陳小龍

(山東科泰環(huán)境監(jiān)測有限公司，山東 臨沂 276000)

隨著我國環(huán)境問題的不斷惡化，環(huán)境監(jiān)測工作顯得尤為重要，因此，相關(guān)部門應(yīng)大力開展環(huán)境監(jiān)測工作的研究，以此來實現(xiàn)我國環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員會因為沒有良好的檢驗試劑而影響真是的監(jiān)測數(shù)據(jù)，環(huán)境監(jiān)測治理很大一部分取決于監(jiān)測材料的質(zhì)量，同時環(huán)境監(jiān)測也對監(jiān)測材料提出許多苛刻的要求，監(jiān)測材料不但要具備準(zhǔn)確的監(jiān)測效果，同時還不能對生態(tài)環(huán)境造成污染，不能打破生物平衡，另外還要具備明顯的識別特性。而以往應(yīng)用的化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測方法和檢測材料都會對環(huán)境造成一定的影響，違背了環(huán)境監(jiān)測的目的。隨著熒光碳點納米材料的引入，有效地解決了這一矛盾，熒光碳點納米材料不僅毒性微乎其微，同時具備明顯的識別特征，因此在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

1 熒光碳點納米材料的光學(xué)特性

隨著我國環(huán)境監(jiān)測技術(shù)水平的不斷發(fā)展，科學(xué)家對熒光碳點材料作了深入探索，促進(jìn)了熒光碳點納米材料的進(jìn)一步研究，同時鈍化中修飾的試劑不同，對熒光碳點的性質(zhì)也造成巨大的影響。在現(xiàn)有的納米材料中，碳元素能夠提供發(fā)射光譜，隨著雙光子成像技術(shù)的不斷完善，熒光碳點成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。由此可見，熒光碳點具有良好的熒光識別性，通過其鈍化修飾表面的電子，可以實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移過程的發(fā)光效果，通過這一現(xiàn)象能夠呈現(xiàn)出良好的環(huán)境監(jiān)測效果。

2 熒光碳點在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用技術(shù)

2.1 對金屬離子監(jiān)測功能

我國當(dāng)前的環(huán)境污染問題中，重金屬污染現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，環(huán)境中存在重金屬對生態(tài)環(huán)境和人們的人身健康都具有重要的危害。當(dāng)人類或者其他生物吸入過量的重金屬，會對生物個體產(chǎn)生不良影響，甚至還會破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡，因此，環(huán)境監(jiān)測中金屬離子監(jiān)測工作是一項重要內(nèi)容。在傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測工作中，重金屬離子監(jiān)測水平不足，經(jīng)常出現(xiàn)監(jiān)測不全面的問題，從而影響重金屬污染的治理效果[1]。而通過熒光碳點納米材料的引入，可以發(fā)揮出良好的重金屬離子監(jiān)測效果。通過熒光碳點納米材料的鈍化和修飾后，能夠在外層形成大量的含氧基團(tuán)，同時附帶大量含氧集團(tuán)的熒光碳點納米材料還能夠通過較強(qiáng)的吸附技術(shù)，吸附環(huán)境中的金屬離子，從而形成化合物，所形成的化合物中包含熒光碳點，能夠發(fā)揮出熒光特性，檢測人員可以根據(jù)熒光碳點納米材料的熒光特性來監(jiān)測出環(huán)境中金屬離子的含量，從而達(dá)到金屬離子監(jiān)測效果?？萍脊ぷ髡呃脵幟仕徕c制成熒光碳點納米材料，這種熒光碳點還能夠結(jié)合汞離子的濃度來改變熒光效果，如果環(huán)境中汞離子含量越高，則熒光碳點納米材料熒光強(qiáng)度也會呈現(xiàn)不同的效果，通過這種方式不但能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測出環(huán)境中汞離子含量，同時也節(jié)約了監(jiān)測成本，相比傳統(tǒng)汞離子的監(jiān)測方式更加科學(xué)有效，并且對環(huán)境的影響也比較小。如果采用二亞乙基三胺對熒光碳點納米材料進(jìn)行修飾，隨后碳點散發(fā)出的熒光能夠被鉻元素吸收，通過這個原理還可以對水環(huán)境中鉻金屬元素進(jìn)行良好的監(jiān)測，提高監(jiān)測效率，為后續(xù)的環(huán)境治理提供依據(jù)。

2.2 對無機(jī)陰離子的監(jiān)測功能

在化學(xué)反應(yīng)中，經(jīng)常會運(yùn)用無機(jī)陰離子，這種無機(jī)陰離子很容易和其他元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因此，也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大的危害。我國目前無機(jī)陰離子污染現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，常見的無機(jī)氟化物就是高毒性的環(huán)境污染物，這種污染物能夠刺激人類的神經(jīng)細(xì)胞，影響人體消化功能，甚至還會對人體皮膚組織和腦組織造成巨大的影響，也會影響人類的神經(jīng)中樞系統(tǒng)和心肌細(xì)胞。而采用熒光碳點納米材料進(jìn)行無機(jī)陰離子的污染監(jiān)測能夠發(fā)揮出良好的監(jiān)測效果[2]。其原理是碳點表面的羧基能與水中的無機(jī)氟元素有效結(jié)合，將兩者進(jìn)行結(jié)合時，熒光碳點納米材料中的熒光強(qiáng)度也會發(fā)生改變，同時熒光強(qiáng)度的變化與負(fù)離子的濃度有著直接關(guān)系，這樣我們就能夠利用熒光碳點與無機(jī)氟元素的反應(yīng)來監(jiān)測無機(jī)氟化物的污染情況，同時具有監(jiān)測效果簡單、監(jiān)測高效等優(yōu)點。

此外，磷化物也是生活污染的主要源頭，我們?nèi)粘Ｊ褂玫南匆路鄣然衔镏泻写罅康牧自?，?dāng)磷元素排入水體中，就會對水環(huán)境造成較大的污染。近年來，科學(xué)家在水環(huán)境監(jiān)測工作的研究中，發(fā)現(xiàn)銪離子也能夠與熒光碳點外層的羧基進(jìn)行有效結(jié)合，同時也會對熒光碳點材料的熒光強(qiáng)度產(chǎn)生一定的改變，而水中的磷元素和銪離子結(jié)合力比熒光碳點的結(jié)合強(qiáng)度要大，同時這種方法可以忽略水中的其他元素影響，能夠精準(zhǔn)地檢測到水中的磷元素，因此，在磷化物的監(jiān)測中，熒光碳點納米材料也能夠發(fā)揮出良好的作用。

2.3 對有機(jī)污染物的監(jiān)測功能

隨著我國農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展，農(nóng)業(yè)高產(chǎn)種植滿足了人們對糧食的需求，但與此同時，更多的化學(xué)農(nóng)藥殘留物涌現(xiàn)出來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用農(nóng)藥，給生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的污染，其中有機(jī)物污染含量迅速提升，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，給生態(tài)鏈的平衡造成的嚴(yán)重的影響。這種有機(jī)污染物還會由于生物降解而傳遞到其他環(huán)境中，對人類和其他生物造成嚴(yán)重的危害。因此，有機(jī)污染物的監(jiān)測工作也是環(huán)境監(jiān)測的重點內(nèi)容。傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測部門在開展有機(jī)污染物的監(jiān)測工作中，經(jīng)常會受到監(jiān)測效果不佳、監(jiān)測時間長、使用監(jiān)測方法成本過高的影響，限制有機(jī)污染物監(jiān)測治理效果的提升。為此，科學(xué)家們不斷探索全新的有機(jī)污染物監(jiān)測方法。通過熒光碳點的引入，能夠有效提高有機(jī)污染物的監(jiān)測效果，其原理是熒光碳點能夠吸附水中的多環(huán)芳烴物質(zhì)，同時當(dāng)熒光碳點吸附多環(huán)芳烴有機(jī)污染物后，會聚集在一起，從而使熒光碳點的熒光強(qiáng)度發(fā)生改變。通過這一原理，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的有機(jī)污染物監(jiān)測效果。此外，熒光碳點作為一種敏感性有機(jī)污染物監(jiān)測試劑，還具有較強(qiáng)的特異性和抗干擾性，可以提高有機(jī)污染物的監(jiān)測效率和精準(zhǔn)性。

2.4 對微生物的標(biāo)記監(jiān)測

在生態(tài)環(huán)境中，微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，在生態(tài)循環(huán)中起到了至關(guān)重要的作用，微生物的存在能夠?qū)⑸锏氖w等有機(jī)物分解成無機(jī)物，在將其返還到生態(tài)系統(tǒng)中，保護(hù)微生物的生存，同時也是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。由此可見，微生物也是環(huán)境監(jiān)測的重要內(nèi)容。但是在以往的微生物監(jiān)測中，一般都采用生物傳感器以及核酸探針等方式進(jìn)行監(jiān)測，以核酸探針為例，雖然具有較高的靈敏度，但是采用核算探針進(jìn)行監(jiān)測時需要昂貴的設(shè)備，并且不利于現(xiàn)場操作，而生物傳感器也存在著選擇性較差的問題。通過熒光碳點材料在微生物監(jiān)測中的應(yīng)用，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測方法的不足。通過檸檬酸和甘露糖為原料制得的熒光碳點對于大腸桿菌具有良好的吸附性，這種碳點能和大腸桿菌上的蛋白質(zhì)進(jìn)行特異性結(jié)合，并且在結(jié)合之后會發(fā)出明亮的熒光。采用這種方式能夠快速標(biāo)記和檢測微生物的含量，同時相比于傳統(tǒng)方式也更加便捷，成本也比較低，在微生物監(jiān)測中具有廣闊的發(fā)展空間。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，環(huán)境監(jiān)測工作顯得十分重要，但是在以往的環(huán)境監(jiān)測工作中，常?？嘤跊]有優(yōu)良的監(jiān)測試劑而影響環(huán)境監(jiān)測效果，通過熒光碳點在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，不但能夠發(fā)揮出良好的監(jiān)測效果，同時也不破壞生態(tài)環(huán)境，在環(huán)境監(jiān)測中具有重要的應(yīng)用價值。