CN116818866A

CN116818866A - 一种即时检测水质生物毒性的方法及系统

Info

Publication number: CN116818866A
Application number: CN202310790129.6A
Authority: CN
Inventors: 易越; 王保国; 毛执鹏; 罗霖; 罗爱芹
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2023-06-29
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2023-09-29

Abstract

本发明涉及一种即时检测水质生物毒性的方法及系统。现有基于电化学活性微生物的水质生物毒性即时检测技术存在着细菌容易脱附、毒性污染物难以渗透等问题。同时，现有技术均无法实现同步制备传感器及检测水质生物毒性，不能满足水质生物毒性现场检测和即时检测的需要。本发明设计了一种即时检测水质生物毒性的方法，该方法既能够将EAB直接暴露于水样中，并利用静电力强化EAB与电极的附着，避免EAB脱附。同时，该方法只利用同一个系统，能够同步实现EAB生物膜制备与水质生物毒性即时检测，满足了水质生物毒性现场检测和应急检测的需要。

Description

一种即时检测水质生物毒性的方法及系统

技术领域

本发明属于急性水污染早期预警和水质生物毒性检测领域，具体涉及一种即时检测水质生物毒性的方法及系统。

背景技术

随着社会经济和工业生产的快速发展，有毒污染物排放造成的急性水污染已成为严重的全球性环境问题。水质监测是水污染早期预警的重要方式。目前，水质监测的主要手段是理化参数分析，能够定量常见的污染物，对于污染物总量控制和水风险防控有重要的作用。然而，理化分析无法检测新型和未知的污染物，也无法直接地和综合地获得水质生物毒性。为了解决这一问题，生物监测已经得到了发展。生物监测技术是一种广谱的和非特异性的检测方法。基于有毒污染物对生物代谢的不利影响，通过分析生物代谢特征的变化，直接测定水质生物毒性。生物监测技术的关键是受试生物。电化学活性微生物(Electrochemically active bacteria，EAB)是目前研究最多的受试生物之一，EAB能够在维持代谢的同时产生生物电信号。因此，通过测量EAB的生物电信号即可测定水质生物毒性，检测过程不受水体色度、浊度、氯离子浓度的影响，被认为具有良好的应用前景。

一系列研究已经利用EAB检测了重金属、抗生素、苯系物、有机磷农药、除草剂等几十种毒害污染物。同时，商业的水质生物毒性检测系统已经被建立并实际应用，表明了基于EAB的水质生物毒性检测应用于早期预警突发性水污染事件具有可行性。目前，大部分研究中基本使用EAB混菌的天然成熟生物膜作为传感元件。生物膜是胞外聚合物包裹的有组织的微生物群体，具有自适应水体流动、自维持、自修复等优势，因此利用EAB混菌的天然生物膜能够在线监测水质生物毒性。实际上，除了原位连续的长期的水质生物毒性监测外，机动的和应急的水质毒性即时检测也是早期预警水污染的重要方面。然而，EAB混菌的天然生物膜形成是一个复杂的过程，混菌中EAB需要先定殖在电极表面、再富集成为优势菌种、最终增殖形成生物膜。由于EAB混菌天然生物膜的孵育过程需要几天乃至几周的启动时间，显然不能满足水质生物毒性即时检测的需求。

针对混菌EAB天然成熟生物膜制备时间冗长的问题，研究人员利用纯培养EAB，通过被动物理吸附将纯培养EAB快速附着在电极表面，制备基于被动物理吸附的纯培养EAB早期生物膜，用于即时检测水质生物毒性。纯培养EAB早期生物膜的制备时间仅60分钟，同时能够产生明显的电信号，一定程度上满足了水质生物毒性即时检测的需求。但是，纯培养EAB早期生物膜中细菌在电极表面的附着很不稳定，存在着可逆吸附，容易脱附。细菌脱附直接降低纯培养EAB早期生物膜的电信号，导致水质生物毒性检测的准确性差。因此，基于被动物理吸附的纯培养EAB早期生物膜也不能完全满足水质生物毒性即时检测的需求。

利用基于固定化微生物的纯培养EAB人工生物膜一定程度上克服了基于被动物理吸附的纯培养EAB早期生物膜存在的问题。研究人员将纯培养的EAB固定在凝胶中，制备基于固定化微生物的纯培养EAB人工生物膜，也能够在60分钟内制备完成生物膜，并产生明显的电信号。同时，纯培养EAB人工生物膜中的细菌被紧密包裹于凝胶中，不容易脱附。然而，基于固定化微生物的纯培养EAB人工生物膜也不能完全满足水质生物毒性即时检测的需求，这是因为：①EAB被包裹在凝胶中不能直接与水样接触，人工生物膜的凝胶状物质也不利于有毒污染物透和传质，导致水质生物毒性检测的灵敏度低；②人工生物膜制备依赖专门的实验室环境和技术人员，操作复杂、存在技术门槛；③人工生物膜不易保存，需要即用即制，但人工生物膜制备需要在实验室中完成，而水质生物毒性即时检测需要在现场完成，显然无法同时完成人工生物膜制备和水质生物毒性现场检测。

针对上述问题，本发明提出一种即时检测水质生物毒性的方法和系统。该方法既能够将EAB直接暴露于水样中，并利用静电力强化EAB与电极的附着，避免EAB脱附。同时，该方法只利用同一个系统，能够同步实现EAB生物膜制备与水质生物毒性即时检测。

发明内容

本发明的内容是：一种即时检测水质生物毒性的方法及系统，该方法实施方式为：

①利用即时检测水质生物毒性的系统，利用表面高正电性的修饰电极，将电化学活性微生物(EAB)菌悬液贯穿流过电极，基于静电力EAB附着在电极表面，形成EAB早期生物膜；

②将待测水质生物毒性的电解液贯穿流过附着有EAB早期生物膜的修饰电极，将EAB与待测水质生物毒性的电解液充分暴露；

③最后将附着有EAB早期生物膜的修饰电极作为工作电极，构建微生物电化学水质生物毒性即时检测传感器，测量传感器的电化学信号，判断水质毒性。

本发明所设计的即时检测水质生物毒性的系统，包括水样杯，菌液杯，电解液杯，纯水杯，计量及多排阀模块，混合杯A，混合杯B，混合杯C，传感器A进样三通阀，传感器B进样三通阀，传感器A进样泵，传感器B进样泵，传感器A入水口三通阀，传感器B入水口三通阀，传感器A，传感器B，传感器A出水口三通阀，传感器B水口三通阀，自循环蠕动泵，传感器电信号采集系统，出水处理模块。

本发明所设计的微生物电化学水质生物毒性即时检测传感器，包括入水口，上加热丝口，电极室上腔体，上加热丝，集电子片，修饰电极，电极室中腔体A，电极室中腔体B，电极室下腔体，对电极孔，参比电极孔，下加热丝，下加热丝口，出水口，温度传感器口；所述修饰电极位于电极室中腔体A和电极室中腔体B之间，将电极室中腔体A旋转进入电极室中腔体B，达到固定修饰电极并与集电子片接触的效果；所述电极室上腔体中含有入水口与上加热丝，上加热丝对电极室上腔体加热；所述电极室下腔体中含有对电极孔和参比电极孔，分别插入对电极和参比电极；所述电极室下腔体中含有出水口与下加热丝，下加热丝对电极室下腔体加热；所述电极室下腔体中有温度传感器口，插入温度传感器，监控温度，控制上加热丝和下加热丝加热，维持传感器内部温度稳定。

本发明所建立的一种即时检测水质生物毒性的方法，该方法具体实施步骤为：

①将EAB菌悬液加入到菌液杯中；

②利用计量及多排阀模块，将菌液杯中EAB菌悬液与电解液杯中电解液流入混合杯B，得到EAB混合溶液；

③利用传感器A进样泵，将混合杯B中EAB混合溶液通过传感器A进样三通阀，传感器A入水口三通阀进入传感器A，并从传感器A出水口三通阀流出至出水处理模块，在传感器A中形成EAB早期生物膜；在传感器A中，上加热丝和下加热丝对传感器A加热，维持传感器A内部温度稳定；

④与步骤③同时，利用传感器A进样泵，将混合杯B中EAB混合溶液通过传感器B进样三通阀，传感器B入水口三通阀进入传感器B，并从传感器B出水口三通阀流出至出水处理模块，在传感器B中形成EAB早期生物膜；在传感器B中，上加热丝和下加热丝与外部电路连接，对传感器B加热，维持传感器B内部温度稳定，并与传感器A内部温度相同；

⑤当步骤③和④结束后，利用计量及多排阀模块，将水样杯中水样与电解液杯中电解液流入混合杯A，得到水样混合溶液，将纯水杯中纯水与电解液杯中电解液流入混合杯C，得到纯水混合溶液；

⑥利用传感器A进样泵，将混合杯A中水样混合溶液通过传感器A进样三通阀，传感器B入水口三通阀进入传感器A，通过传感器A出水口三通阀流出至出水处理模块，替换传感器A中原有的EAB混合溶液；

⑦与步骤⑥同时，利用传感器B进样泵，将混合杯C中水样混合溶液通过传感器B进样三通阀，传感器B入水口三通阀进入传感器B，通过传感器B出水口三通阀流出至出水处理模块，替换传感器B中原有的EAB混合溶液；

⑧利用自循环蠕动泵，将传感器A中水样混合溶液通过传感器A出水口三通阀和传感器A入水口三通阀，自循环流动，同时，将传感器B中水样混合溶液通过传感器B出水口三通阀和传感器B入水口三通阀，自循环流动；

⑨停止自循环蠕动泵，打开传感器电信号采集系统，采集传感器A与传感器B的电信号，参考公式(1)计算电化学信号变化率(EC)：

EC＝|M-N|/M×100％ (1)

其中，N为传感器A的电化学信号，M为传感器B的电化学信号，根据EC，判断水样杯中水样的生物毒性；电信号采集系统采集的电化学信号包括：计时电流法的瞬时非电容性电流，循环伏安扫描法的极限电流，交流阻抗图谱法的电荷转移内阻。

本发明所建立的一种即时检测水质生物毒性的方法，所使用的EAB菌悬液既可以是微生物培养得到的新鲜EAB菌悬液，也可以是EAB冻干粉复水得到的冻干粉EAB菌悬液。

本发明所建立的一种即时检测水质生物毒性的方法，其中表面高正电性的修饰电极，其制备方法包括：以碳布或碳毡作为基底，利用L-精氨酸或L-赖氨酸作为单体，使用电化学聚合的方法，将单体在基底表面聚合，聚合物原位覆盖在基底表面，制备得到表面高正电性修饰电极。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术方案相比具有的优点是：

①本发明利用表面高正电性的修饰电极，基于静电力EAB紧密地附着在修饰电极表面，实现了将EAB直接暴露于水样的同时避免了脱附，有利于提高水质生物毒性即时检测的灵敏度和准确性；

②本方法利用一套水质生物毒性即时检测系统，即可完成EAB生物膜制备与水质生物毒性检测，能够在水环境现场即时检测水质生物毒性；

③本发明中水质生物毒性即时检测的方法，不依赖实验室环境和专用设备，不需要操作人员具有较高技术水平，操作简单，检测成本低。

附图说明

图1为本发明设计的即时检测水质生物毒性系统的示意图。其中，1.水样杯，2.菌液杯，3.电解液杯，4.纯水杯，5.计量及多排阀模块，6.混合杯A，7.混合杯B，8.混合杯C，9.传感器A进样三通阀，10.传感器B进样三通阀，11.传感器A进样泵，12.传感器B进样泵，13.传感器A入水口三通阀，14.传感器B入水口三通阀，15.传感器A，16.传感器B，17.传感器1出水口三通阀，18.传感器2出水口三通阀，19.自循环蠕动泵，20.传感器电信号采集系统，21.出水处理模块。

图2为本发明设计的微生物电化学水质生物毒性即时检测传感器的示意图。

其中，22.入水口，23.上加热丝口，24.电极室上腔体，25.上加热丝，26.集电子片，27.修饰电极，28.电极室中腔体A，29.电极室中腔体B，30.电极室下腔体，31.对电极孔，32.参比电极孔，33.下加热丝，34.下加热丝口，35.出水口，36.温度传感器口。

图3为本发明建立的即时检测水质生物毒性方法的流程图。

图4为检测不同浓度Cd²⁺的电流曲线和抑制率。其中，a.加入1mg/L Cd²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，b.加入2mg/L Cd²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，c.加入5mg/L Cd²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，d.加入1mg/L Cd²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，e.加入2mg/L Cd²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，f.加入5mg/LCd²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，g.不同浓度Cd²⁺的电化学信号变化率EC。

图5为检测不同浓度Cu²⁺的电流曲线和抑制率。其中，a.加入1mg/L Cu²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，b.加入2mg/L Cu²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，c.加入5mg/L Cu²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，d.加入1mg/L Cu²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，e.加入2mg/L Cu²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，f.加入5mg/LCu²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，g.不同浓度Cu²⁺的电化学信号变化率EC。

图6为检测不同浓度Hg²⁺的电流曲线和抑制率。其中，a.加入1mg/L Hg²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，b.加入2mg/L Hg²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，c.加入5mg/L Hg²⁺的MES与对照组MES电流随时间变化曲线，d.加入1mg/L Hg²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，e.加入2mg/L Hg²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，f.加入5mg/LHg²⁺的MES与对照组MES在600s处的电流，g.不同浓度Hg²⁺的电化学信号变化率EC。

具体实施方式

实施例1

即时检测水质生物毒性的系统包括水样杯1，菌液杯2，电解液杯3，纯水杯4，计量及多排阀模块5，混合杯A6，混合杯B7，混合杯C8，传感器A进样三通阀9，传感器B进样三通阀10，传感器A进样泵11，传感器B进样泵12，传感器A入水口三通阀13，传感器B入水口三通阀14，传感器A15，传感器B16，传感器A出水口三通阀17，传感器B水口三通阀18，自循环蠕动泵19，传感器电信号采集系统20，出水处理模块21。

水样杯1，菌液杯2，电解液杯3，纯水杯4通过计量及多排阀模块5与混合杯A6，混合杯B7，混合杯C8连接；混合杯A6，混合杯B7，混合杯C8通过传感器A进样三通阀9，传感器B进样三通阀10，传感器A进样泵11，传感器B进样泵12，传感器A入水口三通阀13，传感器B入水口三通阀14与传感器A15，传感器B16连接，混合杯A6中水样混合溶液可进入传感器A15，混合杯B中菌液混合溶液可进入传感器A15或传感器B16，混合杯C8中纯水混合溶液可进入传感器B16；传感器A15，传感器B16中液体可分别通过传感器A出水口三通阀17，传感器B水口三通阀18流入出水处理模块21；传感器电信号采集系统20与传感器A15，传感器B16连接，可检测传感器A15，传感器B16中的电化学信号。

实施例2

利用L-精氨酸原位电聚合制备表面高正电性的修饰电极。组装三电极电化学池，工作电极、对电极和参比电极分别采用碳毡、铂片电极和Ag/AgCl参比电极。碳毡为圆形，直径为50mm，厚度为3mm。对电极选用20mm*20mm的铂片电极，参比电极为含有饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极。电化学池的工作体积为50mL。每升电解液中含有10mM的L-精氨酸、50mM磷酸盐缓冲溶液、10mM NaCl。采用循环伏安法在碳毡表面原位电聚合L-精氨酸，循环伏安扫描电势范围为：[+0.5；2]V，扫描圈数为10圈，扫描速率为10mV/s。

制备新鲜EAB菌悬液。选择EAB模式菌株Shewanella loihica PV-4作为纯培养EAB，通过LB培养基扩大化培养，当生长至指数生长期(OD₆₀₀≈1.0)时用于后续实验。扩大化培养的接种比例为0.2％(v/v)，培养条件为好氧培养，摇床转速为150RPM，培养温度为22℃。每升LB培养基中含有10g蛋白胨、10g NaCl、5g酵母提取物。

根据本发明的方法，首先制备EAB早期生物膜。选择两片相同的表面修饰聚L-精氨酸的碳毡，标记为碳毡A和碳毡B。分别将250mL的Shewanella loihica PV-4菌悬液贯穿流过碳毡A和碳毡B。贯穿流基于重力沉降。贯穿流后，碳毡A和碳毡B上均附着有EAB早期生物膜。

此后，将EAB早期生物膜与待测水质生物毒性的样品暴露。配置含有一定浓度毒性污染物的DM溶液，模拟有毒水样混合溶液。两种混合溶液体积均为150mL。同时，配置不含有毒性污染物的DM溶液，模拟纯水混合溶液。每升DM溶液中含有1mM CH₃CH(OH)COONa(乳酸钠)、0.5g酵母提取物、2.50g NaHCO₃、0.08g CaCl₂·2H₂O、1.00g NH₄Cl、0.20g MgCl₂·6H₂O、10.00g NaCl和7.20g HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)。分别将附着有EAB早期生物膜的碳毡A和碳毡B暴露于有毒DM溶液和无毒DM溶液中。溶液暴露采用贯穿流和自循环的方式，流速为5mL/min，自循环时间为3小时。

之后，将经历暴露后的碳毡A和碳毡B作为工作电极，构建微生物电化学水质生物毒性即时检测传感器。碳毡A均分为4块，每块均作为工作电极，构建4个微生物电化学系统(MES1-4)。微生物电化学系统为三电极体系，对电极为20mm*20mm的铂片电极，参比电极为含有饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极。碳毡B也均分为4块，构建4个相同构型的微生物电化学系统(MES5-8)。

最后，测量传感器的电化学信号，判断水质毒性。8个微生物电化学系统(MES1-8)与一台多通道恒电位仪连接。采用计时电流法，运行MES1-8。计时电流法的工作电极电势为0.45V。采集MES1-8在第600秒的电流。分别计算MES1-4的电流，记为N，计算MES5-8的电流，记为M。最后根据公式(1)计算电化学信号变化率(EC)。

EC＝|M-N|/M×100％ (1)

从图4可以看到，当有毒DM中含有5mg/L Cd²⁺时，MES1-4的电流仅为42.6μA，而MES5-8的电流达到了80.9μA。这表明，5mg/L Cd²⁺对EAB的电信号造成了47.3％的抑制率。采用相似的实验流程，依次测定了1mg/L-5mg/L Cd²⁺、1mg/L-5mg/L Cu²⁺、1mg/L-5mg/L Hg²⁺。每种重金属均设置三个浓度梯度，包括1mg/L、2mg/L和5mg/L。从图4中可以看到，重金属Cd的抑制率达到了13.4％(1mg/L Cd²⁺)、28.2％(2mg/L Cd²⁺)、47.3％(5mg/L Cd²⁺)；从图5中可以看到，重金属Cu的抑制率达到了67％(1mg/L Cu²⁺)、76.5％(2mg/L Cu²⁺)、96.2％(5mg/L Cu²⁺)；从图6中可以看到，重金属Hg的抑制率达到了46.1％(1mg/L Hg²⁺)、80.4％(2mg/LHg²⁺)、97.8％(5mg/L Hg²⁺)，这些结果表明，利用本发明中的方法能够有效地反映有毒物质对EAB产电的影响，即时检测水质生物毒性。

Claims

1.一种即时检测水质生物毒性的方法及系统，其特征在于：该方法实施方式为，

2.如权利要求一所述的即时检测水质生物毒性的系统，其特征在于，包括水样杯(1)，菌液杯(2)，电解液杯(3)，纯水杯(4)，计量及多排阀模块(5)，混合杯A(6)，混合杯B(7)，混合杯C(8)，传感器A进样三通阀(9)，传感器B进样三通阀(10)，传感器A进样泵(11)，传感器B进样泵(12)，传感器A入水口三通阀(13)，传感器B入水口三通阀(14)，传感器A(15)，传感器B(16)，传感器A出水口三通阀(17)，传感器B出水口三通阀(18)，自循环蠕动泵(19)，传感器电信号采集系统(20)，出水处理模块(21)。

3.如权利要求一所述的微生物电化学水质生物毒性即时检测传感器，其特征在于，包括入水口(22)，上加热丝口(23)，电极室上腔体(24)，上加热丝(25)，集电子片(26)，修饰电极(27)，电极室中腔体A(28)，电极室中腔体B(29)，电极室下腔体(30)，对电极孔(31)，参比电极孔(32)，下加热丝(33)，下加热丝口(34)，出水口(35)，温度传感器口(36)；所述修饰电极(27)位于电极室中腔体A(28)和电极室中腔体B(29)之间，将电极室中腔体A(28)旋转进入电极室中腔体B(29)，达到固定修饰电极(27)并与集电子片(26)接触的效果；所述电极室上腔体(24)中含有入水口(22)与上加热丝(25)，上加热丝(25)对电极室上腔体(24)加热；所述电极室下腔体(30)中含有对电极孔(31)和参比电极孔(32)，分别插入对电极和参比电极；所述电极室下腔体(30)中含有出水口(36)与下加热丝(33)，下加热丝(33)对电极室下腔体(30)加热；所述电极室下腔体(30)中有温度传感器口(36)，插入温度传感器，监控温度，控制上加热丝(25)和下加热丝(33)加热，维持传感器内部温度稳定。

4.如权利要求一所述的一种即时检测水质生物毒性的方法，该方法①具体实施步骤为：

将EAB菌悬液加入到菌液杯(2)中；

利用计量及多排阀模块(6)，将菌液杯(2)中EAB菌悬液与电解液杯(3)中电解液流入混合杯B(7)，得到EAB混合溶液；

利用传感器A进样泵(11)，将混合杯B(7)中EAB混合溶液通过传感器A进样三通阀(9)，传感器A入水口三通阀(13)进入传感器A(15)，并从传感器A出水口三通阀(17)流出至出水处理模块(21)，在传感器A(15)中形成EAB早期生物膜；在传感器A(15)中，上加热丝(25)和下加热丝(33)对传感器A(15)加热，维持传感器A(15)内部温度稳定；

利用传感器B进样泵(12)，将混合杯B(7)中EAB混合溶液通过传感器B进样三通阀(10)，传感器B入水口三通阀(14)进入传感器B(16)，并从传感器B出水口三通阀(18)流出至出水处理模块(21)，在传感器B(16)中形成EAB早期生物膜；在传感器B(16)中，上加热丝(25)和下加热丝(33)与外部电路连接，对传感器B(16)加热，维持传感器B(16)内部温度稳定，并与传感器A(15)内部温度相同。

5.如权利要求一所述的一种即时检测水质生物毒性的方法，该方法②具体实施步骤为：

利用计量及多排阀模块(5)，将水样杯(1)中水样与电解液杯(3)中电解液流入混合杯A(6)，得到水样混合溶液，将纯水杯(4)中纯水与电解液杯(3)中电解液流入混合杯C(8)，得到纯水混合溶液；

利用传感器A进样泵(11)，将混合杯A(6)中水样混合溶液通过传感器A进样三通阀(9)，传感器B入水口三通阀(13)进入传感器A(15)，通过传感器A出水口三通阀(17)流出至出水处理模块(21)，替换传感器A(15)中原有的EAB混合溶液；

利用传感器B进样泵(12)，将混合杯C(8)中水样混合溶液通过传感器B进样三通阀(10)，传感器B入水口三通阀(14)进入传感器B(16)，通过传感器B出水口三通阀(18)流出至出水处理模块(21)，替换传感器B(16)中原有的EAB混合溶液；

利用自循环蠕动泵(19)，将传感器A(15)中水样混合溶液通过传感器A出水口三通阀(17)和传感器A入水口三通阀(13)，自循环流动，同时，将传感器B(16)中水样混合溶液通过传感器B出水口三通阀(18)和传感器B入水口三通阀(14)，自循环流动。

6.如权利要求一所述的一种即时检测水质生物毒性的方法，该方法③具体实施步骤为：

停止自循环蠕动泵(19)，打开传感器电信号采集系统(20)，采集传感器A(15)与传感器B(16)的电信号，参考公式(1)计算电化学信号变化率(EC)：

EC＝|M-N|/M×100％ (1)

其中，N为传感器A(15)的电化学信号，M为传感器B(16)的电化学信号，根据EC，判断水样杯(1)中水样的生物毒性；电信号采集系统(20)采集的电化学信号包括：计时电流法的瞬时非电容性电流，循环伏安扫描法的极限电流，交流阻抗图谱法的电荷转移内阻。

7.如权利要求一所述的一种即时检测水质生物毒性的方法，其中EAB菌悬液包括：微生物培养得到的新鲜EAB菌悬液和EAB冻干粉复水得到的冻干粉EAB菌悬液。

8.如权利要求一所述的一种即时检测水质生物毒性的方法，其中表面高正电性的修饰电极，其制备方法包括：以碳布或碳毡作为基底，利用L-精氨酸或L-赖氨酸作为单体，使用电化学聚合的方法，将单体在基底表面聚合，聚合物原位覆盖在基底表面，制备得到表面高正电性修饰电极。