一种适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器及其检测方法

1.本发明涉及环境中盐的含量的检测，具体的说是一种适于海岸带沉积物水平面和垂直剖面的盐度检测传感器及其检测方法。


背景技术：

2.海水中储存了大量的盐，在不同的环境中盐的含量(盐度)有着不同的分布，盐度对于环境监测和生态过程都有着重要意义。盐度是指样品中全部溶解固体与样品重量之比，通常以每千克样品中所含的克数表示。人们用盐度来表示海水中盐类物质的质量分数。世界大洋的平均盐度为35
‰
。海岸带环境中，盐度亦有着极其重要的作用。盐度是在沉积物与孔隙水之间分配污染物的控制因素，增加盐度可以促进溶解的物质从水相沉积到沉积物中。盐度也会影响沉积物中有机和无机污染物的生物利用度，进而影响生物毒性。盐度也是控制海岸带生物分布的最重要因素，沉积物中的盐度差异会影响生物分布。
3.市面的盐度传感器主要是光学折射传感器和电导率传感器。但是以上两种传感器并不适于海岸带沉积物环境的盐度传感器。一方面由于沉积物环境基质复杂干扰测定，另一方面沉积物环境中样品体积较少不适于即时检测。进而需要针对以上两个沉积物环境盐度检测的难点，设计适宜的海岸带沉积物环境的盐度传感器。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器及其检测方法。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器，其特征在于：所述传感器包括阳离子电极、阴离子电极及薄层进样装置，所述薄层进样装置置于阴离子电极与阳离子电极之间；其中，薄层进样装置为能够自发的吸入样品的材料。
7.所述阳离子电极、阴离子电极顶端对应的位置分别涂覆相应电极的响应材料。
8.所述阳离子电极中阳离子响应材料为铁氰化铜(cuhcf)、氧化锰配合物(mno2、na
x
mnyoz(x，y，z可相同或不同的选自1-5))、氧化钒配合物(na
xvy
oz(x，y，z可相同或不同的选自1-5))、氧化钴(co3o4)、氧化钛配合物(na
x
tiyoz(x，y，z可相同或不同的选自1-5))、磷酸钛配合物(nati2(po4)3)、磷酸钒配合物(na
3v2
(po4)3)、磷酸铁配合物 (na2fep2o7)、普鲁士蓝(pw)；
9.所述阴离子电极中阴离子响应材料为银(ag)、氯化银(agcl)、银氯化银(ag/agcl)、铋(bi)、氯氧化铋(biocl)、聚吡咯(ppy)。
10.所述阳离子电极为钠电极、钾电极、镁电极或钙电极，阴离子电极为氯电极，薄层进样装置为纸、滤膜、布、多孔石板、海绵、多孔玻璃、多孔陶瓷、功能化的纸(例如在纸上负载催化剂、酶、吸附剂改变待测溶液性质)等。
11.一种适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器的制备方法：
12.1)电极基体的制备：将导电基体剪裁为“t”型，“t”型竖边位于横边的中间或与横边的中间位置偏心设置；“t”型横边的一侧表面涂覆电极相应材料；
13.或，将导电基体剪裁为“一”型；
14.2)阳离子电极和阴离子电极的制备：取上述制备的电极基体分别作为阳离子电极和阴离子电极基体，阳离子电极和阴离子电极基体“t”型基体的横边与竖边交汇处涂覆电极的响应材料，响应材料的涂覆宽度与竖边的宽度相同；
15.或，于剪裁为“一”型导电基体上分别涂覆电极的响应材料；
16.而后于120℃煅烧30min，分别获得盐度传感器的阳离子电极和阴离子电极；将煅烧后将两电极重叠放置，使电极中纵向部分重叠；
17.3)传感器的制备：将步骤2)中重叠的电极之间设有作为薄层进样装置的能够自发的吸入样品的材料。
18.所述阳离子电极和阴离子电极面向薄层进样装置的一面为非导电面；阳离子电极和阴离子电极导电面上基体横边与竖边交汇处涂覆电极的响应材料，响应材料的涂覆宽度与竖边的宽度相同。
19.上述导电基体为氧化铟锡玻璃(ito)、氧化锡氟(fto)、氧化锌铝 (azo)、铁板/片、铝板/片、铜板/片、钢板/片、钛板/片、银板/片、金板/ 片、玻碳；
20.一种利用所述传感器检测海岸带沉积物环境的盐度的方法，将所述传感器插入待检测海岸带沉积物中，样品通过薄层进样装置中能够自发的吸入样品的材料与样品接触，样品中阳离子与阳离子电极作用，样品中阴离子与阴离子电极作用分别产生电位响应，根据电位响应信号计算进而得到样品盐度。
21.所述传感器中阳离子电极随着盐度的升高电位值升高，阴离子电极随着盐度的升高电位值降低，通过产生的电位数值计算进而得到样品盐度，所述根据电位响应信号计算公式(公式1)为
[0022][0023]
其中a、b为通过校准电位盐度传感器得到常数；c
na
、ck、c
ca
、c
mg
、 c
cl
为na
+
、k
+
、ca
2+
、mg
2+
、cl-在盐度为35
°
时的摩尔浓度；t是样品温度。
[0024]
所述检测海岸带沉积物时可串联或并联多个所述传感器，进行电位叠加，提高传感器的分辨率，进而提高盐度检测精度。
[0025]
本发明传感器可通过多级串联进行信号扩增，提高盐度检测分辨率。具体原理是在电路的设计中，串联电路是每个电极电流相同电位叠加，并联电路是每个电极电位相同电流叠加。本发明是通过电位检测因此可使用多级串联电路设计进行电位叠加，提高传感器分辨率，叠加n个电极分辨率提高n倍。本传感器亦可通过多级并联电路进行电流叠加。
[0026]
所述检测海岸带沉积物时将电位传感器与电致变色材料并联，电位响应带动电致变色材料电位变化，进而导致颜色变化进行可视化显示电位响应。
[0027]
进一步的说，本发明中的传感器也可通过比色读出，进而简化电位计，通过肉眼、比色卡和智能手机等进行读出。具体的原理电极与电致变色材料并联，电极的电位变化会导致电致变色材料的颜色变化，而后进行视觉读出。本发明中的传感器可与多种电致变色材料连接，例如：聚苯胺及其衍生物(pani)、三氧化钨及其衍生物(wo3)、普鲁士蓝及其衍生
物(pw)、五氧化二钒及其衍生物(v2o5)、聚噻吩及其衍生物(pt)、聚乙烯二氧噻吩(pedot)、聚吡咯及其衍生物(pps)、紫罗精及其衍生物等一系列电致变色材料。
[0028]
检测原理
[0029]
待测物中含有盐类时，由于待测样品中阳离子会与本发明传感器的阳离子电极作用进而使得电位上升，由于待测样品中阴离子会与传感器的阴离子电极作用进而使得电位下降，产生电位响应，通过电位计读出公式计算即可获得待检测物的盐度，同时本发明传感器中阳离子电极为正极，阴离子电极为负极，因此总的电位信号相较于单电极会有两倍的信号放大，提高传感器的分辨率。
[0030]
本发明传感器可在ph 4-10的范围内保持稳定响应。本传感器可在海岸带沉积物环境现场检测，无需预处理，通过相应的数学算法校正(离子校正和温度校正)，即可获取准确的盐度。
[0031]
本发明的优点在于：
[0032]
本发明集成纸基的电位盐度传感器，其自身不受环境浊度影响，检测的是浓度(活度)，直接与盐度相关，因此可缩小电极尺寸，进而降低待测样品量，同时引入纸基作为薄层样品一方面可减少待测样品量，另一方面纸基起到了一定的样品预处理作用提高传感器抗干扰能力；本发明提出的电位盐度传感器可用于海岸带沉积物水平面和垂直剖面盐度检测，具体为：
[0033]
1.本发明实现对海岸带沉积物环境中盐度的直接检测，提出了一种全新的电位盐度检测方法，改进了目前电导率和光学折射等间接检测方法的局限。并有望在检测海水/海岸带沉积物环境中各类离子浓度等方面进一步扩展和应用。
[0034]
2.本发明将纸基添加至传感器中，有效减少了样品量，并提高了传感器的抗干扰能力，实现了海岸带沉积物水平面和垂直剖面的原位盐度检测。
[0035]
3.本发明成本低，结构简单，操作简便。传感器总计由三部分组成，只需读出电位数值。不包含电位计的总成本小于6rmb，并且这是实验室订购所计算的成本，在商业化大规模订购和优化后，成本有望进一步降低。
[0036]
4.本发明中提出的适于海岸带沉积物环境盐度检测，可进一步扩展到各类复杂基质的盐度检测，例如血浆和各类组织等的盐度检测。
附图说明
[0037]
图1为本发明实施例中垂直剖面电位盐度传感器的设计及装配示意图。
[0038]
图2为本发明实施例平面电位盐度传感器的设计及组装示意图。
[0039]
图3为本发明实施例提供的阳离子电极和阴离子电极的电位响应(图 a)及校正曲线(图b)。
[0040]
图4为本发明实施例中电位盐度传感器在1-100
°
的电位响应(图a) 及校正曲线(图b)。
[0041]
图5为本发明实施例电位盐度传感器在19、19.5、20、38、39、40、 76、78、80、94、97、100
°
的电位响应(图a)及校正曲线(图b)，图c 为校正图局部放大图。
[0042]
图6为本发明实施例中k
+
(a-a)、na
+
(a-b)、ca
2+
(a-c)、mg
2+
(a-d)、 so
42-(c-a)和cl-(c-b)电位响应图及k
+
、mg
2+
、ca
2+
的选择性系数。
[0043]
图7为本发明实施例中阳离子电极在nacl溶液(a)和模拟海水的电位响应(b)和阴离子电极在nacl溶液(d)和模拟海水(c)的电位响应 (图a)及校正曲线(图b)。
[0044]
图8为本发明实施例电位盐度传感器在不同ph的模拟海水中的电位变化。
[0045]
图9为本发明实施例电位盐度传感器在不同温度下的电位变化(图a) 及校正曲线斜率(图b)和截距(图c)随温度变化的曲线。
具体实施方式
[0046]
以下通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规的方法和条件进行选择。
[0047]
本发明集成纸基的电位盐度传感器，其自身不受环境浊度影响，因此可缩小电极尺寸，进而降低待测样品量，同时纸基作为样品通路一方面可减少待测样品量，另一方面纸基起到了一定的样品预处理作用提高传感器抗干扰能力；另外由于海水由多种离子组成，基质复杂，因此在实际的海水盐度检测时参照公式1，进而可以快速检测海水沉积物中的盐度。
[0048]
采用本发明传感器其中阳离子(na
+
、k
+
、mg
2+
和ca
2+
)和阴离子(cl-) 分别在阳离子电极和阴离子电极产生电位响应，原理基于能斯特方程，通过离子和温度校正能斯特方程以此实现盐度检测。
[0049]
测试时传感器中纸基为样品通路，将样品溶液引入传感器，使得传感器的电极产生电位变化。测定时，使用电化学系统记录盐度传感器上正极和负极之间的电位变化。
[0050]
传感器为阳离子电极、阴离子电极和纸基进行类似三明治夹心组装，阳离子电极连接电位计的正极、阴离子电极连接电位计的负极。在此处正极亦可与阴离子电极连接、负极亦可与阳离子电极连接，电位计电位与正向连接时互为负数。
[0051]
实施例1
[0052]
适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器，参见图1和图2传感器包括阳离子电极、阴离子电极及薄层进样装置，所述薄层进样装置置于阴离子电极与阳离子电极之间；其中，薄层进样装置为能够自发的吸入样品的材料。
[0053]
所述薄层进样装置的基材为滤纸(各种尺寸、各种厚度)、滤膜、布条，基材的核心是能够自发的吸入样品。实施例中选用滤纸。
[0054]
所述阳离子电极、阴离子电极顶端对应的位置分别涂覆相应电极的响应材料。
[0055]
实施例2
[0056]
水平面电位盐度传感器的制备：
[0057]
1.阳离子电极的制备。
[0058]
1)电极材料-cu3[fe(cn)6]2·
nh2o(cuhcf)制备：将0.1m cuso4·
5h2o 和0.05m k3fe(cn)6室温搅拌，加入50ml的超纯水，混合后形成浑浊的棕色溶液。超声30min后，静置12h，将所得沉淀物洗涤三遍，沉淀物70℃下干燥24h，将所得的cuhcf研磨成细粉。
[0059]
取上述获得cuhcf细粉经碳浆(600μl，盛田丰科技)和稀洗剂(300μl，盛田丰科技)研磨混合成阳离子电极材料。
[0060]
2)阳离子电极基体制备：以ito玻璃板作为基体，剪裁1*5cm ito 玻璃板，导电的
一面覆盖ptfe胶带，并于其上留出1*1cm2，于一端留1*0.5 cm2的位置(1*0.5cm2的位置与电位计正极连接)；
[0061]
3)阳离子电极的制备：将60mg上述获得阳离子电极材料均匀涂敷在基体预留的1*1cm2位置。而后在120℃煅烧30min制成电极。
[0062]
2.阴离子电极的制备。
[0063]
1)电极材料：选用商用的ag/agcl浆料，
[0064]
2)阴离子电极基体制备：以ito玻璃板作为基体，剪裁1*5cm ito 玻璃板，导电的一面覆盖ptfe胶带，并于其上留出1*1cm2，于一端留1*0.5 cm2的位置(1*0.5cm2的位置与电位计负极连接)；
[0065]
3)阴离子电极的制备：将60mg的ag/agcl浆料均匀涂敷在基体预留的1*1cm2位置。而后在120℃煅烧30min制成电极。
[0066]
3.水平面电位盐度传感器的组装。
[0067]
参照图2，传感器类似三明治夹心，阳离子电极和阴离子电极分出两侧，中间夹层为薄层进样装置(纸)，通过夹子固定。
[0068]
垂直剖面电位盐度传感器的制备：
[0069]
1.阳离子电极的制备。
[0070]
1)电极材料-cuhcf制备：电极材料与水平面电位盐度传感器一致。
[0071]
2)阳离子电极基体制备：以ito玻璃板作为基体，如图9所示，剪裁 1*5cm2(a位置)和11*1cm2(b位置)ito玻璃板，导电的一面覆盖ptfe胶带。然后将ito浸在浓盐酸中以消除b处的氧化铟锡，在b处用万用表测量电阻以确保完全消除。将a位置的胶带切成1*1cm2和1*0.5cm2两个区域(图1)。1*1cm2区域用于涂敷电极材料，1*0.5cm2区域连接电位计。电极煅烧过程与平面电位传感器一致。b位置用2条ptfe胶带(11*0.2 cm2)覆盖，以保证防水性能(图1)。
[0072]
3)阳离子电极的制备：将60mg上述获得阳离子电极材料均匀涂敷在 a基体预留的1*1cm2位置。而后在120℃煅烧30min制成电极。
[0073]
2.阴离子电极的制备。
[0074]
1)电极材料：选用商用的ag/agcl浆料，
[0075]
2)阴离子电极基体制备：制备过程与垂直剖面电位盐度传感器阳离子电极制备过程一致；
[0076]
3)阴离子电极的制备：将60mg的ag/agcl浆料均匀涂敷在基体预留的1*1cm2位置。而后在120℃煅烧30min制成电极。
[0077]
3.垂直剖面电位盐度传感器的组装。
[0078]
参照图1，传感器类似三明治夹心，阳离子电极和阴离子电极分出两侧，中间夹层为薄层进样装置(纸)，通过夹子固定。实际测量需要使用封口膜进行防水处理。b位置插入沉积物中，可在1-10cm深度范围内测量。
[0079]
实施例3
[0080]
适于海岸带沉积物环境的盐度检测传感器，包括阳离子电极、阴离子电极及薄层进样装置，所述薄层进样装置置于阳离子电极和阴离子电极之间；其中，薄层进样装置为能够自发的吸入样品的材料。
[0081]
所述阳离子电极和阴离子电极顶端对应的位置分别涂覆相应电极的响应材料。
[0082]
预先对阳离子电极和阴离子电极进行电位测试。
[0083]
分别将阳离子电极与ag/agcl(3m kcl)参比电极组装，阴离子电极与ag/agcl(3m kcl)参比电极组装，电极浸入检测池中，其中，检测池内为nacl溶液。通过电位计记录电位变化。
[0084]
水平传感器的制备：
[0085]
1)电极基体的制备：将导电基体剪裁为“t”型，基体横向部位上涂覆电极相应材料，基体纵向部位位于横向部位中间位置，或偏离中间位置靠向横向部位任意一端；
[0086]
或，将导电基体剪裁为“一”型；
[0087]
2)阳离子电极和阴离子电极的制备：取上述制备的电极基体分别作为阳离子电极和阴离子电极基体，基体横向和纵向交汇处，以纵向部分为宽于横向部分的导电面分别涂覆电极的响应材料；
[0088]
或，于剪裁为“一”型导电基体上分别涂覆电极的响应材料；
[0089]
而后于120℃煅烧30min，分别获得盐度传感器的阳离子电极和阴离子电极；将煅烧后将两电极重叠放置，使涂覆电极的响应材料位置相互对应重叠；
[0090]
3)传感器的制备：将步骤2)中重叠的电极之间设有作为样品通路的能够自发的吸入样品的材料。
[0091]
所述阳离子电极和阴离子电极面向样品通路的一面为非导电面；
[0092]
由图3a可见，阳离子电极的电位会随着盐度升高电位升高，阴离子电极电位随着盐度升高电位降低。从校正曲线图3b得出，阳离子电极和阴离子电极的电位响应斜率分别为52和52.2mv，接近于能斯特响应。
[0093]
实施例4
[0094]
与实施例3的不同之处在于，将阳离子电极和阴离子电极组装后(水平面电位盐度传感器)进行电位测试，即不使用参比电极，包括阳离子电极、阴离子电极及薄层进样装置(纸)。电位计正极与阳离子电极连接，负极与阴离子电极连接。
[0095]
分别配置1、5、10、50、100
°
不同盐度的nacl溶液，分别吸取1ml 的不同盐度nacl溶液至培养皿中，将电位盐度传感器纸基部分与溶液接触，而后通过电位计记录稳定的示数。实时响应曲线及校正曲线如图4。
[0096]
实时响应曲线如图4a所示，校正曲线如图4b所示，由图4可见，随着nacl浓度的增加，电位值逐渐增大。响应斜率为105.1mv，这很接近阳离子电极和阴离子电极的斜率叠加，表明电位盐度传感器可同时检测阳离子和阴离子浓度(活度)。
[0097]
实施例5
[0098]
与实施例4不同之处在于，采用实施例2记载制备的水平传感器用于检测不同盐度的nacl的溶液，进行电位盐度传感器的分辨率测试。
[0099]
不同盐度的nacl的溶液为分别配置19、19.5、20、38、39、40、76、 78、80、94、97、100
°
不同盐度的nacl溶液，而后分别吸取1ml的不同盐度的nacl溶液至培养皿中，将电位盐度传感器纸基部分与溶液接触，而后通过电位计记录稳定的示数。实时响应曲线及校正曲线如图5。
[0100]
实时响应曲线如图5a所示，校正曲线如图5b所示，图5c为校正图局部放大图。由图
5可见电位盐度传感器对不同盐度的nacl的溶液都可以区分。因此电位盐度传感器在1-20
°
、21-40
°
、41-80
°
、81-100
°
区间内的分辨率分别为0.5
°
、1
°
、2
°
、3
°
。
[0101]
实施例6
[0102]
将上述实施例5不同之处在于，此处跟换了待测溶液，对装置中阳离子电极和阴离子电极的选择性进行测试。
[0103]
上述组装的检测装置中电位计的正极分别与阳离子/阴离子电极连接、负极与ag/agcl(3m kcl)参比电极连接组装不同的检测装置，将电极插入至盛有不同浓度的不同样品的检测池中对装置中阳离子电极和阴离子电极的选择性系数进行测试，其中，对样品nacl、mgcl2、cacl2、kcl和 mgso4溶液分别配置各样品的10-5
、10-4
、10-3
、10-2
、10-1
和1m系列浓度。
[0104]
阳离子电极和ag/agcl(3m kcl)浸入nacl、mgcl2、cacl2、kcl 进行开路电位测试；阴离子电极和ag/agcl(3m kcl)浸入nacl和mgso4进行开路电位测试。通过电位进而获得阳离子电极和阴离子电极分别计算获得选择性系数，参照下述公式进行计算。
[0105][0106]
式中，ei和ej分别为待测离子和干扰离子的电位响应值，zi和zj分别为待测离子和干扰离子的电荷数，ai和aj分别为待测离子和干扰离子的活度，f为法拉第常数，r为理想气体常数。
[0107]
由图6a-b可知na
+
对k
+
、ca
2+
和mg
2+
的选择性系数分别为0.27、-0.24 和-0.97，因此阳离子电极实际上对na
+
、k
+
、ca
2+
和mg
2+
都有电位响应。如图6c所示，阴离子电极对so
42-几乎无响应，因此无法计算选择性系数，阴离子电极只对cl-有相应。
[0108]
实施例7
[0109]
利用上述实施例5组装的装置分别不同盐度nacl溶液和模拟海水。
[0110]
模拟海水盐度为35
°
时配比，nacl：mgcl2：mgso4：cacl2：kcl＝0.42 m：0.06m：0.03m：0.12m：0.11m，其他盐度下的配比按照此比例进行浓缩和稀释即可。
[0111]
分别配置1、5、10、50
°
不同盐度的nacl溶液和模拟海水，组装的阳离子电极和阴离子电极分别与ag/agcl(3m kcl)参比电极的装置，分别浸入检测池中，检测池内分别为不同盐度的nacl溶液或模拟海水。而后通过电位计记录稳定的示数。
[0112]
实时响应曲线如图7a所示，校正曲线如图7b所示，由图7可见阳离子/阴离子电极在检测同等盐度的模拟海水和nacl溶液时存在电位差值，在检测nacl溶液时，阳离子电极电位值更高，阴离子电极电位值更低。从图 7b可见阳离子电极和阴离子电极的电位差为5.6mv和0.9mv，这是因为模拟海水中由多种盐组成，不同的盐会有不同的相对质量，同时不同价态的离子也会有不同的电位响应。
[0113]
本实施例中提到钠电极对na
+
、k
+
、ca
2+
和mg
2+
都有电位响应，氯电极对cl-有电位响应。将k
+
、ca
2+
和mg
2+
离子浓度转化为nacl的浓度，以 35
°
模拟海水(nacl：mgcl2：mgso4：cacl2：kcl＝0.42m：0.06m：0.03m： 0.12m：0.11m)和nacl溶液为例。
[0114]
阳离子电极计算：
[0115][0116][0117]
阴离子电极计算：
[0118][0119][0120]
式中，e1和e2分别为阳离子和阴离子电极的初始电位值，c
na-c
cl
为 na
+-cl-在盐度为35
°
时的摩尔浓度。r为理想气体常数，t为温度，n为电极反应中电子转移数，f为法拉第常数。
[0121]
通过上述公式计算得到，阳离子电极和阴离子电极的理论电位差值 (35
°
的nacl溶液和模拟海水)分别为5.5mv和1mv。而从图7a-b实际测得差值分别为5.6mv和0.9mv。这很接近与理论，表明上述的电位响应公式符合实际情况。
[0122]
实施例8
[0123]
与实施例3不同之处在于，样品为不同ph的nacl溶液。
[0124]
配置ph 2-12的nacl(35
°
)溶液，分别吸取1ml的溶液至培养皿中，将电位盐度传感器纸基部分与溶液接触，而后通过电位计记录稳定的示数。
[0125]
电位响应如图8所示。由图8可见电位盐度传感器在ph 4-10范围内获取的盐度几乎不发生改变，在ph 2-10的范围内盐度出现了较少的偏差，考虑实际海岸带沉积物环境，电位盐度传感器可不受沉积物ph影响直接检测。
[0126]
实施例9
[0127]
与实施例3不同之处在于，此处为不同温度下电位盐度传感器的响应变化。水浴锅调节样品温度，以模拟现场检测海岸带沉积物盐度时温度变化。
[0128]
分别配置1、5、10、50
°
的模拟海水溶液，将样品溶液放入水浴锅(5℃) 中，通过电位盐度传感器检测样品，电位计读出示数。而后调节水浴锅温度至15、25和35℃，重复上述检测过程。
[0129]
各温度下的电位校正曲线如图9a所示，各温度下电位校正曲线的斜率变化如图9b所示，各温度下电位校正曲线的截距变化如图9c。从图9 可知，电位响应曲线斜率随温度变化为0.35mv/℃，截距变化为1.38mv/℃。
[0130]
实施例10
[0131]
装置包括电位盐度传感器、电位计、测温枪、电导率盐度计和光学折射盐度计。电位计的正极与钠电极连接、负极与氯电极连接，通过电位计记录电位变化，测温枪记录电极表面温度。采用实施例2记载制备的水平传感器进行检测，此处样品溶液为不同盐度的真实海水样本，样品取自山东省烟台市逛荡河。
[0132]
1.电位盐度传感器测定真实海水盐度
[0133]
将真实海水样本分别标记为1-6，分别吸取1ml的溶液至培养皿中，将电位盐度传感器纸基部分与溶液接触，而后通过电位计记录稳定的示数。而后通过温度枪读出传感器表面的温度，通过算法校正，得出盐度。
[0134]
2.电导率盐度计测定真实海水盐度
[0135]
将电导率盐度计分别浸入1-6号真实海水样本中，待示数稳定后，记录电导率盐度计的示数。
[0136]
3.光学折射盐度计测定真实海水盐度
[0137]
通过吸管分别吸取1-6号真实海水样本，滴加到光学折射盐度计上，通过目镜读出光学折射盐度计的示数。
[0138]
电位盐度传感器测得盐度值与电导率盐度计获取的值十分接近，光学折射盐度计读出的数据存在一定的偏差。目前电导率盐度计是盐度测量的黄金标准，因此电位盐度传感器进行盐度测量时有一定的可靠性。
[0139]
表1光学折射盐度计，电导率盐度计和电位盐度传感器测量真实海水
[0140][0141]
实施例11
[0142]
与实施例3不同之处在于，此处为消除电位计，进行可视化读出盐度 (电致变色)。
[0143]
pani电致变色器件制作：按照现有方式在ito电极上电沉积聚苯胺 (pani)，而后覆盖凝胶电解质层，再覆盖一层ito电极，组成pani电致变色器件，该器件的颜色会随着外界电位的变化而变化。
[0144]
将上述实施例中记载的电位盐度传感器与pani电致变色器件连接。分别配置1、5、10、50、100
°
的模拟海水溶液，电位盐度传感器与样品接触，通过pani器件颜色会随着盐度升高，变黄变紫，进而读出盐度。
[0145]
实施例12
[0146]
与实施例3不同之处在于，此处为消除电位计，进行可视化读出盐度 (电致变色)。
[0147]
wo3电致变色器件制作：在ito电极上电沉积三氧化钨(wo3)，而后覆盖凝胶电解质层，再覆盖一层ito电极，组成wo3电致变色器件，该器件的颜色会随着外界电位的变化而变化。
[0148]
将电位盐度传感器与wo3电致变色器件连接。分别配置1、5、10、50、 100
°
的模拟海水溶液，电位盐度传感器与样品接触，通过wo3器件颜色会随着盐度升高，变蓝，进而读出盐度。
[0149]
实施例13
[0150]
与实施例3不同之处在于，此处为消除电位计，进行可视化读出盐度 (电致变色)。
[0151]
pedot电致变色器件制作。在ito电极上电沉积聚乙烯二氧噻吩 (pedot)，而后覆盖凝胶电解质层，再覆盖一层ito电极，组成pedot 电致变色器件，该器件的颜色会随着外界电位的变化而变化。
[0152]
将上述实施例中记载的电位盐度传感器与pedot电致变色器件连接。分别配置1、5、10、50、100
°
的模拟海水溶液，电位盐度传感器与样品接触，通过pedot器件颜色会随着盐度升高，变蓝，进而读出盐度。
[0153]
实施例14
[0154]
与实施例3不同之处在于，此处为消除电位计，进行可视化读出盐度 (电致变色)。
[0155]
pw电致变色器件制作：在ito电极上电沉积普鲁士蓝(pw)，而后覆盖凝胶电解质层，再覆盖一层ito电极，组成pw电致变色器件，该器件的颜色会随着外界电位的变化而变化。
[0156]
将上述实施例中记载的电位盐度传感器与pw电致变色器件连接。分别配置1、5、10、50、100
°
的模拟海水溶液，电位盐度传感器与样品接触，通过pedot器件颜色会随着盐度升高，变白，进而读出盐度。
[0157]
实施例15
[0158]
与实施例3不同之处在于，此处为电位盐度传感器阵列，电极多级串联进行电位叠加提高分辨率。装置包括多个电位盐度传感器、电位计。
[0159]
以实施例2记载水平传感器为例，设计多片阳离子电极和阴离子电极，以一个阳离子电极和阴离子电极为一组电极，将10组电极按照串联电路的设计组装组成电位盐度传感器阵列。电位盐度传感器阵列的电位响应较于电位盐度传感器，电位信号扩增了10倍，盐度分辨率亦可提高。
[0160]
实施例16
[0161]
与实施例15不同之处在于，此处为电流盐度传感器阵列，电极多级并联进行电流叠加提高分辨率。装置包括多个电流盐度传感器、电流计。
[0162]
以实施例2记载水平传感器为例，阳离子电极和阴离子电极在检测盐度时，电流亦会发生响应变化。设计多片阳离子电极和阴离子电极，以一个阳离子电极和阴离子电极为一组电极，将10组电极按照并联电路的设计组装组成电流盐度传感器阵列。电流盐度传感器阵列的电位响应较于电流盐度传感器，电流信号扩增了10倍，盐度分辨率亦可提高。
[0163]
实施例17
[0164]
装置包括以实施例2记载水平传感器、电位计和测温枪。电位计的正极与阳离子电极连接、负极和阴离子电极连接，通过电位计记录电位变化，测温枪记录电极表面温度。此处样品为荷叶表面的露珠。
[0165]
将电位盐度传感器与荷叶表面露珠接触，待示数稳定后记录，通过公式计算盐度。
[0166]
实施例18
[0167]
与实施例17不同之处在于，此处样品为海边建筑物表面的水珠。
[0168]
将电位盐度传感器与海边建筑物表面水珠接触，待示数稳定后记录，通过公式计算盐度。
[0169]
实施例19
[0170]
与实施例17不同之处在于，此处样品为海边树木树叶的水珠。
[0171]
将电位盐度传感器与海边树木树叶水珠接触，待示数稳定后记录，通过公式计算盐度。
[0172]
实施例20
[0173]
采用实施例2记载制备垂直传感器，将阳离子电极和阴离子电极组装后(垂直剖面电位盐度传感器)进行电位测试，即不使用参比电极，包括阳离子电极、阴离子电极及薄层进样装置(纸)。电位计正极与阳离子电极连接，负极与阴离子电极连接。样品为河口沉积物。
[0174]
将剖面电位盐度传感器垂直插入沉积物中，待示数稳定后记录，通过公式1计算盐度。