低浓度重金属离子的富集及其对脲酶活性影响研究

论文摘要

重金属不但污染环境,还能积累和贮存在生物体内影响人畜健康。因此测定水体,土壤,空气和食品中的痕量重金属显得非常重要。利用阳离子交换树脂对水中重金属离子进行有效吸附富集,再利用富集的重金属离子对脲酶活性的抑制程度来确定金属离子的浓度,为富集、检测一体化的量热式生物传感器提供理论依据。对不同条件下树脂吸附不同重金属离子的吸附性能进行了考察,先用分光光度法得到了金属离子浓度标准曲线及铵离子浓度的标准曲线,然后对温度、树脂质量、缓冲溶液种类、尿素、离子种类、离子浓度等条件对脲酶活性抑制关系进行了研究。结果表明：0.5g阳离子交换树脂可以完全吸附50mL浓度不大于0.7mg/mL重金属离子溶液中的重金属离子；在一定的浓度范围内,铜离子和铅离子对脲酶有明显的抑制作用。通过铜离子和混合离子对脲酶活性抑制的对比实验,发现铜离子溶液对脲酶的抑制效果较好,混合的金属离子溶液对脲酶的抑制效果较差,可能是由于混合离子之间产生了拮抗作用,使得混合离子相互削弱了对脲酶的抑制作用,抑制效果变差。脲酶对铜离子的敏感性很强。考察铜离子对脲酶活性抑制对量热法测定离子浓度的仪器提供参考,以铜离子对脲酶活性的抑制为标准确定可测的重金属离子的有效浓度范围。初步使用仪器测定脲酶水解反应放出的热量表明：吸附了铜离子的树脂使脲酶的反应热明显较少,说明铜离子对脲酶的活性有较强的抑制作用,这种抑制作用可以通过设计的仪器测定的数值表现出来,测定的结果跟化学方法得到的结论相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第1章 文献综述
• 1.1 重金属污染
• 1.1.1 土壤中重金属污染物
• 1.1.2 土壤中重金属污染物来源
• 1.1.3 污水灌溉和污泥施肥
• 1.1.4 水体中重金属污染的来源
• 1.1.5 重金属毒害生物的机理
• 1.1.6 金属对酶活的影响
• 1.2 离子交换树脂的概述
• 1.2.1 树脂分类
• 1.2.3 离子交换树脂预处理
• 1.2.4 离子交换吸附和解析
• 1.2.5 树脂的再生
• 1.2.6 树脂应用
• 1.3 脲酶
• 1.3.1 脲酶应用
• 1.3.2 脲酶抑制的作用机理
• 1.4 痕量重金属检测技术
• 1.5 生物传感器
• 1.5.1 分子识别元件
• 1.5.2 信号转换器
• 1.5.3 生物传感器分类方式
• 1.5.4 生物传感器的应用
• 1.6 论文的意义
• 第2章 树脂吸附和脲酶抑制的相关考察
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验原理和方法
• 2.1.4 实验方法
• 2.2 金属离子和铵离子标准吸光度曲线的测定
• 2.2.1 铜离子标准曲线的测定
• 2.2.2 铅离子标准曲线的测定
• 2.2.3 铵离子标准曲线的测定
• 2.3 树脂对离子的吸附性能的研究
• 2.3.1 树脂吸附实验,测定等温吸附方程
• 2.3.2 树脂粒度对吸附的影响
• 2.3.3 洗脱液的选择
• 2.3.4 缓冲液种类和浓度对树脂的影响
• 2.4 脲酶抑制实验
• 2.4.1 脲酶底物的确定
• 2.4.2 脲酶的抑制
• 2.5 混合重金属离子对脲酶的抑制研究
• 2.6 脲酶活性对重金属离子抑制灵敏度比较
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 铜离子、铅离子和铵离子标准吸光度曲线的测定
• 3.1.1 铜标准标准曲线
• 3.1.2 铅离子吸光度曲线
• 3.1.3 铵离子标准曲线
• 3.2 等温吸附方程测定
• 3.2.1 30℃时树脂的静态吸附性能
• 3.2.2 40℃下树脂的静态吸附性能
• 3.2.3 50℃下树脂的静态吸附性能
• 3.2.4 60℃下树脂的静态吸附性能
• 3.2.5 树脂粒度对吸附的影响
• 3.2.6 洗脱液的选择
• 3.2.7 缓冲液种类和浓度对树脂的影响
• 3.2.8 树脂对铅离子的吸附
• 3.3 脲酶的抑制实验
• 3.3.1 铜离子对脲酶的抑制作用
• 3.3.2 铅离子对脲酶的抑制实验
• 3.4 混合重金属离子对脲酶的抑制研究
• 3.4.1 铜离子和铅离子的混合溶液对脲酶的抑制
• 3.4.2 金属混合溶液对脲酶的抑制
• 3.5 脲酶活性对重金属离子抑制灵敏度比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 脲酶反应热测定
• 4.1 系统测试流程
• 4.2 仪器测定反应热
• 4.3 脲酶的抑制实验
• 4.3.1 脲酶的空白实验热量测定
• 4.3.2 脲酶的抑制实验热量测定
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录