熒光碳點在環境監測中的應用

朱銳

摘 要：隨著環境監測工作的深入，工作人員開始嘗試新技術的應用，以熒光碳點技術為代表。環境檢測在環境管理和保護方有著積極意義，監測技術應用為該工作提供支撐。熒光碳點因其優勢，在檢測微生物、機污染物、無機陰性離子污染物、金屬離子的工作中肩負重任。

關鍵詞：熒光碳點;環境監測;應用

社會經濟快速發展，給科學技術的進步提供了良好的支撐，對于環境檢測工作來說，所取得的最大技術性土突破則是熒光碳點的應用。碳點有著特有的光學性質，同時具備一定化學性能，其表現出的生物相容性也是明顯特點，因此被環境科學研究人員所關注，開始利用碳點優良性能，用在微生物、有機污染物、無機離子、重金屬的檢測中，有一定成效，對于環境監測工作有著積極意義，大大提高了環境管理的質量。

1、簡析環境監測

環境監測在環境保護方面有著重要作用，為環境管理提供必要的支持和相關服務。所以說環境檢測工作最為根本的職責這是為環境管理提供服務。因此，環境監測必須要明確本身工作的內容，環境管理中所開展的環境監測工作也有明確的內容。環境保護部門領導下的環境監測工作，要有合理制度和法律法規，以及相關技術的支撐，才能保證環境監測收集到準確的數據，為環境保護提供有力支撐。隨著生物技術和化學技術的發展熒光碳點技術被應用在了環境監測工作中，用于檢測很多難以檢測的方面，大大提高了環境監測的質量。

2、熒光碳點獨特之處

現金，科學界對于碳點有著更深入的認識，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、化學性質產生影響，進而引發造碳點在應用時，呈現多樣性。基礎原料是碳元素的納米材料，其發射光譜有一些有特性，那就是尺寸依賴性與激發依賴性，這種性質的存在，使得其可以被應用在檢測樣品時，所選擇合適發射光譜，奠定了基礎。國外研究者最先發現了碳點有多光子的激發情況，為此做了進一步的研究，就發現了大部分的碳點，都有著上轉換的熒光發射特性。隨著成像研究中廣泛地應用雙光子的成像技術，以熒光碳點為基礎的，而發揮作用的雙光子、多光子的成像材料，會更加適合用在生物醫學領域中，被應用和研究。事實上，現今熒光碳點所具備高效熒光特性，已經開始了關于生物熒光標記和環境檢測中的研究，并嘗試應用。同時也利用該方面特性，開展了檢測示蹤工作，也用在各種有關類型的信號通路，所進行的研究中。相繼進行的研究已經表明了，發射量子的實際產率，會受到熒光碳點尺寸的影響，出現改變，一般表現為尺寸變小，熒光效率提升，這就證明了熒光性能會依賴于粒徑大小，這樣的發現對于研發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計可能性。

3、環境檢測中熒光碳點的應用

3.1標記檢測某些微生物

大千世界中，微生物是一種“分解士兵”，對于地球生態系統的物質循環往復中，其有“天然環境衛士”的積極作用。污染物進行轉化降解，以及各再生利用類資源，生產和開發無公害產品，生態保護這些方面，發揮著積極作用是微生物。同樣，對于環境檢測來說，微生物是非常重要的一項指標。當前，環境工作中，對于微生物檢測，常常使用的技術有生物傳感器、聚合酶鏈式反應技術、核酸探針等生物性技術，其中核酸探針、聚合酶鏈式反應技

術，有一定優點，那就是特異性強、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，也不能用于現場檢測。另外，生物傳感器優點是，溫度、pH的適應范圍寬，在線的應急監測比較有效，可是也有選擇性缺點。但是熒光碳點技術則能避免這些缺點，因此受到更多環境監測人員的青睞。通過研究發現，碳點分布在大腸桿菌的細胞質和細胞膜部分，核內沒有發。酵母菌中碳點分布在了總體細胞，也包括細胞核中。因此，對于大腸桿菌以及酵母菌的顯影時，運用碳點技術，有著良好生物相容性，可以將多色熒光碳點技術用在細菌的檢測和標記中。

3.2檢測有機污染物

環境污染中的有機污染物是典型代表，有著非常嚴重的影響后果，高毒性是之一，表現為致突變、致癌、致畸，還具有高脂溶性、半揮發性、長期殘留性，非常容易集聚在食物鏈中傳遞下去，可以在全球范圍內通過不同途徑進行遷移和分配，嚴重危害著人們身體健康及生態環境，所以檢測環境中的有機污染物有著重要意義。現今也有很多檢測方法，但是均存在一些缺點，總結出來有檢測時間長、操作復雜、檢測成本高、不易于現場檢測。熒光碳點的出現，就彌補這些缺點，因為獨有的多樣反應活性和光學性質，可用于多種有機污染五的檢測，并且檢測實時、快速、準確，在環境保護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，將農藥、多氯聯苯、多環芳烴等有機污染物進行吸附，引發碳點聚集，這樣一來原有的熒光強度則減弱。借助熒光強度發生變化，實現定量分析有機污染物。碳點多樣化具有表面修飾，能夠有選擇地結合不同的有機污染物，最終對不同有機污染物進行檢測。

3.3檢測無機陰性離子污染物

生化反應中有無數的角色，但是無機陰離子是關鍵性角色，給環境造成的影響也是巨大的，熒光碳點技術不光能夠用來檢測有機污染物和微生物，還能借助該技術優秀理化性質，對無機陰離子污染物進行檢測。在高毒類污染物中，無機氟化物氣體或者粉塵，都是典型代表，屬于原漿毒物，對其有著敏感反應的是神經細胞，其能夠通過消化道、呼吸道、皮膚，滲入到人體的體內，造成腦軟化，增生膠質細胞，血管周圍的淋巴細胞出現浸潤，并且心肌出現濁腫，間質水腫和出血，這些都是中樞神經系統和心肌方面的中毒表現。國外研究者通過研究發現，變化著的碳點熒光強度，同F-的濃度，具有一定線性關系，借助這個發現，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-，優點是簡單和快捷，靈敏度、特異性也都非常高，證明對碳點進行適當修飾，可以用在環境監測中無機陰性離子的檢測中。

3.4檢測金屬離子

環境中重金屬有著自己的特性與歸宿，該方面的研究已經成為環境化學領域的重要內容。一旦環境中有重金屬進入，那么將會對生物個體和種群造成一些影響，生態系統中出現不良生態效應。碳點被鈍化修飾之后，其表面有大量含氧基團，有著化學、生物的多樣性。數量龐大的酚羥基、羰基，會讓熒光碳點借助螯合、離子交換、吸附的作用，生態環境里金屬離子結合，構成配合物。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，表面結構發生變化，影響到熒光性能強弱，以此原理檢測金屬離子，有著很好的靈敏度和特異性。

結束語：

綜上所述，隨著生物和化學科學技術的進步，有著生物以及化學多樣性的熒光碳點技術，被應用在環境監測工作中，規避傳統檢測技術的缺點，提高了監測的便攜性和準確性，大大提高環境檢測工作的質量。

參考文獻：

[1]耿方蘭. 功能化碳點化學發光行為研究及其在環境檢測中的應用[J]. 環境化學與生態毒理學國家重點實驗室， 2014.

[2]車望遠， 劉長軍， 楊焜. 熒光碳點的制備和性質及其應用研究進展[J]. 復合材料學報， 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展[J]. 分析測試學報， 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]. 沈陽大學學報（自然科學版）， 2015， 27（3）.