溶解氧是維系湖泊生態系統健康的重要因素。湖泊水體溶解氧濃度隨水深波動頻繁，甚至會存在水體表層溶解氧濃度飽和而底部厭氧的情況。因此，研究測定不同深度水體溶解氧的含量，對于環境監測、水質保障、水生態修復、水生態系統評估和水產養殖都具有重要意義。
近年來，微生物電化學技術迅速發展，提供了一種全新的生物傳感方法；這其中，沉積物微生物電化學技術是至今能夠突破理論，實現具體應用的微生物電化學技術。沉積物微生物電化學技術構造簡單，陽極埋在還原性的沉積物中，陰極置放在空氣-水界面，陰陽極之間的外電路接入負載。其作用機理為：陽極區的有機物被產電微生物氧化分解，產生的電子到陽極，再經過外電路到達陰極形成電流，質子通過水溶液傳遞到陰極，并與氧氣反應生成水。
根據沉積物微生物電化學陽極和陰極上的反應機理，中國科學院南京地理與湖泊研究所江和龍團隊博士宋娜設計了一種運行互不干擾的單陽極多陰極的微生物電化學組的新結構（圖1），利用水體溶解氧濃度高低會影響到微生物電化學工藝的電信號輸出的原理，可以同步監測不同深度水體溶解氧濃度。研發的裝置儀器能夠只用一臺儀器實現不同深度水體同時在線監測，運行和維護成本低，運行穩定，并且反應靈敏。目前已通過室內實驗優化了傳感器裝置的主要影響參數，并經過湖泊原位試驗驗證，此裝置能在野外長期穩定運行（圖2）。此成果已授權發明ZL（ZL號CN201410614945.2），并以Development of a sediment microbial fuel cell-based biosensor for simultaneous online monitoring of dissolved oxygen concentrations along various depths in lake water 為題發表在Science of the total environment 期刊上，評審專家認為這是一項新穎、聰明的傳感器設計。
該項工作得到國家自然科學基金和中科院創新交叉團隊等的資助。
圖1. 傳感器監測裝置及原理圖
圖2. 傳感器原位穩定運行結果
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