环境监测中生物传感器的运用分析

安雅娟 鲁珊珊

（保定市环保监测站 河北保定 071000）

随着我国工、农业的高速发展，环境问题也日益凸显，环境保护受到了越来越多的人重视。而在环境保护中，对污染环境污染物的控制是其中的重点，而对污染物的监测与分析则是控制污染物所要执行的必要手段。传统的检测手段虽然有很多种，如采样实验室监测等，这些方法虽然精确度很高，但是受到条件限制也很多。基于此，本文对环境检测中生物传感器的运用做了简要阐述。

1 生物传感器的概述及原理

生物传感器的具体工作原理是指利用固定化酶技术和固定化细胞技术，并借助功能性识别原件（生物学原件）对想要测试的物体进行感知和识别。首先将这些感知到的被测物信息按照一定的规律转变为一些特定信号；然后利用生物敏感原件将被测物和感应器之间产生的特异反应通过一些物理元件进行转换，通过转换使得这些信号变为更加容易观察的信号（如声、光、电等）从而获得需要掌握的被测物相关信息。对于生物敏感原件来说，一般包括生物体、组织、细胞器、细胞膜、酶、感受器、酶成分、核酸、抗体等。另外在对产生的反应进行转换的转换器也有多种，其中有电流测量式、电热测量式、阻抗测定式、电导率测量式、热量测量式、光强测量式、声强测量式及一些机械式等。

2 生物传感器在水环境中的应用

2.1 监测硝酸盐

2.2 监测水环境中存在的酚类污染物

在水环境监测中，酚类污染物一直是一项监测的指标重点，其大多数来自工业废水的直接排放，且酚类污染物一般有着高毒性。我国以前对酚类污染物的监测主要是利用酶电极安培传感器。这类传感器在检测时由于结构相对来说简单，监测限度很低，所出现的干扰很少。而随着科学技术的进一步发展，新一代的酚类生物传感器出现，其主要是利用二相生物传感系统来实现对溶液或有机介质中酚类污染物的监测。例如在对4-硝基酚监测时，一般是根据荧光的竞争性流动免疫来监测的，新一代的监测器灵活新很高且监测准确度更高。

3 生物传感器在大气环境中运用

3.1 对空气中的SO2监测

一般使用的监测SO2的生物传感器是由氧电极和亚硫酸盐氧化酶的肝微粒体组成的。这类传感器主要是通过对雨水中的亚硫酸盐监测来判断空气中所含SO2浓度的，传感器在进行工作时，主要是根据传感器内部微粒体与亚硫酸盐氧化反应时需要消耗一定量氧气的原理，通过消耗氧气使得氧电极附近所要溶解的氧气浓度降低，随着氧气浓度降低，传感器所生成的电流也会跟着变化，进而反映出雨中所含的亚硫酸盐的含量，该类传感器在对SO2监测时有着极高的准确性及重现性。

3.2 对空气中的NOx监测

一般来说，使用的用来监测NOx的生物传感器，其主要组成部分包括固定的硝化细菌、氧电极及一些多孔的气体渗透膜。该类传感器起主要作用的是硝化细菌及硝酸盐，由于硝酸盐与硝化细菌的呼吸活性有直接关系，被监测的液体内硝酸盐含量越多，对应的硝化细菌呼吸作用就越强，在硝化细菌呼吸时，使得溶液中溶解氧的浓度下降，进而引起氧电极产生反应，最终完成监测。另外还可以通过计算来掌握硝酸盐的具体含量，进而大气中所含的NOx的含量也被检测出来了。对于该类传感器来说，监测的最低限度为0.01mmol/L，其在硝酸盐浓度小于0.590 mmol/L时，传感器所显示的电流数据与被测液体内的硝酸盐浓度成正比关系，另外该类传感器有着良好的选择性及很好的抗干扰、抗堵塞能力。

4 生物传感器对噪声环境的监测

目前，噪声污染是除水环境污染和空气污染的又一环境污染因子。研发噪声传感器将可直接对噪声污染进行监测，为噪声的防治提供有效的依据。对于噪声传感器来讲，它是一种有着宽声频范围、高声强动态范围且操作较为方便灵活的传感器。该传感器有着体积小、重量轻、安装较为简单特点，且其所制定的声频测量范围主要是以人耳可听到的范围为准，声强的监测也达到了国家规定的范围，因此，该传感器广泛的运用在一些环境噪声的定点监测及一些汽车交通噪声的自动监控当中。

5 结语

总而言之，生物传感器具有成本低、选择性高、灵敏度高、操作容易及可定点监控和自动监控等特点。但是，目前的生物传感器也有一些缺陷，如寿命短、难以批量生产等，因此如何解决生物传感器在运用中存在的缺陷也将是相关工作者未来工作的重点之一。

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