传感器技术在环境检测中的应用研究进展

夏俊程诚

（1.浙江九安检测科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州华测检测技术有限公司浙江杭州310000）

传感器技术在环境检测中的应用研究进展

夏俊1程诚2

（1.浙江九安检测科技有限公司浙江杭州310000 2.杭州华测检测技术有限公司浙江杭州310000）

随着社会的不断进步和科技发展，社会技术也在进行着一次又一次的变革，传感器技术也是如此。本文主要对传感器技术在环境检测中的应用研究中进行了简单的阐述。谈起传感器技术首先要对传感器进行简单的介绍，在环境检测方面传感器主要是采用了两种，即气体传感器和液体传感器，气体传感器主要针对氮氧化合物以及含硫氧化物进行检测；液体传感器则是针对于重金属离子、多环芳香烃类、农药以及生物来源类的检测。文章通过对气体传感器以及液体传感器的介绍，来反映传感器技术在环境检测中的应用研究进展。

气体传感器；液体传感器；环境检测

1 传感器分类

传感器技术主要由两个部分组成：包括与待测物反应的部分和实现信号转换的转换器部分。传感器技术中的信号转换器主要是将反应后的效果通过电学或者是光学信号进行表示的部分。由于其所依据的分类方法不同，所以传感器的种类也不同。

依据检测方法进行分类，可以分为：光学传感器以及电化学传感器；

依据反应原理进行分类，可以分为：免疫传感器以及酶生物传感器；

依据检测对象进行分类，可以分为；液体传感器以及气体传感器。

2 气体传感器

气体传感器主要是针对于室内的环境检测，气体传感器有时也可以应用于大气环境中的污染物的检测，例如氮氧化合物和含硫氧化物等的检测，都可以采用气体传感器，并且检测的过程也非常的方便快捷。

以含氮氧化合物为例。含氮氧化合物在大气中主要的来源是汽车尾气的排放，尤其是社会快速发展的这几年，随着经济水平的提高，汽车开始成为大众消费品，直接造成了汽车尾气排放量的不断上升。气体传感器主要是采用金属氧化物半导体实现汽车尾气以及工厂废气中的含氮氧化合物的直接的检测。

以Dutta研制的传感器为例，他主要是以铂作为其电极，将氧化钇和氧化锆作为离子转换器，使用方法是将其放置到气体的排放口，这样可以检测到的含量为10-4～10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的最主要的成分，同时也是进行环境检测时需要重点关注的污染物，由于大气环境中的含硫氧化物的含量在低于10-6的时候，就需要更加精密进行监测，一般情况下会采用高检测灵敏度的表面声波设备。

Starke与其团队研发的气体传感器主要是采用直径为8～16nm的氧化锡、氧化铟、氧化钨纳米颗粒所制成得纳米颗粒传感器来进行对含硫氧化物的检测，这对于NO和NO2的检测可以精确到10-8，在进行检测时，通过提高反应的比表面积来增强反应的灵敏度，进行检测时，对于温度的要求低于其他的传感器，也降低了对于能源的消耗。

3 液体传感器

在应用于环境检测方面时，液体传感器主要被应用于对水的检测。生活中造成水污染的原因很多，这也直接造成了水环境中的污染物的种类繁多，所以液体传感器相比较气体传感器来说，应用的范围更加广泛。水中的污染物大自然造成的部分非常少，污染也不大，我们所关注的是由人为倾倒的无机物以及有机物。在无机物方面的检测中，主要是将重金属离子作为最主要的检测对象;在有机物方面的污染物主要是杀虫剂以及激素类代谢物和多环芳香烃类的物质，在生物生存的环境中，一旦这些污染物的含量超过了标准，就会对生物体的健康和安全造成非常大的影响。

农药残留物质的检测。农药在研发之初就是具有双面性的化学药品，在进行农林病虫害防治的同时，也会对人类的健康造成非常大的影响。中国自古以来就是农业大国，为了保证农作物的产量及质量，大量的使用农药已经成为了一种习惯，所以对农药的残留进行必要的检测也是非常必要的。在进行农药残留物的检测时，目前的方法主要是采用钴-苯二甲蓝染料和电流计就能方便地检测三嗪类除草剂，无需脱氧，直接检测的下限为50Lg/L，如果通过预处理进行样品浓缩后，检测限可以达到200ng/L。

不仅如此，通过要实现对杀虫剂的快速的检测，可以采用其自身带有光纤的红外光谱传感器来进行检测。为了降低光纤中水分子对信号的耗散作用，通常情况下，光纤的内壁都会采用非极性的有机物装饰的气溶胶材料来进行覆盖，这样对于进行光谱分析也有一定的帮助，可以对有机磷类杀虫剂进行光谱分析。

结语

当前，环境监测机构在进行应急检测时，普遍采用的都是传感器技术，但在进行应用的过程中，由于传感器都有其检测的最低含量值，因此在大气中的有害物质的含量低于这一标准时，就需要将气体进行浓缩处理，所以在进行实际所应用的传感器中，大多数体积较大，或者对于检测的物质无法检测的合理的精度，需要中处理废气流，确保污染物能有效的被降解为二氧化碳和水。第三，光催化净化机制处理VOCs，主要是借助光催化剂在紫外线照射下，运用具有氧化还原反应对污染物进行集中处理。其中，使用的较为广泛的就是TiO2，主要是由于该物质具有较好的抗光腐蚀性以及催化性，并且在常温条件下具有较稳定的化学性质。

结语

总而言之，在对VOCs进行检测的过程中，要综合分析和管控不同项目的管理机制，确保整体管控结构和监测符合环境保护的需求，提高社会大众对于VOCs的重视程度，优化不同场所挥发性有机物污染物的监测分析，在优化装修装饰材料的同时，确保污染问题能得到有效的控制。采用更高灵敏度的传感器；不仅如此在进行野外的水体检测的同时，由于水中的污染物种类繁多，这就与实验室中预想的反应要差的多，因此会影响检测结果；有些传感器采用了膜分离分析技术，但在使用的过程中容易损坏，寿命大大缩短，因此需要对其不断的进行更换，由于膜的价格比较昂贵，所以这种传感器无法广泛的应用。随着社会科技的不断发展，传感器技术终有一天可以实现在污染现场进行直接检测，并且实现野外环境下的动态无人检测，为环境的治理工作提供良好的监测作用。

[1]邵红艳.传感器技术在环境检测中的应用研究进展[J].化学分析计量,2009,06:86.

[2]肖飞.新型电化学免疫传感器的制备及其在食品安全检测中的应用研究[D].华东师范大学,2012.