基于局域等离子体纳米材料的水环境中重金属离子可视化监测

重金属污染是重要的水污染问题之一.建立快速、灵敏准确的重金属离子监测新方法,对于水环境保护与水质评估具有重要意义.具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的等离子体纳米材料,在可见光波段具有较强的吸收峰.纳米粒子的聚集或分散,能引起肉眼可辨的颜色变化,由此发展出了纳米材料比色检测技术.本文主要综述了基于等离子体纳米粒子的比色技术在水体中重金属离子检测方面的最新进展,指出了重金属可视化监测技术在实际应用中可能面临的问题,并对未来的发展前景进行了展望.     

纳米金比色法快速检测水中重金属的研究进展

重金属超标可造成环境污染并对人体健康构成潜在威胁.水环境中重金属污染已经十分普遍并呈现出日益加剧的趋势.近年来,一种基于纳米金比色原理的新型水中重金属快速检测技术迅速发展,并因其具有检测特异性强、灵敏度高、无需配套仪器、操作简便等一系列优点,在水体重金属污染事件的现场筛查及应急处置等方面展现出广阔的应用前景.本文对国内外水环境中重金属污染的现状,重金属检测技术的发展以及基于纳米金比色原理的水中重金属快速检测技术的研究进展等方面进行了综述,指出了该技术在实际应用中面临的主要问题,并提出了未来的发展方向.     

基于生物分子识别的水环境Hg~(2+)快速检测新技术研究进展

生物分子作为化学污染物靶标特异识别和检测的重要元件和材料,在检测领域得到了广泛应用和长足发展.本文总结了一系列基于生物分子识别或放大机制的水环境中Hg~(2+)快速检测新技术研究进展,新型Hg~(2+)检测方法以蛋白质、寡核苷酸、脱氧核酶等生物分子为基础,通过紫外、荧光、电化学、电化学发光或拉曼光谱等检测手段实现了环境水样中Hg~(2+)高灵敏甚至超灵敏检测,远远满足国家卫生标准或美国环境保护署的要求;同时还分析了相关检测原理和应用前景,生物分子经过修饰和改造后检测体系性能得以加强;生物分子与纳米材料,如贵金属纳米材料、氧化石墨烯、碳纳米管等相结合,并联合新型检测平台,大大推动了水环境中Hg~(2+)现场快速灵敏检测技术的发展,促进了多种Hg~(2+)检测传感新技术的建立.建议今后加强检测元件之间相互作用机制的研究,同时要提高现场快速检测设备的开发,进一步增强其在实际应用中的可行性和实用性.     

二氧化锰基纳米材料对重金属离子的去除及机理研究进展

重金属离子对人类健康和环境安全产生了严重威胁,因此重金属废水高效处理成为了环境领域最具挑战性的热点问题之一.二氧化锰(MnO_2)是一种环境友好型金属氧化物,具有来源广泛、成本低廉、形貌多样、晶型丰富、结构稳定、粒径可控等优异的性质,在重金属离子的去除应用上展现出巨大的潜力.近年来,人们利用MnO_2基纳米材料在重金属离子的有效治理方面开展了大量的研究.本文综述了MnO_2基纳米材料在重金属离子环境修复方面取得的研究进展,包括MnO_2的制备和改性方法,MnO_2基纳米材料在水溶液重金属离子去除中的应用及吸附作用机制,并对研究方向进行了总结和展望,旨在为进一步设计合成对重金属离子的吸附去除具有实际应用价值的MnO_2基纳米材料提供参考.     

金属有机骨架材料吸附与荧光检测水中持久性有毒有机污染物的研究与应用

近年来,环境中的持久性有毒有机污染物(persistent toxic organic substances, PTOS)因具有毒性高、生物累积性、致癌致突变性和内分泌干扰等特性引起了广泛关注,但是其在水环境介质中含量低、可与其他物质发生相互作用、迁移转化能力强等特点为其高效分离去除和快速的痕量分析检测带来了挑战.因此,开发新材料、新技术、新方法用于水中PTOS的高效分离去除、建立其快速的痕量分析检测方法对于水环境保护、再生水安全利用以及PTOS的环境风险评价具有重要意义.相对于传统的吸附材料,金属有机骨架材料(metal organic frameworks, MOFs)由于其较高的孔隙率和比表面积,易调控的孔径,大量的活性位点、可功能化以及具有良好的发光特性等优点,在吸附去除和分析检测环境中PTOS表现出优异性能.本文综述了MOFs、功能化MOFs以及MOFs衍生物材料在水溶液中吸附去除PTOS的研究与应用进展,归纳总结相应的吸附机理,特别对如何通过功能化手段来提高MOFs材料对PTOS的吸附性能进行了讨论.同时,本文还对基于吸附的荧光传感方法检测PTOS进行了归纳总结,对未来MO...     

可用于血清游离铜快速检测的特异性识别元件

铜离子广泛存在于环境和食品中,机体中游离铜离子含量增加可导致神经系统功能紊乱和肝、肾损害等。目前铜离子的检测方法主要有:原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICPMS),这些方法虽然检测结果准确、灵敏度高,但仪器昂贵、样品处理复杂且不能区分铜离子的存在形态。因此,探索基于铜离子特异性识别元件构建的荧光或电化学检测方法在游离铜快速特异性响应中的应用受到了广泛青睐,其对应的铜离子特异性识别元件如有机小分子、纳米材料、生物分子等亦得到了不断地丰富和发展。有机小分子设计灵活,纳米材料响应灵敏,生物分子特异性强、生物相容性好,此三者作为特异性识别元件在血清游离铜的检测中具有广阔的应用前景。     

包装材料及食品中纳米材料的检测与表征技术

随着纳米技术的发展,纳米材料在包装行业及食品工业中得到了广泛的应用。然而,纳米材料的安全应用高度依赖于对其生物及环境效应的了解。有研究表明,纳米材料对人类健康及生态环境存在着潜在危害,这使得纳米材料的安全性成为毒理学领域的热点研究课题。同时纳米材料的安全性问题也成为纳米复合包装材料及纳米食品研究和开发的新瓶颈。在对纳米材料没有充分认识的情况下,为了消费者和生态环境的安全,必须控制包装材料及食品中纳米颗粒的种类、来源、含量及可能的释放,这就需要可靠的方法对纳米颗粒的性质和结构进行检测及表征。首先,综述了目前纳米材料在复合包装材料及食品加工中的应用,然后总结了包装材料及食品中纳米材料的检测技术及表征方法,例如显微技术、色谱分离技术、光谱与质谱技术等。由于纳米材料的理化性质参数众多,应用多种分析手段来检测和表征纳米材料成为必然。最后对目前检测技术及表征方法的不足和今后发展方向进行了探讨。     

可磁回收的荧光化学传感器对汞离子的检测与吸附

正众所周知,环境中少量重金属离子的存在会对人们的身体健康造成严重的影响,而如何有效的检测、脱除这些有害物质也是人们一直关注和想要解决的问题.近年来,荧光探针作为一种快速有效的检测手段,用于对水体中重金属离子的检测.但是,多数荧光探针难回收并重复利用,其较差的亲水性也不利于对水中重金属离子的检测.因此,开发高性能、易回收且亲水性好的光化学传感器,实现对水体中重金属离子的实时快速检测,具有重要的理论意义和     

重金属污染土壤植物修复研究进展

土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一.植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术.与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性.本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述,并对植物修复的近期研究工作进行了展望.     

纳米零价铁处理含重金属工业废水研究进展

纳米零价铁材料（nanoscale zero-valent iron, nZVI）是环境领域应用最广泛的纳米材料之一,因其原材料来源丰富、反应产物环境友好,在分离/固定水中重金属方面得到了广泛的研究.实验室研究表明,nZVI能够有效去除复杂实际废水中铜、砷、铅、锌、金等多种重金属,表现出较高的去除负荷.本研究团队在国内首先研究以nZVI技术为核心,开发分离、固定重金属工业废水中重金属的针对性废水处理工艺.构建了废水处理“反应-分离-回用”式纳米零价铁反应器（nano iron reactor, NIR）装置,通过“小试—中试—工程应用”逐级科学放大,将其应用于多种重金属工业废水的处理当中.本文总结了纳米零价铁废水处理工艺,综述了NIR反应器技术处理典型重金属废水的中试和工程应用案例,为nZVI的实际环境应用以及重金属废水处理提供了理论及技术借鉴.     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

环境重金属污染的细菌修复与检测

日益严重的环境重金属污染引起政府和科技工作者的广泛关注,以细菌为研究对象的生物修复与检测技术已成为环境科学领域中一大研究热点.细菌可通过对重金属的吸附富集、氧化还原、成矿沉淀、淋滤、协同植物吸收等作用修复环境重金属污染.在重金属污染环境中,细菌为响应重金属的胁迫而产生的种群结构、生物量和生理代谢活性的变化信息可用于重金属生物有效性的检测.本文从细菌对重金属的耐性、环境重金属污染的细菌修复和检测等方面综述该领域近10年的研究进展,并就目前存在的问题提出今后亟待开展的研究.参86     

重金属在环境中的化学形态分析研究进展

重金属在环境中的形态与迁移转化决定了其污染风险和生物有效性.本文从影响重金属形态的主要环境条件和结合物特性出发,分析了重金属在环境中与有机物、无机矿物质等的交互作用机理,对目前重金属形态分析的主要研究方法(化学提取、电化学、分子尺度仪器检测技术、模型计算等)展开综述与讨论.     

单细胞质谱揭示四膜虫对极低剂量纳米颗粒的摄入特征

水生单细胞微生物的摄取是纳米材料进入食物网的重要途径之一.研究纳米材料在单细胞水生生物体内累积,对理解纳米材料在生态环境中的环境行为和生态毒理学效应具有重要意义.前期研究表明,暴露浓度是纳米材料生物累积过程中最重要的影响因素之一.然而,目前大多的研究中的纳米材料暴露浓度比实际环境浓度高多个数量级,无法反映实际环境暴露特征.此外,基于群体平均水平的研究方法不能识别具有独特的生理或摄取特性的个体,可能造成一些重要信息的丢失.当前,在单细胞水平研究极低暴露浓度下纳米颗粒的累积特征和毒性效应仍然面临严峻挑战.     

人工纳米材料对斑马鱼生态毒理效应研究进展

随着纳米技术的快速发展,人工纳米材料在光电、生物医药、化妆品等诸多领域得到了广泛应用。人工纳米材料在生产、使用和废弃处理等过程中,不可避免地通过水体、土壤、大气等进入环境,其对环境产生的生态效应逐渐引起国内外的广泛关注。斑马鱼(Danio rerio)作为一种重要的脊椎模式生物,在环境毒理学研究中应用广泛,可以作为检测人工纳米材料生态毒理效应的一种重要工具。本文介绍了人工纳米材料对水生态环境的影响及斑马鱼在生态毒理学研究中的优势,总结了其对斑马鱼的毒性效应,主要包括急性毒性和对个体发育的影响、对组织细胞及基因表达的影响,分析了人工纳米材料对斑马鱼的毒性机制,以期为人工纳米材料毒理学研究提供基础信息。     

磁溅射纸基电极-方波脉冲检测铜离子

近年来,水污染事件频繁发生,重金属离子如铜离子等因水污染可经食物链威胁人类健康,因此开展重金属离子监测具有十分重要的意义.阳极溶出伏安法准确度高,操作简单,检测设备便于微型化,适于重金属离子的现场快速检测.本文以硝酸纤维素膜为基底,采用磁控溅射技术制备的纸基金传感电极,具有比表面积大,电极表面微结构丰富等优势,无需进行敏感膜修饰,在电化学分析过程中能够实现高灵敏检测.采用方波脉冲伏安法测试了芯片对Cu2+的响应特性,在5—1000μg·L~(-1)范围内线性相关性良好,检测下限为2μg·L~(-1).     

重金属废水吸附处理的研究进展

由于重金属对人、动植物和微生物具有显著的毒性,不能被微生物降解,重金属废水已成为全球性重大环境问题.本文综述了重金属废水的来源、特点、危害及常见的处理方法.与其他方法比较,吸附法具有操作简单、效率高和成本低等特点,已在重金属废水处理中获得广泛应用.本文重点分析了重金属吸附剂的研究进展与存在问题,提出了重金属吸附剂的研究重点和发展方向.     

直接竞争实时荧光定量免疫PCR法测定环境样品中的多溴联苯

多溴联苯(PBBs)作为一种优良的阻燃剂被添加于各种塑料制品和电子产品中,在此类产品后处置过程中PBBs成为一类新的有机污染物流入环境.由于具有与多氯联苯类似的化学结构和难降解毒理特性,现在被很多国家限制使用.对已进入环境中的微量PBBs,建立简便、灵敏的检测方法对于其在环境中的分布调查研究和迁移变化追踪具有重要的实际意义.实时荧光定量免疫-PCR(real-time immuno-PCR,rt-IPCR)是一种高灵敏度的免疫监测方法.但是,rt-IPCR技术在环境污染物检测中的应用实例不多,本课题组曾采用此方法对环境中的多氯联苯、多环芳烃等污染物进行了测定,然而,     

受体报告基因实验及其在维甲酸和维甲酸X受体干扰物监测中的应用

受体报告基因实验具有快速、经济、灵敏、方便等诸多优势,在高通量筛选类或抗雌雄激素等通过核受体起作用的环境内分泌干扰物方面得到了广泛的应用。环境中的维甲酸和维甲酸X受体干扰物如有机锡等有着类似的作用机制,研究者也开始采用受体报告基因实验的方法对该类污染物进行筛选与监测。本文综述了受体报告基因实验的技术方法,包括报告基因和宿主细胞的选择,并介绍了该方法在人工合成的维甲酸和维甲酸X受体干扰物筛选以及环境样品中该类污染监测中的应用。综述总结了应用受体报告基因实验检测环境内分泌干扰物研究中的不足并对该方法的未来发展进行了展望,希望为该方法在环境监测和评估中的应用提供新的思路。     

金纳米粒子修饰丝网印刷电极测定化妆品中的汞含量

采用丝网印刷电极,通过电化学沉积法修饰纳米金颗粒,对化妆品中重金属Hg~(2+)进行快速测定.实验结果表明,Hg~(2+)在金纳米粒子修饰电极上可得到灵敏的溶出峰,在优化的实验条件下Hg~(2+)在5—160μg·L~(-1)范围内呈现良好的线性关系,相关系数为0.992,检测限为0.3μg·L~(-1).该方法简便、快速、灵敏度较高、具有较好的选择性和准确性,能满足化妆品中Hg~(2+)含量的检测分析.