本发明涉及水治理,尤其是涉及一种水体微囊藻的防治方法。
背景技术:
1、在全球变化与人类活动的双重影响下,水体富营养化在世界范围内均呈现快速增加趋势。富营养化水体引起的淡水水华频发,例如太湖、巢湖、滇池等我国的大型湖泊在近年来长期、频发出现蓝藻水华现象,蓝藻水华已成为影响人类生产生活和社会发展稳定的重要因素。蓝藻水华的类型较多,以能够产生微囊藻毒素的类型出现频次最高、产量最大、影响和危害最为严重。能够形成、释放微囊藻毒素的藻类包括微囊藻属(铜绿微囊藻、惠氏微囊藻等)、鱼腥藻属(浮丝藻、念珠藻)的相关种类。
2、微囊藻毒素(mcs)为单环七肽结构(d-ala1-x2-d-measp3-z4-adda5-d-glu6-mdha7 ),分子量因 x 和 z 部位为可变的l-氨基酸,故而可产生较多的异构体(目前报道的已超过100种),诸多异构体中以mc-lr、mc-rr和mc-yr为较为主要的类型,其中mc-lr是三者中分布最广,毒素产量和危害最为重要的类型。
3、目前对于微囊藻的治理,受检测手段的影响,只有当微囊藻处于爆发阶段才能检测出来,并进行治理。因此,治理所需的化学药物数量多,成本高,治理时间长。根据世界卫生组织推荐的饮用水中mc-lr浓度为<1.0 μg/l,我国生活饮用水卫生标准(gb 5749-2022)中微囊藻毒素mc-lr在藻华爆发情况时的浓度限制为0.001mg/l(即1 μg/l)。然而,微囊藻爆发的初期或前期,水体中的微囊藻毒素浓度较低,通常低于较多检测方法的检测限,因此,如何能够提高对微囊藻毒素的检测限和灵敏度,在微囊藻水华暴发的初期获取监测数据、及早进行整治、降低治理的成本是目前急需解决的技术问题。
4、当前针对微囊藻毒素(mcs)测定方法有气相色谱法、酶联免疫吸附法(elisa)、高效液相色谱法(hplc)、液相色谱-串联质谱法(lc-ms)等,其中elisa和hplc是常用的方法。我国食品安全国家标准水产品中微囊藻毒素(环状七肽)的测定(gb5009.273—2016),推荐使用的检测方法为液相色谱-串联质谱和间接竞争酶联免疫吸附的测定方法。以微囊藻毒素-lr测定为例,lc-ms法测定微囊藻毒素-lr标准品 (mc-lr,c49h74n10o12,cas号101043-37-2),当取样量为5g时,mc-lr的检出限为0.3μg/kg,定量限为1μg/kg;使用间接竞争酶联免疫吸附法,当取样量为5g时,mc-lr的检出限为0.03μg/kg,定量限为0.1μg/kg;根据最新的生活饮用水标准检验方法(国家标准gbt5750.8 2023)中使用的hplc方法,针对水体微囊藻毒素mc-lr的检测,需要过滤10l。此外,使用电化学发光法(ecl)或光电化学法(pec)进行藻毒素检测的研究也有一定的报道,虽然可实现检测限与灵敏度的提高,然而,此类方法均需通过对电极构建不同类型的适配体传感器、生物识别器等,过程复杂且稳定性无法充分保障。基于对上述检测方法的分析可知,上述方法实施均存在较多的实验流程,操作过程复杂,且需要较多仪器设备支撑,此外对于微囊藻毒素的检测限低、灵敏度不高。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种水体微囊藻的防治方法,解决现有水体微囊藻的防治介入时间晚,治理成本高的问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种水体微囊藻的防治方法,包括以下步骤:
3、1)定期取样,通过微囊藻毒素-lr电化学检测方法获得微囊藻毒素-lr的浓度;
4、2)当微囊藻毒素-lr的浓度超过设定值时,对微囊藻进行治理;
5、3)治理完成后再进行取样,采用步骤1)同样的方法检测水体中微囊藻毒素-lr的浓度,并根据浓度判断是否需要继续进行治理;
6、所述微囊藻毒素-lr电化学检测方法,以cu(oh)2 纳米线阵列为无有机适配体的裸工作电极、pt片为对电极,ag/agcl为参比电极,以碱性水溶液为电解液,以裸工作电极中的cu2+/cu3+为微囊藻毒素-lr催化氧化反应的氧化还原电对,以循环伏安法(cv)为测试方法,以标准曲线法为基本方法测试微囊藻毒素-lr的浓度;包括以下步骤:
7、1)制备裸工作电极:将清洗干净的泡沫铜浸泡到 (nh4)2s2o8和 naoh的混合溶液中进行反应,在泡沫铜表面原位组装出cu(oh)2 纳米线阵列,裸工作电极;所述(nh4)2s2o8和naoh的比例为1:25;
8、2)cv法测微囊藻毒素-lr:向碱性水溶液中加入不同浓度的微囊藻毒素-lr,通过分别以cu(oh)2 纳米线阵列、pt片和ag/agcl为裸工作电极、对电极、参比电极,通过cv正向扫描获得阳极氧化峰的峰电流值;
9、3)绘制检测标准曲线:将微囊藻毒素-lr的浓度与cv正向扫描的氧化峰电流进行线性拟合,绘制标准曲线,当微囊藻毒素-lr的浓度在0-50ng/l范围内,微囊藻毒素-lr浓度与cv正向扫描的氧化峰电流呈现良好的线性关系,其表达式为i(μa)= 0.03042 *c (ng/l)+ 4.5494,r2 = 0.998;当微囊藻毒素-lr的浓度在100-500ng/l范围内,微囊藻毒素-lr浓度与cv正向扫描的氧化峰电流呈现另一个良好的线性关系,其表达式为i(μa)= 0.00367 *c (ng/l)+ 6.0029,r2 = 0.999;
10、4)待测水体微囊藻毒素-lr浓度检测:采用步骤2)同样的方法测试获得阳极氧化峰的峰电流值,根据电流强度大小,代入步骤3)的标准曲线中进行计算,即可得到待测水体微囊藻毒素-lr浓度。当阳极氧化峰电流介于405-607μa时,使用标准曲线i(μa)= 0.03042*c (ng/l)+ 4.5494,计算微囊藻毒素-lr浓度。当阳极氧化峰电流介于607-637 μa,使用浓naoh溶液将微囊藻毒素-lr溶液稀释到原浓度的一半后再用cv法测量,并使用标准曲线i(μa)= 0.03042 *c (ng/l)+ 4.5494,计算微囊藻毒素-lr浓度(注,将标准曲线得到的微囊藻毒素-lr浓度换算至稀释前的浓度)。当阳极氧化峰电流介于637-783 μa时,使用标准曲线i(μa)= 0.00367 *c (ng/l)+ 6.0029,计算微囊藻毒素-lr浓度。当阳极氧化峰电流大于783 μa时,将微囊藻毒素-lr浓度稀释,使其阳极氧化峰电流降低至637-783 μa范围内,使用标准曲线i(ua)= 0.00367 *c (ng/l)+ 6.0029,计算微囊藻毒素-lr浓度(注,将标准曲线得到的微囊藻毒素-lr浓度换算至稀释前的浓度)。
11、进一步的,所述碱性水溶液为naoh溶液,调节待测水体ph值至13-14。
12、为提高泡沫铜的清洁度,所述步骤1)中泡沫铜依次通过丙酮、无水乙醇、3m/l的盐酸和蒸馏水进行浸泡清洗。
13、为保证反应彻底,所述步骤1)中泡沫铜浸泡到 (nh4)2s2o8和 naoh的混合溶液进行反应的时间不低于15min。
14、本发明的有益效果:本发明通过裸工作电极中的cu2+/cu3+电对的电催化作用,构建了一种cu(oh)2 纳米线阵列裸工作电极,该电极不同于现有的光电化学传感器电极或电化学生物传感器电极,在不使用任何光激励,并在不使用任何有机适配体或生物酶的条件下,即可实现对微囊藻毒素-lr(mc-lr)的快速检测分析。该检测方法检测下限低,灵敏度高,可检测出水体中超低含量微囊藻毒素,浓度响应低至ng/l量级,而现有的带有机适配体或生物酶的工作电极,其浓度响应的最低范围为μg/l量级,两者相差2~3个数量级。 同时,该裸工作电极结构为无机纳米材料,与现有的有机适配体和生物酶相比,其在工作和存储过程中,有更好的化学和结构稳定性。该检测方法操作流程简单,可低价高效实现对水体中微囊藻毒素的快捷检测。
15、在藻华的治理过程中,使用该检测方法和该裸工作电极,可快速检测出水体中ng/l量级的微囊藻毒素,能够在藻华爆发的初期及时获取微囊藻毒素的定量信息,实现早预警,早治理,避免藻华大规模爆发,从而减少治理环节中各种生物、化学制剂的用量,降低治理成本。
16、以下将结合附图和实施例,对本发明进行较为详细的说明。