环境工程综述

生命科学与工程学院

综述

姓名：潘华国学号：20103115

专业班级：生物工程1002班指导老师：魏红福

生物传感器与环境监测研究进展综述

潘华国生物工程1002班 20103115

（西南科技大学生命科学与工程学院绵阳 621010）

前言：详细介绍了生物传感器相关知识。讨论了各类生物传感器在水、大气环境监测领域中的应用,测定BOD、酚、农药残留和NO3-的水环境监测的生物传感器；测定SO2和NO X的大气环境监测的生物传感器；测定土壤重金属的生物传感器以及检测内分泌干扰物、持久性有机污染物和监测水体富营养化的其他环境监测方面的应用。并对生物传感器的未来发展方向做了展望。

关键词：生物传感器;环境监测;污染物

中图分类号：Q343.1;文献标识码：A

Biosensor and Environmental Monitoring Research Progress

Were Reviewed

P AN Hua-guo

(School of Life Science and Engineering,Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010,

China)

Abstract:Biosensor is introduced in detail in this paper.The applications of all kinds of biosensors in water and air environment monitoring are discussed,The water environment monitoring biosensor determining BOD, phenol, pesticide residues and NO3-, the atmospheric environmental monitoring biosensor determining SO2 and NO X and biosensors determining heavy metals in soil were summaried. Moreover, the other environmental monitoring aspect applications of biosensors such as determining endocrine disruptors, persistent organic pollutants and monitoring eutrophication were also introduced. At last,the development of biosensors in the future was forecasted.

Keywords: Biosensor；Environmental monitoring ；Pollutant

引言：随着各国经济的迅速发展，环境污染问题逐渐凸现出来，并成为制约经济快速发展的因素。在环境监测中有许多生化指标需要简便、快速、自动化的测定，生物传感器因其满足了上述要求而在近十几年中得到了迅速发展。生物传感器按敏感元件的不同可分为酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、DNA传感器等。按转换器转换对象的不同可分为pH转换器、O2转换器、CO2转换器、NH3转换器等[1]；按测量信号的不同又可分为电化学传感器、光

学传感器、测热型传感器、半导体传感器等。

生物传感器按应用空间又可以分为以下三类：用于水环境监测的生物传感器；用于测定土壤重金属的生物传感器；用于大气环境监测的生物传感器[2、3]。

1、用于水环境监测的生物传感器

目前生活污水和工业废水的排放量不断增加，其中绝大部分污水经过生物法处理后排入水体，其各项指标的监测需要在实验室中进行。对于大多数污水处理厂来说，实现水质的在线检测仍是一个难题。生物传感器的应用，使得废水的生物处理过程的在线检测成为可能。

1.1 BOD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。普通的BOD传感器一般是将微生物夹膜固定在溶解氧探头上[4，5]，溶解氧随缓冲溶液进入到生物膜层，部分的溶解氧被微生物消耗。剩余的溶解氧通过可透气的Teflon膜而被氧电极所检测到。当样品溶液通过检测系统时，可降解的有机物通过多孔渗透膜渗透到微生物层而被微生物氧化、吸收，从而引起膜周围溶解氧的减少，导致了氧电极的电流下降。将测定的电流与标准曲线进行对比，可测定BOD。用于制作BOD生物传感器的微生物主要有酵母、假单胞菌、芽孢杆菌、发光菌和嗜热菌等。张悦等[6]研制的BOD测定仪采用聚乙烯醇凝胶包埋方式固定酵母，并将固定化酵母直接分散悬浮在溶液中，将BOD探头插入溶液中测量BOD，在0～200 mg/L内有较好的线性测量关系，且有较好的准确性。

1.2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。韩树波等研制成功一种新的伏安型细菌总数生物传感器，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[7]。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。大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、啤酒酵母菌的线性响应范围依

次是2x 104一4.8x107,2x104一4.60x 1 07,3x 1 04一9.16x107, 2 x 104一9.60x 107,2x