污染水中可生物降解有机物（BOM）的定量对基于生物降解的废水处理和水环境管理至关重要。与传统五日生化需氧量（BOD5）相比，微生物燃料电池（MFC）传感器以库仑产率为信号，可在数小时内快速、较准确地评估 BOM。本研究提出基于部分库仑产率（P-CY）的新计算方法，以电压采集达到最大电压下降率点作为截止点，进一步缩短测量时间。标准葡萄...
生物电化学系统（BES）因在废水处理、发电和环境污染物监测中的环境友好应用而受到广泛关注。近十年来，微生物燃料电池（MFC）、微生物电解池（MEC）、微生物脱盐池、酶燃料电池和微生物太阳能池等BES变体被深入研究。这类微生物生物电催化系统相比现有分析技术，具有可在现场、宽环境条件下以最少人工干预运行的优势，因而具备不可替代性和经济可...
随着人类活动不断向水系统排放污染物，安全饮用水获取成为全球性问题，亟需快速、灵敏的污染物检测方法。本文报道了一种纸基微生物燃料电池（MFC）传感器，用于便携式、一次性、现场水质监测。该传感器由两层 Whatman #1 滤纸组装而成，通过蜡图案界定亲水储液区并形成疏水边界，阳极采用 PEDOT:PSS/DMSO 导电墨水并滴加 3-...
本研究开发了一种用于农药检测的微藻（Pseudokirchneriella subcapitata）生物传感器芯片。将固定化微藻生物膜附着在微阵列染料斑点（尺寸100 µm、间距200 µm）上；染料斑点为钌配合物，通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）印章和微接触印刷（µCP）印在SO3修饰玻璃片上。利用倒置荧光显微镜监测微藻光合活性（产...
微生物燃料电池（MFC）技术有望实现低成本、实时、现场的水源检测。为确定最佳操作条件，本研究考察了温度、pH和离子强度等环境因素对单室微型MFC传感器性能的影响。进水pH对MFC性能影响最大，每单位pH变化引起电流变化0.531±0.064 µA cm-2；在测试范围内，温度和离子强度影响较小，分别为0.010±0.001 µA °...
本研究提出一种用于现场高灵敏检测亚硝酸盐的新型荧光传感器。该芯片化方案采用集成聚合物光电探测器，读取二胺荧光素探针与亚硝酸盐反应产生的荧光信号。探测器以聚噻吩并[3,4-b]噻吩/苯并二噻吩（PTB7）与（6,6）-苯基-C71-丁酸甲酯（PC70BM）异质结纳米薄膜为光活性层。检测前通过纳米形貌和电流密度测量表征旋涂光活性层质量。...
脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌和部分蓝细菌外膜的主要成分，在细菌生长和死亡过程中释放。水及水气溶胶中的LPS可造成急性呼吸道疾病、吸入性发热和胃肠功能紊乱等健康风险，因此快速准确检测LPS对及时干预和避免不安全供水具有重要意义。本文开发了一种基于多孔硅膜（pSiM）的电化学生物传感器，用于直接、灵敏地检测LPS。pSiM具有纳米通道...
在发展中国家，识别清洁可饮用水仍是普遍挑战，粪便污染导致的介水疾病严重威胁公共健康。高效监测本地水源对饮水安全至关重要，但目前缺乏低成本、可靠且能快速检测污染的方法。本文开发了一种体外检测方法，利用来自冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）的气味结合蛋白 AgamOBP1，检测有害肠杆菌科细菌的特征代谢物吲哚。作者证明重组...
本研究评估单室空气阴极微生物燃料电池（MFC）作为生物传感器测定水/废水中可生物降解有机物浓度的潜力。以乙酸钠和蛋白胨为测试底物，在三台MFC中开展极化、温度响应和底物浓度依赖实验，并建立Monod动力学模型解释电流与底物浓度的关系。结果表明，MFC在高乙酸浓度（>2000 mg COD l-1）下性能稳定且可重复；25–35°C范...
在水生态系统中，实时水质生物监测已成为利用活体生物作为生物传感器监测毒性事件的有效技术。本研究开发并测试了一种基于硫氧化细菌（SOB）的在线水质监测系统，用于实时监测自然溪流中的水质变化。该系统由三个 SOB 反应器组成，其中一台为连续流模式，两台为半连续流模式。在相对未污染的自然溪流中连续运行超过6个月后，系统未检测到毒性。当向进...
石墨烯场效应晶体管（GFET）传感器是检测水污染物的有前景分析工具，但其对环境条件变化引起的非特异扰动敏感，限制了实际应用。差分设计可抑制环境波动带来的误差，但由于制备工艺和材料属性差异，在 GFET 中实现精确差分较困难。本文提出一种差分 GFET 亲和传感器，用于在存在非特异干扰时选择性检测水污染物。该传感器包含测量单元和参考单...
传统理化传感器在环境质量评估中逐渐显现局限，生物监测技术具有灵敏、快速、无创和生态相关等优势。本研究采用基于斑马鱼（Danio rerio）的视频追踪系统，用于检测水体微生物污染。以非致病性环境大肠杆菌（Escherichia coli）为对象，设置600、1800和5000 CFU/100 mL三个污染水平，并设未加菌对照。暴露5...
毒性监测对保护公共健康和生态安全至关重要。微生物燃料电池（MFC）传感器在毒性监测中显示良好潜力，但现有MFC传感器仅能用于厌氧水体监测。本研究采用简单方法制备了一种新型气体扩散（GD）生物阴极传感元件。该GD生物阴极MFC传感器可直接用于好氧和厌氧水体中甲醛（0.0005%–0.005%）的检测。电化学分析表明，传感器响应源于甲醛...
本文是系列综述的第一部分，旨在重新审视日本水环境现状及其微生物生物传感器技术。作者指出，2010年综述曾总结1960年代至2000年代日本有机污染分析与生物传感进展，而当前封闭水体中污染物累积、人为富营养化和水质恶化带来新挑战，因此需要更新分析方法和生物监测手段。本文介绍日本水污染法规、污水处理、环境监测现状，以及河流、湖泊和封闭海...
病原微生物是水体中的关键污染物，可引发霍乱、腹泻、贾第虫病、隐孢子虫病以及甲型和戊型肝炎等多种水传播疾病，每年造成大量死亡和重大经济损失。传统病原检测方法通常依赖耗时的富集步骤和生化鉴定，检测时间从24小时到一周不等，难以满足快速、近实时水质监测需求。近年来，多种生物传感技术被用于水传播病原的快速定量检测。本综述系统总结了基于电化学...
安全饮水是人类基本权利，但许多地区缺乏可现场部署的低成本水质检测工具。本文报道了首个通过丝网印刷将可降解碳基电极制备在单张纸上的纸基微生物燃料电池（pMFC），并将其用作水中生物活性毒性化合物（如甲醛）的冲击传感器。该器件以纸基同时作为电极载体和质子扩散隔膜，无需外部膜、泵或恒电位仪；阳极富集电活性细菌生物膜，通过氧化乙酸产生电流，...
荷兰用于饮用水生产的地表水常以水蚤或贻贝等全生物监测生物监测仪进行在线监测，但这些生物监测仪无法检出所有与人类健康相关的毒性化合物。为此，作者开发了一种基于固定化基因改造发光细菌的在线水毒性生物传感器。该传感器采用惰性材料构建，配备温度控制、营养液供给和易清洁结构，将大肠杆菌 DPD2794 包埋于溶胶-凝胶中，并固定在玻璃载玻片或...
随着环境质量持续恶化，毒性化合物的快速识别对原位实时监测至关重要。传统电化学或生物传感器方法虽已用于毒性化合物检测，但常存在耗时、精度不足或操作繁琐等问题。近年来，微生物燃料电池（MFC）基生物传感器因可持续性和成本效益受到关注，其应用已从厌氧消化过程参数（挥发性脂肪酸，VFA）监测扩展到水质指标（COD、BOD）检测。MFC在适宜...
微生物燃料电池（MFC）是一种利用产电微生物作为整体催化剂，将有机物化学能直接转化为电能的生物电化学技术。在MFC中，阳极室微生物氧化可代谢底物产生电子，电子经微生物电子传递链或外膜电子传递体传递至阳极，再经外电路到达阴极，并与阴极中的氧化剂（通常为氧）发生还原反应，形成电流或电压。由于产电活性与微生物活性呈线性关系，当毒性物质进入...
本文提出建成环境（built environment, BE）微生物组可作为天然嵌入城市基础设施的生物传感器，用于监测环境质量与人类活动。测序技术进步揭示了城市空气、表面和自来水中存在大量微生物，其群落组成受室外环境和建筑设计影响，人类转移的微生物还可用于溯源。作者认为，家庭水表中的生物膜微生物群落可用于城市供水水质监测，能够直接追...