环境监测中荧光碳点的应用探究

陈小龙

(山东科泰环境监测有限公司，山东 临沂 276000)

随着我国环境问题的不断恶化，环境监测工作显得尤为重要，因此，相关部门应大力开展环境监测工作的研究，以此来实现我国环境的可持续发展。在传统的环境监测工作中，监测人员会因为没有良好的检验试剂而影响真是的监测数据，环境监测治理很大一部分取决于监测材料的质量，同时环境监测也对监测材料提出许多苛刻的要求，监测材料不但要具备准确的监测效果，同时还不能对生态环境造成污染，不能打破生物平衡，另外还要具备明显的识别特性。而以往应用的化学反应监测方法和检测材料都会对环境造成一定的影响，违背了环境监测的目的。随着荧光碳点纳米材料的引入，有效地解决了这一矛盾，荧光碳点纳米材料不仅毒性微乎其微，同时具备明显的识别特征，因此在环境监测领域中得到广泛应用。

1 荧光碳点纳米材料的光学特性

随着我国环境监测技术水平的不断发展，科学家对荧光碳点材料作了深入探索，促进了荧光碳点纳米材料的进一步研究，同时钝化中修饰的试剂不同，对荧光碳点的性质也造成巨大的影响。在现有的纳米材料中，碳元素能够提供发射光谱，随着双光子成像技术的不断完善，荧光碳点成像技术在医学领域也具有广泛的应用。由此可见，荧光碳点具有良好的荧光识别性，通过其钝化修饰表面的电子，可以实现电子转移过程的发光效果，通过这一现象能够呈现出良好的环境监测效果。

2 荧光碳点在环境监测中的应用技术

2.1 对金属离子监测功能

我国当前的环境污染问题中，重金属污染现象尤为严重，环境中存在重金属对生态环境和人们的人身健康都具有重要的危害。当人类或者其他生物吸入过量的重金属，会对生物个体产生不良影响，甚至还会破坏生态系统的平衡，因此，环境监测中金属离子监测工作是一项重要内容。在传统的环境监测工作中，重金属离子监测水平不足，经常出现监测不全面的问题，从而影响重金属污染的治理效果[1]。而通过荧光碳点纳米材料的引入，可以发挥出良好的重金属离子监测效果。通过荧光碳点纳米材料的钝化和修饰后，能够在外层形成大量的含氧基团，同时附带大量含氧集团的荧光碳点纳米材料还能够通过较强的吸附技术，吸附环境中的金属离子，从而形成化合物，所形成的化合物中包含荧光碳点，能够发挥出荧光特性，检测人员可以根据荧光碳点纳米材料的荧光特性来监测出环境中金属离子的含量，从而达到金属离子监测效果。科技工作者利用柠檬酸钠制成荧光碳点纳米材料，这种荧光碳点还能够结合汞离子的浓度来改变荧光效果，如果环境中汞离子含量越高，则荧光碳点纳米材料荧光强度也会呈现不同的效果，通过这种方式不但能够准确地监测出环境中汞离子含量，同时也节约了监测成本，相比传统汞离子的监测方式更加科学有效，并且对环境的影响也比较小。如果采用二亚乙基三胺对荧光碳点纳米材料进行修饰，随后碳点散发出的荧光能够被铬元素吸收，通过这个原理还可以对水环境中铬金属元素进行良好的监测，提高监测效率，为后续的环境治理提供依据。

2.2 对无机阴离子的监测功能

在化学反应中，经常会运用无机阴离子，这种无机阴离子很容易和其他元素产生化学反应，因此，也会对生态环境产生巨大的危害。我国目前无机阴离子污染现象也比较严重，常见的无机氟化物就是高毒性的环境污染物，这种污染物能够刺激人类的神经细胞，影响人体消化功能，甚至还会对人体皮肤组织和脑组织造成巨大的影响，也会影响人类的神经中枢系统和心肌细胞。而采用荧光碳点纳米材料进行无机阴离子的污染监测能够发挥出良好的监测效果[2]。其原理是碳点表面的羧基能与水中的无机氟元素有效结合，将两者进行结合时，荧光碳点纳米材料中的荧光强度也会发生改变，同时荧光强度的变化与负离子的浓度有着直接关系，这样我们就能够利用荧光碳点与无机氟元素的反应来监测无机氟化物的污染情况，同时具有监测效果简单、监测高效等优点。

此外，磷化物也是生活污染的主要源头，我们日常使用的洗衣粉等化合物中含有大量的磷元素，当磷元素排入水体中，就会对水环境造成较大的污染。近年来，科学家在水环境监测工作的研究中，发现铕离子也能够与荧光碳点外层的羧基进行有效结合，同时也会对荧光碳点材料的荧光强度产生一定的改变，而水中的磷元素和铕离子结合力比荧光碳点的结合强度要大，同时这种方法可以忽略水中的其他元素影响，能够精准地检测到水中的磷元素，因此，在磷化物的监测中，荧光碳点纳米材料也能够发挥出良好的作用。

2.3 对有机污染物的监测功能

随着我国农业的大力发展，农业高产种植满足了人们对粮食的需求，但与此同时，更多的化学农药残留物涌现出来，农业生产大量使用农药，给生态系统造成了严重的污染，其中有机物污染含量迅速提升，严重破坏了生态环境，给生态链的平衡造成的严重的影响。这种有机污染物还会由于生物降解而传递到其他环境中，对人类和其他生物造成严重的危害。因此，有机污染物的监测工作也是环境监测的重点内容。传统环境监测部门在开展有机污染物的监测工作中，经常会受到监测效果不佳、监测时间长、使用监测方法成本过高的影响，限制有机污染物监测治理效果的提升。为此，科学家们不断探索全新的有机污染物监测方法。通过荧光碳点的引入，能够有效提高有机污染物的监测效果，其原理是荧光碳点能够吸附水中的多环芳烃物质，同时当荧光碳点吸附多环芳烃有机污染物后，会聚集在一起，从而使荧光碳点的荧光强度发生改变。通过这一原理，能够实现良好的有机污染物监测效果。此外，荧光碳点作为一种敏感性有机污染物监测试剂，还具有较强的特异性和抗干扰性，可以提高有机污染物的监测效率和精准性。

2.4 对微生物的标记监测

在生态环境中，微生物作为生态系统中的分解者，在生态循环中起到了至关重要的作用，微生物的存在能够将生物的尸体等有机物分解成无机物，在将其返还到生态系统中，保护微生物的生存，同时也是维持生态系统平衡。由此可见，微生物也是环境监测的重要内容。但是在以往的微生物监测中，一般都采用生物传感器以及核酸探针等方式进行监测，以核酸探针为例，虽然具有较高的灵敏度，但是采用核算探针进行监测时需要昂贵的设备，并且不利于现场操作，而生物传感器也存在着选择性较差的问题。通过荧光碳点材料在微生物监测中的应用，能够有效弥补传统监测方法的不足。通过柠檬酸和甘露糖为原料制得的荧光碳点对于大肠杆菌具有良好的吸附性，这种碳点能和大肠杆菌上的蛋白质进行特异性结合，并且在结合之后会发出明亮的荧光。采用这种方式能够快速标记和检测微生物的含量，同时相比于传统方式也更加便捷，成本也比较低，在微生物监测中具有广阔的发展空间。

3 结束语

综上所述，随着我国生态环境的不断恶化，环境监测工作显得十分重要，但是在以往的环境监测工作中，常常苦于没有优良的监测试剂而影响环境监测效果，通过荧光碳点在环境监测中的应用，不但能够发挥出良好的监测效果，同时也不破坏生态环境，在环境监测中具有重要的应用价值。