水環(huán)境中重金屬污染問題致使生態(tài)環(huán)境和人類的生命健康受到了嚴(yán)重的威脅，影響社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。針對(duì)水環(huán)境中的重金屬污染物的分析檢測(cè)迫在眉睫，且其高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的分析對(duì)水環(huán)境的重金屬污染評(píng)估、污染過程以及保障區(qū)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(fù)雜、痕量、多組分和賦存形態(tài)多樣等特點(diǎn)，高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)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(dú)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(yīng)用，但是基于納米材料的化學(xué)修飾電極仍面臨一些問題，諸如納米材料作為敏感界面的研究機(jī)理不明確，納米修飾電極抗干擾能力、穩(wěn)定性不足，電極表面因污染鈍化而較難應(yīng)用于復(fù)雜水環(huán)境的分析檢測(cè)。

基于上述問題，本論文旨在以超微尺寸電極構(gòu)建簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的電化學(xué)傳感器研究復(fù)雜地下水中對(duì)無機(jī)砷污染物的電化學(xué)分析檢測(cè)，此外進(jìn)一步探討納米材料作為敏感界面材料的檢測(cè)機(jī)制。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：

(1)以簡(jiǎn)易的方式構(gòu)建了超微尺寸金絲微電極，并將其用于我國內(nèi)蒙古自治區(qū)托克托地區(qū)As(Ⅲ)的分析檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)?shù)貜?fù)雜地下水中As(Ⅲ)的高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確檢測(cè)。考慮到當(dāng)?shù)貙?shí)際水樣中復(fù)雜成分，我們第一次充分探討分析了一系列干擾成分對(duì)As(Ⅲ)電化學(xué)檢測(cè)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各種離子并不會(huì)對(duì)As(Ⅲ)的電化學(xué)響應(yīng)造成明顯的干擾影響。此外，研究表明金絲微電極在As(Ⅲ)檢測(cè)方面具有較好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。

(2)基于托克托地區(qū)高含量腐殖酸(HA)對(duì)電化學(xué)檢測(cè)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(jié)合詳細(xì)探究了HA對(duì)As(Ⅲ)電化學(xué)響應(yīng)的干擾機(jī)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分子通過氫鍵和較弱的物理吸附作用與As(Ⅲ)結(jié)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(duì)溶液中HA的影響，結(jié)合FTIR和XPS技術(shù)分析表明Fe(Ⅲ)離子共存時(shí)，F(xiàn)e(Ⅲ)離子可與HA分子形成絡(luò)合物，且兩者的作用明顯強(qiáng)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(cè)干擾，從而揭示了復(fù)雜地下水中天然有機(jī)微污染物對(duì)無機(jī)砷電分析的影響規(guī)律，建立了一種基于實(shí)驗(yàn)方法以研究電化學(xué)檢測(cè)中干擾問題的普適性規(guī)則，為探索消除無機(jī)砷電化學(xué)分析的干擾因素進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其準(zhǔn)確檢測(cè)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，并將其用于無機(jī)砷的電化學(xué)檢測(cè)，成功實(shí)現(xiàn)了在溫和條件下對(duì)As(Ⅲ)的靈敏檢測(cè)，擴(kuò)展了超微電極在無機(jī)砷檢測(cè)方面的應(yīng)用。同時(shí)詳細(xì)研究了Cu(Ⅱ)離子對(duì)此修飾電極電化學(xué)檢測(cè)As(Ⅲ)的干擾問題。雖然兩者在電化學(xué)檢測(cè)過程均可出現(xiàn)明顯的陽極溶出響應(yīng)，但兩者的溶出峰電位相差近380mV，結(jié)果表明Cu(Ⅱ)離子并未對(duì)As(Ⅲ)的電化學(xué)檢測(cè)響應(yīng)造成明顯的干擾。此外氧化鉬修飾電極具有較好的重現(xiàn)性和穩(wěn)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(jié)構(gòu)的納米材料對(duì)重金屬離子(Pb(Ⅱ))的吸附性能和電化學(xué)行為。根據(jù)層狀Co3O4及多孔Co3O4對(duì)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(jī)理，即納米材料首先自溶液中吸附待測(cè)重金屬離子，隨后釋放于電極表面，從而提高了對(duì)重金屬離子電化學(xué)分析行為。該研究為設(shè)計(jì)并構(gòu)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。