光寻址电位传感器的重金属检测方法”，该方法以阵列式布局的光寻址电位传感器作为衬底，不同种类的重金属离子适配体探针固定于各光寻址传感器上表面，可实现多种重金属离子的高灵敏度、高可靠性、高分辨率的重金属离子检测，可解决传统电化学型汞电极具有毒性、对环境的二次污染等问题。本发明的技术特点：(1)采用光寻址电位传感器作为衬底。(2)采用重金属离子的适配体探针对光寻址电位传感器进行功能化处理。本发明的有益效果：本发明所提出的“一种基于适配体-光寻址电位传感器的重金属检测方法”，既可用于重金属污染的常规监测，又可用于非管网供水地区、突发水污染事件发生现场对水质重金属进行快速检测，是对现有水质监测体系的有益补充，并能够在突发水污染事件时，实现实时远程传输，便于相关部门及时作出准确判断和制定应急处理方案。与现有电化学重金属检测和监测方法相比，具有以下三点有益效果：(1)由于采用阵列式光寻址电位传感器作为衬底，可在其表面固定不同重金属离子的探针，实现多种重金属离子的同时检测。(2)由于采用光寻址电位传感器作为衬底，可直接将其表面适配体探针捕获重金属离子前后的电化学信息，转化为输出电流；与传统电化学电极相比，光寻址电位传感器是一种半导体器件，不仅可将电化学信息转化为电流，而且具有放大作用，可实现痕量重金属的高灵敏度检测。【具体实施方式】步骤一：光寻址传感器衬底的功能化处理，先用食人鱼溶液浸泡光寻址传感器，再用超纯水冲洗，然后用APTES硅烷化处理，最后将末端固定有氨基的重金属适配体探针固定于光寻址传感器衬底上表面。步骤二：原始水体样本的预处理，即，原始样本经活性炭吸附过滤后，由功能化超细纤维薄膜富集其中的重金属离子，然后再将金属离子洗脱，形成待测溶液。步骤三：定量检测，将适配体-光寻址电位传感器装载在“光电型生化量半导体传感器的封装探头[34]”，将待测溶液注入芯片上表面，测量光寻址电位传感器输出电流后，采用校正曲线法，对被测重金属离子浓度进行定量分析。【参考文献】[1]姚振兴,辛晓东,司维,等.重金属检测方法的研究进展[J].分析测试技术与仪器,2011,17(1):29-35.[2]孙博思,赵丽娇,任婷,等.水环境中重金属检测方法研究进展[J].环境科学与技术,2012,35(7):157-162.[3]ChristidisK,RobertsonP,GowKetal.On-sitemonitoringandcartographicalmappingofheavymetals.InstrumSciTech,2006,34(5):489-499[4]ChristidisK,RobertsonPKJ,GowKSetal.Aciditycompensationofelectrochemicalmeasurementsforon-sitemonitoringofheavymetals.TransInstMeasControl,2006,28(4):323-333[5]YunKS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