社会工业活动在开展期间虽然促进了社会的经济发展，但是也对生态环境造成了一定破坏。目前许多工业生产过程中产生的废水废气直接排放到自然环境中，给大气环境和水体环境等产生了严重影响，不但威胁着人们的身体健康也不利与生态环境的平衡发展。因此，加强环境保护监测具有一定的必要性。要明确光纤传感技术在大气环境和水环境监测中的应用原理，了解这项技术的发展方向，保证技术应用的有效性。
一、光纤传感技术在环境保护监测中的应用原理
现阶段，环境污染愈发严重，做好环境监测工作并在短时间内快速了解环境中的各项指标对环境治理与保护工作的开展有着促进作用。只有实现快速、实时监测才能制定针对性的保护措施。将传感技术应用到气体和水体监测中可以满足以上要求。这项技术与以往应用的检测技术有所不同，传感器的种类比较多主要有电化学传感器、生物传感器和光纤传感器等。光纤传感器在使用期间的适应性比较强，可以对不同的环境条件进行物质检测，还可以根据环境参数进行细致划分。
光纤传感技术主要是将光纤通信技术和传感器融合在一起形成的一种新型传感技术，在环境科学能够取得良好的应用效果，其在大气环境监测和水环境监测中比较常用。这项技术在应用期间受到外界环境因素的影响比较小，灵敏度比较高，耐腐蚀性强，而且不会受到其他因素的干扰，在多种复杂的环境条件下也可以保证监测结果的准确性，而且能够实时获得相关的检测数据，可以将光纤传感器的作用与优势充分体现出来，是目前环境保护监测工作开展期间需要重点关注和研究的一项技术，能够满足快速监测需要。
光纤传感技术在实际应用的过程中，主要是通过光信号特性的变化来了解环境污染情况。主要是因为监测样本中的污染物质能够与光进行相互作用，或者与其他物质相互作用从而的导致光纤中的光信号特性发生一定的变化，根据光信号的变化情况来确定环境质量。光纤传感器中主要由光源、引线、敏感元件和信号检测设备等组成。光纤传感器还可以根据光纤的具体作用进行进一步划分，一种是传光型传感器，其中包括多种类型主要进行光信号的传输，另一种的传感型光纤传感器，能够在传输光信号的同时进行信号感应，也属于敏感元件。目前传光型传感器在环境保护监测中比较常用，进行水质和气体的监测。
二、国内外环境监测中的光纤传感技术的发展与现状
早在上个世纪70年代国外一些学者也就利用了光谱学与光纤维传感技术相结合对水质环境和大气环境进行检测，而且取得了良好效果
在气体环境监测方面，国外已实现了光纤氨气(NH3)传感器、光纤二氧化氮(NO2)传感器、光纤甲烷(CH4)传感器和光纤乙炔(C2H2)传感器等。David D.J.等于1976年在国际上首次实现了光纤光化学氨传感器。光纤光化学氨传感器是将传统的光谱化学与光纤光化学相结合的一种氨的测定方法。可应用于大气与水污染的监测。常见的主要有：近红外吸收型氨传感器、内充液型氨传感器、敏感膜型氨传感器。为了提高光纤传感器的灵敏度和抗干扰性能，又发展了多波长以及采用波长调制的方法实现气体检测的技术与方法。
在水质监测过程中国外比较常用的传感器设备有光纤PH传感器、光纤氧传感器、离子传感器和浊度传感器，每种传感器在应用时的作用原理不同，但是监测结果的准确性可以得到保障。
光纤pH传感器，可用于水环境pH值检测。1980年，J.I.Peterson等首先研制出光纤pH传感器。1993年，M.H.Maher等研制一种可测量水中pH值的光纤水质pH传感器。光纤pH传感器的基本原理是利用特定染色材料的pH值固定比色指示剂原理，并将染色材料制成透光或反光薄膜，用光谱分析方法测定水中pH值。
光纤光学氧含量传感器是相位荧光耦合传感器，可以全谱分析水中的溶解氧，采用荧光的方法来测量溶解氧的氧分压。光纤离子传感器是对Cu2+、Cd2+、Zn2+及Ni2+等重金属离子进行检测，传感原理是将流动注射分析方法和激光激发荧光谱技术结合起来，融合进光纤传导，CCD摄像机等技术。
光学浊度传感器是对水的浊度进行检测的传感器。浊度是水样的一种光学性质，是指水样中固体悬浮微粒和杂质对光的散射引起水样透明度的下降。根据浊度测量国际标准1507027和美国环保标准EPA180.1，传统的浊度仪大多采用测量与入射光方向成90°的散射光来确定浊度值。但这种方法在测量高浊度水样时线性度并不好。光纤浊度传感器的原理是利用激光在待测水样中由于水样透明度的下降导致反射光相对于入射光的强度变化而进行检测的。
我国在环保型光纤传感技术的应用起步比较晚，而且应用的传感器都属于研发阶段，在环境保护监测中没有得到大规模运用。
2000年，四川大学研制出一种光纤水质pH传感器大学；2003年，四川大学研制出一种溶胶凝胶型光纤氧传感器；2003年，厦门大学研制出一种光纤光化学氨传感器，可用于海水中氨的监测；2006年，中科院山东分院研发的光纤瓦斯气体传感器及其在线监测系统，利用红外吸收光谱法和光纤技术实现了甲烷等气体浓度的监测；2006年，中科院安徽光机所研制成一种光学水质传感器光谱法水体COD/DOC在线监测系统，其原理是利用激光诱导荧光方法测量水的浊度、化学耗氧量和溶解有机碳等水质信息。
从我国重点振兴的领域来看，比较重视大气治理、城市及工业污水处理中的大型环保设备的研究，要不断提高环保型设的研发与制造水平，这对光纤传感器设备的应用与发展有着促进作用，这项技术在应用能够满足环境监测工作中的实时监测要求，在这项工作开展中起到了重要作用，需要对其进行深入研究。
结语：光纤传感技术在环境保护监测中的应用优势较为明显，能够取得良好的环境监测结果，可以改善以往检测仪器和监测设备中存在的不足。但是这项技术在实际应用期间造价比较高，需要投入较多的资金，所以在目前的环境保护监测中还没有得到大规模运用。现代化科学技术在飞速发展的过程中光纤传感器技术也会不断优化与更新，能够更好的应用到环境保护监测工作中，为环境保护工作的科学开展提供技术支撑。
参考文献：
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