浅谈环境监测的生物传感技术

黄跃伟

摘要：21世纪，现代化社会发展中，科学技术水平日渐提升，我国经济取得了蓬勃发展，但同时也带来了严重的环境污染问题，使生态环境遭到了极大的破坏，时刻威胁着人们的人身健康。因此，在实际环境监测工作中，及时高效的环境监测手段、快速精确的监测设备变得十分必要。而随着生物传感技术的发展及应用，其在环境监测工作中的作用将体现的更加充分。本文分析了生物传感技术在环境监测中的实际应用，并对生物传感器的未来发展前景进行了展望，以期为有关人士提供参考依据。

关键词：环境监测;生物传感技术;生物监测

前言：新时代，随着生物科学及微电子行业的快速发展，生物传感技术获得了飞跃发展，其作为一门日渐成熟的技术，当前逐渐被社会生产生活各个领域广泛应用。下面笔者对生物传感技术在环境监测中的应用展开研究。

1生物传感器的应用领域

1.1在食品产业中的应用

食品产业中，生物传感器具有以下用途：检测食品新鲜度，控制食品添加剂，检测食品物化特性，确定食品原料成分等等。

（1）如鱼的新鲜度就可通過传感器进行判断，通常情况，鱼在降解过程中会产生次黄嘌呤、肌苷及磷酸肌苷等物质，将生物传感器和这些物质结合，可得出鱼的新鲜度;

（2）黄曲霉素对人体健康危害性较大，但用枯草杆菌制成微生物传感器，可检测到黄曲霉素中的B1成分，检出限为0.8µg/mL，该种方式简单高效，安全性很高;

（3）可通过生物传感器对蓖麻毒素、肉毒杆菌毒素B等多种毒素进行检测;

（4）生物传感器也可以对农作物上残留的农药及化学物质进行检测，从而保障食品安全，推动食品产业可持续发展。

1.2在环境监测中的应用

随着人口数量逐渐增多，自然环境破坏程度越来越大，环境污染问题成为了人们亟需解决的重难点问题。生物传感器的出现，在很大程度上提高了人们对环境的监测效率，从而对环境变化快速作出反应。

例如，空气中的酸雨，其形成原因多数是因为工业化发展，或汽车尾气排放，以往传统处理二氧化硫的方法，治标不治本，而应用生物传感器，可将亚细胞类脂类物质固定在乙酸纤维膜上，同氧电极共同组成生物传感器，这种生物传感器可谓是雾霾，酸雾，酸雨的克星，能够对它们的化学成分进行高效准确的分析，从而为酸雨的及时治理指明方向。

1.3在医学领域的中应用

当前，我国医疗水平大幅提升，而生物传感器在医学发展上有着不可或缺的作用。生物传感器在基础医学和临床诊断等方面，都有十分重要的作用。生物传感器具有高效简便，灵敏度高，反应快速，专一性强的特点，在医疗工程方面得以广泛应用， 酶传感器是最早在临床诊断中应用的生物传感器，其能够对细菌，抗体和抗原，病毒和毒素等进行检测。

1.4在发酵工业的中应用

过去传统发酵工业检测主要采用化学检测方式，这种检测方式操作复杂、工作效率低、实验周期长，而生物传感器的出现，有效解决了这一问题，被称为发酵工业的智能眼睛。

例如，通过谷氨酸脱羧酶检测谷氨酸，将谷氨酸进行脱羧处理，同二氧化碳电极制成的生物传感器，能够快速测定发酵产品中谷氨酸的含量。科学家利用此原理，研制了谷氨酸快速测定仪，目前被发酵行业普及应用。另外，对L型赖氨酸进行检测，可以将L型赖氨酸氧化酶固定在明胶基质上，再与氧电极结合，制成生物传感器，从而对食品中的L型赖氨酸进行检测。

1.5在信息安全中的应用

网络信息化发展的今天，信息安全问题也是人们一直担心的重要问题。人们所使用的电子设备面临着病毒的侵害和黑客的故意攻击，传统解决这种问题的方法都是安装防火墙，设置应用访问权限及升级系统等，但是并不会有效地从根本上防止病毒对电子设备的攻击。而新型生物传感器能够有效解决这一难题。

例如，日常生活中最常见的智能手机解锁过程，可以通过指纹识别，人脸识别和虹膜识别等完成解锁;智能门锁，可以通过门禁人脸识别完成开锁等等。这些识别过程均是应用了生物传感器，将生物信号转换成呈电信号。生物传感器的出现，使人们的信息生活的安全性得到了充分保证，为人们的工作与生活带来了安心。

2浅析生物传感器的前景与展望

电子信息化的发展越来越迅速，而生物传感器也在其中扮演了十分重要的角色，主要表现在以下几个方面：

2.1高灵敏度化

目前，虽然生物传感器应用范围比较广泛，但灵敏度差强人意，检测结果准确度不高。相信随着生物传感器技术的不断深入，生物传感器的灵敏度及监测准确性会越来越高。

2.2大众化

未来，生物传感器会逐渐走进千家万户，体积小，功能大的微型化生物传感器会在家中普遍使用，例如，自行进行疾病诊断;对采购的蔬菜进行农药残留检查等等。

2.3功能多样化

未来的生物传感器将会具有更多的功能，比如在食品安全、环境保护、疾病诊断、军事国防、气候变化和日常生活等各个领域，都会发挥重要作用。

2.4高智能化

随着计算机信息化的发展，生物传感器在未来必将同计算机相结合，共同发展，由生物传感器采集、收集数据，计算机分析处理数据，形成采集分析呈现一体化，将生物传感器的智能化发挥到极致。

结束语：

生物传感器技术作为一项相对成熟的技术，已经广泛应用于生产和生活的各个领域。然而，从生物传感器在现阶段的实际应用来看，始终存在一些不可避免的问题。与此同时，该技术在使用过程中也暴露出一些不足之处，需要我们在工作中不断探索和改进。目前，生物传感器仍处于发展阶段，从其在环境监测中的实际应用现状来看，生物传感器能够满足环境监测的需要，最大限度的地反映环境监测的要求。相较传统环境监测方法，生物传感器的应用，具有较强的先进性，以及明显的优势，随着现代化科技的高速发展，此种技术先进程度会在持续应用中得以发展，成为推动社会发展进步的重要力量。

参考文献：

[1]盛鹏涛，李伟利，童 希，王 鑫，蔡 金，蔡青云.持久性有机污染物的分析检测研究进展[J].中国科学：化学，2013（3）：351～362.

[2]冯 东，王丙莲，梁晓辉，李雪梅，李大海，刘仲惠.生物传感器在纤维素乙醇测定中的应用[J].农业工程学报，2011（1）：313～317.

[3]何原子，丁春华，肖宇，姜宏，张松.纳米Au修饰煤基活性炭固载葡萄糖氧化酶生物传感器的研究[J].现代化工，2020，40（01）：129-133.