基于生物技术的环境检测系统的应用

张 鹏

(山西省煤炭建设监理有限公司，山西 太原 030000)

引 言

目前，随着生产、生活对环境影响的加剧，人类已经认识到环境保护的重要性，各国均将环境保护作为一项重要的工作持续开展。在开展环境保护的过程中，主要通过采用物理或者化学反应的方法对监测对象的情况进行分析，然后根据分析结果制定相应的控制措施，但目前所采用的物理或者化学反应的方案均存在着监测速度慢、灵敏性差、可靠性不足的缺陷，因此，迫切需要开发一种新的环境检测手段，实现对环境检测效果的有效提升。

生物检测技术是指利用具有分子识别作用的生物体成分或者生物体本身作为一个信息识别载体，利用分子生物机理对测试目标进行相应的分子层面的信息融合[1]，根据待测目标的反应来产生相应的分析信号，最终根据所对应的信息数据实现对待测目标的测定结果判定。目前常用的生物检测器主要包括酶、核酸及抗体。因此，以生物检测器技术为基础，实现对环境检测技术的提升便成了科学界重点研究的目标。目前以生物技术为基础的环境检测系统已取得了较全面的发展。本文对生物检测技术在污水内汞离子含量检测中的应用进行了分析，结果表明，基于生物技术的环境检测系统具有检测速度快、稳定性高的优点，具有极大的应用推广价值，能够显著提升环境检测的准确性和速度。

1 汞分子检测原理

该基于生物技术的对污水中Hg2+检测的原理如图1所示[2]。

图1 基于生物技术的对污水内Hg2+的检测原理示意图

由图1可知，H1、H2表示两个标记分子探针，Helper探针为催化剂分子，当污水内含有Hg2+时，在催化剂分子的作用下，标记分子的信标被激活，使其一侧和催化剂分子形成一个双分子链结构，另一侧直接以分子单链的形式呈现出来，该侧单链分子能够结合标记分子的单链部分，形成一个混合的双链结构，此时，标记分子的单链部分能够与另一个标记分子的单链端相结合，如此连续不断地结合就能够形成一系列相互串联的双链分子结构。由于金纳米粒子在氯化钠溶液中会产生一种聚团反应，造成溶剂发生反应而变成蓝色。单链分子信标则能够阻碍聚团反应的产生，因此，如果待测溶液内含有汞粒子，则分子信标会形成双链结构，阻碍聚团反应的产生，使溶液不会变色，而当待测溶液内不含汞粒子时，其会产生聚团反应，使溶液变成蓝色[3]。

2 不同探针浓度对检测结果的影响

由分析可知，利用生物技术对水体内汞离子含量进行检测的方案实际上会受到[3]两个标记分子探针浓度及Helper催化剂[4]分子浓度的影响，因此，为了研究不同浓度对检测结果的影响，本文选择两个标记分子探针浓度及Helper催化剂分子浓度为100、300、500、700 nmol/L条件下对含汞离子的试液进行检测,结果如图2所示。图2中，探针浓度单位nM=nmol/L，A700/A521比值表示光谱在700 nm处的吸收值与在521 nm处的吸收值的比值，比值越大表明对水质中汞离子含量的检测灵敏度越高，用于表示反应灵敏性。

图2 不同探针浓度下的反应灵敏性分析

由图2可知，随着探针浓度的增加，在反应过程中A700/A521的比值从100 nM时的1.52降低到了700 nM时的1.17，表明探针浓度越大在检测水质时对水体内汞离子的含量要求越低，检测精度就越高，随着探针浓度的降低，对水体内汞离子含量的要求不断提升，检测精度随之降低，因此，可通过使用不同浓度的探针实现对水体中不同汞含量的检测，满足不同情况下的水质检测要求。

3 生物检测方法抗干扰性分析

由于实际情况下，污水内含有各种各样的气体离子，均可能会对检测结果产生影响，因此本文对污水内最常见的离子含量对该方案检测可靠性的影响进行分析[4]。取一杯蒸馏水，在其中分别加入锰离子(Mn2+)、钙离子(Ca2+)、铜离子(Cu2+)、锌离子(Zn2+)、镍离子(Ni2+)、镁离子(Mg2+)、铝离子(Al3+)、铁离子(Fe3+)、铬离子(Cr2+)、镉离子(Cd2+)、铅离子(Pb2+)，各离子浓度均为100 nmol/L，汞离子浓度为10 nmol/L，分别将其加入到检测体系内，观测是否对检测结果产生影响，结果如图3所示。其中，A0表示样本内的A700/A521，A1表示样本内的A700/A521。

由图3可知，虽然各种离子在待测液体内的含量均为汞离子的10倍左右，但A0-A1最大约为0.03，而含有汞离子的两个样本的A0-A1值均在0.6左右，为其他样本结果的200倍，因此表明了该生物检测技术对汞离子具有极强的选择性，具备很强的抗干扰能力，能够满足各种条件下的检测要求，确保检测结果的准确性。

图3 生物检测的抗干扰性结果

4 结论

针对目前采用的物理或者化学环境检测方案已经无法适应快节奏的环境检测要求现状，本文提出了基于生物技术的环境检测系统，以生物技术对污水内汞离子含量检测为例，对生物检测技术的检测原理、精确性和抗干扰性进行了分析。

1) 探针浓度越大检测精度就越高，浓度越小其检测精度随之降低，因此可通过使用不同浓度的探针实现对水体中不同汞含量的检测，满足不同情况下的水质检测要求。

2) 生物检测技术对特定检测项目具有极强的选择性，具备很强的抗干扰性，能够满足各种条件下的检测要求，确保检测结果的准确性。