【摘 要】
：
在线水质预警系统对于保障生态安全及公众健康至关重要.生物传感器可以反应活体生物可获取的化合物浓度以及相应的生理反应.基于微生物燃料电池(Microbialfuel cell,MFC)的传感器受到广泛关注,其优势可连续在线运行,不需外加电源输入及电信号转换装置.现有MFC 传感器局限是灵敏度较低,可能会导致误报告;不同装置之间本身的不平性使可信度难以保证.此外,现有用于水质预警的MFC 传感器均以生
【机 构】
：
清华大学环境学院 北京100084
论文部分内容阅读
在线水质预警系统对于保障生态安全及公众健康至关重要.生物传感器可以反应活体生物可获取的化合物浓度以及相应的生理反应.基于微生物燃料电池(Microbialfuel cell,MFC)的传感器受到广泛关注,其优势可连续在线运行,不需外加电源输入及电信号转换装置.现有MFC 传感器局限是灵敏度较低,可能会导致误报告;不同装置之间本身的不平性使可信度难以保证.此外,现有用于水质预警的MFC 传感器均以生物阳极作为敏感元件,被监测水体要求厌氧条件,被监测水体需要维持较高的背景有机物,不能区分有机物及毒性物质共存时的信号干扰.
其他文献
抗生素抗性的出现与传播正严重威胁全球公共健康与生态环境.由于抗生素抗性基因兼具"可复制或传播"的生物特性和"不易消亡、环境持久"的物理化学特性,使得环境中的抗生素抗性问题日益严重.近年来,美国、中国、印度与欧洲多个国家和地区的环境介质中均检测出了抗生素抗性基因和抗性微生物[1-3],表明抗生素抗性污染全球化现象已经初步显现.然而,我们对极地中抗生素抗性的赋存状况却知之甚少.
全球冰川呈现加速消融态势[1,2].冰川消融导致融水和径流增加,影响水资源时空分布和物质循环过程,成为区域能量和物质交换的活跃因子.在冰川加速消减背景下,冰川消融致微量物质输出(特别是气候和环境意义较强的物质元素如碳、营养离子和持久性污染物等)对大气和被补给陆表和海洋生态系统的影响,成为冰冻圈变化及其影响的新研究热点.
面对严峻的环境形势,国家不断加大治理力度,制定了更严格的污水排放和减排标准,对传统水处理工艺提出新的挑战.微生物电化学技术(Microbial Electrochemical Technology,MET)作为一种低能耗高效率的污水处理技术受到广泛重视.该技术借助具有胞外电子传递功能的电极菌群能够降解污染物并沿外电路异位传导至电子受体,从而实现许多污水构筑物中不能自发或难于实现的代谢过程,创造出了
有机磷酸酯(Organophosphate esters,OPEs)是一种使用广泛的添加剂,常作为阻燃剂、增塑剂、防沫剂等添加于纺织、建筑材料、电子器件和化学材料中.由于 OPEs以非化学键合的方式填充或混合在材料中,当这些材料达到使用寿命时,OPEs 极易泄露到环境中,造成环境污染,并对生物产生潜在毒性.
随着我们生活中日常用品越来越丰富多样,大量的有机污染物如增塑剂、卤代阻燃剂以等以各种途径释放到室内环境中,这些污染物受空气流动性的影响,往往能够长期滞留室内,具有中等吸附能力的污染物可以在室内存在数天至数月,而具有较强吸附能力的污染物则可以在室内存在数年甚至更长时间[1].
微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)是结合微生物与电化学技术的新兴能源系统,利用微生物作为催化剂将有机底物转化为电能,它的最大优点是能够在产电同时降解有机废弃物,为解决能源危机和水污染等问题提供了新的思路,但是较低的输出功率密度使其距离作为电池系统的市场化应用还有较大差距.随着近几年MFC 技术的发展,尤其是新型阳极材料应用以及其产电能力已有了大幅提升,但仍然难以达到与
目前,工业废水中难降解有机污染物的数量与种类与日俱增.针对这类高毒性、难生化降解的有机污染物废水,如何提高处理效率,降低处理成本以及实现绿色节能,显得尤为关键.高级氧化技术近年来越来越受到人们的关注,电催化氧化技术是其中的一种具有应用前景的处理方法.电化学方法可在常温常压下进行,可以便捷地通过调控固液界面电场有效控制化学反应的方向和反应速率.在一些实际污染控制体系中,电化学处理方法已得到了很好地应
紧凑式单室微生物燃料电池(MFC)是高效废水处理同时回收电能的可实用化构型.但是,紧凑式结构中电极间距小,氧气易从阴极扩散至阳极导致阳极和电池性能下降.研究报道,当阴阳极间距小于2cm且阴阳极之间无分隔物时,阳极产电过程不能启动[1].而当阴阳极间距由2cm 减少至1cm 时,由于氧气扩散影响阳极性能,电池功率由811 mW·m-2下降至423 mW·m-2[2].
废水生物处理是水污染控制与废水资源化的主要手段.但是与物化法相比,生物法普遍效率不高,尤其是对于难降解污染物的去除能力有限.电化学活性微生物是一类能够进行胞外电子传递的功能微生物,在环境污染物,尤其是有毒难降解污染物的转化等过程中发挥重要作用.电化学活性微生物广泛存在于自然界中,它可以氧化包括多种有毒化合物在内的底物并以铁锰氧化物、有毒重金属和石墨电极等作为电子受体,在重金属脱毒、有毒有机污染物降
胞外电子传递是很多微生物之间及其与外界环境实现能量和信息传递的重要方式,对元素地球化学循环、污染物降解、生物能源生产都有非常重要的作用,阐明微生物的胞外电子传递机制对于生物地球化学、微生物、环境科学与工程等领域的研究与应用均有重要意义.