摘要：隨着經濟的迅猛發展和社會的日新月異, 人們對重金屬的開採及加工越來越頻繁, 這使得不少重金屬存在於大氣水以及土壤中, 在很大程度上加重了環境污染, 科學技術的迅猛發展爲重金屬檢測傳感器技術的研究提供了很好的途徑。針對上述背景下, 對重金屬檢測傳感器技術研究與應用進行合理性闡述, 以促進重金屬檢測傳感器技術的進一步發展。
關鍵詞：重金屬檢測; 傳感器技術; 環境污染;
重金屬污染是環境污染的一個重要組成部分, 重金屬在自然界中廣泛存在, 隨着人類的開採、冶煉、加工活動而使得重金屬轉變成化學狀態或化學形態廣泛分佈於大氣、水、土壤中, 隨着時間的積累而不斷留存、遷移, 從而引發嚴重的環境污染問題;重金屬甚至還會隨着廢水的排出而流入海洋中, 對魚和貝類造成嚴重的危害;重金屬還會附着在人類的鼻腔和食物上, 造成人類呼吸道感染和重金屬中毒[1]。重金屬具有沉積性和不可降解性, 是一種非常危險的污染源, 因此對於重金屬的研究與檢測是十分關鍵的。透過調查與研究, 發現重金屬檢測傳感器技術主要分爲離子選擇性電極傳感器技術、光纖化學傳感器技術、生物傳感器技術以及微電極矩陣傳感器技術四個方面, 本文透過對這四種傳感器技術在重金屬檢測中的研究與應用作簡要分析, 以推動重金屬檢測傳感器技術的發展。
1 離子選擇性電極傳感器技術。
離子選擇性電極傳感器技術是一種操作簡單、性價比高、準確有效的重金屬檢測傳感器技術。離子選擇性電極傳感器技術因爲不需要提前對樣品進行操作而被廣泛應用於重金屬的在線檢測中。目前, 國內外學者對離子選擇性電極傳感器技術進行了大量的研究, 發現選擇性高、經濟簡單的離子選擇性電極主要分爲基於聚氯乙烯膜的離子選擇性電極和基於流系玻璃膜的離子選擇性電極兩種[2]。
1.1 基於聚氯乙烯膜的離子選擇性電極。
目前在對基於聚氯乙烯膜的離子選擇性電極的研究中, 主要是對離子選擇性電極的重金屬離子的識別以及聚氯乙烯膜的結構和性能進行研究, 同時, 對不同的載體和膜增塑劑對離子選擇性電極性能的影響作簡要分析, 從而提高對重金屬的識別能力。
1.2 基於流系玻璃膜的離子選擇性電極。
基於硫系玻璃膜的離子選擇性電極良好的紅外線透過性是其他離子選擇性電極無法相提並論的。許多發達國家都透過購買硫系玻璃膜的離子選擇性電極來用於重金屬檢測工作。
2 光纖化學傳感器技術。
對於光纖化學傳感器技術的研究比離子選擇性電極傳感器技術的研究還要早, 光纖化學傳感器技術的研究始於美國研究所, 從那以後, 許多國家都在實驗室中對光纖化學傳感器技術進行研究, 並應用到重金屬檢測中。陳雷等人對基於聚氯乙烯膜的光纖傳感器進行研究並應用到銅離子的檢測中, 取得了良好的效果[3]。李學強等人將註冊分析法和激光激發熒光光譜技術應用到對金屬離子傳感器的研製中, 使我國飲用水中的重金屬檢測工作取得了很大的進展。
3 生物傳感器技術。
第一個生物傳感器始於Red String儀器公司。之後, 又在多個公司相繼推出, 這些生物傳感器主要是對人類血糖和尿糖中的重金屬物質進行檢測。重金屬物質在人體中的留存和遷移會對人體的健康造成極大的威脅, 生物傳感器可以與人體生物識別因素相互影響, 以達到對人體中的重金屬含量進行檢測, 從而預防重金屬中毒的目的。透過研究發現, 生物傳感器主要分爲蛋白質爲基礎的'生物傳感器以及整個細胞爲基礎的重金屬傳感器兩種。
3.1 蛋白質爲基礎的生物傳感器。
生物識別因素主要是促進消化的酶、防止病毒入侵的抗體、增強體質的金屬鍵鍵合蛋白以及脫輔基酶蛋白質。以這幾種生物識別因素爲基礎製作蛋白質爲基礎的生物傳感器, 用來檢測銅離子、鋅離子、汞離子以及鉛離子等金屬離子。傳統的生物傳感器存在靈敏度低、選擇性差等一系列缺點, 因此必須研製出選擇性高的新型傳感器來實現對重金屬離子的檢測, 這種新型傳感器被稱爲蛋白質爲基礎的生物傳感器。
3.2 整個細胞爲基礎的重金屬傳感器。
整個細胞爲基礎的重金屬傳感器可以實現對微型有機體生物標識的檢測, 它具有所受干擾因素少、反應速度快等一系列優點, 可以實現對苔蘚、海藻、酵母等海洋生物中的重金屬的檢測。隨着生物醫學和環境工程的蓬勃發展, 可以透過改進主傳感器的途徑來解決重金屬檢測過程中的干擾問題, 即在基因層次上設計細胞器。
4 結語。
綜上所述, 本文透過對重金屬檢測傳感器技術研究與應用進行分析, 主要從離子選擇性電極傳感器技術、光纖化學傳感器技術、生物傳感器技術以及微電極矩陣傳感器技術這四個方面作簡要分析, 爲傳感器檢測技術在重金屬中的研究與應用提供理論支援, 以減少重金屬污染現象的發生。
參考文獻
[1]張濤, 蘇倡, 劉豔, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重組鐵蛋白富集重金屬離子的特性及化學傳感器的研究[J].海洋與湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.
[2]呂攀攀, 肖芳蘭, 嚴錫娟, 等.構建一種基於雙啓動子模型的特異性檢測鎘離子的大腸桿菌傳感器[J].生物工程學報, 2015, 31 (11) :1601-1611.
[3]賈朔.邊超, 佟建華, 等.基於納米金Core-satellites等離子體耦合增強效應的汞離子光纖傳感器的研究[J].分析化學, 2017, 45 (6) :785-790.