电化学DNA生物传感器在检测环境有机污染物中的应用

电化学DNA生物传感器是一种以DNA为生物识别元件并通过电化学信号转换器将目标物的存在转变为可检测的电信号的传感装置.因具有灵敏性高、选择性好、制备成本低、操作简单、携带方便、抗干扰性强等优点而被广泛用于环境分析领域.本文简要阐述了电化学DNA生物传感器的检测原理及DNA在电极表面的固定化方法,重点讨论了电化学DNA生物传感器在检测环境有机污染物中的应用,最后对电化学DNA生物传感器的发展方向进行了展望.     

电化学方法检测海水中铁的研究进展

海水中的痕量铁作为限制海洋浮游植物初级生产力的关键因素之一,在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用.及时分析海水中铁的不同存在形态及其含量,对于进一步认识铁循环机制和有效预防海洋环境污染具有重要意义.电化学方法较其他分析方法在检测海水中痕量铁的含量,尤其是形态分析方面具有独特的优势.本文总结了运用电化学方法检测海水及其他自然水体中铁的分析方法,以期为发展准确、快速测定海水中痕量铁的形态及其含量的分析技术提供基础性参考.     

基于丝网印刷电极的电化学传感器在农药残留检测中的应用综述

环境中农药残留具有较强的毒性,其长期残存会对环境生态系统和人类个体产生毒性效应,因而引起科研工作者的关注.目前,传统的色谱分析方法(如气相色谱法、液相色谱-质谱联用法等)是农药残留检测的主要手段,但是存在费时、样本处理复杂、仪器设备昂贵等局限性,因此,迫切需求建立简单、快速、灵敏的农残检测方法.生物传感技术具有诸多优势,特别是其可以简化样本处理/制备过程,实现场地检测,降低检测成本,有望将来取代传统的分析方法.本文主要综述了丝网印刷电极电化学传感器在农残检测中的研究进展.首先,简单介绍了丝网印刷电极及其制备,然后重点介绍了丝网印刷电极电化学传感器在有机磷类、氨基甲酸酯类、除草剂类等三类农药中的应用进展,并分别阐述了以酶、核酸、蛋白、抗体等为分子识别元件的生物传感检测原理,最后对丝网印刷电极的发展进行了展望.     

基于生物分子识别的水环境Hg~(2+)快速检测新技术研究进展

生物分子作为化学污染物靶标特异识别和检测的重要元件和材料,在检测领域得到了广泛应用和长足发展.本文总结了一系列基于生物分子识别或放大机制的水环境中Hg~(2+)快速检测新技术研究进展,新型Hg~(2+)检测方法以蛋白质、寡核苷酸、脱氧核酶等生物分子为基础,通过紫外、荧光、电化学、电化学发光或拉曼光谱等检测手段实现了环境水样中Hg~(2+)高灵敏甚至超灵敏检测,远远满足国家卫生标准或美国环境保护署的要求;同时还分析了相关检测原理和应用前景,生物分子经过修饰和改造后检测体系性能得以加强;生物分子与纳米材料,如贵金属纳米材料、氧化石墨烯、碳纳米管等相结合,并联合新型检测平台,大大推动了水环境中Hg~(2+)现场快速灵敏检测技术的发展,促进了多种Hg~(2+)检测传感新技术的建立.建议今后加强检测元件之间相互作用机制的研究,同时要提高现场快速检测设备的开发,进一步增强其在实际应用中的可行性和实用性.     

导电聚合物在生物医学方面的应用

导电聚合物(Conducting polymers,CPs)的研究和发展受到生物学、临床医学和生物医学工程等领域的关注,由于其良好的导电性、稳定的电化学特性以及良好的生物相容性在生物医学领域具有广阔的应用前景,比如用作生物传感器、神经性假体、人造器官、药物的控释载体以及组织工程支架等.对导电聚合物在生物医学领域的研究进展、应用价值和未来发展动态进行综述,分别总结导电聚合物在组织工程学、再生医学和生物传感器等领域的应用研究,介绍导电聚合物在蛋白冠方面的应用价值.在组织工程学和再生医学领域,导电聚合物主要用于神经再生、治疗心血管疾病及伤口愈合等方面.在生物传感器领域,导电聚合物主要用于修复受损的神经系统、促进DNA探针定向结合、神经元再生以及用于检测乳酸、葡萄糖等一系列应激代谢标志物.作为电功能性材料,导电聚合物的研究和发展十分迅速,制备出构筑设计方法简便、应用价值高、生物相容性优异的导电聚合物是未来研究发展的方向之一.随着社会和科技的进步,关于导电聚合物的构筑设计和应用研究将大大促进功能材料领域的快速发展,在一定程度上拓展导电聚合物材料在生物医学领域的应用前景.(图4参38)     

基于局域等离子体纳米材料的水环境中重金属离子可视化监测

重金属污染是重要的水污染问题之一.建立快速、灵敏准确的重金属离子监测新方法,对于水环境保护与水质评估具有重要意义.具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的等离子体纳米材料,在可见光波段具有较强的吸收峰.纳米粒子的聚集或分散,能引起肉眼可辨的颜色变化,由此发展出了纳米材料比色检测技术.本文主要综述了基于等离子体纳米粒子的比色技术在水体中重金属离子检测方面的最新进展,指出了重金属可视化监测技术在实际应用中可能面临的问题,并对未来的发展前景进行了展望.     

环境介质中喹诺酮类抗生素的前处理与检测方法研究进展

由于在人类医疗保健与集约化禽畜和水产养殖中的大量使用,痕量水平的喹诺酮类抗生素在水体、土壤及沉积物中广泛出现.因此,使用灵敏度高、选择性强的分析方法来检测环境中的痕量喹诺酮类抗生素,对了解其潜在的环境风险极为重要.本文综述了水体、土壤及沉积物样品中喹诺酮类抗生素萃取、富集与检测方法的最新进展.固相萃取(solid phase extraction,SPE)和超声/微波辅助萃取联合SPE分别是萃取和富集液相和固相(土壤和沉积物)样品中喹诺酮类抗生素最成熟可靠的方法.液相色谱-荧光检测联用和液相色谱-串联质谱联用技术是使用最为广泛的常规分析方法.此外,近年发展的免疫测定、生物传感器与电化学方法有望在筛检方面替代昂贵的仪器分析,尤其在现场实时监测领域具有较好的应用前景.     

蜂窝煤烟中苯并(α)芘的快速测定

监测蜂窝煤烟中BaP的含量,是环境保护工作者的一项经常性工作,但目前尚缺乏简便的监测方法。本文所探讨的快速测定法快速简便、重复性好,为监测分析BaP实现仪器化提供了一些条件。     

天津市环境保护科技情报中心成立

为了进一步集中力量发展和加强环保情报工作,以适应环保事业高速发展的需要,经天津市编委批准,成立天津市环境保护科技情报中心.天津市环境保护科技情报中心是天津市环境保护局领导下的事业单位,下设中心办公室、情报研究室、图书资料室、期刊编辑室、技术服务室和声像室.该中心以全面贯彻执行党的基本路线,继续贯彻为经济建设和环保科技发展服务的方针,广、快、灵、准地为各级领导、环境管理、科研、监测、治理和技术开发等部门服务为宗旨,发挥环保战线的尖兵、耳目和参谋助手作用.     

高级氧化法测定化学需氧量的原理及应用

化学需氧量(COD)是衡量水体有机污染程度的首选指标,COD值越高,水体污染越严重.目前,COD测定方法常采用传统的国标法,但该方法存在耗时长、操作繁琐以及高毒性化学试剂导致的二次污染等问题,因此在实际应用中受到一定限制.近年来,测定COD的高级氧化法由于抛弃了传统的铬盐氧化剂,以氧化活性极强的·OH自由基为氧化剂,实现了有机污染物的彻底氧化,从而达到COD检测的目的.测定COD的高级氧化法主要包括:臭氧氧化、电化学氧化、光催化氧化以及光电催化氧化法,本文主要介绍了这些高级氧化法测定COD的原理和近些年的应用发展,并分析了各种测定方法的利弊.其中,电化学氧化以及光电催化法可直接以反应过程中引起的电学参数为分析信号来量化COD值,具有环保、快速、易于实现自动化和在线分析监测的优点,是目前最具前景的测定方法,也是今后COD检测研究的方向和热点.     

固相萃取表面增强拉曼光谱法(SPE-SERS)测定农用环境水体中水胺硫磷残留

正近年来因农药大面积使用以致农药残留问题日趋严峻,农用环境安全问题备受关注.开展全面、系统的农用环境质量监测工作,特别是农用环境水体中农药的监测,能进一步加强对农药使用的监督管理.因此,建立简便、环保、适宜现场快速分析的农用环境水体农药残留检测方法对农用环境水体监测具有重要意义.拉曼光谱是一种散射光谱,其通过特征频移来反映物质分子结构或成分的信息.随着仪器技术的进步与表面增强技术的应用与发展,表面增强拉曼光谱依靠其快速、准确等特点,在表面科学、分析科学、生物科学和食品安全等领域得到     

基于T-Hg2+-T结构的Hg2+生物传感器研究进展

Hg²⁺不仅污染环境,还会引发多种疾病,危害人体健康.因此,实现对Hg²⁺的快速灵敏检测十分必要.传统的Hg²⁺检测方法存在一定的局限性,而基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器具有高特异性、高稳定性的优势,近些年得到广泛研究和应用.本文简要介绍了T-Hg²⁺-T结构的概念和特点,并从荧光型、比色型和电化学型3个方面综述了基于T-Hg²⁺-T结构的汞离子生物传感器的研究进展,对未来的发展前景进行了展望.     

微生物燃料电池(MFC)型生物毒性传感器用于重金属离子检测的研究进展

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)型生物毒性传感器以其低成本、实时快速、操作简单和能实现污染物在线自动检测等特点在环境监测方面有着广泛的应用前景.总结了近十年应用MFC型生物毒性传感器对重金属离子进行检测与预警的研究情况.从MFC型生物毒性传感器的原理出发,介绍了评价MFC型生物毒性传感器...     

舟山群岛潮间带表层沉积物中多环芳烃分布特征

多环芳烃(PAHs)是一类极具生态和健康风险的重要持久性有机污染物,广泛存在于各环境介质中.PAHs大部分都有较强的致癌性、致畸性和致突变性,它是环境中致癌化学物质中最大的一类.本文根据2013年舟山群岛潮间带表层沉积物中PAHs检测分析结果,对其含量分布与来源进行了分析,并对其潜在生态风险进行了评价,以期更好地控制和治理PAHs污染,为舟山的海洋生态环境保护与管理决策提供科学依据.1材料与方法1.1样品采集于2013年6—7月,按照国家海洋监测规范17378.7—2007规定的潮间带划分方法,在舟山群岛沿岸的潮间带采集     

中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势

城镇生态环境是国家生态文明和美丽中国建设的重要组成部分,而目前中国城镇化快速发展过程中出现了重污染天气、黑臭水体、土壤污染、城市热岛效应等突出生态环境问题。环境监测是掌握城镇生态环境质量状况、环境管理和环境执法的基础,遥感技术在城镇生态环境监测中发挥着重要作用。文章主要从通常关注的空气质量、水体水质、土壤污染和生态资源4个方面,从遥感数据源、遥感监测模型方法、存在问题等方面概述目前中国城镇生态环境遥感监测的总体现状,指出目前存在城镇复杂地表高反射噪声与气溶胶多次散射引起污染气体反演的不确定性、现有算法无法适用于高浑浊的城镇黑臭水体和高清洁的饮用水源地这两类特殊光谱特征水体、城镇土壤污染难监测、城镇地表温度与生态要素高精度反演等技术瓶颈,以及时空分辨率低、监测精度不高、技术体系缺乏、专题产品少、业务应用程度低等问题与不足,提出中国城镇生态环境综合监测亟需攻克的系列监测要素精度提升关键技术、业务应用模式、服务模式等发展趋势,为中国新时期生态环境保护、打好污染防治攻坚战、城镇化建设等重要工作提供支持。     

基于功能化纳米材料的环境中重金属快速检测研究进展

重金属污染对生态环境和人类健康均具有极大危害,建立灵敏、快捷、高效的重金属检测技术具有非常重要的现实意义.现有检测技术对大型仪器设备具有较强的依赖性,并且在检测条件、时间以及成本上的要求较高,难以满足当前重金属快速监测和预警工作的需要.纳米材料的飞速发展为解决环境重金属污染物检测所面临的问题提供了良好的理论基础和技术支持.功能化纳米材料与传统检测方法的结合,衍生出具有高灵敏、高通量的快速检测方法.本文主要综述了近年来常用的几种功能识别分子和功能化纳米材料在环境中重金属快速检测应用的研究进展,指出了重金属快速检测技术在实际应用中可能面临的问题,并对未来的发展前景进行了展望.     

电化学技术处理固体废物的研究进展

本文综述了近年来电化学氧化、电化学还原、电动力学等技术在固体废物处理及资源化方面的研究和应用,并介绍了新型电动力学修复技术(EDR)的研究现状,对目前存在的一些问题及今后的研究工作提出建议.     

苯乙烯致DNA间接损伤效应的光电化学生物传感器快速检测

许多有机化合物自身没有致癌毒性,但进入生物体内,经过体内代谢酶的催化后转化成活性中间体,与DNA形成共价化合物.这些间接的损伤会最终导致DNA分子结构和功能的变化,对人类的健康造成威胁.因此,建立一种快速有效的方法检测间接致癌化合物对DNA的损伤,成为当前研究的热点.论文建立了一种新型的光电化学生物传感器来检测有机化合物苯乙烯对DNA的间接损伤效应,该传感器以层层自组装的方式将光电信号分子、双链DNA和血红蛋白组装在半导体电极上.在H2O2存在的条件下,传感膜中的血红蛋白可将苯乙烯转化为氧化苯乙烯,氧化苯乙烯扩散到膜内,与DNA形成加合物,引起DNA结构变化,导致光电分子光电流信号的增加.实验中,将修饰好的电极置于终浓度为2mM H2O2和2%苯乙烯(体积比)的混合液(pH7.3的磷酸缓冲液配制)中反应一段时间后,在电解质溶液中进行光电流检测.实验结果表明,光电流信号随着反应时间逐渐升高,在30min后趋于稳定,表明苯乙烯在传感膜上的氧化和DNA的损伤反应基本完成.与反应前相比,反应后光电流增加了40%,并且酶催化苯乙烯生成的氧化苯乙烯经紫外可见光谱得到验证.论文建立的光电化学生物传感器模拟了体内DNA损伤反应过程,能快速有效地检测苯乙烯对DNA的间接损伤效应,有望为有机化合物潜在基因毒性的风险评估提供一个快速筛查工具。     

电化学模拟-质谱技术在环境领域的发展与应用

有机污染物的环境转化及生态风险是环境领域的研究热点,然而常规的研究手段程序繁琐、成本较高,且信息量有限,因此当前迫切地需要发展一项可以快速评估有机污染物的环境转化行为与风险的技术手段。在线电化学模拟-质谱技术是由注射泵、电化学反应池、联机的高效液相色谱仪及质谱检测仪组成的可用于快速评估有机污染物环境转化行为及风险的技术。本文对电化学模拟-质谱技术在环境领域中的发展与应用情况进行了详细的阐述。采用该技术可以使有机污染物在电化学反应池内发生氧化或还原反应,经联机的质谱仪检测得到活性中间产物及最终产物的结构信息,以模拟有机污染物在环境中的氧化或还原的转化过程以及研究污染物的环境结合残留机制;通过在电极表面产生电芬顿反应,可模拟研究难降解有机污染物在敏化光解或高级氧化处理工艺中的转化路径;根据有机化合物在电化学反应池内的起始反应电压可以判断有机污染物在环境中的持久稳定性。此外,电化学模拟-质谱技术可用于模拟研究有机污染物在生物体内经代谢后形成的活性中间产物与酶、蛋白质及DNA等生物大分子的结合致毒机制。与传统研究手段相比,电化学模拟-质谱技术具有快速、简便及产物信息全面等显著优越性,将在有机污染物的环境行为、水处理技术、环境监测、环境健康风险等研究领域有更广泛的应用。由于该技术刚刚起步,今后在电极材料的多样化、系统的自动化等方面有待进一步发展。     

生态环境标准体系框架研究

体系框架设计是生态环境标准体系建设的基础。按照标准体系设计的基本原则,结合我国生态环境管理工作实践,提出了由生态环境管理领域和技术内容类别二维构成的生态环境标准体系框架。体系框架中,领域维包括保护地管理、生物多样性保护、水土保持、沙化与石漠化控制、开发建设工程生态环境保护、外来物种环境风险管理、转基因生物环境安全、农村生态环境保护、城市生态环境保护、森林生态保护、草原生态保护、荒漠生态保护、湿地生态保护、内陆水域生态保护、海洋生态保护、流域(区域)生态保护和综合17个大类,技术维包括术语、分类与信息、区划、质量、保护与恢复、监测检测、评价和综合8个大类,并就每个大类的相关内容和标准作了详细说明。