电化学检测在环境监测及分析中的运用

电化学检测在环境监测及分析中的运用

许安全

重庆市南岸区生态环境监测站  重庆市 401336

摘要：现代社会中，社会经济不断发展、生活条件不断提高，环境质量却在不断下降，对社会经济、生活环境的提高产生了负面影响。。正是在这样的背景下，环境监控的对象与需求不断得到提高。因此，环境监测及分析工作受到了社会各界的广泛关注。本文阐述了在环境监测中应用电化学检测法的一种优化方式。

关键词：电化学检测；环境监测；分析；运用；措施

1电化学检测的概念

电化学检测是一种基于电化学原理的分析方法，通过测量电化学反应中的电流、电势或电荷变化来获取样品中化学物质的信息。主要基于电极与被检测物质之间的电化学反应，利用电化学技术进行定量或定性分析。电化学检测的基本原理是利用电化学电极与被检测物质之间的电化学反应来实现信号转换。通常使用的电化学电极主要有工作电极、对电极和参比电极。工作电极与被检测物质发生电化学反应，对电极用于修正测量结果，参比电极用于提供稳定的参考电势。电化学检测可以通过测量电流、电势或电荷来获得被检测物质的信息。常见的电化学检测方法包括电位滴定、电流滴定、伏安法、恒电位法、极谱法和阻抗谱法等。通过这些方法，可以对物质的浓度、氧化还原性质、电解质浓度、电荷转移速率等进行分析和测量。电化学检测具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点，广泛应用于环境监测、生命科学、能源存储和转换等领域。例如，电化学传感器可以用于检测水中的重金属离子、药物残留、气体和化学物质浓度等，以及用于生物传感器监测生物分子的浓度和活性。

2电化学检测在环境监测中的应用措施

2.1生物传感器

目前环境污染问题日益严重，为了及时、连续、快速地检测出污染物的种类和含量，有效利用合适的工具变得十分重要。生物传感器作为一种新型的环境监测技术，可以实现自动、连续的环境监测，大大节约环境监测的成本。

在环境监测和分析中，免疫传感器和酶传感器都得到了有效应用，为环境保护等领域奠定了基础。生物传感器能够探测到50多种不同种类的有机污染物，并能对污水中的有机物质进行降解，同时对污水中的有机物质进行有效的毒性评价。

生物传感器可以用于测定重金属离子、微量水、农药和细菌总量等参数。例如，经过化学物质改造后的铁蛋白可用于储存多种微量重金属离子，带有发光基因的重组质粒的受体可用于重金属离子的测定。目前还开发出了一种新的伏安型细菌总数生物传感器，可以更快、更准确地进行细菌计数测量。此外，酶电极还可以测量非流体的微量水。基于免疫分析的原理，生物传感器可以检测各种农药和除草剂的种类和含量。国内外已经开发出多种微生物BOD（生化需氧量）传感器，并广泛应用于环境监测中。其他大多数生物传感器还处于研究阶段，如pH生物传感器，其发展主要基于细菌对葡萄糖的代谢。这些生物传感器在提高环境检测的准确度上具有重要作用。对于中国这个农业大国来说，农药使用不当可能会造成严重的损害。新型的检测传感器在农药残留检测中起到了很大作用。例如，乙酰胆碱酯酶(AChE)传感器被广泛研究，乙酰胆碱酯酶能够水解乙酰胆碱，而有机磷农药可以抑制该酶的活力。通过测定AChE的抑制程度，可以实现对农药含量的高效检测。

2.2生物芯片

生物芯片是利用生物信息学、计算机技术和生物技术为一体的高效环境检测方法，将生物材料与玻璃或硅相结合，制作而成的一种生物芯片，这是一项能够整合成千上万个探针和基因的高通量DNA分析技术。根据试验结果表明，试验数据具有较高的精度和较好的一致性。生物芯片技术在环境监测与分析中具有重要的应用价值，能够对环境中的微生物及有机物进行快速检测，并且转基因药品的基因制品能够对其进行有效的控制。自其出现以来，生物芯片因其高灵敏性、低成本等特性，可实现对各种生物大分子的同步检测及对环境中污染物的实时监测，并且其具有高可靠性、高稳定性、强特异性和耐久性等特点。也可以转换成光信号，不易受其他因素影响，操作方便。随着对生物芯片价值的不断研究，其在环境监测中的应用价值也越来越大，对环境保护也具有更多的重要意义。

2.3生物电化学反应器

生物电化学反应器是由生物传感器、生物芯片、电化学系统及辅助设备等构成的，通过各种设备来完成一系列的生化反应。举例来说，使用透析袋、恒流泵、铁蛋白等电化学体系，将Se与电导率仪器相结合，构建Se—F化学反应设备，实现对水体中磷酸盐含量的监测、对活体水体中磷含量的定量评估、对活体水环境质量的评估以及对赤潮成因的分析。已有学者提出，利用挂膜、聚乙烯醇等方法，将异养反硝化菌附着于活性炭纤维（ACF）上，可获得活性炭纤维（ACF）涂层电极。将脱氮细菌嵌入到聚乙烯醇凝胶中，使其与活性炭纤维紧密结合，构成了聚乙烯醇凝胶覆盖的电极。在生物电化学反应器中，培养在涂层电极中的异养反硝化菌能够利用电子供体氢导致反硝化作用，去除地下水中的硝态氮。随着相关研究的发展，一些研究人员开发了用于环境监测系统的生物电化学装置，使水样达到安全健康使用的标准。在这个设备使用过程中，可以选择自己想要使用的传感器。通常情况下，必须根据待检测的水样来选择检测工具。此外，一些科学家已经完成了含有更多酵母细胞的生物电化学装置的开发，可用于减少环境毒素，对提高环境检测质量具有非常重要的作用。

3电化学检测技术的发展前景

自然生态环境对于人类社会的发展有着较高的重要性，恶劣的环境会严重影响人类社会的发展，对此，只有在社会发展过程中做好对环境变化的监测工作，才能够提前了解到自然生态环境的变化，相关部门也才能及时针对污染问题制定相应的改善措施。伴随着社会的发展，人们在生活质量得到进一步提升的情况下逐渐提升了对自然生态环境的重视程度，社会各界对于环境监测工作也提出了更高的标准。在此情况下，如何科学、准确地监测出环境重点污染物质，以及如何灵活、便捷地针对监测结果展开科学有效的分析，已成为当前环境监测工作中的首要目标。现阶段，使用较多的环境污染分析监测措施主要为气相色谱法、液相色谱法等，但是这些监测措施在实际使用经常由于操作步骤太过复杂且很难完全掌握，这在一定程度上导致了监测人员在实际工作中所使用的监测方法经常出现不够熟练的现象，再加上部分监测方法所使用的试剂在剂量上相对较大，并且很难对一个区域内的环境变化实施长时间的监测，故而现阶段许多环境企业、相关监测人员在实际开展环境监测工作时将电化学检测法作为主要检测方法。伴随着电化学检测法的运用范围得到了进一步扩大，相信在未来此项检测技术也将实现进一步的发展。

4结语

综上所述，随着科学技术的不断进步与发展，电化学检测方法也在不断优化与进步。生物传感器、生物芯片、生物电化学反应器的应用也得到了广泛的推广，并且取得了很好的效果。在当今科技发展的大背景下，电化学分析具有十分广泛的应用前景。在此基础上，应研制出高灵敏、高效率的环境监测设备，并进一步向自动化、集成化方向发展，为环境检测效率的提高奠定良好的基础。

参考文献

[1]郝林源.电化学检测在环境监测及污染物成分分析中的应用[J].节能，2020，39（12）：89-90.

[2]林晓贰.基于电化学检测方法的水质检测系统分析[J].仪器仪表与分析监测，2020，（03）：29-32.

[3]滑鹏敏.电化学检测在环境监测及分析中的运用[J].检验检疫学刊，2019，29（04）：114-115.