本文针对生物电化学系统（BES）中碳毡电极预处理对阳极生物膜微生物组成影响不足的问题，研究了聚中性红、壳聚糖和异丙醇三种预处理对微生物电解池（MEC）性能与群落结构的影响。作者构建了四个由有机物氧化生物阳极和产甲烷生物阴极组成的双室 MEC，在阳极施加 400 mV（vs. Ag/AgCl，3 M NaCl）批式运行。运行一个月后，...
基于生物电化学系统（BES）的有机传感生物传感器已受到长期关注，但由于系统尺度不同，目前缺乏统一标准直接评价其性能。本文首次提出归一化最大检测范围（NMDR）和归一化传感时间（NST）可作为 BES 有机传感生物传感器的两项评价准则，并系统考察了近期出现、尺度相对较大的人工湿地-微生物燃料电池（CW-MFC）。研究评估了生物阴极形成...
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...
实时在线毒性预警对保障供水安全具有重要意义。本研究首次构建发光细菌费氏弧菌（Vibrio fischeri）生物膜，在生物电化学系统（BES）传感器中同时输出电学与光学实时响应，用于 Cu(II) 毒性冲击预警。与生物阴极相比，生物阳极更适合作为敏感元件。在 1、3、6 mg/L Cu(II) 三种浓度下，传感器均产生电学警报；但光...
生化需氧量（BOD）是评价废水中可生物降解有机物含量的重要水质指标，但传统 BOD5 测定通常需要 5 天，难以满足废水处理过程快速控制需求。本研究评估了火焰氧化不锈钢阳极（FO-SSA）作为生物电化学系统（BES）生物传感器探针，用于监测处理后猪废水的 BOD。该传感器通过恒电位仪将阳极电位固定，使电流主要反映阳极微生物反应。与常...
本研究揭示，在生物电化学系统中，将二氧化碳（CO2）还原为大宗化学品可以实现功能上的区室化。本文以氢介导的电驱动系统为例，发现生物膜中的产氢菌红杆菌属（Rhodobacter sp.）与主要存在于主体液体中的羧基营养梭菌属（Clostridium sp.）形成共生菌群：前者利用阴极电子将质子还原为氢气，后者利用氢气将二氧化碳转化为乙...
挥发性脂肪酸（VFA）浓度是控制和优化厌氧消化（AD）过程的重要指标。本研究基于微生物脱盐电池（MDC）原理开发了一种新型 VFA 生物传感器。该传感器由阳极室、中间室和阴极室组成，含 VFA 的样品加入中间室，离子化 VFA 经阴离子交换膜进入阳极室，被外电活性菌氧化并产生电流。首先利用合成消化液评估电流密度与 VFA 浓度的关系...
本研究旨在理解生物电化学系统在不同饥饿期下的性能表现，这对工业应用及其作为生物传感器的使用具有重要意义。作者以乙酸为底物，在批式条件下考察微生物燃料电池（MFC）和微生物电解池（MEC）在饥饿期间的电流密度、库仑效率、功率密度、阳极电位及氢气产量。结果表明，当 MFC 保持闭合回路或 MEC 维持 0.8 V 外加电压时，系统可在 ...
遗传工程微生物生物传感器因传统生物发光信号的转导与远程传输困难，尚未在环境应用中实现商业化。生物电化学系统（BES）可直接输出电信号，便于集成到远程环境监测设备中。本文报道了一种基于 BES、对有毒金属具有遗传编码特异性的生物传感器。作者将希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）金属还原（Mtr）通路的关键组分 mtr...
微生物在固体表面自然形成生物膜，以抵御污染物、营养耗竭或失衡等环境胁迫，通常因其强鲁棒性而对人类健康构成风险。近期研究表明，由电活性微生物形成的电化学活性生物膜（EABs）具有催化或调控多种领域电化学反应的特性，包括生物能源生产、生物修复、化学/生物合成、生物腐蚀抑制和生物传感器开发。EABs 在生物电化学系统（BESs）中受到广泛...
本文提出一种地下生物电化学系统（BES）生物传感器的概念验证，用于监测通过胞外电子传递发生的微生物呼吸。系统包含开源三通道微控制器单元（MCU）恒电位仪，可进行时电流法测量；实验室测试显示其精度在0.95±0.58%（95%置信限）内与商业恒电位仪相当。该恒电位仪可耐受-30℃，成本约600美元，适合野外大规模部署。MCU恒电位仪与...