生物传感器在环境监测中的应用

在对生物传感器及生物传感器中的酶传感器、微生物传感器、免疫传感器介绍的基础上,综述了生物传感器在水和废水监测、大气监测及农药监测等环境监测领域中的应用。     

生物传感器及其在环境监测中的应用

近年来,在环境监测中,各种各样的传感器被开发应用,如离子选择性电极、气敏电极等,而生物传感器的研究及应用则最引入注目.所谓生物传感器,是将具有分子识别能力的生物材料,如酶、微生物等固定在膜上,再与氧电极组合,构成类似转换器(将膜内生物反应转换成电信号)一样的新型化学物质检测器.它最大的特点是具有极好的选择性,并兼有简便、快速、重现性好等优点.目前,国外已研制和应用于环境监测的生物传感器有十多种,其中主要有BOD传感器、NH_3传感器、NO~(2-)传感器、致突变物传感器以及硫化物传感器等;国内学者张先思、孙裕生、邓家琪对BOD传感器的研制和实验也做了大量工作.本文着重介绍生物传感器的原理及其在环境监测中的应用.     

大气监测时段优化布点技术研究

基于虚拟仪器技术的空气监测系统中电化学气体传感器价格昂贵且使用寿命短暂,文章利用多目标特征分析法对传感器监测时段进行布点,准确反映实时监测状况,减少传感器使用频率。     

环境污染物快速检测技术的国内外研究进展

介绍了环境污染物的分类与危害,基于目前国内外不同类型污染物快速检测技术的研究进展,综述了包括离子传感器、气体传感器和生物传感器等在内的化学传感器选择性强、成本低廉、可检测痕量污染物的优势,以及便携式检测设备节省时间、避免样品采集、应用领域广泛的特点,并提出了污染物快速检测技术的未来发展方向。     

固定源排气中氮氧化物的测定

由于没有单独测定二氧化氮的方法标准、二氧化氮标准气体和测定二氧化氮便携式(电化学传感器)仪器标准,目前不能利用标准气体评价二氧化氮便携式(电化学传感器)仪器的性能;但是,可采用将NO2还原成NO后用化学发光法、非分散红外线法或电化学传感器法测定氮氧化物。     

监测环境污染的生物传感器

环境监测是污染治理的前提,并为环境管理、环境规划和环境影响评价等提供科学依据。而可以进行现场快速分析和连续在线监测的生物传感器在环境监测的应用越来越受到关注。本文首先介绍了生物传感器的定义和分类;并以酶基、微生物细胞基、免疫生物传感器和DNA等生物传感器为主,分别介绍其在环境监测中的应用和进展;最后,对生物传感器在环境监测中应用前景和发展趋势进行了阐述。     

基于传感器的大气PM2.5高密度网格化监测技术及应用研究

基于光散射原理的PM_2.5传感器在近几年快速发展，中国、美国以及欧盟均发布了关于大气PM_2.5传感器使用的指南。传感器类PM_2.5设备受湿度、温度、颗粒物组成等影响，国内外相关应用重点集中在空气质量监测、预报预测、健康暴露评估及污染源精准识别等领域，中国在基于传感器的PM_2.5高密度网格化监测的设备研发、建设规模及应用等均走在世界前列。研究从PM_2.5传感器设备相关的原理、影响因素、性能指标，以及基于传感器形成的高密度网格化监测体系相关的标准规范、质控校准以及业务应用等方面进行了国内外资料调研，为传感器技术应用于大气精细化环境管理提供支撑。     

传感技术在环境空气监测中的方法适用性研究

采用某品牌3台传感器,对环境空气中气态污染物(NO_2、SO_2、O_3、CO)和颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))进行为期1个月的连续监测,探讨传感技术在环境空气监测中的方法适用性。研究表明,3台传感器监测的各污染物质量浓度均显著相关,Pearson相关系数0.9(p0.01);监测的颗粒物与国控点数据显著相关且质量浓度水平接近,Pearson相关系数0.9(p0.01);PM_(2.5)传感器测定值相对于国控点数据的平均相对误差仅为-7.3%,均值绝对误差2μg/m~3;传感器在高湿度下的PM_(2.5)测定值与国控点数据相吻合,当相对湿度为80%～90%时,平均相对误差仅为-0.9%;传感器气态污染物测定值与国控点数据之间存在差异,电化学原理气态污染物传感器性能仍有待提升。     

微生物传感器测定水中BOD的研究进展

详细介绍了BOD微生物传感器的构造、基本工作原理以及微生物膜的制备和固定化技术;分析了近年来BOD微生物传感器的发展情况及其使用过程中的存在问题。根据BOD传感器的研究现状提出今后的研究方向和工作重点。     

高精度土壤传感器

高精度土壤传感器一种最新发展的传感器已由太平洋西北实验室的西雅图公司注册。它能提供土壤及其它多孔物质中水含量及液体污染物含量的高精度读数。此光电液体传感器使用起来简单、精确，且比现行的传感器价格便宜。据公司总裁约翰逊博士介绍，卡姆比亚公司将继续发展技...     

城市生态环境质量评价初探

以新疆乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市为例,依据城市生态学理论,对城市的生产位、生态位、环境位进行评估,并对评价结果进行综合分析,以确定城市生态环境质量的优劣,以此反映城市经济发展、人类各种活动和环境保护之间的适应程度.     

重庆市VOCs浓度特征和关键活性组分

2015年8月22日至9月26日利用在线GC-MS/FID和离线Canister-GCMS/FID采样并分析了重庆城区7个监测点位的96种VOCs,结果表明,城区总挥发性有机化合物平均体积分数为42.43×10-9,且空间分布特征为"中心城区高,周边低"。重庆本地高乙烷、高乙烯和高乙炔浓度呈区域污染现象,且城市监测点位主要受交通源、工业排放和溶剂挥发的影响,缙云山站则主要以生物源排放为主。重庆市城区气团的OH自由基反应速率平均值为8.86×10-12cm3/(mol·s),最大反应增量活性平均值为4.08 mol/mol,与乙烯相当,说明本地大气化学反应活性较强。重庆城区对OH自由基损耗速率贡献最大的组分是烯/炔烃(35%),对臭氧生成潜势贡献最大的组分是芳香烃(39%)。乙醛、乙烯和甲苯等物质是VOCs的关键活性组分。     

濮阳市VOCs污染特征及其臭氧生成潜势分析

以京津冀及周边"2+26"城市之一濮阳为例,对环境空气VOCs的污染特征及其臭氧生成潜势进行分析。研究表明:濮阳市的臭氧生成对VOCs浓度比较敏感,VOCs各组分的平均浓度表现为含氧有机物烷烃芳香烃烯烃炔烃,乙烯和丙酮是浓度水平最高的2种物质,对VOCs浓度贡献分别为11. 3%和10. 5%; VOCs各组分的臭氧生成潜势量表现为含氧有机物芳香烃烯烃烷烃炔烃。OFP排名前三位的是乙醛、乙烯和甲苯,其对臭氧生成的贡献量超过了总量的三分之一;制定关键物质选取原则,筛选出濮阳市VOCs的关键种类; VOCs及其关键种类与气温和风向存在一定的相关关系;濮阳市VOCs关键种类的污染主要来源于化石燃料燃烧、石油化工生产和溶剂涂料挥发等工业生产和机动车尾气排放等。     

石家庄夏季典型时段臭氧污染特征及来源解析

在石家庄臭氧(O₃)污染较重的7月,开展连续10 d(2018年7月6—15日),8次/d的加密监测,获得大气挥发性有机物(VOCs)苏玛罐样品数据及O₃在线监测数据,分析了采样期间O₃污染特征、VOCs组成及O₃生成潜势(OFP)特征,并对VOCs来源进行了研究。结果表明,采样期间O₃-3 h浓度最高为243 μg/m³,与相对湿度存在明显的反相关关系,与温度和风速存在良好的正相关关系。VOCs平均体积分数为(75.28±5.81)×10-9,各组分浓度所占比例为OVOCs>烷烃>卤代烃>烯炔烃>芳香烃>其他组分。各类VOCs中,OVOCs对OFP的贡献最大,占64.12%。作为光化学反应的中间产物,OVOCs的一次来源较少,表明二次污染物对石家庄大气O₃生成有重要贡献。从具体组分来看,OFP值排名前十的组分以OVOCs为主,其中最高的为甲基丙烯酸甲酯。采样期间,VOCs一次来源主要为汽油车和柴油车尾气排放,贡献率分别为38%与32%；溶剂使用、汽油挥发、生物排放分别占13%、11%、6%。VOCs主要受本地排放影响。     

某金属冶炼企业土壤As污染特征及潜在生态风险评价

以某金属冶炼企业原址用地土壤为研究对象，采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法探讨土壤As污染累积、潜在生态风险和空间分布特征。结果表明：研究区土壤采样点位超标率为98.85%，2.5~14.0 m深度范围土壤As污染较重、潜在生态风险较高，尤以6.0~10.0 m深度范围内相对最高。从As污染成因看，0~1.0 m深度范围土壤As污染主要受企业生产活动影响；1.0~14.0 m深度范围土壤As污染除受企业生产活动影响外，还与大量回填的含As较高的硫铁矿渣、极强碱性土壤环境、土壤渗透性有关。从As污染空间分布特征看，垂直方向上As污染浓度在0~10.0 m深度范围内随深度增加呈升高趋势，地表10.0 m以下随深度增加呈下降趋势。水平方向上，地表以下5.0、10.0、12.0 m剖面深度处As污染羽分布随深度增加呈增大趋势，12.0 m以下呈减小趋势。土壤As污染分层评价结果与地表以下特定剖面深度处土壤As污染评价结果一致性较好，土壤As污染较重的区域潜在生态风险亦相对较高。可见，采用单因子污染指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法综合评价土壤As污染与潜在生态风险，具有较高的可靠性。     

大连市秋冬季环境空气中VOCs特征及臭氧生成潜势分析

对大连市2015年秋冬季环境空气中VOCs进行采样分析，获得其组成、含量、昼夜和季节变化规律，分析不同类别VOCs的来源，并计算不同VOCs物种的臭氧生成潜势（OFP）。结果表明：大连市环境空气中秋季VOCs平均体积浓度（55.81×10^-9）略高于冬季（42.66×10^-9）；秋季VOCs以羰基化合物和烷烃为主，而冬季VOCs以烷烃和烯炔烃为主。大连环境空气中光化学反应的主要VOCs类别为羰基化合物、烯炔烃和芳香烃，主要物种为丙烷、乙烷、正丁烷和乙烯。羰基化合物含量高与机动车尾气及医院大量试剂的使用有关，烷烃主要来源于汽油车与液化石油气（LPG）燃烧排放，芳香烃主要由机动车排放贡献。各类别VOCs的组分含量与其OFP并不一致，大连市环境空气中各类VOCs的OFP由高到低依次为羰基化合物>芳香烃>烯炔烃>烷烃。     

浅析定电位电解法测试SO2应注意的问题

用定电位电解法测定SO2时,会出现多种影响测试结果的各种因素。本文对此进行了讨论,结果表明,采取有效措施可降低干扰,极大的提高了污染源监测和在线比对监测的可靠性和准确性。     

河北曹妃甸农田土壤重金属污染及潜在生态风险评价

以河北曹妃甸项目区农田土壤为研究对象,分析测定土壤基本性质和Zn、Cu、Pb、Cd含量,并依据有关标准和模型对土壤环境质量和潜在生态风险进行评价。结果表明:农田土壤总体偏碱性,属壤质和黏壤质水稻土,有机质含量低;土壤中Cu的污染指数最大,Zn、Pb次之,Cd虽没超过国家标准但已出现污染累积现象。在单因子评价中,有76%的土样中Cd元素呈中等或强潜在生态风险,其余元素均无潜在生态风险;在多因子评价中,有95%的土样属于无生态危害或一般生态危害,只有5%是强生态危害。项目区农田土壤质量虽总体良好,但个别区域存在严重生态危害问题,尤其是Cd元素的潜在生态风险十分突出。在今后的土地整理和污染修复工程中,应注意保护清洁农田,防止污染交叉转移,促进农业可持续发展。     

Cause-effect relationships in analytical surveys: an illustration of statistical issues

Establishing cause-effect is critical in the field of natural resources where one may want to know the impact of management practices, wildfires, drought, etc. on water quality and quantity, wildlife, growth and survival of desirable trees for timber production, etc. Yet, key obstacles exist when trying to establish cause-effect in such contexts. Issues involved with identifying a causal hypothesis, and conditions needed to estimate a causal effect or to establish cause-effect are considered. Ideally one conducts an experiment and follows with a survey, or vice versa. In an experiment, the population of inference may be quite limited and in surveys, the probability distribution of treatment assignments is generally unknown and, if not accounted for, can cause serious errors when estimating causal effects. The latter is illustrated in simulation experiments of artificially generated forest populations using annual plot mortality as the response, drought as the cause, and age as a covariate that is correlated with mortality. We also consider the role of a vague unobservable covariate such as `drought susceptibility'. Recommendations are made designed to maximize the possibility of identifying cause-effect relationships in large-scale natural resources surveys.     

嘉善夏季典型时段大气VOCs的臭氧生成潜势及来源解析

2016年8—9月对长三角南部区域嘉善的大气中挥发性有机化合物(VOCs)变化特征、臭氧生成潜势、臭氧生成控制敏感性和来源进行了研究。结果表明,观测期间VOCs总平均值为27.3×10-9,表现为烷烃卤代烃含氧有机物芳香烃烯烃炔烃;VOCs浓度变化较大,早晚出现峰值,与风速呈负相关的关系,与温度没有明显相关性。VOCs的臭氧生成潜势表现为芳香烃烯烃烷烃含氧有机物卤代烃炔烃。甲苯等10种物质对臭氧生成潜势的贡献达到63%。夏季典型时段臭氧生成对VOCs较敏感,属于VOCs控制区。观测期间测得对VOCs浓度贡献较大的物种来源于溶剂涂料和工业排放。