生物传感器用于环境监测

发布时间：2014-10-17

　　环境污染问题在近年来变得日趋严重,生物传感器也已经被广泛的用于大气污染、水污染等方面的检测。甲酸是化工工业的重要原料,在人们的日常生活被广泛的使用,如建筑涂料、装饰材料等。由于其较低的溶沸点和良好的水溶性,甲酸常以气态或液态的形式存在于自然界中。过量的甲酵会对人类的呼吸系统和消化系统产生极大的危害,尤其是对呼吸系统有巨大的毒性,用生物传感器可以实现对甲酵的快速检测,根据中华人民共和国标准,居室中甲酸的高值为0.08mg/m3,一次性食入甲醛超过10mg就可能引起死亡,水中甲酸含量高位1mg/L。Kataky组[3lI使用亲脂性的四硫富瓦稀-四氰基对苯二醌二甲烧(TTF-TCNQ)盐作为媒介体,将甲酵脱氧酶固定在聚氨酷膜上构建了一种丝网印刷生物传感器,该传感器可实现对空气中甲酸的测定,检测的线性范围是从10_3-104mol/L;将乙醇氧化酶固定在相互交叉平面薄膜电极上构建了一种电导型酶生物传感器,该传感器对甲醒的检测范围是1.5-15000mg/L;Xu等使用甘氨酸作为伯胺提供者来检测水产品中的甲酸含量,在检测范围从0.3-0.75mg/ml之间获得了良好的线性相关系数(R2=0.999),测得样品中甲醒的含量为1.2mg/kg。
　　水质监测包括很多方面,包括水体中无机有毒物和有机物检测。无机有毒物检测包括悬浮物、非金属有毒物质(如氰化物、砷)及金属毒性离子(如束、铬、镉、铜、镇)等的检测;有机物检测包括生化需氧量(BOD)、农药及微生物代谢物等的检测。以往的检测都涉及大型仪器及复杂的操作步骤,利用生物传感器可以实现灵敏、简便、及时快速检测。长期饮用含铜、砷等毒性物质的水,会导致人或动物中毒,严重的会导致死亡。中华人民共和国对污水中总铜和总神的排放要求高为0.5mg/L,制备了一种功能化聚P比略纳米管电传感器,该传感器对水体中Cu2+显示出了良好的选择性,检测范围是0.0064-1.92mg/L;Wu等用金纳米粒子构建了基于核酸适配子的生物传感器,该传感器对As(III)的检测范围是0.001-1.5mg/L,目测下检测限为0.04mg/L,色谱检测限为0.6lg/L,说明该传感器可以很好的用于水中砷的检测。微囊藻毒素是一种蓝绿藻产生的毒素,可通过饮用水使人类中毒,国际卫生组织规定生活饮用水中微囊藻毒素的高含量为0.001mg/L,3111等用石墨炼氧化物成功构建了一直焚光能量共振转移的传感器,该传感器对微囊藻毒素的检测限是0.5;BOD是表示水中有机需氧污染物含量的一个重要指标,国际标准检测法是用5天时间,表示为B0D5,检测范围在2~100000mg/L,纯水的B0D5为1~3mg/L,高于10mg/L说明水质很差,一般工业废水B0D5高容许排放值为20mg/L,01311等用微生物燃料电池构建了一种可以进行实时监测BOD的生物传感器,该传感器在1.05h对废水中的BOD的检测值可达lOOmg/L,大大缩短了检测时间;我国是上大的农药生产国,农药年产量达200万吨,而有机杀虫剂的产量约占50%,有机磷杀虫剂是一类有毒的农药,其本身和分解过程的中间体不仅会对人或动物产生致癌、致畸作用,甚至会引起基因突变等,生产有机磷农药的过程中会产生大量污水对水体造成污染,有机农药的大量使用也会造成水体的污染,因此对有机农药的监测一直是社会的焦点,我国对工业废水中有机磷农药的排放标准规定为0.2mg/L,0011等用碘氧化秘制备了一种光电传感器,在乙酰胆碱酯酶的催化作用下,该传感器对有机磷杀虫剂的检测限为40ng/L,大大提高了对有机杀虫剂的检出效率。
　　生物传感器在近年来得到了迅速发展。针对识别元素种类的千差万别,生物传感器对目标物的特异性更强,对同一目标物的检测方法也多种多样。随着换能器质量的不断提高,生物传感器的灵敏度也获得极大提高。这些不仅推动着社会的发展,也推动着人类健康的发展。另一方面,由于生物传感器种类的多样性,还存在很多尚需解决的问题,寻找和开发新型识别元素的步伐从未停息。

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