实验室建设与管理

　　利用某些生物材料(如酶、抗体、组织、细胞等)对一定的化学物质具有的特异性识别能力或灵敏响应能力，研究开发环境中污染物的生物检测技术，是近年来环境分析化学研究的热点之一。这些技术主要有生化检测试剂盒(test kits)、生化检测条(test strips)、生物传感器(biosensors) 以及生化方法与传统分析方法的联用等。与传统分析方法相比，生物检测技术一般具有仪器简单，反应迅速，不需要复杂的样品前处理过程，有较高的灵敏度或选择性等特点，特别适合于环境样本的现场检测或大量样本的高通量阳性筛选。

　　酶是环境生物检测技术研究中最常用的生物材料之一，它与环境污染物的反应形式主要有两种：一是将被检测物直接作为酶催化反应的底物，如利用磷酸脂水解酶检测有机磷农药，利用汞还原酶检测汞离子等。由于能直接催化环境污染物产生可检测信号的酶并不多，所以关于这种反应形式的研究报告比较少见。另外一种反应形式是利用被分析物对某些酶的特异性抑制作用来检测分析物。如利用胆碱脂酶检测有机磷、氨基甲酸脂类杀虫剂，利用乙酰乳酸合成酶检测磺酰脲类除草剂，利用脲酶、过氧化物酶、葡糖氧化酶检测汞离子等。由于一种酶可以被一种或多种化学物质所抑制，一种化学物质也可以抑制多种酶，所以可供选择的酶比较多，检测的项目比较广，因此是多数研究者采用的一种反应形式。我们利用汞离子对脲酶(Urease)具有强抑制作用的特点，开发出了一种可快速检测液体样本中无机及有机态汞的酶检测条(Enzyme test strips)。

　　



　　方法原理

　　Fig.1是这种检测条的示意图。图中的黄色区域为反应区，有两层膜组成。上层膜是醋酸纤维素膜，上面吸附固定了一定量的脲酶。下层膜是一片精密pH试纸，上面预先吸附了一定量的尿素及添加剂。反应区用粘性塑料密封，在醋酸纤维素膜一面的粘性塑料上留一直径为1.5mm的小孔作为进样口。使用时，将检测条插入液体样本中，由于醋酸纤维素膜的毛细作用，溶液通过进样口迅速扩散浸透醋酸纤维素膜，溶液中的无机或有机汞与脲酶上的巯基基团结合，使酶的活性受到抑制。扩散到醋酸纤维素膜边缘的溶液渗透到pH试纸的毛细管中，然后在pH试纸上由边缘向中心扩散，使上面预先吸附的尿素溶出，溶出的尿素再扩散到醋酸纤维素膜上，并被脲酶以下式催化水解：

　　



　　OHˉ的产率与脲酶受抑制的程度成反比。受两层膜内溶液表面张力及电场分布的作用，生成的OHˉ首先到达pH试纸的边缘，使pH试纸四周先显色，形成兰色环套黄色色斑的现象。随着反应的进行，兰色环逐渐向中心扩展，而黄色色斑逐渐缩小。以反应区黄色色斑完全消失作为反应终点，从检测条插入样品到反应终点的时间与样品中汞的含量成正相关(Fig.2)。

　　



　　方法应用

　　在优化的实验条件下，这种检测条对水溶液中Hg2+的检测限可达到0.2ng/ml，检测范围为0.2-200ng/ml。对甲基汞和乙基汞可得到与无机汞相近的检测结果，而苯基汞及Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等重金属离子对检测无明显干扰。对饮用水，天然水的添加实验表明，该检测条可以直接用于环境水样中汞污染的检测。

　　评价与展望

　　本技术终点变化明显，利用终点时间作为定量依据，有利于克服传统的检测条用目视比色定量所带来的主观性和误差，在一定浓度范围内可实现对被分析物的定量检测。另外，本检测片不需要任何分析仪器，使用方便，费用低廉，易于推广。目前在检测时间和检测片对温度及酸碱的耐受性等方面尚需进一步改进。今后，本技术可望发展成为一种无需对液体样本进行复杂的提取、净化等处理，而直接对环境污染物进行现场检测的新方法。