用于环境监测的生物传感技术

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摘 要：目的：分析探讨用于环境监测方面的生物传感技术.方法：将现在已经可以用于环境监测的生物传感技术对环境进行监测,通过这些过程,根据自己的经验总结探讨生物传感技术.结论：生物传感技术在环境监测方面的运用不仅仅提高检测效率还能节约成本,不会造成二次污染[1],是一种值得推广的技术.

关 键 词：环境监测；生物传感技术；分析

中图分类号：X83文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-09-0198-1

随着生物传感技术的快速发展,生物传感技术已是一门比较成熟的技术,可以被应用在各个领域.生物传感技术是利用生物传感器对所需要检测的物质进行检测的技术,生物传感器能够对不同浓度的生物物质转换为不同的电信号,待测的生物物质经过扩散进入生物活性材料,通过分子识别,发生生物学反应就会产生特有的信息,这个信息会被相应的物理或者化学换能器转变成独特的可处理的电信号,再通过二次仪表放大并输出就可以检测到被测生物物质的浓度.生物传感器所采用的是固定化的生物活性物质作为催化剂,虽然试剂价格昂贵,但是可以重复多次使用,如果连续使用平均下来每例测定所花费的人民币只有几分钱而已.生物传感器的专一性强,准确度高,一般情况下相对误差高达1%,而且分析速度快,操作简单,甚至可以进行自动分析.

1用于环境监测的生物传感技术

1.1有毒物质的检测

Cellsens生物传感器就是运用这种检测方法而发展出来的一种生物传感器,它是一种以大肠杆菌的毒性分析系统为基础,细菌呼吸活动为衡量标准,污染物影响细菌的呼吸作用,再通过生物传感器的电流大小的改变判断污染物毒性的高低.Cellsens生物传感器已经用于废水中3,5-二氯苯酚以及其他酚类的毒性监测,污水以及污泥的毒性检测等.生物学反应敏感,能够准确的测定待测物的毒性.

1.2农药的检测

新型的有机磷农药生物传感器[2]可以对农药中对硫磷、乐果、敌敌畏等进行检测稳定性好,重现性好.这种传感器是将乙酰胆碱酯酶和牛血清白蛋白通过戊二醛交联法固定在石墨电极上的碳纳米管电极表面,而有机磷农药就算在很低的浓度下也能够抑制乙酰胆碱酯酶的活性,所以在一定范围内可以通过乙酰胆碱酯酶的活性判断有机磷农药的浓度.这种方法比传统的高校液相色谱-质谱联用更迅速、所需费用更便宜,还可以在现场就进行检测.

1.3表面活性物质的检测

表面活性物质可以造成严重的水污染,比如直链烷基苯磺酸钠（LAS）可以在水面上产生泡沫,消耗氧.用LAS降解菌和氧电极制成的生物传感器就可以检测阴离子表面活性剂,当阴离子表面活性剂会影响LAS降解菌的呼吸作用,从而影响溶解氧的变化,利用氧电极的电流变化就可以测定表面活性物质的浓度.

1.4微生物数量的检测

微生物数量是评价水质的重要标准.伏安型细菌总数微生物传感器通过电极及其辅助装置可以测定数量高于30000个的细菌数量,所用时间一般在半小时左右,先把细菌悬浊液抽滤成细菌阻留膜,将电极和滤过膜固定在弹性电解池底部,把阻留膜修饰电极上,记录下伏安曲线,与标准曲线对照就可以得出细菌总数.而采用传统的平板菌落计数法测定细菌数量就会出现极大的主管误差,而且测定多用时间很长,准确度还不高.

1.5生化需氧量的测定

生化需氧量（BOD）是指水中有机物等需要氧的污染物质含量的一个综合指标.BOD生物传感器是用微生物的单一菌种或者混合种群作为电极,水中BOD的数量不同,则水中微生物的呼吸方式就不同,就会导致电极电流信号不同,再将电信号输出放大就可以得到水中BOD的数量.像采用一般传统的稀释法检测水中细菌的数量,不仅仅操作复杂,而且用时较长,差不多5h.但是生物传感器可以在短短10～15分钟内就可以检测出细菌数量,还可以实行在线检测,能够及时反馈水质质量.

2生物传感器的分析探究

生物传感器利用的是生物学反应,具有特异性和专一性,检测值就非常准确,而且生物传感器不需要试剂,所以可以繁复使用,还可以进行连续分析、联机操作等,非常简单、方便.近年来生物传感器发展迅速,已经有多种不同类型的生物传感器问世,支持在线、连续检测,完全符合环境监测的需求,所以生物传感器在环境监测中的应用逐渐变广.当然生物传感器还有很多不足的地方,比如：①长期使用后,生物传感器的稳定性会下降,应该与生物器中生物反应有关；②生物传感器虽然支持在线检测,但是其体积并不微小,携带非常不方便；③现代科学中有很多生物学技术都可以用于环境监测,生物传感器可以结合其他生物学技术对环境进行监测,联合应用可以扬长避短,最大限度的发挥生物传感器的优点.

综上所述,生物传感器现在还在发展阶段,但是其现今在环境监测中运用可以发现生物传感器是最符合环境监测需求的,与传统的检测方法相比,其先进性和适用性是不言而喻的,从而可知,随着科学技术的发展,研发出超敏、高稳定性、检测迅速的生物传感器是指日可待事,而这些新一代的生物传感器应用于环境监测是必然事件.