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环境生物监测
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第一节 环境监测
一、概念
环境监测的过程一般为：
现场调查 监测计划设计 优化布点 样器由敏感元件，即生物元件和信号传导器组成。
生物元件：生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸、有机物分子。
传导器：电势测量式、电流测量式、电导率测量式、阻抗测量式、光强测量式、热量测定式、声强测量式、机械式。
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生物传感器的基本原理如下图所示：
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生物传感器的工作原理主要决定于敏感元件（分子识别单元）和待测物质之间的相互作用，有以下几种类型：
（1）将化学信号转化为电信号
已研究的大部分生物传感器的工作原理均属于这种类型。
（2）将热变化转化为电信号
（3）将光效应转化为电信号
（4）直接产生电信号方式
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三、生物传感器的分类
一般可从以下三个角度进行分类：

（1）生物亲和型生物传感器
S + R SR
底物 受体
（2）代谢型或催化型生物传感器
S + R SR P
底物 受体 生成物
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可分为：酶传感器、微生物传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器等。

可分为：电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器、测声型生物传感器等
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图9-2 生物传感器的分类
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四、生物传感器的特点
，也不需加入其他试剂。
，可以实现连续在线监测。
，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。
，因而便于推广普及。
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五、在环境监测中的应用

可在10～15min检测出BOD的含量，可对水质状况实行在线监测。
目前已有用丝孢酵母、梭菌、芽孢杆菌及混合微生物种群制成的BOD传感器，还有用生物发光菌和嗜热菌的。
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关于BOD微生物传感器电极的一个尚未解决的问题就是微生物细胞在测定废水中有毒物质时会出现“中毒”现象。
此外，由于一种微生物不可能对各种废水中所有的有机物都产生响应，因此，目前研制的BOD微生物传感器都只适用于部分类型的废水。
另外，用常温微生物组成的BOD微生物电极的使用寿命不长。
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用酶电极安培传感器检测酚类化合物时，电极表面的酶分子被氧和过氧化氢氧化，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)0V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。
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包括能降解烷基苯磺酸（LAS)的细菌和一个氧电极。当阴离子表面活性剂存在时，细菌的呼吸作用增加，导致溶解氧变化。

引起水体富营养化的蓝细菌细胞体内有藻青素，它显示的荧光光谱不同于其他的微生物，从而用对荧光敏感的生物传感器就能监测蓝细菌的浓度。
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、亚硝酸盐及氨氮



（1）CO2传感器
（2）亚硫酸盐传感器
（3）甲烷传感器
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第三节 DNA生物传感器及其
在环境监测中的应用
分子生物学与生物技术的进展为研究以核酸探针为敏感元件的DNA生物传感器提供了可能。
与酶和抗体不同，核酸识别层十分稳定，并且易