传感器技术在环境检测中的应用研究进展

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1、传感器技术在环境检测中的应用研究进展86化学分析计量2009年，第18卷，第6期传感器技术在环境检测中的应用研究进展张义浜邵红艳张家港市环境监测站，张家港215600中国科学院苏州纳米技术与纳米仿牛研究所，苏州215125摘要传感器在环境检测方面可以分为气体传感器和液体传感器，其中气体传感器的主要检测对象为氮氧化合物、含硫氧化物；液体传感器则以重金属离子、农药、多环芳香坯类、生物來源类为检测对彖。综述了近年來传感器技术在环境检测方而的应用研究进展。关键词气体传感器液体传感器环境检测随着人类对环境质量的重视和关注，在实际的环境检源消耗。测过程中，人们往往需要既可以方便携带，又能够实现多种2液体

2、传感器待测物持续动态监测的分析设备和仪器。借助新型的传感在环境检测中，液体传感器更多地应用于水体的检测。器技术，能够满足上述需求。由于水环境中的污染物种类较多，因此液体传感器较气体传传感器技术一般主要包括两部分：能与待测物反应的部感器的应用更为广泛和重要。水体中的污染物除了天然来分以及信号转换器部分。后者的作用是将与待测物反应后源以外，大部分都是人为产生的无机物和有机物。无机物的变化转换成可被仪器识别的电学或光学信号。根据检测中，以重金属离子为重点检测对象；有机污染物，则包括杀虫方法的不同，传感器可分为光学传感器［1］、电化学传感器剂、多环芳香炷类物质、激素类代谢物等。这些污染物如果等［2-

3、4］;根据反应原理的不同，传感器可分为酶生物传感过度超标，都能严重影响到所有生物体，乃至人类的健康和器［5］、免疫传感器［6］、化学传感器［7］;根据检测对象不同，传安全。感器可以分为液体传感器和气体传感器。2.1重金屈离子检测笔者主要对近年來气体传感器和液体传感器在坏境检采矿、冶金、卬染等生产企业排放的废水是水体中重金测中的应用研究进展进行综述。属离子的主要来源。这些牛产废水往往是多种废水的混合物，所含重1气体传感器金屈离子种类繁多，常见的重金属离子有汞、铅、气体传感器可以对大气环境屮的污染物进行监测[&9],锚、镉、銘等。重金屈离子只能发生形态的改变或在不同相如氮氧化合物、含硫氧化物等；

4、也可以对室内的空气环境质之间进行转移，其毒害无法得到根除，若处置不当，容易形成量进行检测，尤其是岀现污染的房屋或楼道，均可采用传感“二次污染”。牛物体从环境中摄取重金属离子，经过食物器快速方便地进行检测。链的放大作用，逐渐在高级生物体内富集，最终导致生物体[10,11]的中毒。若是供人类食用的鱼类金属离子超标，将对人类产以含氮氧化物NOx为例，大部分的含氮氧化物来源于汽车排放的尾气，随着国内消费水平的提高和汽车工业生严重的影响，因此对于重金属离子的检测则更为重要。的发展，汽车尾气排放量呈逐年上升趋势。采用金屈氧化物Burge［15］等人发明的传感器，可以自动抽取地下水样,半导体，可以对汽车尾

5、气或工厂排放气体屮的NO进行直接利用1,2联苯卡巴月井1,2diphenylcarbazide和分光光度计，检测。如Dutta等人［12］设计的传感器，采用Pt为电极,YSZ检测地下水中的重金属珞浓度是否超标。韩国的一个研究小组［16］制备的传感器，体积只有3cmX3cmX9cm，该传感钳-氧化轮-氧化错为氧离子转换器,将其安装到汽车-42+尾气排放口，可以检测含量为1X10〜1X10范围的NOo器根据伏安法原理工作，可以测量出水屮1mmol/L的Cd但该装置也存在一定弊端，其中CO和N02存在一定的交叉除了常见的化学反应检测，釆用一些特殊的牛物来源分反应性。造成酸雨的主要物质含硫氧化物是冃

6、前环境子，也可以方便和灵敏地检测重金属离子。大肠杆菌体内有检测的重点项目，其在大气环境中的含量往往低于1X10-6,一种蛋白可以特异性结合鎳离子，有人［17］在这种蛋白的鎳因此需要更高灵敏度的传感器。如采用表面声波surface离子结合位点附近修饰上荧光基团，当蛋白结合银离子后，acouSticwave设备［13］，可以提高检测的灵敏度，但此种做法荧光基团将被淬灭，荧光的强度与银离子浓度成反比，从而势必会增加检测成本和检测设备的体积实现葆离子的定量检测，检测范围可达10-8〜10-2mo1/L,14Starke等人采用直径为8~16nm的氧化锡Sn02其选择性也非常高，交叉反应仅出现在Cu、

7、CoFe和氧化钢In0、氧化餌W0的纳米颗粒，对NO和NO的Cd等几种离子屮，但传感器对这些二价离子的检测信号至检测限可低于5X10-8，达到了大气检测的要求并且使用了少要比银离子低10倍以上。纳米颗粒的传感器，提高反应的比表面积，从而增加反应灵敏度，且工作温度比常规的传感器大大降低，从而减少了能收稿日期:20090820邵红艳，等：传感器技术在环境检测中的应用研究进展87有人［18］在DNA双链上分别接上发