在水環境保護、飲用水安全、工業生產監控等領域，水質檢測儀器是至關重要的專業設備。而理解其核心工作原理是選擇合適儀器、正確解讀數據的基礎。下面便詳細介紹電化學法、光學法以及生物傳感這三類主流水質檢測儀器的核心原理與應用特點。 電化學法水質檢測儀器 電化學法是水質檢測中應用最廣泛的技術之一，其核心在于測量待測水質參數與電極之間發生的電化學反應所產生的電信號（如電流、電壓、電導等）。 1、離子選擇性電極法 (ISE)：如pH檢測儀、各類離子計（如氟離子、硝酸根離子檢測儀）。關鍵部件是離子選擇性電極膜，它對特定離子具有選擇性響應。當電極浸入溶液，目標離子在膜兩側產生電位差（膜電位），該電位與溶液中該離子的活度（濃度） 成特定關系（能斯特方程），通過測量電位即可計算出離子濃度。 2、電位滴定法：通過測量滴定過程中指示電極電位的變化來確定滴定終點，常用于測定水樣的酸度、堿度、氯離子、COD等。 3、伏安法/安培法：如溶解氧檢測儀、部分重金屬檢測儀。在電極上施加特定電壓，誘導待測物質發生氧化或還原反應，產生電流。該電流強度與待測物質的濃度成正比。溶解氧傳感器（Clark電極）就是典型的安培法應用。 4、電導率法：測量水溶液傳導電流的能力。溶液的電導率與其所含離子總濃度和種類密切相關，是判斷水質純度（如超純水）、 salinity（鹽度）及估算TDS（總溶解固體）的重要指標。儀器通過測量插入溶液中的兩個電極間的電阻（其倒數為電導）來實現。 特點：響應速度快、操作相對簡便、儀器便攜性好（適合現場快速檢測）、可測參數多（pH、電導、溶解氧、ORP、多種特定離子等）。 光學法水質檢測儀器 光學法利用水質參數對光的吸收、散射、發射等特性進行定量或定性分析。 1、紫外-可見分光光度法 (UV-Vis)： 這是實驗室和在線監測中最常用的水質分析方法之一。許多物質（如有機物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、部分金屬離子及其絡合物）在紫外或可見光區有特征吸收峰。儀器發射特定波長的光穿過水樣，檢測器測量透射光強度或吸光度。根據朗伯-比爾定律，吸光度與待測物質的濃度成正比。常用于COD、BOD（間接）、氨氮、總磷、總氮、色度、濁度（特定方法）等項目的測定。相關儀器包括分光光度計和比色計。 2、濁度/散射光法：專門用于測量水中懸浮顆粒物對光的散射程度。儀器發射光束穿過水樣，在特定角度（通常90°）測量散射光強度。散射光強度與水樣的濁度直接相關。這是判斷水質清澈度的重要指標。 3、熒光法：某些物質（如葉綠素a、部分油類、特定有機物）被特定波長的光激發后，會發射出波長更長的熒光。測量熒光強度可以定量這些特定物質，靈敏度往往很高。 4、紅外光譜法 (IR)：主要用于水中有機污染物的定性和定量分析，特別是油類污染物，利用分子中化學鍵振動對紅外光的特征吸收。 特點：靈敏度高（尤其熒光法）、選擇性較好（可通過波長選擇）、可實現多參數同時檢測（多波長）、適用于在線連續監測。分光光度法是許多標準方法的基礎。 生物傳感水質檢測儀器 生物傳感技術是近年來快速發展的領域，它將生物識別元件（如酶、抗體、微生物、細胞、核酸、生物組織等）與物理化學換能器（如電極、光學器件、場效應管等）相結合，用于檢測特定物質或綜合毒性。 1、生物識別：生物元件具有高度特異性地識別目標物（如某種污染物）的能力。例如，酶只催化特定底物的反應；抗體只結合特定的抗原（污染物）。 2、信號轉換：當生物識別事件發生時（如酶促反應產生產物、抗體-抗原結合引起界面性質變化），會產生光、電、熱、質量等可測量的物理化學信號變化。 3、換能器檢測：物理化學換能器（如光學傳感器、電化學傳感器）靈敏地捕獲這些信號變化，并將其轉換為可定量讀取的電信號（如電流、電壓、光強度變化），從而間接測定目標物的濃度或生物效應（如毒性）。例如： 4、酶電極：將酶固定在電極表面，酶催化反應產生的電活性物質（如H?O?）被電極檢測（安培法）。 5、免疫傳感器：利用抗體-抗原結合反應，結合光學（表面等離子共振SPR、熒光）或電化學方法檢測。 6、微生物/細胞傳感器：利用微生物或細胞在污染物作用下的呼吸活性變化、發光強度變化（如發光菌毒性測試）或電化學行為變化來評估綜合毒性或特定物質效應。 7、DNA傳感器：用于檢測特定基因序列（如病原微生物）。 特點：高特異性、高靈敏度、響應速度快、可實現原位/在線監測（部分類型）、特別適合復雜基質中痕量污染物或生物毒性的快速篩查。是環境監測、食品安全等領域的前沿技術。 總的來說，電化學儀器是現場快速篩查和水質常規參數（pH、DO、電導、ORP、特定離子）監測的主力軍，便攜且高效。光學儀器（尤其分光光度法）是實驗室精確分析和許多在線監測參數（COD、氨氮、總磷、總氮、濁度）的標準解決方案，準確度高。生物傳感器則在特異性檢測（如農藥殘留、生物毒素）、綜合毒性快速評估、以及需要極高靈敏度的場景中展現出獨特優勢，代表了未來智能監測的重要方向。 理解這些水質檢測儀器原理，不僅能幫助您科學選擇適合的檢測設備，更能深入理解檢測數據的意義，為水質評估、污染溯源和治理決策提供堅實可靠的技術支撐。邁德施科技提供基于上述先進原理的各類高性能、高可靠性水質檢測儀器及專業解決方案，助您精準掌控水質脈搏，守護每一滴水的安全！ |
