趙翠珍

（新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州環(huán)境監(jiān)測站，新疆 克孜勒蘇柯爾克孜845350）

1 引言

倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)不僅是我國實(shí)現(xiàn)長期發(fā)展的重要任務(wù)，也是世界各國面對(duì)資源利用的共同認(rèn)識(shí)。環(huán)境保護(hù)的前提和基礎(chǔ)就是要做好環(huán)境監(jiān)測工作，環(huán)境監(jiān)測是對(duì)環(huán)境最為基本的認(rèn)識(shí)，能夠給予各類環(huán)境基本的判斷，以實(shí)現(xiàn)制定出良好的策略應(yīng)對(duì)環(huán)境變化。在環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)類型中，生物傳感器、藻類生物監(jiān)測方法和微波監(jiān)測方法都是重點(diǎn)的技術(shù)應(yīng)用，能夠連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境問題，具有穩(wěn)定性、低成本、高選擇性、高靈敏度的特點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的環(huán)境體系中進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，是環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)的代表。

2 環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)的類型和特點(diǎn)

2.1 生物傳感技術(shù)

生物傳感技術(shù)目前是環(huán)境科學(xué)研究的熱門技術(shù)，該技術(shù)使用的是生物傳感器。生物傳感器是一種特殊的化學(xué)傳感器，可以理解為是一種小型的，可以專一和可逆的對(duì)某種化合物或者離子具有應(yīng)答反應(yīng)，同時(shí)能夠產(chǎn)生與這個(gè)化合物或者離子濃度成比例的分析信號(hào)的傳感器。生物傳感器應(yīng)用的主要技術(shù)為生物機(jī)理，與傳統(tǒng)的化學(xué)傳感器和離線分析技術(shù)對(duì)比，具有明顯的優(yōu)勢。生物傳感器具有較高的選擇性，可以保持高靈敏度，而且具有明顯的穩(wěn)定性，成本低廉，適合不同環(huán)境，特別是在復(fù)雜的系統(tǒng)中能夠?qū)嵤┛焖俣疫B續(xù)的監(jiān)測，在環(huán)保領(lǐng)域能夠發(fā)展為良好的應(yīng)用技術(shù)。生物傳感器主要由敏感元件和信號(hào)傳導(dǎo)期組成，生物元件可以包括生物體、組織、細(xì)胞、細(xì)胞膜、酶、酶組分、感受器、抗體、核算、有機(jī)物分子等。傳導(dǎo)器主要由電熱測量式、電流測定式、電導(dǎo)率測量式、阻抗測定式、光強(qiáng)測量式、熱量測定式、聲強(qiáng)測量式、機(jī)械式等組成。生物傳感器由生物敏感元件確定選擇性。其類型和特點(diǎn)根據(jù)生物識(shí)別單元而確定，主要可以分為酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、親和型生物傳感器。目前應(yīng)用的生物傳感器已經(jīng)向著多功能和智能化與微型化方向發(fā)展。

2.2 藻類生物監(jiān)測方法

藻類在水體中處于初級(jí)生產(chǎn)者位置，在生態(tài)系統(tǒng)中藻類占據(jù)了非常重要的位置。藻類植物在污染源進(jìn)入后，最先受到污染，是對(duì)污染最為敏感的接受體。藻類在水系中大量存在，可以作為監(jiān)測水質(zhì)變化的重要媒介。藻類能夠確定污染源的方法已經(jīng)開始應(yīng)用，并且取得了良好的效果。藻類生物監(jiān)測方法主要均有生物群落法，這種方法具體包括污水生物系統(tǒng)、指示生物法、生物指數(shù)法和多樣性指數(shù)法。也就是在不同的污染程度下，根據(jù)耐受量把污染水體分為多污帶、中污帶和寡污帶，在不同的污染帶，藻類分布不同，通過調(diào)查藻類的群體特征，可以直觀的反映出水環(huán)境的變化。藻類監(jiān)測是一種經(jīng)典的方法。生物指數(shù)法以群落優(yōu)勢種為重點(diǎn)。生物毒性試驗(yàn)又被稱為生物測試，主要是利用生物生理機(jī)能測試污染狀況，主要用于污染源監(jiān)測，例如可以應(yīng)用生物柵藻，羊角月牙藻和普通小球藻。生物殘毒測定又被稱為水生生物法，主要是利用生物含污量對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測和評(píng)價(jià)，這樣可以真實(shí)的反映水環(huán)境的質(zhì)量情況，并對(duì)污染物有很強(qiáng)富集能力。

2.3 微波監(jiān)測方法

微波監(jiān)測方法利用的主要是微波的基本特性。微波是介于紅外線和無線電波之間的電磁波，主要波段一般維持在300～3×106Hz之間。微波具有內(nèi)加熱和吸收極化的作用，這樣的優(yōu)勢是傳統(tǒng)的加熱方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。微波就是在微波場的作用下，可以吸收微波的極性分子，快速轉(zhuǎn)向和定向排列，使分子之間產(chǎn)生高速碰撞和摩擦，這樣就會(huì)因?yàn)槲⒉ǖ淖饔卯a(chǎn)生表面攪動(dòng)破裂，產(chǎn)生新鮮的表面與溶劑之間反應(yīng)，促進(jìn)樣品消解。微波消解需要在密封的條件下進(jìn)行，具有明顯的優(yōu)勢特點(diǎn)。例如分解速度快、分解完全，試劑用量少，測定空白值低，而且微波監(jiān)測的方法簡單，可以從根本上減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，具有很高的準(zhǔn)確性。微波監(jiān)測要掌握好消解條件，掌握好微波的強(qiáng)度和消解時(shí)間，選擇最佳條件進(jìn)行消解，這樣可以省去一些不必要的干擾。同時(shí)，對(duì)于溶劑的選擇需要根據(jù)具體的情況而定，固體樣品和液體樣品采用的試劑種類不同，需要在具體監(jiān)測工作中，進(jìn)行類型的確定和數(shù)量的選擇。

3 環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 生物傳感期的應(yīng)用范圍和效果

生物傳感器在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，需要采用的是BOD生物傳感器，該種類型的測定方法就是傳統(tǒng)的稀釋法，在（20土1）cc培養(yǎng)5d，測定培養(yǎng)樣品前后的溶解氧，這種方法操作復(fù)雜，不能及時(shí)的反映出水質(zhì)的情況，一般不適用于現(xiàn)場監(jiān)測。BOD生物傳感器的原理就是將生物傳感器置于恒溫緩沖溶液中，經(jīng)過不斷的攪拌，溶液被氧飽和，生物處于呼吸狀態(tài)，傳感器耗氧達(dá)到平衡。另外一種是微生物傳感器測定酚。利用微生物傳感器可以快速準(zhǔn)確的測定出焦化、煉油、化工企業(yè)廢水中的酚。該種方法是以微生物膜電極為傳感器進(jìn)行測酚。極譜型氧電極通過緊貼與透氣薄膜表面的微生物膜構(gòu)成，當(dāng)酚物質(zhì)與氧一起進(jìn)入微生物膜是，微生物對(duì)酚具有同化作用，導(dǎo)致氧電極氧分子速率下降，傳感器輸出電流減小，在一定酚濃度范圍內(nèi)，電流降低，與酚濃度呈線性關(guān)系，這樣就會(huì)明確的測定出酚的濃度。

在測定生活污水中采用的傳感器類型是陰離子表面活性劑傳感器，這種方法是根據(jù)陰離子表面活性劑，在水中產(chǎn)生泡沫，消耗溶液氧，從而改變污水處理中的活性污泥微生物生態(tài)系統(tǒng)。生物傳感器在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用更加廣泛，CO傳感器是電位傳感器，可以有離子和揮發(fā)性，需要使用自養(yǎng)微生物和氧電極制成電位傳感器，可以抵抗各種離子的揮發(fā)性酸的干擾。測酸雨傳感器是利用亞細(xì)胞類脂類和氧電極制成安培型生物傳感器，對(duì)形成酸雨的霧樣品極性檢測。生物傳感器應(yīng)用的種類很多，對(duì)殘留有害物質(zhì)的檢測具有明顯效果，例如對(duì)農(nóng)藥殘留的測定，污染物急性和毒性的檢測，能夠有利于人類更多的規(guī)避環(huán)境污染造成的危害，在世界各國都是廣泛應(yīng)用的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)類型。

3.2 藻類生物監(jiān)測方法的運(yùn)用

藻類生物監(jiān)測方法應(yīng)用最多的領(lǐng)域就是水體污染，這是受藻類的物理特性決定的。藻類在水體中蘊(yùn)含豐富，藻類對(duì)于同一種水體污染的反應(yīng)是具有一定區(qū)分的。有的抗性很強(qiáng)，有的藻類則對(duì)污染源特別敏感，有的藻類只能存在于一定的污染條件下。在天然水體中，主要的污染物為重金屬和農(nóng)藥，以及有機(jī)污染物，藻類的種類和數(shù)量能夠起到直接的監(jiān)測作用，可以準(zhǔn)確的判斷出水體的污染性質(zhì)和程度。在重金屬監(jiān)測中，重金屬進(jìn)入水體后，一旦被藻類吸收，就會(huì)影響藻類的物理性質(zhì)，藻類就會(huì)發(fā)生中毒死亡或者改變了藻類天然的組成成分，這對(duì)判斷重金屬對(duì)水體的污染具有重要意義。在對(duì)農(nóng)藥的監(jiān)測中，通過藻類生長的抑制試驗(yàn)，確定污染物毒性的程度。農(nóng)藥會(huì)對(duì)藻類產(chǎn)生重要影響，運(yùn)用藻類監(jiān)測農(nóng)藥污染情況，可以直接的反映出農(nóng)藥存留的數(shù)量和毒性強(qiáng)度，在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)團(tuán)藻目和藍(lán)藻綱藻最為敏感，鼓藻硅藻性質(zhì)最強(qiáng)。在有機(jī)污染物的監(jiān)測中，藻類可以根據(jù)有機(jī)化合物的特點(diǎn)和增加程度，判斷出不同油類的污染類型，通過藻類與細(xì)菌的反應(yīng)，促進(jìn)污染毒物進(jìn)行生物降解，以解決有機(jī)化合物的分解，防止對(duì)環(huán)境的再次污染。

3.3 微波監(jiān)測的實(shí)際使用規(guī)程

環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境保護(hù)的重要手段，需要在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)新技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，不同的監(jiān)測技術(shù)具有不同的效果，而不同的新技術(shù)更需要在實(shí)際應(yīng)用中積累經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)問題。微波監(jiān)測使用方法的范圍非常廣闊，可以應(yīng)用到水質(zhì)監(jiān)測、土壤和底質(zhì)監(jiān)測，還可以應(yīng)用于大氣顆粒物監(jiān)測，以及對(duì)污染物的形態(tài)進(jìn)行分析。在水質(zhì)監(jiān)測中，通過COD可以評(píng)價(jià)水質(zhì)，縮短分析時(shí)間，降低分析強(qiáng)度，利用微波加熱消解法取代了常規(guī)的回流法。對(duì)水體中總磷的確定，傳統(tǒng)方法一般采用硝酸－高氯酸鉀電熱板消解法或者硫酸鉀高壓鍋消解法，而微波消解法改變了傳統(tǒng)的方法，使測定磷的準(zhǔn)確度和精密度實(shí)現(xiàn)較好的效果。對(duì)水體中氮的測定，需要采用微波消解法消解水樣，加快消解速度，分析產(chǎn)生的結(jié)果，進(jìn)行多次評(píng)定，使試驗(yàn)更接近實(shí)際效果。在對(duì)金屬元素的測定中，采用梯度升壓微波消解樣品，采用原子熒光法測定水樣中的砷、汞含量，這種方法的準(zhǔn)確性精度都非常好。在土壤和底質(zhì)監(jiān)測中，主要是對(duì)微量元素進(jìn)行測定，微波方法能夠?qū)Χ喾N微量元素進(jìn)行精度高的評(píng)定，操作簡單，空白值低，具有穩(wěn)定和可靠性。例如運(yùn)用原子吸收光度法可以測定土壤中的銅、鋅、鉛、鉻、鎳等多種元素。

4 結(jié)語

我國正處于繼續(xù)深化改革的重要時(shí)期，經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然要依靠資源的大力的支持，但是，對(duì)資源的利用不能像原始開發(fā)那樣進(jìn)行，而應(yīng)用進(jìn)行資源的保護(hù)與利用的雙重結(jié)合，運(yùn)用現(xiàn)代化的科技手段，實(shí)現(xiàn)資源利用的最低點(diǎn)，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)對(duì)資源的保護(hù)。環(huán)境保護(hù)是一個(gè)長期的工作，是在我國需要長期堅(jiān)持的發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測新技術(shù)的開發(fā)和試驗(yàn)，應(yīng)在環(huán)境保護(hù)工作中持續(xù)進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的促進(jìn)和發(fā)展。

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