熒光碳點在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

朱銳

摘 要：隨著環(huán)境監(jiān)測工作的深入，工作人員開始嘗試新技術(shù)的應(yīng)用，以熒光碳點技術(shù)為代表。環(huán)境檢測在環(huán)境管理和保護(hù)方有著積極意義，監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用為該工作提供支撐。熒光碳點因其優(yōu)勢，在檢測微生物、機(jī)污染物、無機(jī)陰性離子污染物、金屬離子的工作中肩負(fù)重任。

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

社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，給科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步提供了良好的支撐，對于環(huán)境檢測工作來說，所取得的最大技術(shù)性土突破則是熒光碳點的應(yīng)用。碳點有著特有的光學(xué)性質(zhì)，同時具備一定化學(xué)性能，其表現(xiàn)出的生物相容性也是明顯特點，因此被環(huán)境科學(xué)研究人員所關(guān)注，開始利用碳點優(yōu)良性能，用在微生物、有機(jī)污染物、無機(jī)離子、重金屬的檢測中，有一定成效，對于環(huán)境監(jiān)測工作有著積極意義，大大提高了環(huán)境管理的質(zhì)量。

1、簡析環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測在環(huán)境保護(hù)方面有著重要作用，為環(huán)境管理提供必要的支持和相關(guān)服務(wù)。所以說環(huán)境檢測工作最為根本的職責(zé)這是為環(huán)境管理提供服務(wù)。因此，環(huán)境監(jiān)測必須要明確本身工作的內(nèi)容，環(huán)境管理中所開展的環(huán)境監(jiān)測工作也有明確的內(nèi)容。環(huán)境保護(hù)部門領(lǐng)導(dǎo)下的環(huán)境監(jiān)測工作，要有合理制度和法律法規(guī)，以及相關(guān)技術(shù)的支撐，才能保證環(huán)境監(jiān)測收集到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護(hù)提供有力支撐。隨著生物技術(shù)和化學(xué)技術(shù)的發(fā)展熒光碳點技術(shù)被應(yīng)用在了環(huán)境監(jiān)測工作中，用于檢測很多難以檢測的方面，大大提高了環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量。

2、熒光碳點獨特之處

現(xiàn)金，科學(xué)界對于碳點有著更深入的認(rèn)識，不管是原料的選擇，還是制備的方法，都更加多樣。但是制備所使用的方法是不同的，在鈍化修飾中，所用試劑，也是不同的，分離純化得到的粒徑大小，也不是相同的，這些均會對響碳點熒光性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而引發(fā)造碳點在應(yīng)用時，呈現(xiàn)多樣性?；A(chǔ)原料是碳元素的納米材料，其發(fā)射光譜有一些有特性，那就是尺寸依賴性與激發(fā)依賴性，這種性質(zhì)的存在，使得其可以被應(yīng)用在檢測樣品時，所選擇合適發(fā)射光譜，奠定了基礎(chǔ)。國外研究者最先發(fā)現(xiàn)了碳點有多光子的激發(fā)情況，為此做了進(jìn)一步的研究，就發(fā)現(xiàn)了大部分的碳點，都有著上轉(zhuǎn)換的熒光發(fā)射特性。隨著成像研究中廣泛地應(yīng)用雙光子的成像技術(shù)，以熒光碳點為基礎(chǔ)的，而發(fā)揮作用的雙光子、多光子的成像材料，會更加適合用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，被應(yīng)用和研究。事實上，現(xiàn)今熒光碳點所具備高效熒光特性，已經(jīng)開始了關(guān)于生物熒光標(biāo)記和環(huán)境檢測中的研究，并嘗試應(yīng)用。同時也利用該方面特性，開展了檢測示蹤工作，也用在各種有關(guān)類型的信號通路，所進(jìn)行的研究中。相繼進(jìn)行的研究已經(jīng)表明了，發(fā)射量子的實際產(chǎn)率，會受到熒光碳點尺寸的影響，出現(xiàn)改變，一般表現(xiàn)為尺寸變小，熒光效率提升，這就證明了熒光性能會依賴于粒徑大小，這樣的發(fā)現(xiàn)對于研發(fā)有著更好性能熒光碳點的研究，有著積極意義。不僅如此，溶劑、pH，這些因素，也會影響到熒光碳點熒光性能，也就提示出，存在熒光碳點傳感器的設(shè)計可能性。

3、環(huán)境檢測中熒光碳點的應(yīng)用

3.1標(biāo)記檢測某些微生物

大千世界中，微生物是一種“分解士兵”，對于地球生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)往復(fù)中，其有“天然環(huán)境衛(wèi)士”的積極作用。污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化降解，以及各再生利用類資源，生產(chǎn)和開發(fā)無公害產(chǎn)品，生態(tài)保護(hù)這些方面，發(fā)揮著積極作用是微生物。同樣，對于環(huán)境檢測來說，微生物是非常重要的一項指標(biāo)。當(dāng)前，環(huán)境工作中，對于微生物檢測，常常使用的技術(shù)有生物傳感器、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)、核酸探針等生物性技術(shù)，其中核酸探針、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技

術(shù)，有一定優(yōu)點，那就是特異性強(qiáng)、靈敏度高，可是存在非常明顯的缺點，使用是檢測儀器在費用上非常昂貴，也不能用于現(xiàn)場檢測。另外，生物傳感器優(yōu)點是，溫度、pH的適應(yīng)范圍寬，在線的應(yīng)急監(jiān)測比較有效，可是也有選擇性缺點。但是熒光碳點技術(shù)則能避免這些缺點，因此受到更多環(huán)境監(jiān)測人員的青睞。通過研究發(fā)現(xiàn)，碳點分布在大腸桿菌的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜部分，核內(nèi)沒有發(fā)。酵母菌中碳點分布在了總體細(xì)胞，也包括細(xì)胞核中。因此，對于大腸桿菌以及酵母菌的顯影時，運用碳點技術(shù)，有著良好生物相容性，可以將多色熒光碳點技術(shù)用在細(xì)菌的檢測和標(biāo)記中。

3.2檢測有機(jī)污染物

環(huán)境污染中的有機(jī)污染物是典型代表，有著非常嚴(yán)重的影響后果，高毒性是之一，表現(xiàn)為致突變、致癌、致畸，還具有高脂溶性、半揮發(fā)性、長期殘留性，非常容易集聚在食物鏈中傳遞下去，可以在全球范圍內(nèi)通過不同途徑進(jìn)行遷移和分配，嚴(yán)重危害著人們身體健康及生態(tài)環(huán)境，所以檢測環(huán)境中的有機(jī)污染物有著重要意義?，F(xiàn)今也有很多檢測方法，但是均存在一些缺點，總結(jié)出來有檢測時間長、操作復(fù)雜、檢測成本高、不易于現(xiàn)場檢測。熒光碳點的出現(xiàn)，就彌補(bǔ)這些缺點，因為獨有的多樣反應(yīng)活性和光學(xué)性質(zhì)，可用于多種有機(jī)污染五的檢測，并且檢測實時、快速、準(zhǔn)確，在環(huán)境保護(hù)方面有著極大的積極作用。碳點以自身的氫鍵作用、配位交換、疏水作用的功效，將農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物進(jìn)行吸附，引發(fā)碳點聚集，這樣一來原有的熒光強(qiáng)度則減弱。借助熒光強(qiáng)度發(fā)生變化，實現(xiàn)定量分析有機(jī)污染物。碳點多樣化具有表面修飾，能夠有選擇地結(jié)合不同的有機(jī)污染物，最終對不同有機(jī)污染物進(jìn)行檢測。

3.3檢測無機(jī)陰性離子污染物

生化反應(yīng)中有無數(shù)的角色，但是無機(jī)陰離子是關(guān)鍵性角色，給環(huán)境造成的影響也是巨大的，熒光碳點技術(shù)不光能夠用來檢測有機(jī)污染物和微生物，還能借助該技術(shù)優(yōu)秀理化性質(zhì)，對無機(jī)陰離子污染物進(jìn)行檢測。在高毒類污染物中，無機(jī)氟化物氣體或者粉塵，都是典型代表，屬于原漿毒物，對其有著敏感反應(yīng)的是神經(jīng)細(xì)胞，其能夠通過消化道、呼吸道、皮膚，滲入到人體的體內(nèi)，造成腦軟化，增生膠質(zhì)細(xì)胞，血管周圍的淋巴細(xì)胞出現(xiàn)浸潤，并且心肌出現(xiàn)濁腫，間質(zhì)水腫和出血，這些都是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心肌方面的中毒表現(xiàn)。國外研究者通過研究發(fā)現(xiàn)，變化著的碳點熒光強(qiáng)度，同F(xiàn)-的濃度，具有一定線性關(guān)系，借助這個發(fā)現(xiàn)，開始定量檢測牙膏中F-，以及水體中F-，并且成功了。使用以碳點為探針，檢測F-，優(yōu)點是簡單和快捷，靈敏度、特異性也都非常高，證明對碳點進(jìn)行適當(dāng)修飾，可以用在環(huán)境監(jiān)測中無機(jī)陰性離子的檢測中。

3.4檢測金屬離子

環(huán)境中重金屬有著自己的特性與歸宿，該方面的研究已經(jīng)成為環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的重要內(nèi)容。一旦環(huán)境中有重金屬進(jìn)入，那么將會對生物個體和種群造成一些影響，生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)不良生態(tài)效應(yīng)。碳點被鈍化修飾之后，其表面有大量含氧基團(tuán)，有著化學(xué)、生物的多樣性。數(shù)量龐大的酚羥基、羰基，會讓熒光碳點借助螯合、離子交換、吸附的作用，生態(tài)環(huán)境里金屬離子結(jié)合，構(gòu)成配合物。不一樣的表面銹蝕碳點，在金屬離子選擇方面有特異性。配合物生成同時，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響到熒光性能強(qiáng)弱，以此原理檢測金屬離子，有著很好的靈敏度和特異性。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著生物和化學(xué)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有著生物以及化學(xué)多樣性的熒光碳點技術(shù)，被應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測工作中，規(guī)避傳統(tǒng)檢測技術(shù)的缺點，提高了監(jiān)測的便攜性和準(zhǔn)確性，大大提高環(huán)境檢測工作的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿方蘭. 功能化碳點化學(xué)發(fā)光行為研究及其在環(huán)境檢測中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點實驗室， 2014.

[2]車望遠(yuǎn)， 劉長軍， 楊焜. 熒光碳點的制備和性質(zhì)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 復(fù)合材料學(xué)報， 2016， 33（3）：431-450.

[3]唐志姣， 李攻科， 胡玉玲. 熒光碳點在分析檢測中的研究進(jìn)展[J]. 分析測試學(xué)報， 2015（8）：970-978.

[4]李鋒， 李洪仁， 方坤. 亮黃色熒光碳點的合成及可見光催化降解酸性品紅[J]. 沈陽大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2015， 27（3）.