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<p>单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习改变命运,知识创造未来,学习成就理想知识创造未来,10 十一月 2026,中国科技大学6环境监测新技术导论,离子敏感膜,内充溶液,内充溶液,内参比电极,离子型传感器的基本结构,图 6-1,1 离子型传感器,中国科技大学6环境监测新技术导论,离子计,离子传感器,参比电极,图 6-2,离子型传感器测定的依据是能斯特方程，即：,中国科技大学6环境监测新技术导论,2、BOD的传感器测定技术,一、压力传感器测定法,BOD,为,生化需氧量,，,一般规定，在,20,温度条件下，培养,5,天所消耗的,溶解氧,作为生化需氧量的数值，称为,5,日生化需氧,量，用,BOD,5,来表示。,中国科技大学6环境监测新技术导论,显示窗,CO,2,吸收剂,压电传感器,样品溶液,电磁搅拌器,1.压力传感器连续测定法基本装置,2.压力传感器测定的特点,中国科技大学6环境监测新技术导论,二、微生物传感器测定法,生物传感器,是一种将,生物敏感膜,与,物理化学信号转换器,及,电子信号处理器,相结合的器件。,基本原理,是：将生物敏感元件发生的特异性反应及信号经由物理原件（转换器）,转变为,光、电、声,等易检测信号，从而间接地获知待测物的有关信息。,中国科技大学6环境监测新技术导论,电流测量,O,2,变化,O,2,消耗,被测物质,微生物膜,透氧膜,氧电极,图 6-4,1.微生物传感器的组成和测试原理,中国科技大学6环境监测新技术导论,2.微生物传感器法,测定,BOD,的过程,中国科技大学6环境监测新技术导论,电磁搅拌器,微电流测试仪,KOH溶液,Pb阳极,Pt阴极,聚四氟乙烯膜,微生物敏感膜,尼龙网,空气,微生物传感器,图 6-5,中国科技大学6环境监测新技术导论,中国科技大学6环境监测新技术导论,3.,其他污染物的微生传感器测定法,一、,持久性有机污染物,的生物传感器,测定技术,地下水和土壤被持久性有机污染物污染的,问题越来越严重,。,最常见的持久性有机污,染物是,绿化烃类,，如：三氯乙烯、四氯乙烯、,1,1,1-三氯乙烷、多绿二苯并二噁英、多绿,二苯并呋喃等。,中国科技大学6环境监测新技术导论,测定三氯乙烯的生物传感器：,敏感膜:,假单细胞细菌JI104,固定在聚四氟乙,烯薄膜上而成。,换能器:,氯离子选择电极,微生物敏感膜,氯离子选择电极,图 6-6：敏感膜附着在氯离子选择电极上组成的生物传感器,中国科技大学6环境监测新技术导论,测定时敏感膜与样品溶液中的,三氯乙烯,作用生成,CI,-,，引起,CI,-,选择电极,的电位发生,变化，记录,E t,曲线，将,E t,曲线与标准,曲线对照，求出三氯乙烯的浓度。,条件最优时，响应时间小于,10,分钟。,线性范围,0.1 4mgL,-1,适合于测定工业,废水。,中国科技大学6环境监测新技术导论,二、,SO,2,微生物传感器测定技术,传感器,由微生物敏感膜附着在,氧电极上,组,成。属安培型生物传感器。,敏感膜,：亚细胞类脂质（一种含亚硫酸盐,氧化酶的,肝微粒体,）附着在醋酸纤维膜上而成。,测定对象,：由,SO,2,形成的酸雨、酸雾样品溶,液中的SO,3,=,。,测定原理：,微粒体氧化,SO,3,=,消耗氧，氧电,极电流下降，,SO,3,=,浓度小于,3.4,X10,-4,molL,-1,时，呈线性关系，检测限为,0.6,X10,-4,molL,-1,。,特点：,重现性好，准确度高，但寿命短，仅,能保存,2,天，供,20,次使用。,中国科技大学6环境监测新技术导论,三、NOx的微生物传感器测定法,传感器组成,：多孔气体渗透膜,、固定化硝化,细菌，,氧电极。,测定对象,：溶液中的亚硝酸盐含量,测定原理,：氧电极电流与硝化细菌耗氧之间,呈线性关系。亚硝酸盐浓度低于,0.59mmol,L,-1,有良好的线性关系，检测限为,0.01mmol,L,-1,。,由亚硝酸盐含量推知空气中,NOx,的浓度。,特点：,选择性和抗干扰性相当高，因,硝化细菌,以,硝酸盐为唯一能源,。挥发性物质如乙酸、乙,醇、胺类（乙二胺、丙胺、丁胺）或不挥发性物质,如葡萄糖、氨基酸、离子(K,+,、Na,+,)不干扰测定。,中国科技大学6环境监测新技术导论,生物传感器还被用于测定焦化、炼油、化工等企业中的,酚,，测定范围为,0.1,20mgL,-1,响应时间为,5,10分钟。此外，用微生物传感器测定,NO,3,、,CO,2,、有机磷,也有报导。,-,中国科技大学6环境监测新技术导论,4、恶臭物质的气味传感器测定技术,恶臭是极其特殊的环境问题，人类可以直接感知它的危害程度。,环境中的臭气成分多为有机化合物，无机化合物只有,氨、硫化氢,等。,被列为重点控制的恶臭物质，各个国家有所不同，主要与社会发展水平有关。,目前，我们国家列出了,8,种控制的恶臭物质，分别是：,氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、,三甲胺、苯乙烯、二硫化碳。,中国科技大学6环境监测新技术导论,一、恶臭物质分子结构与气敏元件的敏,感特性,臭味传感器主要采用气敏材料制备，常用的气敏材料为,SnO,2,。,人们研究发现，,SnO,2,气敏材料的灵敏度与恶臭分子的结构、大小、所带化学基团的种类有着明显的类似性，其结果总结如下：,1.,SnO,2,对无气味或气味很小的分子敏感性极低,2.灵敏性随碳原子数增加而增加,中国科技大学6环境监测新技术导论,3.灵敏度随不饱和度增加而增大,4.醇类分子中，-OH的位置影响灵敏度,5.支链增加，灵敏度下降,6.含有-OH、C O、-CHO、-COOH、,-SH、-NH、-CN等基团的物质灵敏度较高,7.含有O、N、S等强阴性元素的分子灵敏度,较高,8.CH基团能提高灵敏度,9.酯类的灵敏度几乎与碳原子数无关,10.对醚类的灵敏度不高,中国科技大学6环境监测新技术导论,二、SnO,2,气味传感器的制作与结构,首先用胶态的S,n,(OH),n,热解制备SnO,2,。,一般传感器的结构有下述三种。,1.多孔烧结性器件,中国科技大学6环境监测新技术导论,加热丝,铂电极,多孔烧结型器件,图 6-7,用加压、加热、低温,（700900）的制,陶工艺烧结而成,中国科技大学6环境监测新技术导论,2.薄膜型器件,电极,电极,SnO,2,半导体薄膜（100,以下）,3mm,x,3mm,厚：0.6mm,绝缘基片,加热器,3.厚膜型器件,SnO,2,半导体,氧化铝基片,加热器,电极,400,800烧结,1小时即可成型,图 6-8：a 薄膜型；b 厚膜型,a,b,中国科技大学6环境监测新技术导论,三、测试过程与原理,SnO,2,是,N,型半导体，属电阻型传感器，,利用,恶臭物质的分子吸附在表面引起器件电导率变化,进行测定。,测定时，首先要对器件进行加热，加热的作,用是：,1.灼烧器件表面的油垢或污染物。,2.加速被测分子的吸附、脱附过程。,加热温度一般为,200,400,，,现以,N,型半导,体吸附气体时的器件阻值变化为例说明这一过程。,中国科技大学6环境监测新技术导论,通电加热时，不同的传感器会表现出不同的过程特征。对,N,型半导体器件,通电后，敏感元件的电,阻值首先急剧下降，一般约经过2,10分钟后达到,稳定的电阻值输出,状态。如图6-9。,达到初始稳定状态,的,时间,和,阻值,即与,原件材料有关，也,与所处环境条件有,关。达到这一状态,后才能进行测定。,阻值,时间,阻值变化,氧化型,还原型,初始稳态,t,(测),图 6-9,加热,中国科技大学6环境监测新技术导论,器件被加热到初始稳态后，当气体分子与元件表,面接触并吸附时，首先是被吸附分子在表面自由扩,散（称为物理性吸附）而失去运动能量，在这个过,程中，一部分分子被蒸发掉，剩下的一部分利用,热,分解,而,固定在吸附位置上,（化学吸附）。,若半导体器件的,功函数,小于,吸附分子,的,亲和力,（亲和力表示气体分子的吸附和渗透能力），被吸附,的,气体分子,就会从,元件表面,夺取电子,而以,阴离子,形,式吸附。,具有,阴离子,吸附特性的气体称为,氧化性气体,，,或电子接受性气体。如,O,2,、NO,x,等。,中国科技大学6环境监测新技术导论,若半导体材料的,功函数,大于,被吸附气体的离子化,能量,，被吸附的,气体分子将把,电子给予,元件,而以,阳离,子,形式吸附，具有阳离子吸附倾向的气体称为,还原型,气体。也叫电子给与型气体。如：,H,2,、CO、乙醇,等。,对于像,SnO,2,这样的,N,型半导体器件，当,还原性气,体,吸附在表面时，会使器件的,载流子数目增加,，表现,出,元件阻值减小,的特性。,当,氧化性,气体吸附在表面时，会使器件的,载流子,数目减少,，表现出,元件阻值增大,的特性。如图6-9。,P型半导体器件吸附氧化性和还原性气体的阻值,变化正好与前者相反。,中国科技大学6环境监测新技术导论,达到初始稳态的元件迅速置入,被测气体,后，,电阻值,增大,或,减小,的,速度,称为气敏元件的,响应速度,特性。各种元件响应速度不同，一般情况下，元件通电20秒后才能出现阻值变化后的稳定状态。,气体传感器的一般测试装置如下图：,中国科技大学6环境监测新技术导论,R,1,R,2,R,3,R,g,图 6-10,气体,中国科技大学6环境监测新技术导论,这是一个惠斯登电桥，,Rg,为气敏传感,器，没有测定时，电桥处于平衡，一旦有气,体吸附在,Rg,表面，无论是电阻增大还是减小，电桥都将失去平衡,。,中国科技大学6环境监测新技术导论,电桥,输出信号的大小,反映了气体的,种类和浓度,。,电阻变化与被测气体浓度的关系为：,lg,R=mlgC+n,R-电阻变化值,C-气体浓度,m-直线的斜率,n-直线在纵轴上的截距,中国科技大学6环境监测新技术导论,四、SnO,2,传感器的应用,1.恶臭物质的测定：,氨、甲硫醇、硫化氢、甲硫醚、二甲二硫醚、,三甲胺、苯乙烯、二硫化碳等的测定。,2.对其它气体的测定：,如 CO.CH,4,.C,2,H,6,.C,3,H,8,.丙酮气等的测定,中国科技大学6环境监测新技术导论,五、其它类型的气味传感器,1.,WO,3,+0.8%Au,可测,氨,0.00550ppm,+0.4%Pt,0.550ppm,2.TiO,2,+0.5%Ru,可测,三甲胺,300ppm,3.石英传感器,：在石英表面黏附一合成膜，利用,恶臭分子,吸附后使固有频率发生变化进行测定。,4.生物膜传感器,：取自动物嗅觉细胞，利用,恶臭,分子,吸附后膜电位的变化进行测定。,5.液晶传感器,：利用,恶臭分子,接触液晶时产生变,色的现象进行测定。,6.色素膜传感器:,根据,恶臭分子,吸附在,甜菜碱,等色,素膜上时，颜色发生变化进行测定。,中国科技大学6环境监测新技术导论,5、光纤传感器及其在环境监测中的应用,一、引言,光纤传感器是随着光导纤维及光纤通讯技术的,发展而发展起来的。,与传统的传感器相比，光线传感器,灵敏度高,、,结构简单、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、光路,可弯曲，便于实现遥测,等。,光纤传感器主要由,光纤,、,光源,、,光探测器,等,组成，结构可简单表示如下：,中国科技大学6环境监测新技术导论,光源,入射,光纤,被测对象,光敏元件,出射,光纤,信号接收与处理,图6-11 光纤传感器的结构,光纤一般由纤芯、包层、保护层组成如图6-12,纤芯,包层,保护层,图6-13 光纤,通常，光纤的总直径为,100200,微米，纤芯的直径约为,575,微米，纤芯的光折射率应尽可能高，包层的光折射率应尽可能低。,中国科技大学6环境监测新技术导论,光纤的传光主要是,以折射,的形式进行，根据光,的折射原理，当光从折射率较大的,光密物质,折向折,射率较小的,光疏物质,时，若,入射角大于临界角,，则,光线不会透过界面，而全部反射到光密物质内部，,这就是说,光被全反射,，光线就是根据这一原理传光,的。传光方式如图6-14。,图6-14,入射光,折射率很大,折射率很小,中国科技大学6环境监测新技术导论,传感器的测试原理,就是被测对象对光纤传光量的,调制原理,。调制分为多种方法：如,波长,调制、,相位,调制、,频率,调制、,微弯损耗,光强调制、,吸收特性,的,光强调制等。,二、大气污染物光纤传感器测定法,利用大气中不同成分的气体具有不同的吸收光,谱特征来检测大气污染物。通过吸收率大小及光强,度的变化，可测定污染物的浓度。对多成分的待测,气体，可用多波长的激光光源进行探测，探测大气,成分的光纤传感器如图6-15。,中国科技大学6环境监测新技术导论,分光探测器,1,2,放大器,放大器,信号处,理系统,1,2,耦合头,入射光线,出射光纤,样气入口,样气出口,在样品观察盒内有一对多次反射镜，使载有吸收光谱信息的光经耦合头传出，经过出射光纤到达光检测器，分别测出,1、,2,的吸收光谱，从而达到检测气体成分的目的。,图6-15,激光器,1,2,中国科技大学6环境监测新技术导论,如检测,NO,2,:,NO,2,在可见光区域有吸收带，用氩离,子激光器同时发射多波长激光，,NO,2,对,514.5nm,的光,吸收小，对,496.5nm,的光吸收大，故正好被有效利用,。若用光谱更宽的半导体发光二极管(,LED,)，可对各,种气体同时进行检测。,光纤损耗最小的波长在红外区，这正是许多气,体分子的吸收光谱区，故光纤传感器最适合检测气体,分子。用1.3,m,的,LED,能检测大气中,H,2,O,分子。用其,它发射波长的,LED,和,氙灯,光源，可检测,CO,2,、,CH,4,、,HCI,等分子。,中国科技大学6环境监测新技术导论,6 碳纳米管传感器,6.1碳纳米管气体传感器,中国科技大学6环境监测新技术导论,一.基本概念,碳纳米管吸附某些气体时如,NO,x,后，导电性发,生变化，变化幅度达,3,个数量级之多，因此，可用,碳纳米管作为气体传感器测定大气污染成分。,实验发现，将碳纳米管置于体积分数为,2,10,-,4,（200ng/L）的,NO,2,气氛中时，电导率在,210,秒钟的时间内增加,3,个数量级。而置于含,1%NH,3,的气氛中时，则在,12,分钟内降低,2,个数量级。,中国科技大学6环境监测新技术导论,碳纳米管吸附气体后导电性的变化可用密度函,数理论对吸附进行理论计算，计算结果表明：,NO,2,在碳纳米管表面吸附的结合能约为,0.9eV,(相当于,77.0kJ/mol),说明,NO,2,在碳纳米管表面的吸,附是一个强烈的物理吸附过程，接近于化学吸附的,程度。一个,NO,2,分子能从碳纳米管得到约相当于,十,分之一个电子,的能量，因而使碳纳米管中的,空穴浓,度变大,，导电性增加。,而,NH,3,是,Lewis,碱（凡是能给出电子对的分子、离子、原子团统称为Lewis碱），在碳纳米管表面发生物理吸附后，能给出一部分电子到碳纳米管中去，使碳纳米管,空穴浓度降低,，因而导电性下降。,中国科技大学6环境监测新技术导论,二.碳纳米管的修饰改性,1.碳纳米管表面有机修饰,有机修饰是使有机分子通过共价或非共价,作用被覆在碳纳米管表面，被覆的有机分子,改变了碳纳米管的电子分布，从而可以改进,这方面的性质。,2.碳纳米管氧化处理,氧化处理也会改变碳纳米管的电子分布，,进而改进这类传感器的气敏性。如Valentinid,等揭示出经氧化处理的碳纳米管薄膜的导电,中国科技大学6环境监测新技术导论,性发生显著变化，从半导体型转变为金属型。,3.掺杂,通过掺杂原子与气体分子的相互作用，可,有效的改进碳纳米管的气敏特性。,如掺杂N的碳纳米管，表面形成类似于吡啶,的位点，能有效的检测NH,3,、丙酮和乙醇等气,体。,掺杂B的碳纳米管，对氰化物有良好的灵,敏度，还可用于监测甲醛气体。,掺杂Mo的碳纳米管，对CO有较好的灵敏度，因,此可用于制备CO传感器。,中国科技大学6环境监测新技术导论,三.特点与应用：,用碳纳米管做成的气体传感器具有,响应快,、,灵,敏度高,、,重现性,好以及能在,室温,下工作的特点，特,别易于做成微型传感器。,碳纳米管传感器可用于测定大气中的,NO,2,、,NH,3,、O,2,、SO,2,等。也可用作对,汽车尾气,和,工业废,气,等有毒气体的测定。,中国科技大学6环境监测新技术导论,6.2 基于碳纳米管的生物传感器,-,在农药残留检测中的应用,基于碳纳米管修饰电极的酶生物传感器在环境分析中，,特别是在农药分析中有广泛的应用。这种传感器一般有两种,酶修饰方式，即：,一是采用乙酰胆碱与胆碱氧化酶的双酶体系，以氯化,乙酰胆碱为底物，其原理是乙酰胆碱酯酶,（Acetylcholinesterase AchE)能够选择性地催化底物水,解。,二是采用乙酰胆碱单酶体系，以氯化硫代胆碱为底物，,酶的催化活性能够被有机磷（OPs）或氨基甲酸酯类农药所,抑制，利用这一特性可制成用于测定农药残留量的生物传感,器。,中国科技大学6环境监测新技术导论,如利用,戊二醛,交联法将,乙酰胆碱酯酶和牛,血清蛋白,固定在碳纳米管电极表面制备的生,物传感器，可用于检测有机磷农药。对几种,农药的响应线性范围分别为：,甲基对硫磷,：110,-8,110,-3,mol/L,乐果,：110,-7,110,-3,mol/L,敌敌畏,：110,-8,110,-3,mol/L,将,有机磷水解酶,固定于碳纳米管膜上，做成传感器，对,甲基对硫磷,和,甲基对氧磷,的检出限分别为：810,-7,mol/L和110,-7,mol/L，,而且还有良好的重现性。,中国科技大学6环境监测新技术导论,7.分子印迹聚合物电化学传感器,一.引言,在环境监测中涉及到许多传感器技术，如离,子型传感器、氧化物气味传感器、生物传感器等。对于,BOD,的测定，主要使用,生物传感器,。但生,物传感器有一定的局限性，如难以长期 保存，检,测对象有限，选择性不好等。,分子印迹技术,有可能弥补生物识别元件的不足，,为传感技术的发展开辟新的途径。,中国科技大学6环境监测新技术导论,通过分子印迹技术可以获得高度稳定的合成,聚合物分子印迹聚合物(MIPs)，它的识别部,位可根据待测分子的结构和官能团来进行“量身”,定做(tailor made)，因此具有模拟天然受体的,分子识别能力。此外，MIPs还具有制备简单、快,速，稳定性好，可以长期保存等优点。而,电化学,传感器,具有设计制造简单、灵敏度高、价格低廉、,容易微型化等优点。,中国科技大学6环境监测新技术导论,尽管分子印迹技术的主要应用目前仍然是在分,离领域，但将分子印迹聚合物用作,识别,元件构建,新一代的电化学传感器已经有了初步的研究，并,具有可观的应用前景。,通常为了获得最大的响应和最小的干扰，或,便于重复使用，一般将 MIPs传感器的识别元件,以膜或粉末形式通过适当的方法固定在转换器表面。,印迹聚合物制成的,仿生传感器,已经用于,氨基酸衍生,物、吗啡、金属 离子、除草剂、有机溶剂、神经,性毒剂水解产物,等的检测。,中国科技大学6环境监测新技术导论,二.分子印迹聚合物（MIPs）传感器的类型,1.MIPs电导型传感器,A,+,B,分子印迹聚合物,中国科技大学6环境监测新技术导论,2.MIPs离子敏感场效应转换型传感器,制备这种类型的,传感器要求控制印迹,膜的厚度，且印迹,膜能牢固地粘附在基,体上。Pogorelova,等利用,磷酸基团,和,巯,基基团,与,四丁氧基钛,间的配位作用，制备了,二氧化钛印迹聚合物,。,将该印迹聚合物修饰在离子敏感场效应转换装置上，,制成的传感器可用于检测,苯甲基磷酸,和,苯硫酚衍生,物。,印迹膜,漏极,中国科技大学6环境监测新技术导论,Lahav等将,氯代芳香酸印迹二氧化钛,薄膜,用作,离子敏感场效应,转换装置的识别元,件，制备了,4,一,氯苯氧基乙酸钠,和,2，4,一,氯苯氧基乙酸二钠,传感器。,中国科技大学6环境监测新技术导论,3.MIPs安培型传感器,该类型传感器是根据,目标分子的浓度与固 定电位下的电流呈线性关系来进行测量。,目标,分子在工作电极表面的扩散是电流产生的前提，,因此，制备的印迹膜必须是,多孔,的。测量过程,中，模板分子首先与印迹膜选择性结合，再在,电极表面进行电子传递，产生信号。,中国科技大学6环境监测新技术导论,（1）目标分子产生信号,将分子印迹技术与基于自组装邻氨基,硫酚的电聚合相结合，采用,硝基苯作为模,板分子,制备的印迹薄膜，能够作为电化学,传感器的识别元件，用于选择性检测目标,分析物,硝基苯,。检测采用恒电位计时安培,法实现，响应在2min 内达到稳定。,中国科技大学6环境监测新技术导论,硝基苯,中国科技大学6环境监测新技术导论,（2）竞争形式,Pilesky 等利用长链硫醇和胆固醇间的疏水,作用制备了胆固醇的二维印迹膜。由于胆固醇,没有电活性，因此实验中采用铁氰化钾作为,分,子探针,对胆固醇进行间接测定。当模板分子被,洗脱后，铁氰化钾小分子可以自由通过印迹膜,中所形成的识别孔穴发生氧化还原反应。当识,别孔穴,捕获胆固醇,分子后，影响了铁氰化钾的,传质过程，使铁氰化钾的氧化还原电流降低。,中国科技大学6环境监测新技术导论,胆固醇,铁氰化钾,中国科技大学6环境监测新技术导论,4.MIPs伏安型传感器,（1）被分析物产生信号,Makote 等将,四甲氧基硅、苯三甲氧基硅、,甲基三甲氧基硅,与,印迹分子(,多巴胺,),按一 定 比例混合制备 的溶胶溶液，通过旋转涂膜的方法修饰于玻碳电 极表面，制成 MIPs基,多巴胺,电化学传感器。将多巴胺用磷酸缓冲溶液除去后，采用伏安法进行测 定。该印迹膜对多巴胺分子具有特异的识别性能，受到其他物质的干扰很小。,中国科技大学6环境监测新技术导论,（2）竞争产生信号,KrSger 等把MIPs运用于差示脉冲法测定除草剂,2，4 一二氯苯氧基乙酸,。该方法采用两种不同的电活性物质，即,2，4 一二氯苯酚,和,尿黑酸,竞争结合键合位点，这两种物质都可用差示脉冲法检测出来。但是 2，4 一二氯苯酚对印迹膜有很强的非特异性吸附，而尿黑酸能特异性结合印迹 空穴，因此选用尿黑酸测定待测物。,中国科技大学6环境监测新技术导论,三.分子印迹聚合物电化学传感器的特点,（,1）分子印迹传感器是由具有高度选择性的分子识别材料与灵敏度极高的能量转换器结合而成的，因而它具有很好的专一性和极高的灵敏度，一般不需要进行样品的预处理。,（2）分子印迹传感器体积小，可实现连续的,在线、在体监测。,（3）所用样品量小，可以反复多次使用。,（4）成本低廉，操作简便。,中国科技大学6环境监测新技术导论,四.问题与发展,分子印迹传感器具有的高度选择性和专一 性及良好的抗恶劣环境的能力，使分子 印迹技术在电化学传感器领域已经获得了一些应用。但是仍然存在许多亟待解决的问 题，如对机理的研究相对落后；应用领域 和环境有待拓宽；制备技术有待深化。未 来分子印迹电化学传感器的研究应注重以下几方面的发展：,中国科技大学6环境监测新技术导论,（1）合成新的功能单体，改善印迹聚合物对模板分子的亲和性，提高特异性键合和非特异性键合比,（2）制备含有多种印迹聚合物的敏感层，实现多分析物的同时检测。,（3）注重能在水溶液中使用的分子印迹传感 器的制备。,（4）将分子印迹传感器做成探针，插入生物组织或细胞内直接进行检测。,（5）重视理论研究，同时开发新的应用领域。,中国科技大学6环境监测新技术导论,8 无线传感器网络技术,无线传感器网络（wirelee sensornetwork,WSN）是由部署在,监测区域内,大量,微型传感器节点,组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统。其目的是协作的感知对象的信息，并发送给观察者。,传感器、感知对象,及,观察者,构成了传感器网络的三个要素。,无线传感器网络技术综合了微电子技术、嵌入式计算机技术、现代网络技术、无线电通信技术及分布式信息处理技术等先进技术。,中国科技大学6环境监测新技术导论,嵌入式操作系统：一般指非桌面计算机系统。有计算机功能且可以嵌入到专用设备并发挥专用功能的计算机设备或器件。,一、无线传感器网络的组成与结构,无线传感器网络通常包括,传感器节点,、,汇聚节点,和,管理节点,几部分，如图,中国科技大学6环境监测新技术导论,Internet、卫星,或移动通信网络等,任务管理中心,汇聚节点,监测区域,传感器节点,中国科技大学6环境监测新技术导论,1.,传感器节点,能 量 供 应 模 块,传感器模块,处理模块,无线收发模块,2.汇聚节点,中国科技大学6环境监测新技术导论,二、无线传感器网络的特点,1.传感器节点数目大、密度高，采用空间,位置寻址。,2.传感器节点的能量、计算能力和储存能,力有限。,3.无线传感器网络的拓扑结构易变化，有,自组织能力。,4.传感器节点具有数据融合能力。,（传感器网络拓扑结构是指网络中各个传感器节点相互连接的形式）,中国科技大学6环境监测新技术导论,</p>