基于便携拉曼光谱的场地污染物监测方法与技术-中国科学院生态环境研究中心

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项目简介

本项目开发了快速测定环境基质中多种持久性有毒污染物的方法:通过将磁性四氧化三铁纳米材料特异性萃取特质、纳米金/银光学探针表面增强拉曼散射效应相结合,提高了纳米颗粒对污染物检测的灵敏度、选择性和抗基质干扰能力;构建了60余种污染物的拉曼谱图数据库,开发了拉曼光谱预处理、物质特征峰辨识和分类算法,结合便携式光谱仪,实现了多种污染物的现场快速测定。本项目开发的监测体系具有操作简便、实验条件要求低、运行成本低廉等优势,尤其适用于实际污染场地。

研究砷污染问题面临的一大困境是地下水砷浓度及价态底数不清,仅我国就有上百万口井水水质亟待测定。提前检测筛查砷超标污染区、通过更换水源以降低砷暴露水平,是分散农村地区地砷病控制的有效措施。对于中国多数农村的分散单户式取水井,若要全面筛查地下水中砷,面临检测成本高、缺乏现场快检方法等实际困难。为从根本上治理砷污染,项目深刻认识砷污染的形成机制,基于便携式光谱仪与磁性光电传感纳米材料,开发了砷的快速现场检测平台;方法测试精度达到饮用水指标要求(10 μg/L),检测时间仅需1分钟,赴山西省山阴县污染现场,对检测方法进行了现场验证。

应用领域

项目在拉曼增强模块的环境应用方面开展了一系列系统性的工作。基于纳米增强模块,开发了痕量汞、砷、铅、镉、铬、多环芳烃、多溴联苯醚、抗生素等多种污染物的原位拉曼检测方法;此方法适用于地下水、地表水、冶炼废水、电镀废水、土壤、果汁及红酒等基质中,极大地提高了现场研究的效率和精度。相关材料制备技术与检测方法已获得8项发明专利授权,并在国家重大科学仪器设备开发专项阶段成果展进行了展示。

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