环境检测中传感器技术的应用
袁振
(华正检测中心有限公司,山东 淄博 255000)
摘要:环境检测中应用传感器能够帮助检测人员更好地检测空气、土壤和水体中的污染物,为生态保护和环境污染治理提供便利。文章分析和讨论了生物传感器、气体传感器和液体传感器在环境检测中的应用,为今后的检测工作提供参考,保障环境检测的效果。
关键词:传感器技术;环境检测;应用
文献标识码:A
中图分类号:TP212
文章编号:20964137(2021)08-31-02
DOI:10.13535/j.cnki.10-1507/n.2021.08.08
近几年可持续发展理念不断深化,环境检测工作逐渐受到社会各界的关注,经济发展中如何保护自然生态环境需要引起人们的关注。传感器技术是环境检测中的一种关键技术,具有良好的环境检测效果,能帮助检测人员及时发现环境中的问题,促进环境质量的提高。
1 传感器技术传感器技术在环境检测中的应用体现在2个方面:①与检测物质中的污染物发生物理或化学反应,判断检测物质中是否存在污染物:②把化学信号转化为电信号。传感器技术的应用在很大程度.上提升了环境检测结果的可信度。
根据检测方式的不同,可将传感器技术分为光学传感器和电化学传感器:根据反应机理的不同,可分为生物传感器和免疫传感器;根据检测对象的不同,可分为液体传感器和.气体传感器。
2 传感器技术在环境检测中的应用2.1 生物传感器技术
生物传感器的基本原理是将功能基因、抗体等生物材料作为敏感材料,利用信号采集装置采集生物化学信息,分析转化为电信号的生物化学信息。随着生物传感器技术的不断发展,敏感材料和传感器元件越来越多,有助于准确识别环境中更多的污染物质。
与常规传感器相比,生物传感器具有更强的选择性,操作也更加便捷,测试速度更加快速,结果也更为准确。生物传感器技术大多应用在大气环境检测中:①二氧化硫检测。利用氧电极与含有亚硫酸盐氧化酶的肝微粒体构筑生物传感器,以雨水为对象,通过测定亚硫酸盐浓度检测大气环境中二氧化硫的含量。传感器中设置的微粒体能够氧化亚硫酸盐,消耗一定的氧气后,可降低低氧电极周围的溶解氧浓度,带动传感器内电流的波动,以间接方式反映亚硫酸盐浓度,该方法在重现性和准确性方面有明显优势。②二氧化氮检测。多孔气体渗透膜与固定消化细菌和氧电极配合构建生物传感器,硝化细菌对亚硝酸盐进行硝化,使生物传感器具备呼吸活性,保证了检测效果的可靠性和准确性。
2.2 液体传感器技术
水体环境的检测是通过液体传感器技术实现的,液体传感器技术能够检测水体中的各种污染物。随着工业化进程的加快,经济社会快速发展,同时也引发了严重的环境污染。近几年,水体污染物类型持续增多,污染程度不断加深,做好水体污染物的检测工作,具有重要意义。目前来看,水环境污染的主要污染物有2种:有机物污染和无机物污染。这些污染物绝大多数是人类生产生活中产生的,污染物排放超出环境承受能力,引起水体污染。液体传感器技术在水环境检测中的应用主要体现在以下2个方面。
2.2.1 重金属离子检测
随着工业化进程不断加快,我国冶金、采光等行业迅速发展,社会生产力提高的同时,也带来了严重的环境污染问题,水环境污染中重金属污染问题尤其突出,比较常见的重金属物污染物有铅、汞等,这些污染物对人体危害巨大,且无法完全去除,一旦进入水体,将会引起严重后果。Buige等发明了液体传感器技术,将其应用到水环境检测中,能够;及时发现水体中的重金属物质,同时检测重金属含量。
2.2.2 农药残留物检测
农药广泛应用于农业生产中,在预防病虫害方面发挥着极其重要的作用,但不合理的使用使环境受到了污染。农药中有多种有害化学成分,发生残留后,会通过富集集中到人体,对人体产生严重影响。我国是农业大国,农药用量十分巨大,因而农药残留物检测工作尤为重要。液体传感器技术通过钴-苯二甲蓝染料同三嗪类除草剂的化学反应,检测水体中是否存在农药。
2.3 气体传感器技术
气体传感器的基本原理:气体通过传感器探头时,探头收集和分析气体的相关信息,将获得的气体体积分数转化为电信号,通过分析判断是否存在污染物质。气体传感器能够检测大气环境中的氮氧化物以及含硫氧化物,该方法操作简单,检测效果良好。
以氮氧化物为例,利用气体传感器技术检测氮氧化物时,通常利用金属氧化物半导体对其进行检测,目前研究人员又提出了更为先进的技术,Dutta研发的传感器将铂作为.电极,离子转换器采用的是氧化钇和氧化锆,检测废气时,只需将其放在排放口位置,待数据收集后,便可准确检测出氮氧化物的含量。
含硫氧化物也是大气污染物之一,更是引发酸雨问题“元凶”之一。检测中,为进一步提高含硫氧化物的检测精度,Starke团队开发出-种全新的气体传感器,该团队在传感器中使用了直径8~16nm的氧化锡、氧化钢和氧化钨纳米颗粒,这种纳米传感器在含硫氧化物检测中发挥了显著效果,使检测精密度进一步提升。
3 结语传感器技术越来越广泛地应用于环境检测中,但由于各种因素,传感器技术未能充分发挥作用,尤其是在野外水体检测中,水中存在大量的污染物严重影响了检测过程。因此,要想将传感器技术更好地应用到环境检测中,工作人员要根据实际情况提前做好计划,最大限度地发挥传感器技术优势。
作者简介:袁振(1984-),男,山东淄博人,华正检测中.心有限公司工程师,研究方向:环境影响评价及检测。
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(责任编辑:孙兰兰)