一种测定全氟辛酸含量的数字电极及测定装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测定环境空气中全氟辛酸的检测方法，特别是涉及一种通过数字 电极现场对环境空气中全氟辛酸含量进行测定的方法，属于环境监测领域。
【背景技术】
[0002] 全氟辛酸（Pemuooroetnaoieaeid，简称 PFOA)，分子式 CF3 (CF2) 6C00H)是一种有机 强酸，浓度lg/L时pH为2. 6, pKa值为2. 5 ;通常人们所说的PFOA还包括其盐，主要指全氟 辛酸铵（简称PF0A，有时也简称C8)。
[0003] PFOA为一种人工合成的化学品。近几十年来，PFOA被广泛应用于航空科技、运输、 电子行业，以及厨具等民生用品。当PFOA分解后会在环境或人体中释放出来。PFOA是目前 已知最难降解的有机污染物之一，具有很高的生物蓄积性和多种毒性，不仅会造成人体呼 吸系统问题，还可能导致新生婴儿死亡，其导致的全球性污染正日渐受到人们关注。全氟辛 酸化学性质稳定，具有持久性、生物积累性和多种毒性，严重危害人类健康和其生存环境， 已成为继有机氯农药、多氯联苯、二噁英之后日益引起重视的一类新型持久性有机污染物。
[0004] 近年来，科研工作者已在水环境、土壤、食品中分别检测出PFOA物质。2013年，有 学者检测出城市环境空气中含有PFOA物质。
[0005] 中科院上海有机化学研宄所有机氟化学专家吕龙所指出，有关氟多聚物的讨论应 当延伸到PFOA的排放问题，全社会须关注国内相关企业全氟辛酸的排放情况，出于保护人 类健康的需要，需尽快制定PFOA排放标准，也应该全面展开流行病学调查，为此急需建立 简便快捷的分析方法，对进一步的研宄起到技术支持作用。
[0006] 对于环境空气和废气中PFOA的测定方法，目前采用高效液相色谱-串联质谱法 (HPLC-MS/MS)。但该法操作繁琐、耗时耗力耗资，数据时效性差，不宜现场监测，难以满足快 速、及时监测的要求。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有环境空气中全氟辛酸浓度监测技术存在的不足，提供了一种测定 环境中PFOA含量的数字电极以及测定装置，本发明的测定装置结构简单、安装操作简便。 本发明的PFOA测定装置与利用该装置测定空气中PFOA含量的方法适合于室外环境使用。 本发明的装置可实现快速、准确、连续地、实时测定，环境中PFOA含量分析准确，能够真实 反应空气中PFOA含量状况。
[0008] 为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种测定全氟辛酸含量的数字电极，包 括极谱式PO 2电极，固定在所述极谱式PO 2电极底部的生物数字膜片
[0009] 其中，所述生物数字膜片包括枯草芽孢杆菌、纤维素和硅藻土型担体。
[0010] 特别是，所述硅藻土型担体包括101担体、6201担体。
[0011] 特别是，所述生物数字膜片按照如下步骤制备而成：
[0012] A)将枯草芽孢杆菌转移至无菌水中，制成枯草芽孢杆菌湿菌体；
[0013] B)将枯草芽孢杆菌湿菌体与纤维素、101担体、6201担体混合均匀后，均匀涂布在 表面光滑的平板上，制成平面湿菌体膜片；
[0014] C)对平面湿菌体膜片进行干燥固定处理，即得。
[0015] 其中，步骤A)中所述枯草芽孢杆菌湿菌体溶液中枯草芽孢杆菌的浓度为 3. OX 103-3. OX IO5CFUAiL ;步骤B)所述平面湿菌体膜片的厚度为0. 2-0. 5mm ;所述表面光 滑的平板选择玻璃板；步骤C)中所述干燥固定处理过程中干燥温度为30土1°C ;处理时间 彡24h，优选为24-36h。
[0016] 特别是，步骤B)中所述枯草芽孢杆菌湿菌体溶液体积与纤维素、101担体、6201担 体的重量份配比为 40-50 :40-50 :40-50 :10-20,优选为 50 (ml) :50 (mg) :50 (mg) :20 (mg)， 即当所述枯草芽孢杆菌湿菌体溶液体积40-50ml时，纤维素、101担体、6201担体的重量分 别为40-50mg、40-50mg、10-20mg ;当所述枯草芽孢杆菌湿菌体溶液体积40-50L时，纤维素、 101担体、6201担体的重量分别为40-50g、40-50g、10-20g。
[0017] 其中，所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XZ I 125,其微生物 保藏号为 CGMCC N。· 1747。分类命名是：Bacillus subtilis。
[0018] 特别是，所述枯草芽孢杆菌湿菌体溶液按照如下方法制备而成：
[0019] 首先：将枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis XZ I 125菌种接种于放大培养基中， 于25±2°C下在恒温培养箱内静置培养7-8天，进行放大培养，获得放大培养枯草芽孢杆 菌；
[0020] 接着，将放大培养枯草芽孢杆菌菌落挑入液体培养基中，于25 ± 2°C下，在摇床上 进行震荡培养，然后移出菌落，进行离心处理，去除上清液，获得枯草芽孢杆菌湿菌体
[0021] 其中，所述放大培养基为：牛肉膏5g、蛋白胨10g、NaCl 5g、琼脂粉15g，蒸馏水 100〇11^，？!1自然，1\10%1高压灭菌3〇1^11，充分摇匀后分装于平皿中，冷却后4°0保存 备用；所述震荡培养过程中的液体培养基为：牛肉膏（0.3%)、酵母汁（0.3%)、蛋白胨 (0. 3% )、葡萄糖10(1.0% )，蒸馏水lOOOmL，混合均匀后用1:4硫酸（分析纯，&304含量 95.98% )调节pH = 6,保存备用。
[0022] 其中，所述振荡培养过程中振荡频率：IOOrpm ;培养时间多48h。
[0023] 特别是，所述离心处理速度为1000 rpm ;离心处理时间为2min。
[0024] 其中，所述极谱式P02i极包括=Ag-AgCl阳极、铂金阴极、电解质溶液、透氧薄膜、 玻璃管、加固环箍和电流输出导线，其中所述玻璃管内装有电解质溶液；所述铂金阴极和 Ag-AgCl阳极均设于所述玻璃管内部；所述钼金阴极和Ag-AgCl阳极的一端均伸入所述电 解质溶液中、且另一端与数据处理系统通过导线相连接；所述透氧薄膜设于所述玻璃管的 下部，即所述透氧薄膜平铺于所述玻璃管的底部。
[0025] 特别是，所述透氧薄膜的的大小和形状与所述玻璃管的底部相匹配。
[0026] 尤其是，所述透氧薄膜为圆形。
[0027] 特别是，所述透氧薄膜的直径为10. 8±2mm。
[0028] 其中，所述透氧薄膜选择聚四氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜，优选为聚四氟乙烯薄膜。
[0029] 特别是，所述极谱式PO2电极还包括：塑料套管和加固环箍，其中，所述塑料套管套 接在所述玻璃管的外壁；所述加固环箍将所述所述塑料套管和玻璃管紧密结合。
[0030] 尤其是，所述塑料套管的内径与所述玻璃管外径相匹配，二者同轴，并且长度相 同。
[0031] 特别是，所述玻璃管、塑料管的两端开口；所述玻璃管与塑料管的两端对齐。
[0032] 特别是，所述透氧薄膜平铺于PO2电极的底部，即平铺于塑料套管和玻璃管的底部 并将底部包裹，加固环箍设置在透氧薄膜的外面，将透氧薄膜严密包裹的塑料套管、玻璃管 的底部箍紧。
[0033] 特别是，所述电解质溶液选择KOH溶液、KCl溶液。
[0034] 尤其是，所述KOH溶液的浓度为0. lmol/L。
[0035] 特别是，所述测定全氟辛酸含量的数字电极还包括固定件，固定件将所述的生物 数字膜片固定在所述的极谱式PO 2电极的底部，且与所述极谱式？〇2电极的底部紧密连接在 一起。
[0036] 其中，所述固定件上开设有供溶液中氧气（O2)自由通过的通道。
[0037] 特别是，特别是，所述通道的截面积与所述生物数字膜片的面积相匹配。
[0038] 尤其是，所述通道的截面积与所述生物数字膜片的面积之比为0.8-1 :1，优选为 0.8 ： 1 〇
[0039] 尤其是，所述极谱式PO2电极底部面积与所述生物数字膜片的面积之比为1 : 0. 9-1，优选为 1 :0. 9。
[0040] 特别是，所述固定件选择中央具有通道的塑料盖帽。
[0041] 本发明另一方面提供一种测定全氟辛酸含量的测定装置，包括待测样品存放系 统、测定全氟辛酸含量的数字电极系统、数据处理系统，其中，所述数字电极系统设置于所 述待测样品存放系统内部，所述数字电极系统通过导线与数据处理系统连接。
[0042] 其中，所述待测样品存放系统由待测样品溶液池组成。
[0043] 特别是，所述待测样品溶液池为顶端开口底部和四周密封的容器，内部放置待测 样品溶液和所述的数字电极测量系统。
[0044] 尤其是，所述待测样品溶液池为顶端开口的任何形状的容器，例如圆柱体形、正方 体形、长方体形、棱柱体形等。
[0045] 其中，所述测定全氟辛酸含量的数字电极系统包括极谱式PO2电极、生物数字膜片 和固定件，其中，所述固定件将所述生物数字膜片固定在所述极谱式PO 2电极的底部，且与 所述极谱式PO2电极的底部紧密连接在一起。
[0046] 其中，所述固定件上开设有供溶液中氧气（O2)自由通过的通道。
[0047] 特别是，所述通道的截面积与所述生物数字膜片的面积相匹配。
[0048] 尤其是，所述通道的截面积与所述生物数字膜片的面积之比为0.8-1 :1，优选为 0.8 ： 1 〇
[0049] 尤其是，所述极谱式PO2电极底部面积与所述生物数字膜片的面积之比为1 : 0. 9-1，优选为 1 :0. 9。
[0050] 其中，所述数字电极膜片由枯草芽孢杆菌、纤维素和硅藻土型担体组成。
[0051] 特别是，所述硅藻土型担体包括101担体、6201担体。
[0052] 特别是，所述生物数字膜片按照如下步骤制备而成：
[0053] A)将枯草芽孢杆菌转移至无菌水中，制成枯草芽孢杆菌湿菌体；
[0054] B)将枯草芽孢杆菌湿菌体与纤维