新闻资讯
生物传感器在分析监测水质过程中的应用
发布时间：2013-04-26
生物传感器在分析监测水质过程中的应用
生物传感器是由固定化并具有分子识别功能的生物材料、换能器件及信号放大装置构成的分析工具或系统。应用于水质监控的生物传感器所使用的分子识别元件主要有酶、微生物、细胞器。在水质监控中的主要应用有BOD、细菌总数、硫化物、有机农药、酚和水体富氧的测定等。
1、用于测定有机农药的生物传感器
随着农业技术的发展，在许多，除草剂的使用量已超过了杀虫剂和杀菌剂。李建平等利用除草剂对植物类囊体束缚酶分解过氧化氢的作用，研制了一种快速检测痕量除草剂的电生物传感器叫，实现了现场监测。
2、用于监测BOD的生物传感器
BOD是衡量水体有机污染程度的重要指标。测定BOD的传统标准稀释法所需时间长、操作繁琐、准确度差。BOD传感器不仅能满足实际监测的要求，并且有快速、灵敏的特点。BOD传感器的工作原理〔，〕:以微生物的单一菌种或混合种群作为BOD微生物电极，由于水体中BOD物质的加人或降解代谢的发生，导致水中的微生物内外源呼吸方式的变化或转化，藕联着电流强弱信号的改变，一定条件下传感器输出的电流值与BOD的浓度呈线性关系。用于制作BOD生物传感器的微生物主要有酵母、假单胞菌、芽抱杆菌、发光菌和嗜热菌等。
3、用于测定酚的生物传感器
酚是水系“五毒”之一，对其实施有效的监测具有重要意义。测定酚的生物传感器有酶电极、微生物电极和植物组织电极，它们都基于以下反应:
苯酚 十 O2+ 2 H++酪氨酸酶一邻苯二酚
邻苯 二 酚 十O2+酪氨酸酶一邻苯二醌
两步反应均需要大量的氧，据此可将酪氨酸酶或富含酪氨酸酶的新鲜蘑菇、土豆、香蕉等植物组织切片与溶氧电极结合制成测定酚的生物传感器。
4、用于快速测定细菌总数的生物传感器
细菌总数是水质样品中的重要污染指标之一。目前普遍采用平板菌落记数法，测定周期长，准确度不高，主观误差大。生物传感器的快速测定引起了人们极大的兴趣。韩树波等（4）研制成功一种新的伏安型细菌总数生物传感器（见图2），通过对电极及其辅助测定装置的设计，可使测定下限达3x104 cells，测定周期在0.5 h左右。用菌悬液抽滤制成细菌阻留膜，立即把此膜附着在无菌罩中的修饰电极上，用滤膜定位装置将电极及起滤膜固定于弹性电解池底部，记录伏安扫描曲线，所得峰电流值与相应样品的校正工作曲线相对照，计算细菌总数。
5、用于监测硫化物的生物传感器
硫化物的测定在环境监测中居重要地位。目前常用的测定方法有亚甲基蓝比色法、碘量滴定法和电位滴定法等。这些方法往往需要对样品进行预处理，不但药品消耗量大，而且易造成测定误差。白志辉等用硫化物杆菌制成硫化物传感器，用于对生活污水、工业废水、含HZS气体等基体复杂的样品中的硫化物的测定。该方法是从硫铁矿的酸性土壤中分离、筛选出氧化硫硫杆菌，将其固定化，制备成微生物膜，再与氧电极组装成微生物传感器，用于样品中微量硫化物的测定。
6、其他的生物传感器
由于反硝化细菌以硝酸盐作为能源，故其选择性和抗干扰性相当高，不受挥发性物质（如乙酸、乙醇、胺类）或不挥发性物质（如葡萄糖、氨基酸、K+,Na+）的影响，通过氧电极电流与反硝化细菌耗氧之间的线性关系来推知硝酸盐的浓度。
综上所述，生物传感器经过几十年的研究积累、技术改进，已进人开发应用的新时代，目前各种新的生物传感器不断开发出来，令人目不暇接。此外由于生物传感器具有快速、低成本、高选择性、高灵敏度、操作简便、可在线或现场检测等优点，在水的监测中的应用前景将不可限量。
相关产品