文献综述

1. 重金属镉污染

近年来，随着工业化程度的加剧，重金属被越来越多地暴露于人类生存的环境中，土壤环境中重金属污染尤为严重。这些重金属在影响土壤微生物群落结构的同时，被植物摄取最终通过食物链对人体造成毒害。因此，检测土壤重金属污染已成为当前环境监测与治理的主要内容之一。^[1]镉离子是重金属元素的一种，过量的镉离子对人体有着巨大的危害，它会造成人体急性中毒和亚急性中毒如恶心、流涎、呕吐、腹痛、腹泻，继而引起中枢神经中毒症状。严重者可因虚脱而死亡；长期接触会造成慢性中毒，如日本的痛痛病事件。所以对环境中的Cd² 检测尤为重要。

1. 重金属镉的检测方法

对金属镉检测的常用方法还有：比色法，荧光法，电化学法，纸基法，光学法等。

1比色法：比色法是通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法，通常利用纳米金(AuNPs)为变色物质。

2荧光法：荧光生物传感器是依靠荧光信号为检测手段，通常有荧光的增强、淬灭或者发射波长的移动，具有方便快捷、较高的灵敏度(比分光光度法高1~3个数量级)、选择性好、可以利用光纤技术实现距离实时检测等优点，近年来引起了科学家的极大兴趣，并被广泛应用于检测各种金属离子。已知报道的镉离子荧光传感器是基于Cd2 与荧光传感分子结合使光致电子转移(photoinduced electron transfer, PET)被抑制，荧光增强，检测或区分出Cd2 。

3电化学法：电化学法是以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质某些量之间的计量关系，对组分进行定性定量的仪器分析方法。主要有阳极溶出伏安法、离子选择电极法、极谱分析法、电位溶出法、循环伏安法。^[2]

4纸基法：纸基法目前已采用的识别分子有特异性核酸酶、特异性单克隆抗体、其他蛋白质以及有机小分子等^[3]。Adaris等提出了一种侧流式集成化纸基免疫传感系统。在结合垫上固定Cd-EDTA-BSAAuNP复合物(BSA为牛血清白蛋白)、EDTA、OVA(卵清白蛋白)，在薄膜上滴加样本溶液，顺着箭头方向流动，形成Cd-EDTA复合物与Cd-EDTABSA-AuNP竞争性地连接单克隆抗体OVA屏蔽其它金属的干扰。有镉离子存在时形成两条细的紫色条纹。检测限为0.1 ppb，这是迄今为止报道过的检测金属离子的纸基传感器最低的检测限。同年，Adaris^[4]等用相同的方法制作了类似的传感器，检测限也达到0.1 ppb。单克隆抗体的制备困难、花费成本高，未来可以考虑利用小分子、DNA等作为识别分子。纸基分析法作为一种现场监测不同样品中的重金属离子的工具扮演了重要角色，它简单方便、易携带、无需专业人员操作、样品使用量少，检测结果可以通过肉眼即可观察，是最适合现场检测的方法，发展潜力巨大。

5光学法：光学法常用到发射式局部表面等离子共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)、表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering, SERS)两种方法。

1. 全细胞微生物传感器检测重金属离子

1、利用源自于S. aureus所携带的质粒 pI258中的cad操纵子的启动子元件和转录因子 CadC 作为传感模块、gfp 作为报告模块、pETDuet-1 作为初始质粒、E. coli BL21(DE3)作为表达菌株，成 功构建一种大肠杆菌全细胞传感器。该传感器在 Cd2 诱导下发射强烈的荧光，且荧光强度依赖于 Cd2 浓度;在37 °C的诱导条件下最低检出浓度为1 mmol/L，但是在25和15 °C的诱导条件下，最低检 出浓度降为1 mu;mol/L和10 nmol/L，传感器灵敏度 得到显著提高。研究表明，低温条件更有利于传感 器对 Cd² 的响应。本研究的结果将为利用微生物 全细胞传感器这类方法检测环境中生物可利用性 Cd² 提供参考。^[5]