環(huán)境監(jiān)測中現(xiàn)代生物技術(shù)的應用

柏顏

摘 要：隨著生物技術(shù)發(fā)展速度的不斷提升，在環(huán)境科學內(nèi)以現(xiàn)代生物學為基礎(chǔ)的新型技術(shù)得到了大量地應用。在環(huán)境污染物處理方面這種技術(shù)具有較快的處理速度、較高的工作效率及較低的消耗與成本等特點。本文主要對現(xiàn)代生物技術(shù)的概況及生物芯片技術(shù)與生物傳感技術(shù)的應用進行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；現(xiàn)代生物技術(shù)；應用；概況；生物芯片技術(shù)；生物傳感器

隨著科學技術(shù)的不斷進步及生物學、信息學及計算機技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的大量引入，促使我國環(huán)境監(jiān)測工作得到了極大的發(fā)展。自上個世紀50年代，美國科學家沃森和英國科學家克里克用X-衍射法了對遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)核酸結(jié)構(gòu)進行充分了解后，便開始了一段新的篇章，從細胞水平轉(zhuǎn)向了分子水平，并開始進行生物規(guī)律定量的研究。隨著科技的不斷進步及在環(huán)境監(jiān)測內(nèi)不斷滲透物理學和化學知識，促進環(huán)境監(jiān)測工作得到了極大的進步?，F(xiàn)代生物技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測工作開展的重要技術(shù)，為環(huán)境監(jiān)測工作的發(fā)展提供了強有力的保障。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)的概況

隨著生命科學、環(huán)境等學科發(fā)展速度的不斷加快，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也得到了極大的發(fā)展?，F(xiàn)代生物技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測的主要技術(shù)，其監(jiān)測水平的高低將直接影響到環(huán)境監(jiān)測的精確度。現(xiàn)代生物技術(shù)也叫做生物工程。在分子生物學基礎(chǔ)上建立的創(chuàng)建新的生物類型或新生物機能的實用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其特點主要包括以下幾點：（1）可以將物種之間的界限打破。在傳統(tǒng)觀念中，遺傳育種過程中如物種親緣關(guān)系較遠，進行雜交成功的可能很小。更無法做到動物與植物之間的結(jié)合、細菌與動物之間的結(jié)合。但基因工程可以將這些都變?yōu)楝F(xiàn)實，可以打破交配的障礙；（2）可以遵循人的意志、目的對生物遺傳特性進行定向改造，甚至進行新物種的創(chuàng)造，改變整個生態(tài)環(huán)境，影響到人類的進化過程；（3）這種技術(shù)可以在遺傳物質(zhì)核酸上直接進行操作，進而新生物類型創(chuàng)造的速度也越來越快。因為現(xiàn)代生物技術(shù)的特點，已經(jīng)成為世界各國專家研究的焦點問題。近年來，這項技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中已經(jīng)取得了不錯的成績。本文主要對環(huán)境監(jiān)測中現(xiàn)代生物技術(shù)的生物芯片、生物傳感兩種技術(shù)進行了分析與探究。

2 環(huán)境監(jiān)測中生物芯片技術(shù)的應用

生物芯片技術(shù)主要利用縮微技術(shù)，按照分子之間特異性的互相作用，將生命科學領(lǐng)域內(nèi)不連續(xù)的分析過程集成硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化學分析系統(tǒng)，進而達到準確、快速、大信息量對細胞、蛋白質(zhì)、基因與部分生物組分的檢測。選用光導原位合成方式及微量點樣方式進行生物芯片技術(shù)的應用。這種技術(shù)具有高通量、微型化及自動化的特點，生物芯片上大量高度集成的分子微陣列具有較高的密集型，可以通過較少的時間進行大規(guī)模生物分子分析，確保工作人員可以及時快捷地進行生物信息樣品的獲得，這種技術(shù)相比傳統(tǒng)檢測方式，其具有極高的效率。繼大規(guī)模集成電路后生物芯片將成為重要的科學技術(shù)革命。按照不同芯片上的固定探針，可以將生物芯片分為不同的種類，如基因芯片、蛋白質(zhì)芯片等。按照生物芯片技術(shù)的工作原理，也可以將其分為不同的類型，如元件型微陣列芯片等。

現(xiàn)階段在環(huán)境監(jiān)測中的水質(zhì)控制、病原細菌瞬時檢測等方面生物芯片技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛地應用。目前生物芯片已經(jīng)可以對公共飲用水內(nèi)的微生物改變進行實時監(jiān)測，Rhode Island大學研發(fā)出可以對水中的沙門氏菌與大腸桿菌進行瞬時監(jiān)測的一種生物芯片技術(shù)。細菌檢測與鑒定系統(tǒng)的建立可以通過DNA芯片進行，這種方式可以對細菌的種類、濃度進行及時監(jiān)測，并通過將大量的寡核苷酸探針增添到芯片上可以增強本系統(tǒng)的精準度、擴展其檢測范圍及提高其鑒定能力。

3 環(huán)境監(jiān)測中生物傳感技術(shù)的應用

隨著科學技術(shù)的不斷進步及生物技術(shù)的快速發(fā)展，作為一個逐漸形成的新型科技領(lǐng)域，生物傳感器是一種具有特殊性的化學傳感器，是通過結(jié)合生物感應元件的專一性和一個能夠產(chǎn)生和待測物濃度成比例的信號傳導器的分析裝置。生物傳感技術(shù)的工作原理主要取決于生物敏感元件和待測物質(zhì)之間的作用，利用這種方式，可以將待測對象沖電子組分內(nèi)檢測出來并進行可測量電子信號的轉(zhuǎn)變。

生物傳感技術(shù)具有以下幾個特點：第一，產(chǎn)生的生物學反應具有特異性及多樣性，因此可以進行全部生物物質(zhì)檢測傳感器的制作；第二，這種技術(shù)相比其他生物技術(shù)，操作過程中無需進行試劑的添加，因此具有操作簡單、快捷及精確的特點，同時還可以進行多次應用；第三，這種技術(shù)可以進行不間斷地分析及聯(lián)機工作。

環(huán)境監(jiān)測水體內(nèi)的BOD、有機磷、酶及NO3-。通過生物傳感技術(shù)進行BOD測定儀的制作，這件儀器可以對水中BOD含量進行直接測量。溶液、有機介質(zhì)內(nèi)的酶類化合物的件檢測可以通過酶電極安培傳感器進行準確檢測，生物催化劑可以通過不同的NO3-還原酶進行制作，水中NO3-含量的測定可以利用電流測量的生物傳感裝置進行測定。

在環(huán)境監(jiān)測中生物傳感技術(shù)也要進行大氣內(nèi)二氧化碳、二氧化硫等含量與濃度進行分析。點位傳感器的制作可通過自養(yǎng)微生物與氧電極進行有效制作，起到多種離子、與揮發(fā)性酸的抗干擾作用，并對大氣環(huán)境內(nèi)二氧化碳含量進行不間斷自動在線分析，這種技術(shù)具有較高的靈敏度。安培型生物傳感器的制作主要硫桿菌屬與氧電極進行有效制作，這種設(shè)備可以進行酸雨酸霧樣品內(nèi)二氧化硫含量的檢測，微生物傳感器主要通過多孔氣體滲透膜、固定化硝化細菌及氧電極合成，可以對樣品內(nèi)亞硝酸鈉含量進行測定。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國科學技術(shù)的不斷進步，在環(huán)境監(jiān)測工作中，因生物材料及技術(shù)問題在環(huán)境監(jiān)測中現(xiàn)代生物技術(shù)的應用還存在一定的局限性。基于此，相關(guān)工作人員必須根據(jù)實際環(huán)境特點，選擇與之相適應的監(jiān)測技術(shù)，才能更好地提升監(jiān)測的質(zhì)量，這也是環(huán)境監(jiān)測的重點內(nèi)容。作為環(huán)境監(jiān)測的重要技術(shù)，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中得到了大量地應用。在監(jiān)測中應嚴格遵循相關(guān)技術(shù)要求進行監(jiān)測，只有這樣才能確保監(jiān)測的精確度。

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