砷离子微生物传感器的构建及响应特征文献综述

1. 前言

微生物传感器近年来被广泛用于评估一定环境中重金属等有毒元素的含量和生物可利用度和风险，相比传统的物理化学检测方法其具有费用低、体积小、响应快、可实现原位在线监测，并且拥有可检测生物可利用度这一独特的优点，所以在环境评估、食品安全、医学研究等领域都被推广开来。重金属砷作为重金属五毒之一，在环境中不能被微生物分解，并且具有蓄积性和潜伏性等特点，对环境和人体都有大小不一的危害，在一些会生产出重金属砷的工程建设项目或者生产活动中，需要对砷含量及其生物可利用度进行检测，及时有效地发现环境所存在的问题并实施相应措施和管理控制，由此则发展了砷离子微生物传感器的构建和改进。

1. 正文
2. 重金属砷的介绍、来源和危害

砷，俗称砒，是一种非金属元素，在化学元素周期表中位于第4周期、第VA族，原子序数33，元素符号As，单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种同素异形体的形式存在。砷元素广泛的存在于自然界，主要以硫化物矿形式存在。砷可在环境中以3价和5价的形态转化，3价的砷毒性较大。砷的主要矿物有砷硫铁矿、雄黄、雌黄和砷石等,但多伴生于铜、铅、锌等的硫化物矿中。其中三氧化二砷被称为砒霜，是制造所有砷化物的原料。

砷污染的来源：（1）砷化物的开采和冶炼。（2）其他金属的开采和冶炼的衍生物。（3）砷化物的广泛利用，如含砷农药的生产和使用，和作为玻璃、木材、制革、颜料等工业的原材料所造成的环境中砷含量的增加。（4）煤的燃烧也可造成不同程度的砷污染。

砷的危害：由于重金属具有富集性，在环境中不能降解，且能发生各种形态间的转换，可通过食物链的延长和营养级的增加而逐渐富集在生物体内造成危害。砷会通过皮肤接触、呼吸道和消化道进入人体，并在人体的肌肉、骨骼、肝、肺、肾等部位富集，使酶的生物作用受到抑制，造成心血管系统中毒，神经系统中毒，皮肤中毒，呼吸系统中毒和血液系统中毒。长期接触砷化物，还有致癌的可能性。

历史上砷污染事件：英国曼彻斯特啤酒砷中毒事件、日本森永奶粉事件、湖南岳阳砷污染、贵州都柳江砷污染、云南阳宗海砷污染、黄石市经济技术开发区大王镇砷污染事件。

1. 传统的重金属砷的检测方法及优缺点

传统的重金属砷的检测方法有银盐法、砷斑法和硼氢化物还原比色法、氢化物原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、高效液相色谱与氢化物发生原子荧光光度联用、高效液相色谱与电感耦合等离子体制谱联用、气相色谱与质谱联用等方法。

优点：具有很高的灵敏度和准确度，低检测限。

缺点：仪器复杂，操作过程繁琐，需要专业人员培训，检测成本较高，前处理准备时间较长。并且，传统的物理化学方法主要是对环境中重金属总量进行测定，不能检测出重金属的生物可利用度。