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
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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