隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，低碳經(jīng)濟(jì)理念盛行，環(huán)境監(jiān)測面臨更為困難、嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)取樣化驗(yàn)方式逐漸被人工智能監(jiān)測取代。在環(huán)境監(jiān)測中采用生物傳感技術(shù)，可以有效簡化環(huán)境問題監(jiān)督全過程。生物傳感技術(shù)借助于生物傳感器高靈敏度優(yōu)勢，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測環(huán)境中的污染物濃度。生物傳感技術(shù)的監(jiān)測工具小、監(jiān)測過程簡單快捷、并支持在線監(jiān)測，擁有廣闊的發(fā)展空間。生物傳感技術(shù)已成為環(huán)境監(jiān)測主流研究方向。

　　【摘要】生物傳感技術(shù)是將生物物質(zhì)當(dāng)做識別元件，把生化反應(yīng)變成可定量物化信號，用于監(jiān)測或監(jiān)控化學(xué)物質(zhì)。隨著環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，各類生物污染監(jiān)測已廣泛應(yīng)用生物傳感技術(shù)。生物傳感技術(shù)屬于新興監(jiān)控方法，目前還處于探索初期，推廣和應(yīng)用時(shí)會遇到多種問題。本文就此分析了生物傳感技術(shù)工作原理，并對生物傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　【關(guān)鍵詞】發(fā)表學(xué)術(shù)論文,環(huán)境監(jiān)測,生物傳感技術(shù),傳感器

　　1生物傳感技術(shù)工作原理

　　生物傳感技術(shù)由物理化學(xué)信號轉(zhuǎn)換器、生物敏感元件和電子信號處理器構(gòu)成。目前，生物傳感技術(shù)已具有連續(xù)監(jiān)測和在線監(jiān)測功能，并引導(dǎo)和拓展著環(huán)境監(jiān)測中生物傳感技術(shù)的應(yīng)用范圍。生物傳感技術(shù)工作原理是把生物敏感元件信號和特異性反應(yīng)過物理轉(zhuǎn)換器，變成聲、光、電等易監(jiān)測信號。在間接過程獲得監(jiān)測物質(zhì)信息。從不同角度分析，生物傳感器構(gòu)成分類也不相同。以測量信號分，生物傳感器有電位型、安培型、聲波、阻抗型傳感器。以轉(zhuǎn)換對象區(qū)分，生物傳感器有NH3、CO2、O2、PH類型。以生物敏感元件又可分為免疫、微生物、DNA傳感器。傳感器類型不同，環(huán)境監(jiān)測物質(zhì)反映狀況也不同。

　　2酚類物質(zhì)監(jiān)測

　　酚類物質(zhì)會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。監(jiān)測酚類物質(zhì)采用酶電極安培傳感器，該傳感器檢出限低、干擾源少。生物敏感材料常用過氧化物酶、漆酶、酪氨酸酶等，成功應(yīng)用在電化學(xué)傳感器中。比如酪氨酸酶可將單酚物質(zhì)氧化為二酚，并氧化成苯醌物質(zhì)。電化學(xué)可將苯醌物質(zhì)還原為鄰苯二酚。由此便能得知苯酚物質(zhì)是否存在。微生物膜電極生物傳感器也可以測定酚類物質(zhì)，傳感器有極譜型氧電極和微生物膜兩部分。倘若氧和酚一起進(jìn)入微生物膜，微生物會同化酚，出現(xiàn)耗氧量。從而降低氧電極的氧速率和輸出電流。將酚濃度控制在一定范圍中，電流酚濃度和降低值也會變?yōu)榫�性關(guān)系。

　　3廢水水質(zhì)監(jiān)測

　　廢水水質(zhì)監(jiān)測是污水處理廠面臨的難點(diǎn)，這主要是因?yàn)樗�環(huán)境中含有復(fù)雜的污染物。污染物有痕量特征，要采取分離、提取、分析、富集等方法。這些方法的實(shí)現(xiàn)具有難度。生物傳感技術(shù)的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測廢水處理，完成自動監(jiān)控。比如細(xì)胞膜生物傳感器的脂雙層有疏水區(qū)，能夠選擇被運(yùn)輸物質(zhì)。細(xì)胞能以黃金主動獲得該物質(zhì)，發(fā)揮出生理效應(yīng)，以信號轉(zhuǎn)換器測定。同時(shí)，為發(fā)揮生物傳感器性能，還可安裝自動裝置提升生物傳感器的敏感度和重復(fù)檢測水平，適合工業(yè)廢水處理和地下水監(jiān)測。

　　4二惡英和多氯聯(lián)苯的監(jiān)測

　　二惡英屬于氯類物質(zhì)的一種，生活中生產(chǎn)殺蟲劑、PVC材料或垃圾廢料燃燒都會生成二惡英。二惡英屬于致癌物，若實(shí)現(xiàn)免疫測定，需選擇SPR生物傳感器。多氯聯(lián)苯也是常見環(huán)境污染物，廣泛應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)上，特別是電容器和變壓器的電介質(zhì)中。環(huán)境中存在大量多氯聯(lián)苯，會危及人類健康。測定多氯聯(lián)苯有電化學(xué)生物傳感器和DNA生物傳感器。

　　5生化需氧量監(jiān)測

　　生化需氧量監(jiān)測可以測定和評價(jià)水體有機(jī)污染程度。生化需氧量測定還可評價(jià)廢水的生化處理效果和生化降解性。目前，生化需氧量監(jiān)測常見方法是標(biāo)準(zhǔn)稀釋，但此法較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)效果不明顯。若采取BOD生物傳感技術(shù)，可快速確定出生化需氧量。監(jiān)測水質(zhì)狀況還可支持在線。BOD生物傳感技術(shù)先在不含有生物需氧量溶液內(nèi)加入生物傳感器。溶液保持恒溫并受氧飽和，傳感器輸出穩(wěn)態(tài)電流再加入樣品，溶液內(nèi)的有機(jī)物會流入生物傳感器生物膜內(nèi)。應(yīng)微生物代謝耗氧，會降低傳感器輸入電流。適度生化需氧量濃度中，樣品溶液BOD和電流降低值是線性關(guān)系，BOD物質(zhì)濃度和BOD值屬定量關(guān)系，從而確定出樣品BOD值。

　　6硝酸鹽、NO2含量監(jiān)測

　　硝酸鹽為HNO3酸根，常以污染物的形式存在自然生態(tài)中。硝酸鹽常見于地表水、氣態(tài)水、地下水和加工食品中。人為的污水灌溉、施用化肥、燃料燃燒排放出含氮廢氣會在自然條件中降水分解為硝酸鹽，流進(jìn)河流湖泊造成污染。監(jiān)測硝酸鹽可選擇小型生物傳感器。該傳感器可將假單細(xì)胞菌放在小毛細(xì)管內(nèi)，并放在N2O小電化學(xué)傳感器前部分。微生物固定后會將硝酸鹽內(nèi)的氮變成N2O。N2O處在小傳感器電負(fù)性銀表面還原，傳感器可對硝酸鹽氮濃度實(shí)現(xiàn)線性響應(yīng)。

　　NO2含量超標(biāo)是受到化學(xué)煙霧和酸雨酸霧的影響。檢驗(yàn)亞硝酸根可測定出空氣中NO2含量的濃度，以此得出大氣污染程度。監(jiān)測亞硝酸鹽傳感設(shè)計(jì)和監(jiān)測硝酸鹽設(shè)計(jì)相似，均是以還原酶的還原電流和還原原理觀測得出NO2含量，獲得大氣污染指數(shù)。

　　7其他有毒物質(zhì)監(jiān)測

　　有毒物質(zhì)監(jiān)測要運(yùn)用Cellsens生物傳感器。該生物傳感器可判斷細(xì)菌呼吸活動，通過傳感器電流判斷傳染物的毒性。污染物進(jìn)入細(xì)菌生活的環(huán)境中，會影響細(xì)菌呼吸作用。生物傳感器能夠檢測廢水中酚類毒性物、二氯苯酚，不但能夠準(zhǔn)確測定出被測物毒性，而且較為靈敏。有機(jī)磷傳感器監(jiān)測農(nóng)藥時(shí)，是將乙酰膽堿脂酶和牛血清蛋白以二醛交聯(lián)法放入石墨電極的碳納米管電極上，監(jiān)測農(nóng)藥毒性。該類方法監(jiān)測時(shí)，即便有機(jī)磷濃度很低，也可以抑制住乙酰膽堿酯酶的活性。判斷有機(jī)磷農(nóng)藥的濃度可利用乙酰膽堿酯酶活性開展，比較于傳統(tǒng)監(jiān)測法費(fèi)用較低，還可在現(xiàn)場實(shí)施監(jiān)測。

　　8結(jié)束語

　　從環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域觀察，我國生物傳感技術(shù)已應(yīng)用在硝酸鹽、BOD、酚類、廢水、二惡英、多氯聯(lián)苯和其他有毒物質(zhì)的監(jiān)測中。生物傳感技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)、在線分析環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，具備高精準(zhǔn)和高敏感度。設(shè)備省時(shí)省力、操作簡單，可實(shí)現(xiàn)智能化、自動化環(huán)境監(jiān)測。在日后環(huán)境監(jiān)測發(fā)展過程中，要本著環(huán)境監(jiān)測的權(quán)威性和精準(zhǔn)度，完善好生物傳感器應(yīng)用體系，發(fā)揮出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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