環境監測中新技術應用探討

趙翠珍

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

1 引言

倡導環境保護不僅是我國實現長期發展的重要任務，也是世界各國面對資源利用的共同認識。環境保護的前提和基礎就是要做好環境監測工作，環境監測是對環境最為基本的認識，能夠給予各類環境基本的判斷，以實現制定出良好的策略應對環境變化。在環境監測新技術類型中，生物傳感器、藻類生物監測方法和微波監測方法都是重點的技術應用，能夠連續、快速、實時監測環境問題，具有穩定性、低成本、高選擇性、高靈敏度的特點，能夠在復雜的環境體系中進行連續監測，是環境監測新技術的代表。

2 環境監測新技術的類型和特點

2.1 生物傳感技術

生物傳感技術目前是環境科學研究的熱門技術，該技術使用的是生物傳感器。生物傳感器是一種特殊的化學傳感器，可以理解為是一種小型的，可以專一和可逆的對某種化合物或者離子具有應答反應，同時能夠產生與這個化合物或者離子濃度成比例的分析信號的傳感器。生物傳感器應用的主要技術為生物機理，與傳統的化學傳感器和離線分析技術對比，具有明顯的優勢。生物傳感器具有較高的選擇性，可以保持高靈敏度，而且具有明顯的穩定性，成本低廉，適合不同環境，特別是在復雜的系統中能夠實施快速而且連續的監測，在環保領域能夠發展為良好的應用技術。生物傳感器主要由敏感元件和信號傳導期組成，生物元件可以包括生物體、組織、細胞、細胞膜、酶、酶組分、感受器、抗體、核算、有機物分子等。傳導器主要由電熱測量式、電流測定式、電導率測量式、阻抗測定式、光強測量式、熱量測定式、聲強測量式、機械式等組成。生物傳感器由生物敏感元件確定選擇性。其類型和特點根據生物識別單元而確定，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、細胞傳感器、親和型生物傳感器。目前應用的生物傳感器已經向著多功能和智能化與微型化方向發展。

2.2 藻類生物監測方法

藻類在水體中處于初級生產者位置，在生態系統中藻類占據了非常重要的位置。藻類植物在污染源進入后，最先受到污染，是對污染最為敏感的接受體。藻類在水系中大量存在，可以作為監測水質變化的重要媒介。藻類能夠確定污染源的方法已經開始應用，并且取得了良好的效果。藻類生物監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、指示生物法、生物指數法和多樣性指數法。也就是在不同的污染程度下，根據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，通過調查藻類的群體特征，可以直觀的反映出水環境的變化。藻類監測是一種經典的方法。生物指數法以群落優勢種為重點。生物毒性試驗又被稱為生物測試，主要是利用生物生理機能測試污染狀況，主要用于污染源監測，例如可以應用生物柵藻，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水質進行監測和評價，這樣可以真實的反映水環境的質量情況，并對污染物有很強富集能力。

2.3 微波監測方法

微波監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。微波具有內加熱和吸收極化的作用，這樣的優勢是傳統的加熱方法不可比擬的優點。微波就是在微波場的作用下，可以吸收微波的極性分子，快速轉向和定向排列，使分子之間產生高速碰撞和摩擦，這樣就會因為微波的作用產生表面攪動破裂，產生新鮮的表面與溶劑之間反應，促進樣品消解。微波消解需要在密封的條件下進行，具有明顯的優勢特點。例如分解速度快、分解完全，試劑用量少，測定空白值低，而且微波監測的方法簡單，可以從根本上減輕勞動強度，具有很高的準確性。微波監測要掌握好消解條件，掌握好微波的強度和消解時間，選擇最佳條件進行消解，這樣可以省去一些不必要的干擾。同時，對于溶劑的選擇需要根據具體的情況而定，固體樣品和液體樣品采用的試劑種類不同，需要在具體監測工作中，進行類型的確定和數量的選擇。

3 環境監測新技術的具體應用

3.1 生物傳感期的應用范圍和效果

生物傳感器在水環境監測中的應用，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的稀釋法，在（20土1）cc培養5d，測定培養樣品前后的溶解氧，這種方法操作復雜，不能及時的反映出水質的情況，一般不適用于現場監測。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，經過不斷的攪拌，溶液被氧飽和，生物處于呼吸狀態，傳感器耗氧達到平衡。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確的測定出焦化、煉油、化工企業廢水中的酚。該種方法是以微生物膜電極為傳感器進行測酚。極譜型氧電極通過緊貼與透氣薄膜表面的微生物膜構成，當酚物質與氧一起進入微生物膜是，微生物對酚具有同化作用，導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，電流降低，與酚濃度呈線性關系，這樣就會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，這種方法是根據陰離子表面活性劑，在水中產生泡沫，消耗溶液氧，從而改變污水處理中的活性污泥微生物生態系統。生物傳感器在大氣環境監測中的應用更加廣泛，CO傳感器是電位傳感器，可以有離子和揮發性，需要使用自養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性酸的干擾。測酸雨傳感器是利用亞細胞類脂類和氧電極制成安培型生物傳感器，對形成酸雨的霧樣品極性檢測。生物傳感器應用的種類很多，對殘留有害物質的檢測具有明顯效果，例如對農藥殘留的測定，污染物急性和毒性的檢測，能夠有利于人類更多的規避環境污染造成的危害，在世界各國都是廣泛應用的環境監測系統類型。

3.2 藻類生物監測方法的運用

藻類生物監測方法應用最多的領域就是水體污染，這是受藻類的物理特性決定的。藻類在水體中蘊含豐富，藻類對于同一種水體污染的反應是具有一定區分的。有的抗性很強，有的藻類則對污染源特別敏感，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藥，以及有機污染物，藻類的種類和數量能夠起到直接的監測作用，可以準確的判斷出水體的污染性質和程度。在重金屬監測中，重金屬進入水體后，一旦被藻類吸收，就會影響藻類的物理性質，藻類就會發生中毒死亡或者改變了藻類天然的組成成分，這對判斷重金屬對水體的污染具有重要意義。在對農藥的監測中，通過藻類生長的抑制試驗，確定污染物毒性的程度。農藥會對藻類產生重要影響，運用藻類監測農藥污染情況，可以直接的反映出農藥存留的數量和毒性強度，在實際應用中，發現團藻目和藍藻綱藻最為敏感，鼓藻硅藻性質最強。在有機污染物的監測中，藻類可以根據有機化合物的特點和增加程度，判斷出不同油類的污染類型，通過藻類與細菌的反應，促進污染毒物進行生物降解，以解決有機化合物的分解，防止對環境的再次污染。

3.3 微波監測的實際使用規程

環境監測作為環境保護的重要手段，需要在實際應用中對新技術進行驗證，不同的監測技術具有不同的效果，而不同的新技術更需要在實際應用中積累經驗和發現問題。微波監測使用方法的范圍非常廣闊，可以應用到水質監測、土壤和底質監測，還可以應用于大氣顆粒物監測，以及對污染物的形態進行分析。在水質監測中，通過COD可以評價水質，縮短分析時間，降低分析強度，利用微波加熱消解法取代了常規的回流法。對水體中總磷的確定，傳統方法一般采用硝酸－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的方法，使測定磷的準確度和精密度實現較好的效果。對水體中氮的測定，需要采用微波消解法消解水樣，加快消解速度，分析產生的結果，進行多次評定，使試驗更接近實際效果。在對金屬元素的測定中，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，這種方法的準確性精度都非常好。在土壤和底質監測中，主要是對微量元素進行測定，微波方法能夠對多種微量元素進行精度高的評定，操作簡單，空白值低，具有穩定和可靠性。例如運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 結語

我國正處于繼續深化改革的重要時期，經濟發展必然要依靠資源的大力的支持，但是，對資源的利用不能像原始開發那樣進行，而應用進行資源的保護與利用的雙重結合，運用現代化的科技手段，實現資源利用的最低點，促進科學技術對資源的保護。環境保護是一個長期的工作，是在我國需要長期堅持的發展戰略，對環境保護監測新技術的開發和試驗，應在環境保護工作中持續進行，以實現科學技術對環境保護事業的促進和發展。

[1]孫 杰.淺談影響環境監測質量的因素及對策[J].中國新技術新產品，2012（17）.

[2]李國媛.影響環境監測質量的基本因素探析[J].環境研究與監測，2011（2）.

[3]朱素芳，李 勇，張秋華.環境監測質量控制體系中標準物質的應用和管理[J].廣東化工，2009（7）.

[4]李文婷，林麗芬.淺談環境監測工作存在的問題與對策[J].中國新技術信息產品，2013（9）.

[5]余永生.環境監測質量管理工作的漏洞與對策[J].北方環境，2011（7）.