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摘要：在新时期环境监测科学技术不断发展的背景下，中国环保和生态管理体系技术水平获得了显著提高。对环境监测领域关键技术进行深入分析，可以全面提高这一领域的研发实力。有一定实力的技术人员应结合测试工作，科学合理地提出更完整的测试技术方法，以此提高环保测试工作的实效性。另外，纳米材料传感器对于环境检测非常重要，纳米材料传感器能检测出空气和土壤中的毒素，且具有灵敏度高、精度准等特点，在环境检测中的应用前景广阔。对此，文章重点论述传感器技术在环保检测过程中的运用。
关键词：传感技术；环境检测；应用
Application Analysis of Sensor Technology in Environmental Detection
Lin Liyun
(Foshan Saibao Information Industry Technology Research Institute Co.,Ltd.,Foshan Guangdong,528226)
Abstract:Under the background of the continuous development of environmental monitoring science and technology in the new era,the technical level of China's environmental protection and ecological management system has been significantly improved.In-depth analysis of key technologies in the field of environmental monitoring can comprehensively improve the research and development strength in thisfield.Technical personnel with certain strength should combine the testing work,scientifically and reasonably propose more complete testing technical methods,so as to improve the effectiveness of environmental testing work.In addition,nanomaterial sensors are very important for environmental detection.Nanomaterial sensors can detect toxins in the air and soil,and have the characteristics of high sensitivity and accurate accuracy,and have broad application prospects in environmental detection.In this regard,the article focuses on the application of sensor technology in the process of environmental protection detection.
Key words:sensing technology;environmental detection;application research
随着生活水平的不断提高，人们对环境质量慢慢重视起来。对于实际的环境检测，人们期望的是检测仪器和分析设备应具备检测精准和方便携带的特点，这就需要对一些新型的检测仪器进行探究，使其能够满足人们的要求。环境污染是一个长期存在于社会生活中的问题，它不仅威胁人类和其他动物的健康，还会严重影响社会的可持续发展。环境中各种有害物质包括毒素、重金属、有机污染物等，它们都是对环境造成影响的因素。因此，在这种环境下，科学家和研究人员要对环境污染给予重视[1]。
在传感器技术中，纳米技术被广泛应用于电子、磁性、环境、制药、化妆品、能源、光子学、催化等领域，在环境检测中也得到了相应的应用。在过去的几年里，科学家们一直采用纳米材料传感器对环境中的毒素、重金属离子和有机污染物进行研究测试。
传感器技术由被测物体反应系统和信号转换器两个重要部分组成，其中，信号转换器的功能是将被测物质的反应变化转换成仪器可以识别的电或光信号。根据测试的方法，可以分为光学传感器(图1)和电化学传感器。由于检测对象不一样，也可以用液体传感器和气体传感器进行相应的检测工作[2]。本文结合实际工作，从不同的角度入手探讨传感器技术在环境监测过程中的应用。
图1光传感器检测电路
一、传感器技术的应用领域
(一)检验医学
在科学技术飞速发展的背景下，计算机技术、电子技术和数字信号处理技术得到显著发展，并带动了相关技术的发展。其中，传感器技术及医学的发展与之密不可分。比如，在医院常用的设备中，如果没有传感器技术的运用，那么这些常用的设备就无法顺利研发。而一般医院的设备包括扫描仪、B超声波、彩超、核磁共振等，生物传感器作为一种先进技术，在医疗技术方面发挥着重要作用，它可以检测到一些相应物质，如细菌、病毒、醋酸、尿素、谷氨酸、乳糖、乳酸、尿酸和抗生素，以及可能影响人体健康的癌细胞[3]。
(二)食物分析检测
用于食品分析和控制的传感器具有快速、准确和物美价廉的优点，对于一些以往不能检测出来的物质，在传感器技术的作用下都“无所遁形”。当下，传感器技术在食品检测中的应用，能够准确检测出食品中的蛋白质、有机物等一系列物质，还可以将食品中的添加剂、矿物质与酒精等物质检测出来。
(三)环境检测
为实现可持续发展，人类必须立即采取措施保护环境。在处理环境污染问题之前，必须明确污染物的类型，以便采取适当的补救措施。例如，传感器技术可以实时测试工厂的废水排放是否符合排放标准，这不仅能提高检查员的工作效率，而且对工厂的运作不会造成太大的影响[4]。此外，传感器技术可以测量废水中的酚类微生物、阴离子表面活性剂及土壤中的重金属，这对水体检测具有重要作用。
二、传感器技术在环境检测中的应用
(一)气体传感器
气体传感器通常用来对室内环境进行检测，它可以快速地将空气中的污染物检测出来。在经济飞速发展的背景下，空气中的污染物越来越多，并严重影响到生态环境。对此，传感器技术能够对空气中的有害物质进行检测，在此基础上采取相应的措施则可以很大程度地缓解生态环境的压力。
(二)液体传感器
现阶段，水污染的程度正在加重，水中的污染物数量也在急剧上升。因此，对于水体的检测，液体传感器比较适用。水体中的天然污染物数量并不多，大部分污染是人为因素造成的。在水体污染物中，包括无机污染物和有机污染物，无机污染物主要是重金属离子，而有机污染物则是农药和激素代谢物，如果污染物超过生物环境中实际应用的标准，可能会危及生物体的生命安全[5]。液体传感器可以检测农药残留，中国是农业大国，每年的农药使用量很大，因此，对农药残留进行检测非常必要，能减少农药残留。
(三)重金属离子检测
采矿和冶金工业排放的废水中大多含有重金属离子，即汞、铅、锰等重金属元素。对于重金属元素，只能改变其基本形式，而不能完全消除，如果处理不当，可能会导致再次污染。重金属离子可以通过食物链扩大影响范围，并在生物体中大量积累。例如，鱼是一种经常出现在人们餐桌上的美味佳肴，但如果鱼类摄入了太多水体中的重金属，就会对人类健康造成危害。因此，相关人员要对水体进行全面分析检测，将重金属离子检测出来。另外，对于重金属离子，还可以采用其他方式进行检测，比如利用特殊的生物分子来进行检测，这种方式的检测速率与精准度相比较而言较高。例如，大肠杆菌中存在与镍离子结合的蛋白质，检测人员将荧光强度与镍离子含量关联起来，可以有效地检测出10-8-10-2 mol/L范围内的镍离子。该方法具有很强的选择性和交叉反应，可检测Cu2+、Co2+、Fe2+和Cd2+。传感器具有小型化特点，可以精确确定被测物质的浓度。几个传感器的有效连接允许检测多个指标。基于发光二极管原理的传感器能有效检测pb2+和cd2+，因此，传感器被广泛应用于半导体工业、玻璃工业等产生的污染物检测。
(四)农药残留物质的检测
权威报告显示，在使用农药的过程中，有90%的农药会渗透到环境中，因此，使用农药会污染环境，而环境中残留的农药会通过食物链进入人体，给人体造成极大危害。对于农药的检测，工作人员可以利用光纤红外光谱传感器进行，该传感器可以快速检测农药残留。光纤的内壁覆盖着极性气体和有机材料，信号被光纤中的水分子消散，能用于分析溶液中的有机磷农药，这种传感器在检测中应用非常广泛。
(五)多环芳香烃类化合物的检测
尽管多环芳烃具有高致癌性，但其仍在不少工业设备中有所应用。由于水中的多环芳烃浓度一般为1×10-9，相对来说浓度较低，因此必须采用更灵敏的传感器进行检测。在工业实践中，待测样品中易出现干扰物，例如，土壤会降低检测信号值，如果使用聚合物膜先将非极性的PAH富集，然后再对膜上的物质进行荧光检测，则可以有效解决信号干扰问题。据研究，薄膜富集有助于提升传感器技术的准确性，例如芘的检出限可达6×10-11。
(六)生物类污染物质
生物污染的主要来源一般是生物中潜在的污染物和分子。比如激素分子和代谢物，它们会干扰生物的生长和繁殖。因此，工作人员必须使用恰当的技术检测生物污染物，即致病菌和病毒。当某些细菌菌株存在于水中时，就表明水已被污染。利用传感器技术可以将生物样品中的有害物质检测出来。比如，在对烟草叶进行检测时，可发现其中存在一些植物病毒。在实际应用传感器技术的过程中，能够提高检测人员分析生物污染力的能力[6]。另外，对于一些致癌物质和病菌的检测也要重视。
三、结语
传感器技术在生活中应用广泛，无论是大气监测，还是水污染监测及其他环境监测等，传感器技术都发挥着重要作用。一般来说，在环境监测过程中，传感器应按照一定的环境标准进行预设，这样才可以确保环境监测的准确性，为环保管理部门提供有效数据。比如，大气中的有害物质含量较高，但因为其在空气中分布不均匀，所以传感器检测到的浓度会不同。因此，必须对空气进行采样及浓缩，使传感器的检测结果更加准确，水污染检测亦是如此。此外，环境检测中可能存在许多干扰因素，它们会影响环境监测的结果，对此，应将不同地点的样本提取后采取混合检测方法进行数据分析。当前的传感器技术虽然已经较为成熟，但仍然存在平均成本较高的问题。因此，传感器的技术还有待发展，若能降低传感器综合采买及使用成本，则能够提升我国环境检测和环境管理水平。
【参考文献】
[1]华霞.传感器技术在环境检测中的应用与研究[J].清洗世界，2021(8).
[2]朱兴朝.传感器技术在环境检测中的应用研究[J].区域治理，2018(31).
[3]包金梅，郑昕.传感器技术在环境检测中的应用[J].中国高新科技，2021(1).
[4]刘敏敏，钱佳.探析现代生物技术在环境检测中的应用[J].资源节约与环保，2021(12).
[5]马超，朱国飞，刘丽萍.生物传感器在现代环境污染检测中的应用研究进展[J].农村经济与科技，2018(10).
[6]李文忽.传感器技术在环境检测中的应用研究进展分析[J].科学与信息化，2020(24).
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