隨著科技的進步和經濟的發展，低碳經濟理念盛行，環境監測面臨更為困難、嚴格的要求。傳統取樣化驗方式逐漸被人工智能監測取代。在環境監測中采用生物傳感技術，可以有效簡化環境問題監督全過程。生物傳感技術借助于生物傳感器高靈敏度優勢，能夠實時監測環境中的污染物濃度。生物傳感技術的監測工具小、監測過程簡單快捷、并支持在線監測，擁有廣闊的發展空間。生物傳感技術已成為環境監測主流研究方向。

　　【摘要】生物傳感技術是將生物物質當做識別元件，把生化反應變成可定量物化信號，用于監測或監控化學物質。隨著環境監測技術的發展，各類生物污染監測已廣泛應用生物傳感技術。生物傳感技術屬于新興監控方法，目前還處于探索初期，推廣和應用時會遇到多種問題。本文就此分析了生物傳感技術工作原理，并對生物傳感技術在環境監測中的應用進行探討。

　　【關鍵詞】發表學術論文,環境監測,生物傳感技術,傳感器

　　1生物傳感技術工作原理

　　生物傳感技術由物理化學信號轉換器、生物敏感元件和電子信號處理器構成。目前，生物傳感技術已具有連續監測和在線監測功能，并引導和拓展著環境監測中生物傳感技術的應用范圍。生物傳感技術工作原理是把生物敏感元件信號和特異性反應過物理轉換器，變成聲、光、電等易監測信號。在間接過程獲得監測物質信息。從不同角度分析，生物傳感器構成分類也不相同。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。以轉換對象區分，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，環境監測物質反映狀況也不同。

　　2酚類物質監測

　　酚類物質會對環境造成嚴重污染。監測酚類物質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，成功應用在電化學傳感器中。比如酪氨酸酶可將單酚物質氧化為二酚，并氧化成苯醌物質。電化學可將苯醌物質還原為鄰苯二酚。由此便能得知苯酚物質是否存在。微生物膜電極生物傳感器也可以測定酚類物質，傳感器有極譜型氧電極和微生物膜兩部分。倘若氧和酚一起進入微生物膜，微生物會同化酚，出現耗氧量。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為線性關系。

　　3廢水水質監測

　　廢水水質監測是污水處理廠面臨的難點，這主要是因為水環境中含有復雜的污染物。污染物有痕量特征，要采取分離、提取、分析、富集等方法。這些方法的實現具有難度。生物傳感技術的運用，可實現在線監測廢水處理，完成自動監控。比如細胞膜生物傳感器的脂雙層有疏水區，能夠選擇被運輸物質。細胞能以黃金主動獲得該物質，發揮出生理效應，以信號轉換器測定。同時，為發揮生物傳感器性能，還可安裝自動裝置提升生物傳感器的敏感度和重復檢測水平，適合工業廢水處理和地下水監測。

　　4二惡英和多氯聯苯的監測

　　二惡英屬于氯類物質的一種，生活中生產殺蟲劑、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，若實現免疫測定，需選擇SPR生物傳感器。多氯聯苯也是常見環境污染物，廣泛應用在化學工業上，特別是電容器和變壓器的電介質中。環境中存在大量多氯聯苯，會危及人類健康。測定多氯聯苯有電化學生物傳感器和DNA生物傳感器。

　　5生化需氧量監測

　　生化需氧量監測可以測定和評價水體有機污染程度。生化需氧量測定還可評價廢水的生化處理效果和生化降解性。目前，生化需氧量監測常見方法是標準稀釋，但此法較為復雜，實現效果不明顯。若采取BOD生物傳感技術，可快速確定出生化需氧量。監測水質狀況還可支持在線。BOD生物傳感技術先在不含有生物需氧量溶液內加入生物傳感器。溶液保持恒溫并受氧飽和，傳感器輸出穩態電流再加入樣品，溶液內的有機物會流入生物傳感器生物膜內。應微生物代謝耗氧，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系，BOD物質濃度和BOD值屬定量關系，從而確定出樣品BOD值。

　　6硝酸鹽、NO2含量監測

　　硝酸鹽為HNO3酸根，常以污染物的形式存在自然生態中。硝酸鹽常見于地表水、氣態水、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，流進河流湖泊造成污染。監測硝酸鹽可選擇小型生物傳感器。該傳感器可將假單細胞菌放在小毛細管內，并放在N2O小電化學傳感器前部分。微生物固定后會將硝酸鹽內的氮變成N2O。N2O處在小傳感器電負性銀表面還原，傳感器可對硝酸鹽氮濃度實現線性響應。

　　NO2含量超標是受到化學煙霧和酸雨酸霧的影響。檢驗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。監測亞硝酸鹽傳感設計和監測硝酸鹽設計相似，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。

　　7其他有毒物質監測

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

　　8結束語

　　從環境監測領域觀察，我國生物傳感技術已應用在硝酸鹽、BOD、酚類、廢水、二惡英、多氯聯苯和其他有毒物質的監測中。生物傳感技術能夠實時、在線分析環境監測數據，具備高精準和高敏感度。設備省時省力、操作簡單，可實現智能化、自動化環境監測。在日后環境監測發展過程中，要本著環境監測的權威性和精準度，完善好生物傳感器應用體系，發揮出應有貢獻。

　　參考文獻：

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