傳感器技術在環境檢測中的應用研究進展

夏俊程誠

（1.浙江九安檢測科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州華測檢測技術有限公司浙江杭州310000）

傳感器技術在環境檢測中的應用研究進展

夏俊1程誠2

（1.浙江九安檢測科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州華測檢測技術有限公司浙江杭州310000）

隨著社會的不斷進步和科技發展，社會技術也在進行著一次又一次的變革，傳感器技術也是如此。本文主要對傳感器技術在環境檢測中的應用研究中進行了簡單的闡述。談起傳感器技術首先要對傳感器進行簡單的介紹，在環境檢測方面傳感器主要是采用了兩種，即氣體傳感器和液體傳感器，氣體傳感器主要針對氮氧化合物以及含硫氧化物進行檢測；液體傳感器則是針對于重金屬離子、多環芳香烴類、農藥以及生物來源類的檢測。文章通過對氣體傳感器以及液體傳感器的介紹，來反映傳感器技術在環境檢測中的應用研究進展。

氣體傳感器；液體傳感器；環境檢測

1 傳感器分類

傳感器技術主要由兩個部分組成：包括與待測物反應的部分和實現信號轉換的轉換器部分。傳感器技術中的信號轉換器主要是將反應后的效果通過電學或者是光學信號進行表示的部分。由于其所依據的分類方法不同，所以傳感器的種類也不同。

依據檢測方法進行分類，可以分為：光學傳感器以及電化學傳感器；

依據反應原理進行分類，可以分為：免疫傳感器以及酶生物傳感器；

依據檢測對象進行分類，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于室內的環境檢測，氣體傳感器有時也可以應用于大氣環境中的污染物的檢測，例如氮氧化合物和含硫氧化物等的檢測，都可以采用氣體傳感器，并且檢測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，尤其是社會快速發展的這幾年，隨著經濟水平的提高，汽車開始成為大眾消費品，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體實現汽車尾氣以及工廠廢氣中的含氮氧化合物的直接的檢測。

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換器，使用方法是將其放置到氣體的排放口，這樣可以檢測到的含量為10-4～10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的最主要的成分，同時也是進行環境檢測時需要重點關注的污染物，由于大氣環境中的含硫氧化物的含量在低于10-6的時候，就需要更加精密進行監測，一般情況下會采用高檢測靈敏度的表面聲波設備。

Starke與其團隊研發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行對含硫氧化物的檢測，這對于NO和NO2的檢測可以精確到10-8，在進行檢測時，通過提高反應的比表面積來增強反應的靈敏度，進行檢測時，對于溫度的要求低于其他的傳感器，也降低了對于能源的消耗。

3 液體傳感器

在應用于環境檢測方面時，液體傳感器主要被應用于對水的檢測。生活中造成水污染的原因很多，這也直接造成了水環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，我們所關注的是由人為傾倒的無機物以及有機物。在無機物方面的檢測中，主要是將重金屬離子作為最主要的檢測對象;在有機物方面的污染物主要是殺蟲劑以及激素類代謝物和多環芳香烴類的物質，在生物生存的環境中，一旦這些污染物的含量超過了標準，就會對生物體的健康和安全造成非常大的影響。

農藥殘留物質的檢測。農藥在研發之初就是具有雙面性的化學藥品，在進行農林病蟲害防治的同時，也會對人類的健康造成非常大的影響。中國自古以來就是農業大國，為了保證農作物的產量及質量，大量的使用農藥已經成為了一種習慣，所以對農藥的殘留進行必要的檢測也是非常必要的。在進行農藥殘留物的檢測時，目前的方法主要是采用鈷-苯二甲藍染料和電流計就能方便地檢測三嗪類除草劑，無需脫氧，直接檢測的下限為50Lg/L，如果通過預處理進行樣品濃縮后，檢測限可以達到200ng/L。

不僅如此，通過要實現對殺蟲劑的快速的檢測，可以采用其自身帶有光纖的紅外光譜傳感器來進行檢測。為了降低光纖中水分子對信號的耗散作用，通常情況下，光纖的內壁都會采用非極性的有機物裝飾的氣溶膠材料來進行覆蓋，這樣對于進行光譜分析也有一定的幫助，可以對有機磷類殺蟲劑進行光譜分析。

結語

當前，環境監測機構在進行應急檢測時，普遍采用的都是傳感器技術，但在進行應用的過程中，由于傳感器都有其檢測的最低含量值，因此在大氣中的有害物質的含量低于這一標準時，就需要將氣體進行濃縮處理，所以在進行實際所應用的傳感器中，大多數體積較大，或者對于檢測的物質無法檢測的合理的精度，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，光催化凈化機制處理VOCs，主要是借助光催化劑在紫外線照射下，運用具有氧化還原反應對污染物進行集中處理。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定的化學性質。

結語

總而言之，在對VOCs進行檢測的過程中，要綜合分析和管控不同項目的管理機制，確保整體管控結構和監測符合環境保護的需求，提高社會大眾對于VOCs的重視程度，優化不同場所揮發性有機物污染物的監測分析，在優化裝修裝飾材料的同時，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；不僅如此在進行野外的水體檢測的同時，由于水中的污染物種類繁多，這就與實驗室中預想的反應要差的多，因此會影響檢測結果；有些傳感器采用了膜分離分析技術，但在使用的過程中容易損壞，壽命大大縮短，因此需要對其不斷的進行更換，由于膜的價格比較昂貴，所以這種傳感器無法廣泛的應用。隨著社會科技的不斷發展，傳感器技術終有一天可以實現在污染現場進行直接檢測，并且實現野外環境下的動態無人檢測，為環境的治理工作提供良好的監測作用。

[1]邵紅艷.傳感器技術在環境檢測中的應用研究進展[J].化學分析計量,2009,06:86.

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