表面增强拉曼光谱技术应用于环境污染物检测的研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS)技术作为一种单分子水平的检测技术在众多领域都有广泛的应用.SERS技术的高灵敏性、可实时检测等特点,在环境领域有着巨大的应用前景.本文从增强基底材料的SERS效应、提高其选择性和优化实用性的三个方面介绍了SERS技术应用于环境污染物检测的最新研究进展,并在此基础上提出了今后SERS技术在环境领域的可能发展方向.     

三峡库区消落带腐殖酸的表面增强拉曼光谱

选择三峡库区(TGRA)沿岸6个典型段面,分别在145 m和175 m水位,采集土壤和沉积物样品,提取并纯化了腐殖酸(HA),获得各段面HA的红外、拉曼及其在金/银核-壳复合粒子上的表面增强拉曼散射(SERS)光谱,着重探讨了TGRA中HA的SERS与土壤类别、利用方式、水位消落引起的土壤特性变化(pH,ORP,腐殖化...     

基于表面增强拉曼光谱技术的环境水样中杀鼠醚的现场快速检测方法

杀鼠醚在水环境中的蓄积可对生态系统造成破坏,并对人体健康产生不利影响.本文利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术,构建环境水中杀鼠醚的简单、快速定性及定量检测分析方法.采用化学合成法制备了粒径为45—60 nm的纳米金作为SERS活性基底,以便携式拉曼光谱仪作为检测平台,实现了3 min内完成环境水中杀鼠醚的检测.通过对实验条件进行优化,该方法的检出限低至1.53 ng·mL^-1,加标回收率为90.2%—98.2%.在浓度为0.025—5μg·mL^-1范围内,杀鼠醚浓度与SERS信号强度间呈现出良好的线性关系,R²=0.990.与传统方法相比,该方法操作简单、快速、成本低廉,为水中杀鼠醚的现场检测分析提供了可靠的新选择.     

环境水样中五种多环芳烃的表面增强拉曼光谱定量分析

首次以多巴胺一步还原法制备了金纳米溶胶表面增强拉曼散射(SERS)活性基底,实现了水体中多环芳烃(PAHs)的检测.利用紫外可见分光光度计、高分辨透射电子显微镜以及激光粒度仪对金溶胶进行表征,结果表明制备的金溶胶粒径均匀,具有良好的分散性以及稳定性.基于金溶胶表面的多巴胺与PAHs之间的π-π相互作用,完成了对PAHs的定性定量分析,方法检测限为10-5—5×10-7mol·L-1.     

活性艳红染料在高岭土上的表面增强拉曼光谱研究

利用化学还原的方法制备银溶胶，通过在吸附了活性艳红的高岭土基体上沉积银，获得了活性艳红在高岭土上的表面增强拉曼光谱，探讨了活性艳红在高岭土上的吸附机理．结果表明，活性艳红和银溶胶均以范德华力和静电引力直接吸附于高岭土上。且银溶胶对活性艳红在高岭土上的拉曼信号有显著的增强效应。     

基于表面增强拉曼光谱的水中芳香胺类污染物现场快速检测技术

利用表面增强拉曼光谱（SERS）对水中芳香胺类污染物进行检测分析.通过化学法合成具有SERS活性的银胶,紫外可见光谱、动态光散射及扫描电子显微镜表征显示制备的银胶分散性良好、粒径均匀;选用背景散射弱、价格便宜的薄层色谱板为承载基底,利用所制备的银胶并结合便携式拉曼光谱仪对芳香胺类污染水样进行现场快速检测,结果显示,适当...     

固相萃取表面增强拉曼光谱法(SPE-SERS)测定农用环境水体中水胺硫磷残留

正近年来因农药大面积使用以致农药残留问题日趋严峻,农用环境安全问题备受关注.开展全面、系统的农用环境质量监测工作,特别是农用环境水体中农药的监测,能进一步加强对农药使用的监督管理.因此,建立简便、环保、适宜现场快速分析的农用环境水体农药残留检测方法对农用环境水体监测具有重要意义.拉曼光谱是一种散射光谱,其通过特征频移来反映物质分子结构或成分的信息.随着仪器技术的进步与表面增强技术的应用与发展,表面增强拉曼光谱依靠其快速、准确等特点,在表面科学、分析科学、生物科学和食品安全等领域得到     

表面增强拉曼散射光谱新型基底及其在环境微生物分析中的应用研究进展

表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering,SERS）光谱作为一种新型的快速分析技术,在灵敏度、分辨率、重现性等方面的进一步提高及应用领域的不断扩大,主要取决于该技术的核心组成部分基底的发展,新型基底研究一直是该技术领域的热点之一.从基底组成类型出发,围绕SERS增强机理（电磁增强与化学增强）,综述近几年零维（0D）纳米胶体与颗粒、一维（1D）纳米棒、二维（2D）平面载体与三维（3D）立体载体作为新型基底材料的研究进展,对典型材料的结构特性、拉曼增强机理、优缺点、性能优化方法及应用等进行分析和对比;介绍SERS及相关联用技术在环境微生物分析中的应用进展.SERS通过材料维度的增加及形状的改变而增加基底的稳定性,改善其检测“热点”的均匀度,提高获得的谱图重现性;SERS通过基底材料的功能化修饰进一步提高其检测的特异性;SERS通过与微流控、稳定同位素标记、机器学习等联用提高其对复杂样品的检测能力,从而使其在环境微生物的鉴别、分类、监测等方面发挥着不可替代的作用.由于环境微生物种类繁多,个体组成与取样环境复杂,非目标物质干扰较多,环境微生物SERS...     

藻红外辐射测试环境重金属急性毒性

快速、简便、有效地检测环境中重金属毒性是环境保护的一项重要内容.敏感藻是指藻红外测试中对毒物响应的温差大、种类多、时间快、剂量低的特殊藻类,为探寻对重金属急性毒性响应的敏感藻,2006年5月至2007年10月,进行了8种藻对10种重金属的温度响应测试试验.结果表明:平均响应温差短线脆杆藻(Fragilaria brevistriata)最大,为0.24 ℃,高出8种藻的0.19 ℃总平均温差0.05 ℃;较好药品响应率短线脆杆藻最高,为80%;平均响应时间短线脆杆藻居中,为4.65 min,低于8种藻的总平均响应时间5.21 min;短线脆杆藻对重金属的灵敏度在0.06～7.0 mg?L-1之间,发光细菌在0.07~15.3 mg?L-1之间,表明短线脆杆藻对重金属响应的剂量低.根据敏感藻的定义和分析结果,确定短线脆杆藻为本试验的敏感藻.     

贵州煤矿集中开采区地表水重金属污染特征

对贵州煤矿集中开采区地表水重金属污染情况进行评价,掌握重金属污染迁移特征,采用数理统计分析、Pearson相关性分析以及综合污染指数评价法对贵州省摆沙河流域煤矿区周边13个监测点共9项污染指标进行评价分析.结果表明,该区域地表水中总铁、锰、铝和汞的富集程度较高,浓度均值分别为68.48、2.75、9.91 mg·L~(-1)和0.0035 mg·L~(-1),均超出了地表水质量标准限定值,且汞超标率高达100%.总铁、锰、铬、铝、锌属于高度变异,部分地区污染严重,且区域性极强,污染情况随矿区位置不同而呈现显著差异.总铁、锰、铝、锌之间具有较显著的正相关关系,表明该4种污染物质来源一致或相似,总铁及铝均与pH呈强负相关性,说明pH影响重金属的浸出性能.13个地区中毛坡栗(G_8)污染程度较轻,新寨2(G_2)、陆家桥(G_(13))为重度污染,其他10个监测点均为严重污染,其中翁威主矿处(G_4)污染最为严重;总铁、锰、汞的影响权重值较高,新寨1(G_1)、翁威主矿处(G_4)、两岔河(G_6)、楼梯冲(G_7)、瓦厂河(G_9)总铁、锰污染程度较高,新寨2(G_2)、翁威2(G_5)、豆芽井(G_(10))、上坝(G_(11))、蛋托厂(G_(12))、陆家桥(G_(13))地区受汞污染影响严重.     

燃煤烟气脱硫副产物的重金属环境行为

通过理化分析、盆栽生物试验及土壤淋溶试验，探讨了脱硫副产物的重金属农业环境行为。结果表明：燃煤烟气脱硫副产物中的总Pb、Cd、Cr、As、Se、Ni、Cu等指标，基本上都低于国标最高容许量和土壤环境质量二级标准，符合国家控制标准，但普遍高于土壤自然背景值含量。8～10g／kg土的供试物量处理，花生、萝卜、甘蔗和水稻的可食部分重金属均无超常累积现象，未导致农产品重金属的富集残留污染，不影响农产品安全品质。在表土层供试物量达到40g／kg条件下，土壤淋溶试验结果表明，施脱硫副产物未导致土壤淋滤液重金属污染，不可能通过降雨淋溶过程，渗透过1m左右的土层而污染地下水源。     

V-shaped substrate for surface and volume enhanced Raman spectroscopic analysis of microplastics

● V-shaped substrate was obtained for SERS analysis of microplastics (diameter ≈ 1 μm). ● Enhancement factor of V-shaped substrate can reach 20 in microplastics detection. ● V-shaped nanopore array can bring additional volume enhancement. ● V-shaped substrate was more economic in application compared to Klarite substrate. Research on the microplastics (MPs) is developing towards smaller size, but corresponding methods for the rapid and accurate detection of microplastics, especially nanoplastics still present challenge. In this work, a novel surface and volume enhanced Raman spectroscopy substrate was developed for the rapid detection of microplastic particles below 5 μm. The gold nanoparticles (NPs) were deposited onto the surface and into the V-shaped nanopores of anodized aluminum oxide (AAO) through magnetron sputtering or ion sputtering, and then AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate was obtained and studied for microplastic detection. SERS performance of AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate was evaluated through the detection of polystyrene and polymethyl methacrylate microspheres. Results indicated that individual polystyrene sphere with a diameter of 1 μm can be well detected on AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate, and the maximum enhancement factor (EF) can reach 20. In addition, microplastics in ambient atmospheric samples were collected and tested to verify the effectiveness of the AuNPs@V-shaped AAO SERS substrate in the real environment. This study provides a rapid, economic and simple method for detecting and identifying microplastics with small size.     

东江淡水河流域地表水和沉积物重金属污染特征及风险评价

为了解东江淡水河流域重金属污染状况,测定地表水和沉积物中7种典型重金属锰、锌、铜、镍、铬、铅和汞(Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Hg)的含量水平,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法,评价沉积物环境质量状况.结果表明,淡水河地表水中Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、Pb和Hg的平均值浓度分别为305.00、151.50、67.50、56.50、28.50、15.00、0.07μg·L-1;淡水河流域地表水重金属含量处于较低水平,且大部分重金属枯水期浓度高于丰水期.沉积物中Mn、Zn、Cu、Ni、Cr、Pb和Hg的平均值浓度分别为714.00、993.50、289.50、188.50、301.50、118.50、0.43 mg·kg-1.表层沉积物中Cu和Hg是污染最为严重的金属,Mn和Cr的污染水平相对较低,除Cu枯水期浓度明显高于丰水期外,其它6种重金属丰水期和枯水期差异较小.淡水河地表水和沉积物重金属平均含量整体高于西枝江和东江,且上游污染程度较高.相关性分析和主成分分析结果表明Zn、Ni、Cr、Mn和Pb的污染来源于流域内盛行的电子电镀产业,Hg和Cu的污染来自于其它产业.潜在生态风险结果表明,淡水河中游具有极强的生态危害,西枝江具有轻微的生态危害,东江有强的生态危害,但数值处于强的生态危害范围的下限.淡水河上中游及其支流周边工业聚集区是重金属污染的最主要来源.     

Reuse of heavy metal-accumulating Cynondon dactylon in remediation of water contaminated by heavy metals

Phytoremediation technology is regarded as a simple and efficient way to remove heavy metals from contaminated soil. A reasonable disposal of metal hyperaccumulators is always and resource-saving. The a major issue in waste reuse heavy metal-accumulating Cynondon dactylon （L.） was investigated where heavy metals were desorbed by a facile acid-treatment. The result indicated that more than 90% of heavy metals （Zn, Pb and Cu） was extracted from Cynondon daetylon with 0.2 mmol· L^-1 HCl. The plant residue was used to adsorb heavy metals ions. The adsorption fitted the Langmuir isotherm model with the saturation adsorption capacity of 9.5 mg·g^-1 Zn^2＋, 36.2 mg·g^-1 Pb2＋ and 12.9 mg·g^-1 Cu^2＋, and the surface eomplexation and the backfilling of heavy metal imprinting cavities existed simultaneously during the adsorption. The treatment of wastewaters indicated that the plant residue exhibited a high removal rate of 97% for Cu. Also, the material could be recycled. The method offers a new disposal approach for heavy metal hyperaccumulator.     

Effect of technology convergence for tablet PC on potential environmental impacts from heavy metals

The technology convergence integrating multiple devices into a single one is now a distinct trend in electronic industry. This trend can lead to a decrease in the use of rare and toxic heavy metals due to resource sharing, or an increase due to the application of new and auxiliary technology. This study investigates the effect of technology convergence for tablet PC on hazardous waste, resource depletion, and toxicity potentials from heavy metals in electronic devices, considering how many single devices (i.e., netbook computer, electronic dictionary, mp3 player, digital camera, cell phone, and vehicle GPS system) can be displaced by a tablet PC depending on users. The hazardous waste potential from heavy metals is examined with existing U.S. federal and California state regulations, and the resource depletion and toxicity potentials from heavy metals are evaluated based on life cycle impact assessments. The potentials of a specific tablet PC are compared to the total of those of displaced single products. Overall, the tablet PC has lower hazardous waste, resource depletion, and toxicity potentials from heavy metals. However, in case the tablet PC displaces only two or three single devices, it requires more gold, molybdenum, and vanadium. Therefore, technology convergence should take into account materials consumption and user behavior to develop more sustainable products.     

溶解性有机物对土壤中重金属环境行为的影响

为揭示在溶解性有机物（DOM）作用下土壤中重金属的吸附和迁移规律并确定迁移数学模型,通过不同条件下的等温吸附实验和土柱淋滤实验,研究了溶解性有机物对重金属Cu,Cd,Pb,Zn在褐土中吸附和迁移行为的影响。结果表明DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;随着pH的改变,25℃下Cu在土壤中的吸附高于15℃和35℃条件下。DOM质量浓度越高,Cd、Zn溶出的促进效果越明显,Cu、Pb则恰好相反。DOM对土壤中Cd、Zn的垂直迁移起着促进作用,而对Cu、Pb迁移起着一定的抑制作用;DOM对土壤重金属的平均迁移量随时间的延长而减少。此迁移模型能够定量计算并预测重金属质量浓度的时空分布。     

莱州湾表层沉积物重金属分布特征及污染评价

莱州湾属半封闭海湾,水体交换能力较弱,受多条河流入海影响,污染日趋加重。根据区域特征,于2008年5月对莱州湾30个采样点表层沉积物中的Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、粒度和总有机碳进行测定,探讨了重金属含量和污染特征与粒度、总有机碳间的相关关系,利用污染评价法和潜在生态风险评价法进行污染和风险分析。结果表明：重金属平均含量较低,大部分低于国家海洋沉积物一类标准。Cu、Pb、Zn、Cd和As在莱州湾中部区域出现高值区,同时Cd在小清河口、Hg在莱州湾东部出现高值区。Cu、Pb、Zn、Cd、As重金属之间（除了Cd和As之间）及与沉积物粘土、有机碳含量之间显著正相关。莱州湾表层沉积物重金属单因子污染程度总体较轻,属于低污染水平,污染程度排序为CdPbZnCuAsHg,约30%的站位重金属综合污染指数大于5,达到中等污染水平,主要分布于小清河口、莱州湾中部和东部区域。莱州湾表层沉积物重金属潜在生态风险总体处于较低水平,风险排序为HgCdAsPbCuZn,风险指数高值区出现在莱州湾东部区域,主要受Hg的高风险水平影响。     

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.