科创中国

随着我国工业水平的高速发展，环境污染特别是水体污染已经成为我国目前所面临的重大问题之一。现有水质毒性检测方法主要有理化分析法和生物学方法。理化法是通过物理或化学的分析来估测水质的毒性。生物学方法是基于生物与环境相适应的原理，通过检测生物活动、代谢等的变化来评估水质。传统的生物毒性测试手段一定程度上弥补了理化分析方法的不足，但存在周期长、操作复杂、重复性差等不足，不能完全满足水质急性毒性监测的需要。生物电化学系统是一类利用产电微生物阳极催化氧化反应，将化学能转化为电能的装置。其原理是有毒污染物进入阳极室，污染物会影响产电微生物的代谢活性，从而对生物电化学系统的产电性能造成促进或抑制。通过检测生物电化学系统电压或电流输出信号的变化就可以实现对污染物的实时监测。与其他生物学方法比较，具有更高灵敏度、温和的反应条件，且不需要复杂的信号转导过程，逐渐成为国内外的研究热点。不同的污染源除了具有不同的理化特征外，还具有不同的生物电化学系统生物毒性特征。因此，本项目研发了一种基于理化-生物电化学系统的水环境污染类型快速识别技术。

将传统理化方法与生物电化学生物毒性监测技术有机结合，基于水体的水样的物理化学分析和生物电化学系统分析，不仅可以实现水体生物毒性在线监测，实现对水体污染源类型的快速识别。基于理化-生物电化学系统的水环境污染类型快速识别的技术，主要针对解决现有水质监测方法中，生物学方法不能判断水体污染源类型而传统理化方法耗时长、成本高的问题。本技术通过建立污染源类型与水体理化指标ORP、色度、pH、电导和生物电化学生物毒性指标产电抑制率Ir、有机污染贡献率Ro的判别函数，基于对水体的水样的物理化学分析和生物电化学系统分析检测获得的结果包括ORP、色度、pH、电导、Ir、Ro 6项指标，实现对水体污染源类型的快速识别。

电化学活性微生物(Electrochemically Active Bacteria，EAB)是一种具有独特胞外电子传递功能的环境微生物，已成功应用于空间科学、污水处理和水质监测等领域。

EAB研究最早起源于1921年，美国科学家首先发现酵母和大肠杆菌可在特定条件下产生电信号，并提出利用EAB作为应急电源，提高载人航天任务可靠性。这一航天技术经公开报道后，逐渐向民用转移。

与国外发达国家相比，由于国内EAB研究起步较晚，我国的EAB水质毒性检测技术产业化仍处于起步阶段。

"北京航空航天大学团队，由刘红;易越;胡大伟;谢倍珍组成。刘红，女，教授，博士生导师，俄罗斯自然科学院外籍院士，国际宇航科学院院士。2001年任教授，2004年起任职于北京航空航天大学。2019年1月，被评为2018年度十大女性新闻人物。 2019年9月，中华人民共和国教育部决定授予刘红“全国优秀教师”称号。俄罗斯自然科学院外籍院士 ，国际宇航科学院院士。"

本项目研究成功的产品基于理化生物电化学系统的水环境污染类型快速识别技术，具有更加疏松的生物膜结构、更低的毒性抗性水平，更有利于毒性污染物进入胞内，并抑制微生物代谢活性。是我国在此领域实现超越乃至领先的重要途径。

目前处于何种研发阶段： ☒研发 ☐小试 ☐中试 ☐小批量生产 ☐产业化； 样机： ☒ 有 ☐无 其他：□如选择“其他”，请说明：。

已投入成本：800000 元。

推广应用情况：已用于学术研究。转化方式：转化方式：合作开发、技术转让、技术许可、技术参股、采购合同、买卖合同。