電化學(xué)檢測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)及分析中的運(yùn)用

滑鵬敏

（河北省產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)中心 河北石家莊 050051）

1 前言

現(xiàn)代社會(huì)中，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、生活條件不斷提高，環(huán)境質(zhì)量卻在不斷下降，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活環(huán)境的提高產(chǎn)生了負(fù)面影響。 因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)及分析工作受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。本文闡述了在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用電化學(xué)檢測(cè)法的一種優(yōu)化方式。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性

環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的主要作業(yè)內(nèi)容是通過對(duì)環(huán)境樣品中的污染物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)察與測(cè)試， 再由此判斷實(shí)際的環(huán)境質(zhì)量與污染情況[1]。 故環(huán)境監(jiān)測(cè)工作往往具有反映環(huán)境質(zhì)量的重要作用， 全面的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作能夠在環(huán)境質(zhì)量低于相關(guān)指標(biāo)時(shí)及時(shí)提醒工作人員采取處理措施。因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作通常是科學(xué)管理環(huán)境與環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督的基礎(chǔ)工作， 在現(xiàn)代環(huán)境破壞愈加嚴(yán)重的背景下， 環(huán)境監(jiān)測(cè)已成為環(huán)境保護(hù)中不可或缺的重要工作。 通過環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中對(duì)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀的監(jiān)測(cè)及對(duì)變化趨勢(shì)的分析，不但能判斷當(dāng)前環(huán)境、周邊環(huán)境的質(zhì)量，而且能幫助環(huán)境保護(hù)人員明確其中的主要環(huán)境問題，以便開展切實(shí)、科學(xué)的環(huán)境管理工作。

3 電化學(xué)檢測(cè)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

3.1 特點(diǎn)

在電化學(xué)檢測(cè)中，應(yīng)先將繁雜且測(cè)定難度高的化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)化為測(cè)定難度較低的電參數(shù)， 而后再通過對(duì)電參數(shù)的測(cè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的快速檢測(cè)。同時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)中主要以法拉第定律為基礎(chǔ)，故電化學(xué)檢測(cè)往往能夠?qū)ξ⒘课镔|(zhì)的變化、 反應(yīng)等進(jìn)行有效檢測(cè)。

3.2 優(yōu)勢(shì)

對(duì)比其他檢測(cè)方法， 電化學(xué)檢測(cè)過程所需的溫度相對(duì)較低，故電化學(xué)檢測(cè)法在應(yīng)用中往往僅需要消耗較少能量，而在通過對(duì)其中電位、電極與電池的調(diào)控后，往往能夠進(jìn)一步降低能量損耗，并能降低由電流分布差、 電壓降級(jí)副反應(yīng)等產(chǎn)生的不良影響[2]。 并且，電化學(xué)檢測(cè)中的電參數(shù)往往便于數(shù)據(jù)采集與控制，即便應(yīng)用自動(dòng)化控制作業(yè)，也不會(huì)影響其準(zhǔn)確性。同時(shí)，電化學(xué)檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備及設(shè)備操作條件都相對(duì)簡(jiǎn)單，不僅便于檢測(cè)人員的操作，也能降低環(huán)境監(jiān)測(cè)的成本。 而且電化學(xué)檢測(cè)中主要將電子作為還原試劑，通常不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且基于檢測(cè)過程的高選擇性，也能有效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而降低環(huán)境污染物的產(chǎn)生，以便環(huán)境保護(hù)工作的開展。

4 電化學(xué)檢測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及發(fā)展前景

4.1 電化學(xué)檢測(cè)法的應(yīng)用

4.1.1 生物傳感器技術(shù)

基于對(duì)多種學(xué)科、功能的結(jié)合，電化學(xué)生物傳感器技術(shù)常會(huì)具備較強(qiáng)的特異性分析能力，因此該技術(shù)中具備較高的靈敏度與穩(wěn)定性[3]。 在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)主要通過其內(nèi)部的生物敏感元件對(duì)特異性產(chǎn)生反應(yīng)并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，之后再通過物理元件根據(jù)相關(guān)信號(hào)所表現(xiàn)的聲、電、光、熱等反應(yīng)，使檢測(cè)人員能夠明確檢測(cè)物質(zhì)的特異性及其他信息。 而基于現(xiàn)代社會(huì)中較為嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題， 往往就需要環(huán)境監(jiān)測(cè)人員能夠持續(xù)、有效、快速地進(jìn)行長時(shí)間監(jiān)測(cè)。因此，在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中相關(guān)儀器的質(zhì)量的優(yōu)劣就顯得尤為重要。通過應(yīng)用生物傳感器，往往能夠有效保證監(jiān)測(cè)工作的自動(dòng)化、連續(xù)化，這不僅減輕了環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的負(fù)擔(dān)，也降低了環(huán)境監(jiān)測(cè)的成本，因此，生物傳感器的電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用[4]。 目前生物傳感器技術(shù)除了能檢測(cè)約50 種的環(huán)境污染物質(zhì)外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中有機(jī)物的降解，且能在降解過程對(duì)廢水的毒性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。

4.1.2 生物芯片技術(shù)

生物芯片是生物信息學(xué)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)三者的結(jié)合，由生命材料、玻片或硅片的結(jié)合最終制作而成。 生物芯片技術(shù)屬于DNA 分析技術(shù)的一種， 該技術(shù)往往能夠在2 cm2大小的芯片上集中幾十萬基因，以此芯片做基礎(chǔ)開展的實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)分析工作能夠擁有更高的工作效率與準(zhǔn)確性。 尤其在應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析工作時(shí)，生物芯片能夠?qū)Νh(huán)境、動(dòng)植物乃至人體體內(nèi)有危害的微生物和有機(jī)化合物進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)工作，并能在檢測(cè)后對(duì)保護(hù)基因進(jìn)行選取， 繼而根據(jù)污染源頭制備出針對(duì)性的防治基因產(chǎn)品[5]。 在生物芯片技術(shù)被研制出后，憑借著其超高的靈敏度被廣泛應(yīng)用于生物大分子的檢測(cè)工作中，避免、降低了其他因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

4.1.3 生物電化學(xué)反應(yīng)器技術(shù)

生物電化學(xué)反應(yīng)器是將上述生物傳感器與生物芯片技術(shù)加以一定的輔助儀器進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而形成的化學(xué)反應(yīng)器[6]。 應(yīng)用生物電化學(xué)反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)行的檢測(cè)工作是以該化學(xué)反應(yīng)器為基礎(chǔ)，通過該反應(yīng)器的生化反應(yīng)，達(dá)到檢測(cè)目的?？蒲腥藛T在生物電化學(xué)反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，還研發(fā)出了生物電化學(xué)裝置，在該裝置中安裝可供自行選擇的生物傳感器， 可根據(jù)不同的水體情況應(yīng)用針對(duì)性的儀器進(jìn)行檢測(cè)， 同樣能實(shí)現(xiàn)高效的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，并確保水質(zhì)的安全。

4.2 電化學(xué)檢測(cè)的發(fā)展前景

現(xiàn)階段人們對(duì)環(huán)境的重視程度越來越高，社會(huì)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的要求也在不斷提升。 由此，如何準(zhǔn)確、快速地監(jiān)測(cè)環(huán)境污染物質(zhì)，以及如何便捷、靈活、有效地對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，已成為現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的優(yōu)化發(fā)展目標(biāo)。 現(xiàn)階段常用的環(huán)境污染物分析監(jiān)測(cè)方法主要有液相色譜法、氣相色譜法、理化分析法等，但相關(guān)方法的操作過程往往過于繁雜且難以掌握，這就導(dǎo)致監(jiān)測(cè)人員常會(huì)出現(xiàn)對(duì)檢測(cè)方法不甚熟練的情況，再加上相關(guān)方法中所應(yīng)用的試劑劑量較大且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的長時(shí)間監(jiān)測(cè)，故現(xiàn)階段已經(jīng)有越來越多的環(huán)境企業(yè)及相關(guān)人員在環(huán)境監(jiān)測(cè)過程應(yīng)用電化學(xué)檢測(cè)法。 隨著電化學(xué)檢測(cè)法應(yīng)用范圍的不斷拓展，相信其發(fā)展空間也會(huì)不斷拓展。

5 結(jié)語

綜上所述，電化學(xué)檢測(cè)法能夠全面、科學(xué)、有效地檢測(cè)出環(huán)境污染的源頭，還能全面提升環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析工作的效率。 應(yīng)用電化學(xué)檢測(cè)法的優(yōu)化方法，能夠使環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的成效滿足社會(huì)需求。