熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

馮蕾

摘 要：熒光碳點(diǎn)是一種分析技術(shù)，在以往常被當(dāng)作金屬檢測(cè)技術(shù)來(lái)使用，在應(yīng)用當(dāng)中，這種方法體現(xiàn)出了較高靈敏度，檢測(cè)限可達(dá)10-12，相比于其他檢測(cè)技術(shù)，例如分光光度法、比色法等要高出許多，而因?yàn)榇朔椒ǖ膬?yōu)異性能，在現(xiàn)代的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，開始廣泛應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)代環(huán)境中存在許多無(wú)機(jī)物、有機(jī)物污染現(xiàn)象，所以熒光碳點(diǎn)具有良好的適用性。

關(guān)鍵詞：熒光碳點(diǎn)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0382-01

引 言

在以往的應(yīng)用當(dāng)中，熒光碳點(diǎn)能夠?qū)Τ杀緩?fù)雜、含量微小的無(wú)機(jī)物、無(wú)機(jī)物成分進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)兩者的類型、規(guī)模、程度等，而這種表現(xiàn)恰恰符合環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需求，因此通過(guò)熒光碳點(diǎn)可以有效提高環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的能效。本文主要分析熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用，了解熒光碳點(diǎn)在此項(xiàng)工作當(dāng)中的常見應(yīng)用方法，再分析其應(yīng)用結(jié)果。

1 熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用

1.1 無(wú)機(jī)物監(jiān)測(cè)

無(wú)機(jī)物是一種常見的環(huán)境污染物質(zhì)，所以對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以有效保障環(huán)境的質(zhì)量。目前，環(huán)境監(jiān)測(cè)單位常使用熒光碳點(diǎn)中的直接熒光法、熒光猝滅法、動(dòng)力學(xué)熒光法來(lái)對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，下文將對(duì)這3種方法進(jìn)行分析：

（1）直接熒光法。直接熒光法主要能夠?qū)o(wú)機(jī)物當(dāng)中的金屬離子進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)原理在于：將無(wú)機(jī)物樣品與有機(jī)熒光試劑相互結(jié)合，此時(shí)因?yàn)橛袡C(jī)熒光試劑對(duì)無(wú)機(jī)物內(nèi)金屬離子的檢測(cè)作用，其會(huì)強(qiáng)度會(huì)隨著金屬離子的濃度而發(fā)生改變，此時(shí)通過(guò)熒光強(qiáng)度動(dòng)態(tài)變化，既可以了解到無(wú)機(jī)物金屬離子的濃度，最終結(jié)合相關(guān)的規(guī)程來(lái)判定無(wú)機(jī)物是否存在污染現(xiàn)象。這種方法因?yàn)槠錈晒鈱?shí)際多為鉻變酸，所以不會(huì)受到60種左右陰、陽(yáng)離子的干擾，可以直接跳過(guò)預(yù)處理部分，直接對(duì)樣品進(jìn)行監(jiān)測(cè)而得名，是一種使用簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確的無(wú)機(jī)物監(jiān)測(cè)方法[1]。

（2）熒光猝滅法。熒光猝滅法主要采用熒光猝滅劑作為監(jiān)測(cè)用劑，而熒光猝滅劑即為無(wú)機(jī)物金屬離子。在原理上，金屬離子與熒光試劑相互接觸之后，熒光試劑的猝滅程度會(huì)因?yàn)闈舛劝l(fā)生變化，這兩者之間的關(guān)系為線性關(guān)系，所以將兩者結(jié)合之后，觀察熒光試劑的猝滅程度即可判斷無(wú)機(jī)物的金屬離子濃度。此外，熒光猝滅法除了能對(duì)無(wú)機(jī)物金屬離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)以外，還能對(duì)其他非金屬質(zhì)地的元素進(jìn)行測(cè)定，例如鹵素離子、硝基化合物等。

（3）動(dòng)力學(xué)熒光法。動(dòng)力學(xué)熒光法主要利用催化原理來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此方法的特點(diǎn)在于：只能對(duì)某些特定的金屬離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此可見這種方法具有一定的局限性，但是其監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性較高，因此還是具有一定應(yīng)用價(jià)值的。原理上，因?yàn)槟承┨囟ǖ慕饘匐x子對(duì)于熒光的反應(yīng)具有催化作用，那么根據(jù)催化程度即可判定無(wú)機(jī)物當(dāng)中金屬離子的濃度。

1.2 有機(jī)物監(jiān)測(cè)

有機(jī)物主要是指環(huán)境當(dāng)中包含的有毒物質(zhì)，其大部分都具有較大的危害，如果濃度過(guò)高并被人體吸收，容易造成癌癥、畸形、突變等重大影響，因此值得被相關(guān)領(lǐng)域重視。目前有機(jī)物的特點(diǎn)主要體現(xiàn)出：高毒性、長(zhǎng)殘留性、半揮發(fā)性、高脂溶性的特征，因?yàn)檫@些特性的影響，其能夠通過(guò)許多渠道來(lái)完成傳播，而以往要對(duì)有機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，往往需要大量的時(shí)間、成本、資源等，使得環(huán)境治理工作的進(jìn)度不及污染增長(zhǎng)的速度。而在熒光碳點(diǎn)之下，可以利用此方法特有的光學(xué)性質(zhì)以及多樣化的活性反應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的監(jiān)測(cè)，根據(jù)前人研究了解到，在熒光碳點(diǎn)的應(yīng)用之下，改善了傳統(tǒng)有機(jī)物監(jiān)測(cè)的弊端。

具體方法上，通過(guò)熒光碳點(diǎn)的疏水、配位交換和氫鍵作用，可以將多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥等有機(jī)污染毒物吸收，之后因?yàn)闊晒馓键c(diǎn)的活性反應(yīng)，熒光中的碳點(diǎn)會(huì)根據(jù)有機(jī)毒物的濃度而發(fā)生聚集，此時(shí)熒光的亮度就會(huì)減弱，由此可見此方法的原理與上述熒光猝滅法類似，所以在判定方法上也相對(duì)類似[2]。

1.3 微生物監(jiān)測(cè)

微生物并不是一種有害生物，其在某種角度上還能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境保護(hù)作用，因?yàn)槠鋵?duì)于污染物質(zhì)具有良好的分解性，那么由此說(shuō)明微生物的濃度與污染濃度具有一定的關(guān)系，即微生物濃度越高，就說(shuō)明污染濃度相對(duì)較低。在熒光碳點(diǎn)之下能夠?qū)ξ⑸镞M(jìn)行標(biāo)記，其碳點(diǎn)會(huì)進(jìn)入微生物的細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核當(dāng)中，以此通過(guò)對(duì)碳點(diǎn)的掌握以及分布布局，即可了解到微生物的濃度。此外，通過(guò)熒光碳點(diǎn)對(duì)微生物進(jìn)行標(biāo)記的方法，相比于傳統(tǒng)方法而言，其更加具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義，同時(shí)更加簡(jiǎn)便，因此具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

2 實(shí)例熒光碳點(diǎn)應(yīng)用結(jié)果分析

2.1 實(shí)例概況

某地區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，通過(guò)其他方法發(fā)現(xiàn)其水體環(huán)境當(dāng)中的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，因此需要進(jìn)行治理，但是為了保障治理措施的有效性，需要確認(rèn)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物具體的污染程度，因此該單位采用了熒光碳點(diǎn)技術(shù)。

2.2 實(shí)例熒光碳點(diǎn)應(yīng)用過(guò)程

主要采用了微生物監(jiān)測(cè)方法，對(duì)該地區(qū)水體環(huán)境當(dāng)中的微生物進(jìn)行了標(biāo)記，以此可以得到微生物的濃度，之后再對(duì)水體環(huán)境進(jìn)行取樣，共取得12組樣品，同樣采用熒光碳點(diǎn)法中的直接熒光法、有機(jī)物監(jiān)測(cè)方法對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物的濃度進(jìn)行測(cè)定，最終將微生物濃度與無(wú)機(jī)物、有機(jī)物的濃度測(cè)定結(jié)果相互對(duì)比，即可確定該地區(qū)水體環(huán)境質(zhì)量的超標(biāo)菌體信息。

2.3 實(shí)例熒光碳點(diǎn)應(yīng)用結(jié)果

根據(jù)上述方法，實(shí)例地區(qū)的微生物濃度為1341.5mg/m2；無(wú)機(jī)物濃度為1421.6mg/m2；有機(jī)物濃度為1461.4mg/m2，那么根據(jù)對(duì)比結(jié)果可見，該地區(qū)的無(wú)機(jī)物超標(biāo)約為80.1mg/m2；有機(jī)物超標(biāo)約為119.9mg/m2。之后針對(duì)無(wú)機(jī)物、有機(jī)物的表現(xiàn)，采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，例如排水措施、微生物植入等，最終依照上述的方法再一次對(duì)水體環(huán)境中的微生物、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物各自濃度進(jìn)行測(cè)定，并將三者測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)，其無(wú)機(jī)物、有機(jī)物的濃度已經(jīng)地域微生物的濃度，因此說(shuō)明水體環(huán)境的質(zhì)量初步達(dá)標(biāo)，并在之后的微生物治理效果下，可以使水體環(huán)境愈發(fā)邊好。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文主要分析了熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，分析首先介紹了無(wú)機(jī)物監(jiān)測(cè)、有機(jī)物監(jiān)測(cè)、微生物監(jiān)測(cè)3種熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用方式，之后結(jié)合實(shí)例，對(duì)熒光碳點(diǎn)的應(yīng)用效果進(jìn)行了介紹，結(jié)果顯示熒光碳點(diǎn)具有良好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王 強(qiáng)，胡旭虎.熒光碳點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，36（4）：22～26.

[2]楊 捷，許 琳，宋金萍，馬 琦.微波法制備氮摻雜碳量子點(diǎn)及其在金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用[J].分析試驗(yàn)室，2017（12）：1386～1389.

收稿日期：2018-9-14