Page 53 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

遥感技术在生态环境监测中的应用研究

信号转导与分析物浓度的组合比例。不像其他的传感器是生物传感器是基于生物成分的主

要功能成分，从生物敏感材料，是生物技术与微电子技术相结合的产物。近年来，生物传
感器应用环境监测也较为普遍。
（1）工作原理

生物传感器的主要工作原理是：酶、抗体、核酸等生物组分与待测对象发生相互作用，
通过电子组分将待测对象检出并转化为可测量的电子信号。
（2）种类

生物传感器根据分子识别元件上所用的敏感物质可分为酶传感器、微生物传感器、组
织传感器、细胞传感器、免疫传感器和 DNA 传感器等。
（3）在生态环境监测中的应用实例

生物传感器在生态环境监测中应用较广，现仅举几个有代表性的例子。
① BOD 生物传感器

属于微生物传感器。BOD 生物传感器以微生物的单一菌种或混合菌群作为 BOD 微生
物电极。由于水中 BOD 物质的加入或降解代谢的发生，导致水中的微生物内外源呼吸方
式的变化或转化，藕连电流强弱信号的改变，在一定条件下传感器输出的电流值与 BOD

的浓度呈线形关系。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、
嗜热菌以及混合微生物种群，未来的 BOD 生物传感器可能使用半导体装置，使传感器小

型化并一次性使用。有研究人员分离了 2 种新的酵母菌种 SPT1 和 SPT2，并将其固定在玻
璃碳极上以构成微生物传感器用于测量 BOD，其重复性在以内。将该传感器用于测量纸浆
厂污水中 BOD 的测定，其测量最小值可达，所用时间为 5min。还有一种新的微生物传感器，

用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作，并且其菌株可长期
干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中 BOD 的测定提供了快捷简便的方法。
②酚类生物传感器

属于酶传感器。监测酚类化合物时，电极表面的酶分子被氢（当酶是酚氧化酶如酪氨
酸酶、漆酶时）或过氧化氢（当酶是过氧化氢酶）氧化，接着被酚类化合物重新还原，酚
类主要转化为苯醌或酚自由基，这些产物通常具有电化学活性，能在相对于饱和甘汞电极

（SCE）OV 以下的电位还原，还原电流与溶液中酚类化合物的浓度成正比。这种传感器
能监测复杂的环境样品，准确度高，监测限可低于的水平。

2. 生物芯片
生物芯片是一种通过微加工技术和微电子技术将生物探针分子（寡聚核苷酸、
cDNA、基因组 DNA、多肽、抗原、抗体等）固定在硅片、玻璃片、塑料片、凝胶、尼龙

膜等固相介质表面而构建的微型生物化学分析系统，可以对细胞、蛋白质、DNA 以及其
他生物组分进行准确、快速和大信息量的监测。

在环境监测和环境保护上，可以利用生物芯片快速监测污染微生物或有机化合物对环
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