易越

環(huán)境監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的重要技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)保障，水質(zhì)監(jiān)測作為環(huán)境監(jiān)測的重要環(huán)節(jié)，有不可替代的作用。

這里講講我們研究所里的新技術(shù)——微生物燃料電池在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用，以及對環(huán)境監(jiān)測的作用。

我國現(xiàn)有的水質(zhì)檢測方法主要基于理化分析方法，雖然可以精確知道某種物質(zhì)的濃度，但是不能反映水體的綜合毒性和生物毒性，生物監(jiān)測技術(shù)可以有效解決這個(gè)問題，彌補(bǔ)理化方法的不足。常用的指示生物包括魚類、藻類、蚤類和發(fā)光細(xì)菌等。美國等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了水環(huán)境生物監(jiān)測體系，我國也已經(jīng)試點(diǎn)了地表水生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。我的研究方向是基于微生物燃料電池的水質(zhì)綜合毒性在線檢測技術(shù)，是近幾年新興的水質(zhì)生物檢測技術(shù)。

微生物燃料電池技術(shù)有什么用呢？這項(xiàng)技術(shù)最早應(yīng)用于污水處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源回收。人類產(chǎn)生的生活廢水里含有大量的有機(jī)物，而這些有機(jī)物恰恰是產(chǎn)電菌的“大餐”，它可以供產(chǎn)電菌轉(zhuǎn)化為電能。英國科學(xué)家基于這一原理，利用人體尿液中含有尿素等大量細(xì)菌的“美食”，將24塊軟電池（可以容納648毫升的尿液）和連通電池的軟管安置在鞋子底部，借助穿戴者的行走踩壓，推動尿液的循環(huán)流動并為無線發(fā)射器提供動力。據(jù)英國《每日郵報(bào)》報(bào)道，這套系統(tǒng)能每隔兩分鐘就向一臺個(gè)人電腦發(fā)射信號。

相比于化學(xué)電池，比如我們熟知的氫氧燃料電池，微生物燃料電池的功率和電流很低，如何更好應(yīng)用它越來越多的科學(xué)家把目光投向污水處理以外的區(qū)域。我們知道微生物燃料電池的核心是具有電化學(xué)活性的產(chǎn)電菌，當(dāng)有毒污染物進(jìn)入陽極室后會影響產(chǎn)電菌的代謝活性，從而影響微生物燃料電池的產(chǎn)電性能，因此可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測微生物燃料電池的電壓（電流）實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測。韓國科學(xué)家首次利用微生物燃料電池在線監(jiān)測污水處理廠出水，對有機(jī)和無機(jī)污染物均獲得了良好的檢測效果。

我所在的北京航空航天大學(xué)環(huán)境生物學(xué)與生命保障技術(shù)研究所長期從事于基于微生物燃料電池的水質(zhì)監(jiān)測理論和技術(shù)研究，系統(tǒng)開展了基于微生物燃料電池技術(shù)的水質(zhì)綜合毒性生物電化學(xué)預(yù)警系統(tǒng)的研究工作，并已經(jīng)構(gòu)建了水質(zhì)綜合毒性生物電化學(xué)預(yù)警系統(tǒng)原理樣機(jī)。 責(zé)任編輯：張蕾磊