水環(huán)境中重金屬污染問(wèn)題致使生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)的生命健康受到了嚴重的威脅，影響社會(huì )的發(fā)展進(jìn)步。針對水環(huán)境中的重金屬污染物的分析檢測迫在眉睫，且其高效、穩定、準確的分析對水環(huán)境的重金屬污染評估、污染過(guò)程以及保障區域地下水資源的安全具有重要的科學(xué)意義。然而，地下水中重金屬污染物具有背景復雜、痕量、多組分和賦存形態(tài)多樣等特點(diǎn)，高效、穩定、準確分析一直是環(huán)境分析領(lǐng)域的難點(diǎn)。雖然納米材料以其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)修飾電極中得到廣泛的應用，但是基于納米材料的化學(xué)修飾電極仍面臨一些問(wèn)題，諸如納米材料作為敏感界面的研究機理不明確，納米修飾電極抗干擾能力、穩定性不足，電極表面因污染鈍化而較難應用于復雜水環(huán)境的分析檢測。

基于上述問(wèn)題，本論文旨在以超微尺寸電極構建簡(jiǎn)單、穩定的電化學(xué)傳感器研究復雜地下水中對無(wú)機砷污染物的電化學(xué)分析檢測，此外進(jìn)一步探討納米材料作為敏感界面材料的檢測機制。本論文的主要研究?jì)热萑缦拢?

(1)以簡(jiǎn)易的方式構建了超微尺寸金絲微電極，并將其用于我國內蒙古自治區托克托地區As(Ⅲ)的分析檢測，實(shí)現了對當地復雜地下水中As(Ⅲ)的高效、穩定、準確檢測?？紤]到當地實(shí)際水樣中復雜成分，我們第一次充分探討分析了一系列干擾成分對As(Ⅲ)電化學(xué)檢測的影響，實(shí)驗結果表明各種離子并不會(huì )對As(Ⅲ)的電化學(xué)響應造成明顯的干擾影響。此外，研究表明金絲微電極在A(yíng)s(Ⅲ)檢測方面具有較好的重現性和穩定性。

(2)基于托克托地區高含量腐殖酸(HA)對電化學(xué)檢測As(Ⅲ)的影響，將電化學(xué)分析方法和光譜分析方法(FTIR和XPS)相結合詳細探究了HA對As(Ⅲ)電化學(xué)響應的干擾機制，研究表明HA造成干擾主要基于兩個(gè)方面：HA分子吸附于電極表面，減小電極表面活性面積；HA分子通過(guò)氫鍵和較弱的物理吸附作用與As(Ⅲ)結合，從而降低溶液中As(Ⅲ)的活度。同時(shí)研究了特定重金屬離子(如Fe(Ⅲ))的引入對溶液中HA的影響，結合FTIR和XPS技術(shù)分析表明Fe(Ⅲ)離子共存時(shí)，Fe(Ⅲ)離子可與HA分子形成絡(luò )合物，且兩者的作用明顯強于HA分子與電極表面和與As(Ⅲ)的作用，其存在可有效消除或弱化HA所引起的檢測干擾，從而揭示了復雜地下水中天然有機微污染物對無(wú)機砷電分析的影響規律，建立了一種基于實(shí)驗方法以研究電化學(xué)檢測中干擾問(wèn)題的普適性規則，為探索消除無(wú)機砷電化學(xué)分析的干擾因素進(jìn)而實(shí)現其準確檢測提供了一種新思路。

(3)以簡(jiǎn)單的電化學(xué)沉積方法將氧化鉬修飾于金絲微電極表面，并將其用于無(wú)機砷的電化學(xué)檢測，成功實(shí)現了在溫和條件下對As(Ⅲ)的靈敏檢測，擴展了超微電極在無(wú)機砷檢測方面的應用。同時(shí)詳細研究了Cu(Ⅱ)離子對此修飾電極電化學(xué)檢測As(Ⅲ)的干擾問(wèn)題。雖然兩者在電化學(xué)檢測過(guò)程均可出現明顯的陽(yáng)極溶出響應，但兩者的溶出峰電位相差近380mV，結果表明Cu(Ⅱ)離子并未對As(Ⅲ)的電化學(xué)檢測響應造成明顯的干擾。此外氧化鉬修飾電極具有較好的重現性和穩定性。

(4)以簡(jiǎn)單的水熱方法成功制備了層狀Co3O4和多孔Co3O4納米片，分別研究了這兩種不同結構的納米材料對重金屬離子(Pb(Ⅱ))的吸附性能和電化學(xué)行為。根據層狀Co3O4及多孔Co3O4對Pb(Ⅱ)的不同吸附行為，成功闡述了納米材料作為敏感界面材料的“吸附-釋放”機理，即納米材料首先自溶液中吸附待測重金屬離子，隨后釋放于電極表面，從而提高了對重金屬離子電化學(xué)分析行為。該研究為設計并構建基于吸附性納米材料作為敏感界面的電化學(xué)傳感器提供了新策略。