环境检测中电化学传感器的运用

  环境检测中电化学传感器的运用

丁窅

宁夏盛世绿源环境检测有限责任公司  宁夏 银川  750000

摘要：一直以来环境问题备受人们专注，我国工业行业大力发展促进社会经济的不断进步，与此同时，工业行业的发展不可避免产生一些有机废气和工业废水等危害环境的物质，为人们的生活以及身体健康带来不利的影响。为了维护人类美好家园以及建设生态文明环境，国家将生态环境保护作为发展重点，采取各种保护环境的相关措施，防止环境污染危害人们的身体健康。基于此，以简述电化学传感器为切入点，阐述电化学传感器的发展现状，深入分析电化学传感器在环境检测中的具体应用，希望对相关研究有所帮助。

关键词：环境检测;电化学传感器;重金属检测;

1 电化学传感器概述

1.1 工作原理

电化学传感器就是运用现代化学技术分析待测物的电化学性质，运用此技术来分析检测待测物的定量或定性特征。与传统检测方法相比，电化学传感器具有操作方式更加简便，设备的经济投入较少，对于数据的分析和检测速度较快，可在现场实时检测等优势，被国内外各个领域所研究和应用，通常用于检测生态环境以及检测药品和食品等领域。其工作原理主要是先将待测分析物扩散到电极表面，随机产生化学反应，利用电化学信号产生元件，依次转化成电压以及电流等信号，运用电化学检测器将电信号进行相关处理，最后人们可以通过计算机识别出检测的信号信息，进而检测分析出待测物的定性或定量特征。

1.2 传感器分类

目前传感器通常分为三类，主要是物理传感器和化学传感器以及生物传感器，不同类型的传感器可以感知不同介质。其中物理传感器主要是运用一些物理反应，例如压电或压敏等来转变能量，对信息处理工作起到良好的推动作用；化学传感器通常在科学研究行业运用较为广泛，也同样适用于工业生产行业，由于科学技术的发展研究出很多新技术与新材料，使得化学传感器技术不断更新，目前越来越多领域应用化学传感器，为人们带来很多便利；生物传感器则运用换能器采集核酸和细胞等生物成分。

1.3 发展现状

在我国经济社会飞速发展背景下衍生了许多工业化企业，企业为了提高自身的经济效益，运用大量自然资源奠定企业发展的基础，以至于大量自然资源被浪费，对我国生态文明建设造成不利的影响，限制我国经济社会的良好发展。因此，生态环境保护工作成为国家重点发展目标。在生态环境保护工作中，环境检测是重要环节之一，为环保工作的顺利开展提供有力保障。在环境检测工作中运用合理的技术手段十分关键，可以提升检测结果的效率。一些西方国家在环境检测过程中通常运用色相色谱技术，但是这项技术目前的适应性还较弱。因此，需要科技研究人员不断研究新型技术，既能节约经济投入，又能较好适应环境，从根本上提升环境检测的整体效率。

2 电化学传感器在环境检测中的具体应用

2.1 电化学传感器在重金属离子检测中应用

当前，重金属离子检测的方法一般分为质谱法和光谱法以及电化学法。其中运用最为广泛的方法就是电化学方法，由于此技术的投入经济成本较低，并且操作方法相对来说较为简单，因此广泛被人们应用于检测重金离子，运用此技术促进企业的良好发展。在实际运用重金属离子检测过程中，通常运用模板复杂合成的方式和丝杠印刷技术相融合，创建出多孔网印刷碳电极，运用铋膜对镉和铅的检测限进行检测，得出数据，其中镉的检测限数据（镉离子的质量浓度）为0.35μg/L，而铅的检测限数据（镉离子的质量浓度）为0.031μg/L。此外，检测人员还运用分子导线和导电物质当作黏合剂，通过不断创新研发出碳糊电极，将碳糊电极运用锡膜和Nafion膜进行装饰。将此类碳糊电极运用到农田灌溉水中，检测其中的镉离子并得出相关检测限数据（镉离子的质量浓度），其结果为0.15μg/L。通过实践结果的对比，分析可以看出，传感器的检测结果相比于原子吸收光谱法更加精准真实，运用电化学传感器检测更加有效率。

2.2 电化学传感器在多环芳烃物质检测中的应用

电化学传感器经常被用于检测多环芳香烃类（PAH）物质，但是由于多环芳香烃类物质中含有毒有害并且极容易致癌的物质，因此在检测中要充分考虑这一特点，多环芳香烃物质在水中的含量较低，所以很难检测到水中多环芳烃物质的数据。因此，为了解决这一问题，科学技术研究人员研发出电化学传感器，即使在水中也能灵敏感知，并且能够得到更加真实有效的数据。根据相关实验数据显示，在多环芳香烃类物质的检测中运用光纤光学荧光传感器，可以得到检测限的数据（多环芳香烃类物质的浓度）为5×10-10μmol/L。与此同时，科技研究人员猜想，分别运用亮度不同的荧光分子对多环芳烃物质进行检测，可以探索出蒽浓度的数据。通过实践数据的分析和对比，可以得出结论，光纤光学荧光传感器相比于以往的检测技术手段，其数据结果更加精准，检测的速度较快，运用此检测方式能够有效提升检测效率。

2.3 电化学传感器在酚类化合物检测中的应用

电化学传感器在酚类化合物检测中被广泛应用，但是酚类化合物其中的毒性细胞可对人类身体健康造成损害。酚类化合物是一种在自然环境中经常存在的有机污染物，如果酚类化合物进入到人体，就会使人类身体中的细胞感染毒性，严重威胁到人类身体健康。因此，在环境检测中首先要检酚类化合物。研究人员运用电聚合方法，创建出茜素红-石墨烯修饰丝网印刷电极，将此电极防止到水中，检测水中的酚类化合物检测限数据。在实验过程中发现，运用茜素红-石墨烯修饰丝网印刷电极，加快催化水中的邻苯二酚物质和苯二酚物质，并得到相关检测限数据（酚类化合物的浓度），其结果为4.35×10-6mol/L。因此研究人员运用有序介孔碳与波碳电极进行组合的方式，创设出电化学传感器，在酚类化合物检测中应用此类化学传感器，其检测结果数据更加真实有效。

2.4 电化学传感器在农药残留检测中的应用

为了促进农产品更好地生长和储存，科技研究人员研发出农药，起到防止农产品受到危害的作用。由于我国人口数量十分庞大且耕地面积相对较少，通过运用农药帮助农民实现农产品产量的有效提升，为人们对粮食的需求提供有力保障，进一步促进我国经济社会的良好发展。但是农药中含有有毒有害成分，一旦过度使用，使得农产品表面滞留农药，就会危害人类身体健康，同时对环境造成严重损害。因此，一些科学技术研究人员运用石墨烯-Nafion复合物制造出电化学传感器，对有机磷农药进行检测。运用此方法对有机磷农药中的啶虫脒进行检测，得到检测限数据（啶虫脒的质量浓度）为40 ng/m L，检测到有机磷农药中抗蚜威的检测限数据（抗蚜威的质量浓度）为0.666ng/m L，检测到有机磷农药中吡虫啉的检测限数据（吡虫啉的质量浓度）为50 ng/m L。

3 结语

通过以上分析可以看出，在新时代背景下科学技术研究人员研发出电化学传感器，并将电化学传感器应用到重金属离子检测、多环芳烃物检测和酚类化合物检测以及农药残留物检测，其检测结果相比于传统技术而言，检测速度更快，感知更加灵敏，且经济投入成本更低，因此被人们广泛应用于各项环境检测中。相关技术研究人员需要不断创新和推广该技术，将该技术应用到更多领域中，促进我国环保行业的进一步发展。

参考文献

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