微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用

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1、微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用第3O卷第l期2011年2月四川环境SICHUANENVIRONMENTVo1.30,No.1February2011?环境监测?微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用唐楠(江苏省环境监测中心,南京210036)摘要:微生物传感器是一种迅速发展的环境监测手段.文章介绍了微生物传感器的构成及工作原理与研究现状,并对微生物传感器进行了分类.文章还讨论了微生物传感器在水环境监测中的应用,其中包括在BOD检测,有机物检测及

2、生物毒性捡测中的应用,并对其在实际监测应用中所遇问题进行了分析.关键词:微生物传感器;分类;水环境监测;BOD;有机物;生物毒性中图分类号:X832文献标识码:A文章编号:1001-3644(2011)01-O040-05ResearchStatusofMicrobialSensoranditApplicationforWaterEnvironmentalMonitoringTANGNan(JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing210036,China)Ab

3、stract:Microbialseilsorisarapidlydevelopinginstrumentforenvimnn~ntalmonitoring.11】ispaperintroduceditsstructure.operationprinciple,researchstatusandclassification.Furthermore,theapplicationsofmicrobialsensorinenvimmnentalmonitoringarea,includingBODdetectio

4、n,organicmattersdetectionandbiologicaltoxicitydetection,werediscussed.Thepmblemsinpracticalapplicationswereanalyzedaswel1.Keywords:Biologicalsellsorsclassification:waterenvironmentmonitoring;BOD;organicmatter;biologicaltoxicity1前言生物传感器研究起源于20世纪的6O年代,1967年U

5、pdike和Hicks首先研制了第一种生物传感器,直至80年代,生物传感器研究领域已基本形成….生物传感器是以生物学原件(如酶,微生物细胞,DNA等)作为功能性识别元件,识别和感知目的被测物并且按照一定转换规律转换成为可识别信号的器件或装置.与传统的离线分析技术相比,生物传感器具有体积小,选择性好,灵敏度高,响应快等优势,能在复杂的体系中进行快速在线连续监测,在环境监测,食品分析,生物医学等领域有着广阔的应用.生物传感器由生物分子识别元件(感受器)和信号转换器(换能器)两个部分组成.生物分收稿日期:2010

6、-04.12作者简介:唐楠(1981一),男,江苏南京人,2009年毕业于扬州大学应用化学与环境监测专业,助理工程师,研究方向为水环境监测以及水质处理.子识别元件是具有分子识别能力的生物活性物质(如组织切片,细胞,细胞器,细胞膜,酶,核酸,有机物分子等);信号转换器(换能器),主要有电化学电极(如电位电流的测量),光学检测元件,热敏电阻等-2J.下图为生物传感器结构简图.待测物质经扩散作用进入生物分子识别元件,经分子识别,发生生物学反应,产生的信息继而被信号转换器转变成可定量和可处理的电化学信号,光学信号,

7、声信号,再经二次仪表放大并输出,即图微生物传感器结构简图Fig.Thestructurediagramofmicrobialsensor1期唐楠:微生物传感器的研究现状及在水环境监测中的应用41可测得待测物浓度.微生物传感器是生物传感器的一个重要分支.1975年Devis制成了第一支微生物传感器.与最早问世的酶电极相比较,微生物传感器的稳定性较好,使用寿命也较长且价廉.微生物细胞中的酶仍处于自然环境中,因而增加了其稳定性和活性,还免除了昂贵的酶纯化和辅助因素再生步骤.另外,传感器的生物学成分可通过浸入生长基

8、使之再生,因而有可能长时间地保持其生物催化活性,延长传感器的有效使用期限.微生物传感器的应用范围十分广泛,现已应用于发酵工业,环境监测,临床医学,食品检验等领域.2微生物传感器的分类及应用概况微生物传感器可以根据信号类型及传输原理的不同分为安培型微生物传感器,电位型微生物传感器和电导型微生物传感器.圳.2.1安培型微生物传感器安培型微生物传感器通过电极表面氧化还原性物质产生的电流来测定待测物质,表1总结了文献中出