講講我的新技術：微生物燃料電池

易越

環境監測是實現生態環境保護和生態文明建設的重要技術支撐和數據保障，水質監測作為環境監測的重要環節，有不可替代的作用。

這里講講我們研究所里的新技術——微生物燃料電池在水質監測中的應用，以及對環境監測的作用。

我國現有的水質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的濃度，但是不能反映水體的綜合毒性和生物毒性，生物監測技術可以有效解決這個問題，彌補理化方法的不足。常用的指示生物包括魚類、藻類、蚤類和發光細菌等。美國等發達國家已經建立了水環境生物監測體系，我國也已經試點了地表水生物監測網絡。我的研究方向是基于微生物燃料電池的水質綜合毒性在線檢測技術，是近幾年新興的水質生物檢測技術。

微生物燃料電池技術有什么用呢？這項技術最早應用于污水處理，同時實現能源回收。人類產生的生活廢水里含有大量的有機物，而這些有機物恰恰是產電菌的“大餐”，它可以供產電菌轉化為電能。英國科學家基于這一原理，利用人體尿液中含有尿素等大量細菌的“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，推動尿液的循環流動并為無線發射器提供動力。據英國《每日郵報》報道，這套系統能每隔兩分鐘就向一臺個人電腦發射信號。

相比于化學電池，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，如何更好應用它越來越多的科學家把目光投向污水處理以外的區域。我們知道微生物燃料電池的核心是具有電化學活性的產電菌，當有毒污染物進入陽極室后會影響產電菌的代謝活性，從而影響微生物燃料電池的產電性能，因此可以通過實時監測微生物燃料電池的電壓（電流）實現水質監測。韓國科學家首次利用微生物燃料電池在線監測污水處理廠出水，對有機和無機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環境生物學與生命保障技術研究所長期從事于基于微生物燃料電池的水質監測理論和技術研究，系統開展了基于微生物燃料電池技術的水質綜合毒性生物電化學預警系統的研究工作，并已經構建了水質綜合毒性生物電化學預警系統原理樣機。 責任編輯：張蕾磊