傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

夏俊程誠

（1.浙江九安檢測(cè)科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司浙江杭州310000）

傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

夏俊1程誠2

（1.浙江九安檢測(cè)科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司浙江杭州310000）

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技發(fā)展，社會(huì)技術(shù)也在進(jìn)行著一次又一次的變革，傳感器技術(shù)也是如此。本文主要對(duì)傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用研究中進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。談起傳感器技術(shù)首先要對(duì)傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，在環(huán)境檢測(cè)方面?zhèn)鞲衅髦饕遣捎昧藘煞N，即氣體傳感器和液體傳感器，氣體傳感器主要針對(duì)氮氧化合物以及含硫氧化物進(jìn)行檢測(cè)；液體傳感器則是針對(duì)于重金屬離子、多環(huán)芳香烴類、農(nóng)藥以及生物來源類的檢測(cè)。文章通過對(duì)氣體傳感器以及液體傳感器的介紹，來反映傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

氣體傳感器；液體傳感器；環(huán)境檢測(cè)

1 傳感器分類

傳感器技術(shù)主要由兩個(gè)部分組成：包括與待測(cè)物反應(yīng)的部分和實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器部分。傳感器技術(shù)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要是將反應(yīng)后的效果通過電學(xué)或者是光學(xué)信號(hào)進(jìn)行表示的部分。由于其所依據(jù)的分類方法不同，所以傳感器的種類也不同。

依據(jù)檢測(cè)方法進(jìn)行分類，可以分為：光學(xué)傳感器以及電化學(xué)傳感器；

依據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行分類，可以分為：免疫傳感器以及酶生物傳感器；

依據(jù)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行分類，可以分為；液體傳感器以及氣體傳感器。

2 氣體傳感器

氣體傳感器主要是針對(duì)于室內(nèi)的環(huán)境檢測(cè)，氣體傳感器有時(shí)也可以應(yīng)用于大氣環(huán)境中的污染物的檢測(cè)，例如氮氧化合物和含硫氧化物等的檢測(cè)，都可以采用氣體傳感器，并且檢測(cè)的過程也非常的方便快捷。

以含氮氧化合物為例。含氮氧化合物在大氣中主要的來源是汽車尾氣的排放，尤其是社會(huì)快速發(fā)展的這幾年，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車開始成為大眾消費(fèi)品，直接造成了汽車尾氣排放量的不斷上升。氣體傳感器主要是采用金屬氧化物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)汽車尾氣以及工廠廢氣中的含氮氧化合物的直接的檢測(cè)。

以Dutta研制的傳感器為例，他主要是以鉑作為其電極，將氧化釔和氧化鋯作為離子轉(zhuǎn)換器，使用方法是將其放置到氣體的排放口，這樣可以檢測(cè)到的含量為10-4～10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的最主要的成分，同時(shí)也是進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的污染物，由于大氣環(huán)境中的含硫氧化物的含量在低于10-6的時(shí)候，就需要更加精密進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般情況下會(huì)采用高檢測(cè)靈敏度的表面聲波設(shè)備。

Starke與其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的氣體傳感器主要是采用直徑為8～16nm的氧化錫、氧化銦、氧化鎢納米顆粒所制成得納米顆粒傳感器來進(jìn)行對(duì)含硫氧化物的檢測(cè)，這對(duì)于NO和NO2的檢測(cè)可以精確到10-8，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過提高反應(yīng)的比表面積來增強(qiáng)反應(yīng)的靈敏度，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，對(duì)于溫度的要求低于其他的傳感器，也降低了對(duì)于能源的消耗。

3 液體傳感器

在應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)方面時(shí)，液體傳感器主要被應(yīng)用于對(duì)水的檢測(cè)。生活中造成水污染的原因很多，這也直接造成了水環(huán)境中的污染物的種類繁多，所以液體傳感器相比較氣體傳感器來說，應(yīng)用的范圍更加廣泛。水中的污染物大自然造成的部分非常少，污染也不大，我們所關(guān)注的是由人為傾倒的無機(jī)物以及有機(jī)物。在無機(jī)物方面的檢測(cè)中，主要是將重金屬離子作為最主要的檢測(cè)對(duì)象;在有機(jī)物方面的污染物主要是殺蟲劑以及激素類代謝物和多環(huán)芳香烴類的物質(zhì)，在生物生存的環(huán)境中，一旦這些污染物的含量超過了標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)對(duì)生物體的健康和安全造成非常大的影響。

農(nóng)藥殘留物質(zhì)的檢測(cè)。農(nóng)藥在研發(fā)之初就是具有雙面性的化學(xué)藥品，在進(jìn)行農(nóng)林病蟲害防治的同時(shí)，也會(huì)對(duì)人類的健康造成非常大的影響。中國自古以來就是農(nóng)業(yè)大國，為了保證農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量，大量的使用農(nóng)藥已經(jīng)成為了一種習(xí)慣，所以對(duì)農(nóng)藥的殘留進(jìn)行必要的檢測(cè)也是非常必要的。在進(jìn)行農(nóng)藥殘留物的檢測(cè)時(shí)，目前的方法主要是采用鈷-苯二甲藍(lán)染料和電流計(jì)就能方便地檢測(cè)三嗪類除草劑，無需脫氧，直接檢測(cè)的下限為50Lg/L，如果通過預(yù)處理進(jìn)行樣品濃縮后，檢測(cè)限可以達(dá)到200ng/L。

不僅如此，通過要實(shí)現(xiàn)對(duì)殺蟲劑的快速的檢測(cè)，可以采用其自身帶有光纖的紅外光譜傳感器來進(jìn)行檢測(cè)。為了降低光纖中水分子對(duì)信號(hào)的耗散作用，通常情況下，光纖的內(nèi)壁都會(huì)采用非極性的有機(jī)物裝飾的氣溶膠材料來進(jìn)行覆蓋，這樣對(duì)于進(jìn)行光譜分析也有一定的幫助，可以對(duì)有機(jī)磷類殺蟲劑進(jìn)行光譜分析。

結(jié)語

當(dāng)前，環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行應(yīng)急檢測(cè)時(shí)，普遍采用的都是傳感器技術(shù)，但在進(jìn)行應(yīng)用的過程中，由于傳感器都有其檢測(cè)的最低含量值，因此在大氣中的有害物質(zhì)的含量低于這一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就需要將氣體進(jìn)行濃縮處理，所以在進(jìn)行實(shí)際所應(yīng)用的傳感器中，大多數(shù)體積較大，或者對(duì)于檢測(cè)的物質(zhì)無法檢測(cè)的合理的精度，需要中處理廢氣流，確保污染物能有效的被降解為二氧化碳和水。第三，光催化凈化機(jī)制處理VOCs，主要是借助光催化劑在紫外線照射下，運(yùn)用具有氧化還原反應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行集中處理。其中，使用的較為廣泛的就是TiO2，主要是由于該物質(zhì)具有較好的抗光腐蝕性以及催化性，并且在常溫條件下具有較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。

結(jié)語

總而言之，在對(duì)VOCs進(jìn)行檢測(cè)的過程中，要綜合分析和管控不同項(xiàng)目的管理機(jī)制，確保整體管控結(jié)構(gòu)和監(jiān)測(cè)符合環(huán)境保護(hù)的需求，提高社會(huì)大眾對(duì)于VOCs的重視程度，優(yōu)化不同場(chǎng)所揮發(fā)性有機(jī)物污染物的監(jiān)測(cè)分析，在優(yōu)化裝修裝飾材料的同時(shí)，確保污染問題能得到有效的控制。采用更高靈敏度的傳感器；不僅如此在進(jìn)行野外的水體檢測(cè)的同時(shí)，由于水中的污染物種類繁多，這就與實(shí)驗(yàn)室中預(yù)想的反應(yīng)要差的多，因此會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果；有些傳感器采用了膜分離分析技術(shù)，但在使用的過程中容易損壞，壽命大大縮短，因此需要對(duì)其不斷的進(jìn)行更換，由于膜的價(jià)格比較昂貴，所以這種傳感器無法廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)終有一天可以實(shí)現(xiàn)在污染現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直接檢測(cè)，并且實(shí)現(xiàn)野外環(huán)境下的動(dòng)態(tài)無人檢測(cè)，為環(huán)境的治理工作提供良好的監(jiān)測(cè)作用。

[1]邵紅艷.傳感器技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化學(xué)分析計(jì)量,2009,06:86.

[2]肖飛.新型電化學(xué)免疫傳感器的制備及其在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D].華東師范大學(xué),2012.