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微生物燃料電池技術(shù)助力水質(zhì)綜合毒性監(jiān)測(cè)
更新時(shí)間：2021-11-19
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隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水污染問(wèn)題日益突出，由化學(xué)工業(yè)引發(fā)的環(huán)境事件呈高發(fā)態(tài)勢(shì)：2010年紫金礦業(yè)銅酸水滲漏、2011年云南曲靖鉻渣污染和2012年廣西龍江鎘污染等水污染事件觸目驚心，直接威脅著當(dāng)?shù)氐娘嬘盟窗踩?/span>
為推進(jìn)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)，提升環(huán)境應(yīng)急和監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，開(kāi)展水質(zhì)綜合生物毒性在線監(jiān)測(cè)十分必要。國(guó)務(wù)院《“十三五"生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》提出“實(shí)行全程管控，有效防范和降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)"，要求加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與源頭防控，開(kāi)展廢水綜合毒性評(píng)估，嚴(yán)格環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管理，開(kāi)展飲用水水源地生物毒性監(jiān)測(cè)預(yù)警。
2020年疫情期間，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《應(yīng)對(duì)新型guan狀病毒感染肺炎疫情應(yīng)急監(jiān)測(cè)方案》，要求加強(qiáng)飲用水水源地水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測(cè)，在飲用水水源地常規(guī)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，增加生物毒性疫情防控特征指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。
雪迪龍MODEL9880水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以微生物電化學(xué)法為基礎(chǔ)，綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。整套系統(tǒng)產(chǎn)電菌為多菌種菌群，可以更合理的反映水中污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多種不同生物影響。
MODEL 9880水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依據(jù)微生物燃料電池原理，以具有電化學(xué)活性的產(chǎn)電微生物（產(chǎn)電菌）為陽(yáng)極催化劑氧化分解水中的有機(jī)物，產(chǎn)生的電子沿著電極轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電流，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)負(fù)載放大為電壓信號(hào)。當(dāng)有毒物質(zhì)流入時(shí)，產(chǎn)電菌群活性降低，從而導(dǎo)致電流下降；營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)物流入時(shí)，產(chǎn)電菌群活性增加，從而導(dǎo)致電流增強(qiáng)。通過(guò)電流（電壓）急劇下降與增強(qiáng)判斷有毒物或營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)物流入，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體毒性物以及負(fù)荷有機(jī)物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析。
正常水樣流入時(shí)：
毒性物質(zhì)流入時(shí)：
有機(jī)物質(zhì)負(fù)荷超載時(shí)：
飲用水水源地、交界水體、地下水
污水處理廠
自來(lái)水廠
工業(yè)聚集區(qū)、醫(yī)院、企業(yè)
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)毒性物響應(yīng)濃度達(dá)ppb級(jí)；
檢測(cè)譜寬，可感應(yīng)重金屬、有毒有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)物等在內(nèi)的幾千種化學(xué)物質(zhì)；
雙路傳感器，預(yù)警有保障；
抗?jié)岫?、色度干擾能力強(qiáng)；
使用壽命長(zhǎng)、日常維護(hù)管理簡(jiǎn)單；
試劑及耗材價(jià)格低；
具備斷電保護(hù)、缺水診斷、報(bào)警后自動(dòng)啟動(dòng)修復(fù)保護(hù)、參數(shù)設(shè)定、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)日志等功能，運(yùn)行智能，安全可靠。
毒性物質(zhì): Cd
將5ppb鎘水樣注入到微生物電化學(xué)傳感器時(shí)，電流信號(hào)值下降；中斷毒性物質(zhì)注入后電流信號(hào)快速恢復(fù)。
毒性物質(zhì):有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑
將有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑（1、5、10mg/L）水樣注入到微生物電化學(xué)傳感器時(shí)，電流信號(hào)值下降；中斷毒性物質(zhì)注入后電流信號(hào)快速恢復(fù)。3次加毒試驗(yàn)，隨著有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑濃度增加，電流信號(hào)值下降幅度增大，毒性度增加，但中斷加毒后，電流信號(hào)均能快速恢復(fù)。
毒性物質(zhì):Cr6+
將Cr6+（1、5、10mg/L）水樣注入到微生物電化學(xué)傳感器時(shí)，電流信號(hào)值下降；隨著Cr6+濃度增加，電流信號(hào)值下降幅度增大，毒性度增加。
將Pb（1、5mg/L）水樣注入到微生物電化學(xué)傳感器時(shí)，電流信號(hào)值下降。相同Pb濃度，電流信號(hào)值下降幅度一致，毒性度基本一致。隨著Pb濃度增加，電流信號(hào)值下降幅度增大，毒性度增加。
