CN109921071A - 一种提高微生物燃料电池传感性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微生物电化学领域，更具体地，涉及一种利用群体感应从微生物层面提升微生物燃料电池传感器性能的方法。该方法通过在MFC传感器运行全过程中向培养液中加入群体感应自诱导剂；当MFC传感器稳定启动之后，将其应用于水环境重金属传感。本发明利用微生物群体感应现象调控MFC传感器阳极生物膜产电菌比例及活性，与现有技术相比能够有效解决阳极生物膜死细胞比例过大导致传感性能下降的问题，具有操作简单、效果稳定等优点，有效地提高了MFC传感器传感的灵敏性以及抗毒性冲击能力，加快了MFC传感器实现原位在线监测的进程。

Description

一种提高微生物燃料电池传感性能的方法

技术领域

本发明属于微生物电化学领域，更具体地，涉及一种利用群体感应从微生物层面提升微生物燃料电池传感器性能的方法。

背景技术

由于环境监管制度不够完善以及清洁生产技术不达标，近年来，我国环境污染问题频频发生。各类重金属及毒性较高的有机、无机化合物通过工业废水、城市生活废水等途径向自然环境中排放，严重损害自然生态功能，直接危害民众健康及社会安定。因此亟需一种行之有效的水体毒性预警系统。现阶段对水体环境毒性物质进行的检测多采用非原位化学手段，时效性较差，成本高，需额外提供电源，难以实现实时监测预警。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)以富含微生物的市政废水作为接种体对MFC阳极进行生物驯化，使其表面附着丰富产电菌，在代谢废水有机物质的同时产生电能；废水中毒性物质可直接抑制MFC阳极产电菌活性，从而通过其电信号输出的骤减实现对毒性物质的实时监测。基于MFC技术的微生物毒性MFC传感器具有反应迅速、结构简单、成本低廉和自我供能等优势，在原位在线预警监测领域具有广阔的应用前景。

以电活性生物膜作为传感元件的MFC传感器，其性能受到基质类型与浓度、电极材料与传感器结构、进水方式、pH等环境因素的影响。现有的研究大多通过优化外部运行环境来提升MFC传感器性能，比如寻找不同的阳极材料或通过优化阳极液进水方式来提高MFC传感器的电压降，但是以上方法都不能从根本上提高MFC传感器的灵敏性和稳定性。

因此，需要寻找一种方法，从根本上调控产电生物膜内在性能，提高MFC传感器传感性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高微生物燃料电池传感器性能的方法，其通过向微生物燃料电池传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，在MFC传感器全周期对电活性生物膜中微生物群落及活性的调控，能够有效解决阳极生物膜死细胞比例过大导致传感性能下降的问题，并显著提高MFC传感器的灵敏性及抗环境冲击能力，由此解决现有技术不能从根本上提高MFC传感器的灵敏性和稳定性的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种提高微生物燃料电池传感性能的方法，向微生物燃料电池传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，通过微生物的群体感应现象和产电菌对自诱导剂分子的响应，提高阳极生物膜中产电菌的比例以及活性，增强该传感器对毒性物质的响应灵敏性和抵抗能力，并能够在一定时间内恢复其电化学活性。

优选地，所述的方法，包括如下步骤：

(1)MFC传感器的构建；构建MFC传感器，该传感器包括串联的阳极、阴极和外接电阻；

(2)MFC传感器的接种：采用培养液接种构建的MFC传感器，所述培养液包括污水和基质溶液，还包括群体感应自诱导剂；

(3)MFC传感器阳极微生物膜驯化：更换培养液对所述MFC传感器的阳极微生物膜进行驯化，当外接电阻两端电压达到一定值并稳定数个周期时，表示MFC传感器阳极微生物膜驯化完成，MFC传感器稳定启动成功；且保证在所述MFC传感器的驯化和稳定启动过程中，所述培养液中含有所述群体感应自诱导剂。

优选地，所述群体感应自诱导剂为N-己酰高丝氨酸内酯、N-(3-羟基丁酰基)-L-高丝氨酸内酯、N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯和N-氧代十二烷酰化高丝氨酸内脂中的一种或多种。

优选地，所述群体感应自诱导剂在培养液中的浓度为5-20mM。

优选地，在MFC传感器的接种、驯化和稳定启动过程中均加入所述群体感应自诱导剂。

优选地，所述阳极为石墨板，阴极由不锈钢网上混合活性炭和炭黑制成。

优选地，所述基质溶液中包括磷酸盐缓冲溶液、矿物质溶液、维生素溶液和乙酸钠溶液。

优选地，所述的方法，还包括步骤：

(4)MFC传感器重金属毒性传感测试：对成功启动的MFC传感器进行重金属毒性传感测试，测试该MFC传感器的灵敏度和稳定性。

优选地，进行重金属毒性传感测试时，操作模式为序批式，MFC传感器培养液更换之后输出电压逐渐上升，待输出电压稳定且持续时长达到2h-3h之后，向MFC传感器培养液中加入不同浓度的重金属离子溶液，观察输出电压下降趋势；每个浓度下传感测试时间为2h-3h，毒性传感结束后，更换新鲜培养液；且传感测试从低浓度重金属离子向高浓度重金属离子进行。

优选地，所述重金属包括浓度范围为0.1mg/L-5mg/L的Pb²⁺和浓度范围为2mg/L-10mg/L的Cu²⁺。。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明由于在培养液中加入群体感应自诱导剂，利用微生物的群体感应现象，使得产电生物膜之间的生物协同作用增强，促进了更加灵敏强壮的产电生物膜的形成。从微生物角度调控产电生物膜的结构，从根本上解决了产电生物膜中活细胞比例不断下降，产电菌比例不够导致的MFC传感器性能难以提升的问题。

(2)本发明通过向MFC传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，通过微生物的群体感应现象和产电菌对自诱导剂分子的响应，提高阳极生物膜中产电菌的比例以及活性，增强对毒性物质的响应灵敏性和抵抗能力，并能够在一定时间内恢复其电化学活性。

(3)本发明通过向MFC传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，电信号-毒性物质Pb²⁺浓度之间线性拟合度R²能够达到0.9以上，毒性物质Cu²⁺浓度高至10mg/L时，该传感器仍然能够恢复电化学活性。

(4)本发明具有操作简单、效果稳定等优点，有效地提高了MFC传感器性能，及抗环境干扰能力，加快了MFC传感器实现原位在线监测的进程。线性拟合度增加至0.9以上，使得MFC传感器几乎能够实现毒性传感物质的定量检测。

附图说明

图1是本发明一个实施例中MFC传感器结构图。

图2是三组MFC传感器(空白对照组、C6-HSL实验组、3-OXO-C12-HSL实验组)Pb²⁺毒性传感图；

图3是三组MFC传感器(空白对照组、C6-HSL实验组、3-OXO-C12-HSL实验组)Pb²⁺毒性传感比较图；

图4是三组MFC传感器Cu²⁺毒性传感图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

群体感应(Quorum sensing，QS)是指细菌通过分泌自诱导剂(如AHLs)来感知细菌密度或周围环境的变化，当自诱导剂的浓度达到一定阈值之后，自诱导剂会重新进入微生物细胞内与特异性受体结合，从而启动细菌一系列基因表达，调控生物行为如生物膜的形成、抗生素的合成以及生物发光等。群体感应过程使得环境中众多的细菌个体变得像一个复杂的多细胞生物体，协调一致控制基因表达。在环境领域，群体感应能够促进废水处理过程生物膜的形成，稳定微生物群落，促进胞外酶的生成，促进微生物群落对难降解化合物的降解能力。

本发明旨在提高MFC传感器的灵敏度和稳定性，这里灵敏性是指MFC传感器对传感物质浓度变化的电信号响应的线性拟合程度，线性拟合程度越高，表明随着传感物质浓度的增加，电信号越能够接近线性规律呈一定梯度均匀增加。稳定性是指MFC传感器抗环境毒性冲击的能力，具体指被高浓度毒性传感物质的刺激后，还能恢复其电化学活性。

本发明提供的一种提升微生物燃料电池传感器性能的方法，该方法从微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)MFC传感器(以下简称MFC传感器)生物膜的接种驯化过程开始，向MFC传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，通过微生物的群体感应现象，产电菌对自诱导剂分子的响应，提高阳极生物膜中产电菌的比例以及活性，增强对毒性物质的响应灵敏性和抵抗能力，并能够在一定时间内恢复其电化学活性。

本发明通过向MFC传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，电信号-毒性物质Pb²⁺浓度之间线性拟合度R²能够达到0.9以上，毒性物质Cu²⁺浓度高至10mg/L时，该传感器仍然能够恢复电化学活性。

一些实施例中，本发明提升MFC传感器性能的方法中，在MFC传感器的接种、驯化和稳定启动过程中均加入群体感应自诱导剂，向培养液中加入群体感应自诱导剂浓度为5-20mM。

一些优选实施例中，所述自诱导剂选用N-己酰高丝氨酸内酯(C6-HSL)、N-(3-羟基丁酰基)-L-高丝氨酸内酯(C4-HSL)、N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯(C8-HSL)和N-氧代十二烷酰化高丝氨酸内脂(3-OXO-C12-HSL)。

一些实施例中，所述自诱导剂的储备液的制备方法为：先将自诱导剂固体溶解于乙腈溶液中，并加入0.1％的甲酸防止其自身分解，配制成高浓度的储备液，根据每次用量分装在1mL离心管中，于-20℃保存。

一些优选实施例中，C6-HSL储备液的浓度为50.2μmmol/L，每200mL培养液中需要加入39.8μL自诱导剂储备液；3-OXO-C12-HSL储备液的浓度为33.6μmmol/L，每200mL培养液中需要加入59.5μL自诱导剂储备液。

一些优选实施例中，所述培养液包括污水和基质溶液，其中污水可以为各种污水，比如市政污水；基质溶液优选包括98.25％磷酸盐缓冲溶液、1.25％矿物质溶液、0.5％维生素溶液和乙酸钠溶液。优选的，磷酸盐缓冲溶液浓度为10mM-100mM；所述碳源优选为乙酸钠，浓度为0.5-2g/L。培养液在配制完成之后，需要用氮气曝气20-30min。

本发明MFC传感器同常规的MFC传感器的设置，一些优选实施例中，所述的MFC传感器是通过以下方式处理得到的：以2cm×2cm×0.5cm石墨板作为阳极，阴极采用PVDF粘结活性炭和炭黑涂在不锈钢网上制作而成，外接一个1000Ω的电阻，MFC传感器采用28mL亚克力材质立方体反应器。采用污水处理厂格栅后污水进行接种，外接电阻两端输出电压逐渐上升至390mV左右并稳定3个周期以上，表明阳极生物膜驯化成功，MFC传感器启动成功。

本发明将驯化成熟的MFC传感器应用于水环境重金属毒性监测。MFC传感器稳定启动之后，通过向MFC传感器中加入梯度浓度的Pb²⁺溶液，观察输出电压骤降程度，评价MFC传感器对不同浓度的Pb²⁺溶液响应传感的灵敏性。同时，进行高毒性重金属溶液传感实验，向MFC传感器中加入高浓度Cu²⁺溶液，观察产电生物膜受到高毒性物质刺激之后的恢复能力。

一些实施例中，选用Pb²⁺溶液梯度浓度传感。选用浓度范围是0.1mg/L-5mg/L。Pb²⁺溶液选用的是Pb²⁺标准溶液。待MFC传感器输出电压在最高电压处稳定2h-3h后，根据不同的浓度，从靠近阳极的进液口加入一定体积的Pb²⁺标准溶液，观察MFC传感器电压的变化。优选的，传感时间为2h。

一些实施例中，选用Cu²⁺溶液进行MFC高浓度传感。选用的浓度为2mg/L-10mg/L，Cu²⁺溶液选用的是Cu²⁺标准溶液。根据不同的浓度，从靠近阳极的进液口加入一定体积的Cu^{2 +}标准溶液，观察MFC传感器电压的变化。优选的，传感时间为2h。传感结束后，更换新鲜的培养液，并观察更换培养液后4小时内MFC传感器输出电压的恢复情况。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于在培养液中加入群体感应自诱导剂，利用微生物的群体感应现象，使得产电生物膜之间的生物协同作用增强，促进了更加灵敏强壮的产电生物膜的形成。从微生物角度调控产电生物膜的结构，从根本上解决了产电生物膜中活细胞比例不断下降，产电菌比例不够导致的MFC传感器性能难以提升的问题。本发明具有操作简单、效果稳定等优点，有效地提高了MFC传感器性能，及抗环境干扰能力，加快了MFC传感器实现原位在线监测的进程。

以下为实施例：

实施例1

(Ⅰ)MFC传感器的构建：MFC传感器为28mL立方体反应器，阳极为2cm×2cm×0.5cm大小石墨板，用砂纸打磨抛光后用1:3的浓硫酸/过氧化氢溶液进行浸泡60s，随后用纯水超声10min，石墨板打孔后用钛丝固定。阴极选用的是用聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂将活性炭和炭黑粉末混匀粘结均匀涂抹在不锈钢网上，用纯水浸泡15min后，风干备用。将阳极和阴极固定在反应器中之后，用钛丝与鳄鱼夹将阳极阴极连接起来，外接一个1000Ω的电阻。外接电阻的两端与数据采集仪连接，每隔1min采集一次外接电阻两端电压数据。

图1是本发明构建的一种MFC传感器，此反应器为单室空气阴极型反应器，采用石墨板作为阳极，活性炭空气阴极作为阴极，阴阳极之间用外接电阻连接。

(Ⅱ)MFC传感器的接种：接种微生物来源于市政污水处理厂格栅之后的污水，取回来的污水先经过筛网过滤去除较大的悬浮颗粒之后，于4℃保存备用。接种时，培养液由50％的污水以及50％的基质溶液构成。基质溶液由98.25％PBS缓冲溶液、1.25％矿物质溶液、0.5％维生素溶液构成，乙酸钠浓度为1g/L。通过向MFC传感器中分别加入10mM 3-OXO-C12-HSL、10mM C6-HSL构建实验组，同时设置空白对照组(不加入任何自诱导剂，其余一致)。MFC传感器接种之后，观察外接电阻两端电压的变化趋势。

(Ⅲ)MFC传感器阳极微生物膜驯化：MFC传感器在接种之后在25℃下驯化，随着阳极表面形成稳定的产电生物膜，外接电阻两端电压会逐渐上升。MFC传感器为序批模式操作，一个周期时长为2天，每一个周期结束之后，进行培养液的更换。与空白对照组不同的是，实验组反应器培养液在接种、驯化、启动、传感的全过程中外加自诱导剂。当外接电阻两端电压达到390mV左右并稳定3个周期以上，表示MFC传感器阳极微生物膜驯化完成，MFC传感器启动成功。

(Ⅳ)MFC传感器重金属毒性传感:选用0.1mg/L-5mg/L的Pb²⁺溶液进行低毒性重金属传感实验。MFC传感器更换培养液之后，输出电压上升并在最高输出电压稳定2-3h之后，在培养液中加入一定体积的Pb²⁺标准溶液。传感实验进行两小时之后，更换MFC传感器培养液为新鲜的培养液。传感实验从低浓度Pb²⁺向高浓度Pb²⁺进行。

实施例2

采用相同的方法重复实施例1，区别在于，所述步骤(Ⅴ)中选用2mg/L-10mg/L Cu²⁺溶液进行高毒性重金属传感实验。MFC传感器更换培养液之后，输出电压上升并在最高输出电压稳定2-3h之后，在培养液中加入一定体积的Cu²⁺标准溶液。传感实验进行两小时之后，更换MFC传感器培养液为新鲜的培养液，观察更换培养液之后4小时MFC输出电压信号的恢复情况。

实验结果分析

通过构建不同结构的阳极生物膜，MFC传感器稳定启动之后，进行毒性传感测试。图2是三组MFC传感器(空白对照组、C6-HSL实验组、3-OXO-C12-HSL实验组)Pb²⁺毒性传感图，图3是将三组MFC传感器放在一幅图中进行比较的传感结果图。毒性测试结果表明：对于Pb²⁺传感，如图2所示，在0.1mg/L-5mg/L范围内，对同一浓度的Pb²⁺毒性，电压降从高至低依次为空白对照组、C6-HSL实验组、3-OXO-C12-HSL实验组。且C6-HSL实验组和3-OXO-C12-HSL实验组对Pb²⁺浓度的变化响应灵敏，随着浓度的增加电压降逐渐增大。对不同浓度下的电压降进行线性拟合，空白对照组(舍去第一个点)、C6-HSL实验组和3-OXO-C12-HSL实验组的线性拟合R²分别为0.71，0.85和0.98。群体感应自诱导剂的加入，提高了MFC传感器对铅传感响应的线性度以及抵抗Pb²⁺毒性刺激的能力。

对于Cu²⁺传感，如图4所示，当加入2mg/L Cu²⁺时，C6-HSL组电压在加入Cu²⁺后的两小时内先出现骤降再缓慢上升。3-OXO-C12-HSL组和对照组电压均呈现下降趋势，3-OXO-C12-HSL组电压下降比例较对照组小。换新鲜培养溶液之后，整体来说，三组MFC传感器均能在4小时内恢复至初始电压，C6-HSL组恢复最为迅速。

当加入5mg/L Cu²⁺时，三组MFC传感器电压均表现为先骤降，再缓慢下降。实验组MFC传感器电压降大于对照组MFC传感器。相对2mg/L Cu²⁺电压降，5mg/L Cu²⁺电压降实验组有所上升，而对照组基本不变。换新鲜培养溶液之后，三组MFC传感器电压均能恢复至初始电压。

当加入8mg/L Cu²⁺后，对照组MFC传感器电压降低至40mV左右，而且换新鲜培养基之后，电压不能完全恢复。而实验组MFC传感器电压降低至100mV左右，与5mg/L时相差不大，但是换新鲜培养基之后，电压在4h之内仅能恢复80％左右。总体来说，实验组MFC传感器恢复能力较对照组好。

当加入10mg/L Cu²⁺并更换新鲜培养液后，实验组MFC传感器能够恢复至初始电压，且对照组恢复程度也比8mg/L时大。可能是由于前期的铜离子传感实验，使得生物膜中群落结构发生了改变，群体感应系统能够加速生物膜群落结构的调节，使得生物膜群落结构随环境的变化加速变化，变得更加强壮以抵抗外界环境的干扰。通过微生物的群体感应现象和产电菌对自诱导剂分子的响应，提高阳极生物膜中产电菌的比例以及活性，增强该传感器对毒性物质的响应灵敏性和抵抗能力，并能够在一定时间内恢复其电化学活性。

本发明提供的方法，电压降-毒性物质Pb²⁺浓度之间线性拟合度R²能够达到0.85以上，最高可达0.98，毒性物质Cu²⁺浓度高至10mg/L时，该传感器仍然能够恢复电化学活性。

本发明中的微生物燃料电池MFC传感器各组件可市场购得，也可根据已有技术自行组建。本发明中的接种微生物来源为市政污水，来源还可以为稳定运行的MFC阳极液或向菌种保藏中心等购买。

除了上述实施例中所使用的自诱导剂之外，本发明还适用其他种类自诱导剂，如C4-HSL、C8-HSL等。所加浓度可在5-20mM范围之内。

本发明中使用的缓冲溶液为50mM的磷酸盐缓冲溶液。本发明中的氮气是纯度不低于99.99％的氮气。本实验使用的阳极为石墨板，也可使用碳布、碳毡、石墨棒等电极。MFC传感器除了上述实施例中的立方体单室结构之外，还可以采用瓶式单室结构或者瓶式双室结构。适用于本发明的缓冲溶液除了上述实验中使用的50mM的磷酸盐缓冲溶液之外，还可以用10-100mM的磷酸盐缓冲溶液或者采用碳酸盐缓冲溶液(碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液)。另外，除了上述实施案例中采用的乙酸钠作为碳源外，还可以采用葡萄糖、甲醇或碳水化合物类物质作为碳源。除了本发明所应用的Pb²⁺、Cu²⁺传感，还适用于其它重金属如Cd²⁺、Cr⁶⁺、Zn²⁺、Hg⁺以及有机毒物如甲醛等的传感。

本发明公开了一种提高微生物燃料电池传感器性能的方法。该方法通过在MFC传感器运行全过程中向培养液中加入群体感应自诱导剂；其中，所述群体感应自诱导剂为C6-HSL或3-OXO-C12-HSL；当MFC传感器稳定启动之后，将其应用于水环境重金属传感。本发明利用微生物群体感应现象调控MFC传感器阳极生物膜产电菌比例及活性，与现有技术相比能够有效解决阳极生物膜死细胞比例过大导致传感性能下降的问题，具有操作简单、效果稳定等优点，有效地提高了MFC传感器传感的灵敏性以及抗毒性冲击能力，加快了MFC传感器实现原位在线监测的进程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高微生物燃料电池传感性能的方法，其特征在于，向微生物燃料电池传感器的培养液中加入群体感应自诱导剂，通过微生物的群体感应现象和产电菌对自诱导剂分子的响应，提高阳极生物膜中产电菌的比例以及活性，增强该传感器对毒性物质的响应灵敏性和抵抗能力，并能够在一定时间内恢复其电化学活性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)MFC传感器的构建；构建MFC传感器，该传感器包括串联的阳极、阴极和外接电阻；

(2)MFC传感器的接种：采用培养液接种构建的MFC传感器，所述培养液包括污水和基质溶液，还包括群体感应自诱导剂；

(3)MFC传感器阳极微生物膜驯化：更换培养液对所述MFC传感器的阳极微生物膜进行驯化，当外接电阻两端电压达到一定值并稳定数个周期时，表示MFC传感器阳极微生物膜驯化完成，MFC传感器稳定启动成功；且保证在所述MFC传感器的驯化和稳定启动过程中，所述培养液中含有所述群体感应自诱导剂。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述群体感应自诱导剂为N-己酰高丝氨酸内酯、N-(3-羟基丁酰基)-L-高丝氨酸内酯、N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯和N-氧代十二烷酰化高丝氨酸内脂中的一种或多种。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述群体感应自诱导剂在培养液中的浓度为5-20mM。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在MFC传感器的接种、驯化和稳定启动过程中均加入所述群体感应自诱导剂。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阳极为石墨板，阴极由不锈钢网上混合活性炭和炭黑制成。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基质溶液中包括磷酸盐缓冲溶液、矿物质溶液、维生素溶液和乙酸钠溶液。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

(4)MFC传感器重金属毒性传感测试：对成功启动的MFC传感器进行重金属毒性传感测试，测试该MFC传感器的灵敏度和稳定性。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进行重金属毒性传感测试时，操作模式为序批式，MFC传感器培养液更换之后输出电压逐渐上升，待输出电压稳定且持续时长达到2h-3h之后，向MFC传感器培养液中加入不同浓度的重金属离子溶液，观察输出电压下降趋势；每个浓度下传感测试时间为2h-3h，毒性传感结束后，更换新鲜培养液；且传感测试从低浓度重金属离子向高浓度重金属离子进行。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述重金属包括浓度范围为0.1mg/L-5mg/L的Pb²⁺和浓度范围为2mg/L-10mg/L的Cu²⁺。