电化学传感器在环境检测中的应用研究

郭春林

【摘 要】经济的迅速发展使我国整体国力得到明显的提升，在这样的背景下，保障经济发展的同时也要注重环境和生态的保护，大量的工业生产和农业种植对环境和空气造成了较大的影响，这为环境保护敲响了警钟。因此，论文针对环境检测技术的应用展开相应的分析和论述，从阐述电化学传感器工作原理和特点的角度着手，对其在环境检测中具体应用状况予以分析。此次研究的主要目的是为了提升环境检测的水平，进而为环境保护方案的制定提供重要的信息。

【Abstract】The rapid development of economy has promoted the overall national strength of our country. Under this background， while protecting economic development， we should also pay attention to the protection of environment and ecology. A large number of industrial production and agricultural planting have a great impact on the environment and the air， which has sounded the alarm for environmental protection. Therefore， this paper launches the corresponding analysis and discussion for the application of environmental detection technology. From the view of the principle and characteristics of electrochemical sensors， the application status of electrochemical sensors in environmental monitoring is analyzed. The main purpose of this study is to improve the level of environmental detection， and then provide important information for the formulation of environmental protection programs.

【關键词】环境检测；电化学传感器；环境保护

【Keywords】environmental detection； electrochemical sensor； environmental protection

【中图分类号】TP212.9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0187-02

1 引言

生态是人们赖以生存的环境，同时也是人类文明的发源地，在人类走出原始森林之后，很多机械和工业的出现代表着人类文明走向了新的时代，各种新型科学技术的出现为人们对环境保护策略的制定提供了技术支持。技术革新和创新提升了生产力，为现代社会的进步与信息化社会的建设提供了重要的保障，但与此同时科学技术和工业的发展也为环境带来不小的破坏。而电化学传感器的发明和应用使得环境检测工作变得更为便捷，同时也提升了检测结果的准确性。此次研究中选用这一课题，对环境检测的实际工作具有现实意义，对环保领域的创新发展具有理论性意义。

2 电化学传感器在工作时的原理及特点分析

2.1 原理分析

电化学传感器在不断创新和发展下已经具有较强的实用性，其工作原理是通过和被测对象发生反应，进而形成气体，而气体的浓度数值与设定的信号能得到相应的检测结果。一般形式的电化学传感器主要是由传感电极与反电极所组成，同时由一个薄电解层装置予以隔开。在实际应用中通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动[1]。测量该电流即可确定气体浓度。其实质主要应用污染物质在电极表面发生电化学反应，然后通过先进的转换装置对检测的信息进行转化，实现可识别的信息与数字，进而实现定性与定量的分析检测目标的一种仪器装置。

2.2 特点分析

最早的电化学传感器出现的时间为1940-1950年之间，当时主要用在氧气监测的工作中，发展至1980～1990年，微型电化学传感器便应用于多种不同有毒气体检测中，在实际应用中显示出良好的敏感性与选择性，从这一角度分析电化学传感器具有较强的灵敏性[2]。另外，该仪器对工作电源的要求相对较低。在对气体监测的各种传感器当中，电化学传感器属于耗能较低的，鉴于其属于低能耗类型的仪器，同时属于移动型的仪器，能在很多检测实例中应用。但是，由于电化学传感器长期处于恶劣的环境中，其寿命通常较短，这样的特点使得在实际应用后应采用适当的保养措施。

3 电化学传感器在环境检测中的应用探析

3.1 在重金属离子检测中的应用

现阶段，重金属离子检测的方式通常有以下几种：电化学方法、光谱法以及质谱法。其中，电化学方法的操作流程比较容易，且其花费的成本较低。所以，在重金属离子检测中应用的比较广泛，对相关行业的影响也较大。在重金属离子检测的实践中，通过使用丝杠印刷技术与模板复杂合成法结合的方式，制造了多孔丝网印刷碳电极，并对该电极进行了适当的装饰，通过使用铋膜，完成对铅和镉的检测，检测限的数据为0.031ug/L与0.35ug/L[3]。同时，一些学者通过使用导电物质分子导线这种物质，将其作为黏合剂粘合剂，研制出了一种新型的电极种类-碳糊电极，并对这种电极进行了修饰，进行修饰选用的是Nafion膜与锡膜。通过利用碳糊电极对农田灌溉水中的镉离子进行了检测，检测限的数据为0.15ug/L。将上述结果和原子吸收光谱法的测量数据进行对比分析，发现该传感器的检测结果比较准确，性能比较可靠。endprint

3.2 在酚类化合物物检测中的应用

在对酚类化合物检测的过程中，应考虑该种物质的危害性，酚类化合物在社会环境中分布比较广泛，属于一种有机污染物，一旦在人体内积蓄，便会导致人体细胞产生毒性，对人类的健康十分不利[4]。因此，酚类化合物是一种需要优先进行检测的物质。一些学者通过电聚合的方式，制造了一种可抛型的茜素红-石墨烯修饰丝网印刷电极，并将其应用于水中酚类化合物的检测。通过实践表明，在该电极的作用下，苯二酚和邻苯二酚会发生明显的催化作用，通过检测，其检测限的数据为4.35*10-6mol/L；将有序介孔碳修饰到玻碳电极上，便会制造出电化学传感器，再将该传感器应用到酚类物质酸度系数的测定上。

3.3 在农药品残留物检测中的应用

在人类的农业生产中，农药是经常用到的物质，对农产品的生产、存储以及病虫害防治都起到了非常重要的作用。现如今，城市化建设进程不断加快，人口数量迅速增长，而农业耕地的面积逐渐缩小，为了保证农产品的产量及品质，农药的使用必不可少。人们通过科学合理地使用农药，为社会创造了更多的经济效益。但与此同时，农药的过度使用也对人们的生存造成了威胁。在一些农产品中，农药残留物严重超标，极大影响了人们的身体健康[5]。因此，一些学者利用石墨烯-Nafion复合物作为固相吸附剂，制造了用于检测有机磷农药的电化传感器。通过该新型电化学发光传感器，完成了对农药中抗蚜威、啶虫脒以及吡虫啉的检测，其检测限的数据为0.666ng/mL、40ng/mL、50ng/mL。

3.4 在多环芳烃物检测中的应用

在对多环芳香烃类（PAH）的物质进行检测时，应充分考虑到这种物质具有的有毒有害特性以及致癌性，由于该物质在水中的PAH含量比较少，其含量范围通常在1*10-9na/ml的范围内。因此，该物质的检测过程比较难实现。所以，针对这种情况，一些学者开发了灵敏度较高的检测传感器，以便更精确有效地完成在水体中多环芳香烃类物质的检测[6]。通过实践表明，光纤光学荧光传感器对多环芳香烃类物质的检测限的数据可达到5*10-10μmol/L。同时，一些学者也认为，利用不同亮度的荧光分子，也能够分析出蒽的浓度。相较于传统的检测方式而言，光纤光学荧光传感器的检测结果比较准确，检测时间也较短，是一种比较有效的检测方式。

4 结论

通过论文的论述得知，电化学传感器属于科學技术发展下的技术产物，通过对其在重金属离子检测、酚类化合物物检测、农药品残留物检测、多环芳烃物检测得知，电化学传感器具有较多的优点：灵敏性和较强的实用性，但是其使用寿命相对其他仪器而言较短。在未来科技的创新发展下，定能得到相应的解决。望此次研究的内容和结果能被当下环境检测从业人员重视，进而在实际工作中推广使用，为我国环境保护事业的发展起到推动性作用。

【参考文献】

【1】叶红春.新型电化学传感器的构建及其在环境检测中的应用[J].科技与创新，2016，15（17）：91.

【2】张静，马兴，张海滨，等.基于石墨烯的电化学传感器在食品安全检测中的应用[J].食品安全质量检测学报，2015，6（02）：387-390.

【3】戴炳业，唐清华，胡燕，等.电化学生物传感器在农药残留检测中的应用研究进展[J].粮油食品科技，2014，22（04）：66-71.

【4】鲁丁强，庞广昌.电化学纳米免疫传感器在食品安全检测中的应用展望[J].食品科学，2014，35（08）：6-10.

【5】静平，张晓梅，许艳丽，等.纳米材料电化学传感器在食品安全检测中的应用[J].食品安全质量检测学报，2013，4（02）：379-382.

【6】赵燕芳，岳太星，金玲仁，等.基于石墨烯构建的电化学传感器在环境监测中的应用[J].中国环境管理干部学院学报，2012，22（04）：56-59.endprint