生物传感器在大气环境监测中的前沿探索
生物传感器是一类特殊的化学传感器。

国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）对化学传感器的定义为：一种小型化的、能专一和可逆性对某种化合物或某种离子具有具有应答反应。

并能产生一个与此化合物或离子浓度成比例的分析信号的传感器。

生物传感器应用的是生物机理、与传统的化学传感器和离线分析技术（如HPLC或质谱）相比有着许多不可比拟的优势，如高选择性、高灵敏度、较好的稳定性、低成本、能在复杂的体系中进行快速在线连续监测。

它在环境保护领域有着广阔的应用前景。

生物传感器是将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种分析装置。

产生信号的来源包括：质子（）浓度的变化；一些气体如氨和氧气的排放或吸收；光的释放、吸收或反射；热的释放；生物质的改变等等。

然后传导器通过电化学、热学、光学或压电学的方法将这些信号转变成可以测量的信号如电流、电势、温度变化、光吸收或生物质的增加等。

这个信号能够进一步被放大、处理或储存起来以备后用。

生物传感器这种新的检测手段与传统的分析方法相比具有如下的优点：(1)生物传感器是由选择性好的生物材料构成的分子识别元件，因此一般不需要样品的预处理，它利用优异的选择性把样品中的被测组分的分离和检测统一为一体，测定时一般不需加入其他试剂。

(2)由于它的体积小，可以实现连续在线监测。

(3)响应快,样品用量少，且由于敏感材料是固定化的，可以反复多次使用。

(4)传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，因而便于推广普及。

生物传感器在大气环境监测中的应用:
1.测的传感器。

常规的电位传感器，常会有各种离子和挥发性酸的干扰。

S·Hiroaki等使用滋养微生物和氧电极制成的电位传感器，可抗各种离子和挥发性酸的干扰，传感器对浓度在3％~12％之间的有线性响应，灵敏度高，寿命长于一个月，能进行连续自动在线分析。

Suzuki等人利用半导体技术研究出一种使用更为方便的生物传感器。

2.测的传感器。

用亚细胞类脂类—含亚硫酸盐氧化酶的肝微粒体和氧电极制成安培型生物传感器，对形成的酸雨酸雾样品溶液进行检测。

3.测的传感器。

不仅是造成酸雨酸雾的原因之一，同时也是光化学烟雾的罪魁祸首。

用多孔气体渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成的微生物传感器，来测定样品中亚硝酸盐含量，从而推知空气中的浓度。

由于硝化细菌以硝酸盐作为唯一的能源，故其选择性和抗干扰性相当高，不受挥发性物质如乙酸、乙醇、胺类（二乙胺、丙胺、丁胺）或不挥发性物质如葡萄糖、氨基酸、离子（）的影响，同样通过氧电极电流与硝化细菌耗氧之间线性关系来推知亚硝酸盐的浓度。

当亚硝酸盐的浓度低于0.59mmol/L时，有良好的线性响应。

检测限为0.01mmol/L。

生物传感器的出现为环境检测的连续化和自动化提供了可能，降低了环境检测的成本，增强了环境监督的力度，适应现代环境污染检测的需要。

生物传感器在环境监测方面有着巨大的潜力。

经过十几年的研究，生物传感器已获得了极大的发展，出现了各种各样的传感器，但真正在环境领域中应用较为成熟的所占的比例仍然有限。

主要是由于目前的一些生物传感器还存在着诸多不足，但同时又具有选择性差、寿命短、容易失活，难于批量重复生产等缺点。

随着环境保护和其他相关科学技术的发展，生物传感器技术也必将得到进一步发展。

通过选择新的微生物物种、合成新的生物材料以及基因工程技术的引入，都将为新型生物传感
器的出现创造条件，如新发现的耐温细菌必将为生物传感器开辟新的应用领域。

半导体技术、压电晶体技术等新的传导技术的应用，将有助于生物传感器的微型化、便捷化和实用化。

此外生物传感器技术同计算机技术的结合也将进一步推动其在环境监测中的应用。

林昶宏
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电气(二) 2014-02。