环境检测中电化学传感器的应用

环境检测中电化学传感器的应用

摘要：随着时代的发展以及国家综合实力的提升，大量高新技术被应用到了环

境检测工作中。近年来，很多科研团队以及相关部门都对环境检测技术以及仪器

设备的应用提高了重视，并对检测技术的应用原理和要点进行了多层次探讨。电

化学传感器的应用就是现阶段很多科研团队关注的重点内容，一些行业领域在发

展中还会将电化学传感器应用其中，如工业领域或农业领域等。

关键词：电化学传感器；环境检测；应用研究

1 电化学传感器在工作时的原理及特点分析

1.1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。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。

1.2 特点分析

对电化学传感器的应用特点进行深入研究，能够进一步提高环境检测工作的

效率与质量，还能有效的提升化学传感器的应用价值，其主要特点体现在以下几

个方面：

第一，电化学传感器其实在很早之前就被应用到氧气检测中，受到时代发展

以及国家科学技术水平提高的影响，电化学传感器还能在毒气检测以及环境检测

中发挥出很大的效果，目前已经被广泛的应用到了很多领域的发展中，是现阶

段环境检测邻域发展中不可缺少的重要设备。

第二，电化学传感器之所以受到环境检测部门以及相关科研团队的关注，是

因为这种传感器具有较强的选择性和敏感性，能够在环境检测工作中发挥出很大

的作用。比如电化学传感器较其他设备相比，能够对环境中的检测成分进行选择，并有效的提高环境检测的准确效果。

第三，电化学传感器能保证在消耗较少电能的同时保证环境检测工作的开展，而且对电源的要求较低，是一种节能降耗的环境检测设备。另外，电化学传感器

的可移动性效果明显，既方便环境检测团队的操作，有减轻了工作人员的负担。

第四，虽然电化学传感器具有很多优点，但也存在不足之处，那么就是电化

学传感器在使用过程中主要处在较恶劣环境中，如果不能对其进行及时的维护与

保养，那么就会出现使用寿命缩短或者损坏情况。因此环境检测部门需要对这

方面内容提高关注。

2 电化学传感器在环境检测中的应用探析

2.1 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 。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。

2.2 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。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 -6 mol/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。

2.3 在农药品残留物检测方面

农药在农产品的生产、储存过程中以及在危害防治中起着重要的作用。尤其

是人口多、耕地面积有限的今天，农药保证了粮食的丰产丰收，满足人们对农副

产品的需求等方面发挥着重要的作用，为人类创造了巨大的经济效益。但农药的

过度使用造成了对环境的污染，农产品农药残留超标，严重危害着人体健康。以

石墨烯-Nafion 复合物作为固相吸附剂，制备用于检测有机磷农药的电化学传感器；研究了聚苯乙烯磺酸钠功能化石墨烯的新型电化学发光传感器，实现了对抗蚜威、啶虫脒和吡虫啉三种农药的检测，检出限分别为 0.667ng/mL，40ng/mL，50ng/mL。

2.4 在多环芳烃物检测方面

在对多环芳香烃类的物质进行检测时，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，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。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。

3 展望

电化学传感器技术与以往的传统方法相比具有诸多优势，在环境监测领域的

研究应用已经深入到各个角落，但是目前大部分还是处于大量的理论研究过程中，真正到实际应用仍有大量的工作要做。例如，检测气体时需要传感器的微型化；

在检测郊野水源水质检验的时候，检测环境和条件难以达到要求；另外，目前大

多数电化学传感器一般只能对单一污染物进行研究，缺乏对某一类污染物的系统

性研究等等。虽然困难重重，但是随着电化学传感器技术的不断改进与创新，未

来依然有希望在相关企业单位的废气排放、污水排放的现场径直检验和郊野环境

的动态没有人监控下的实时监测，电化学生物传感器具有环境污染小、样品用量少、对样品损伤程度低能与微制造技术相兼容等特性，使电化学传感器在原位、

实时、连续监测等方面拥有巨大的应用潜力和良好的发展前景。

结束语：