科学家开发出发光传感器来检测水中的永久化学物质

研究人员发明了一种通过发光传感器检测水中“永久化学”污染的新方法。

伯明翰大学化学和环境科学领域的科学家与德国联邦材料研究与测试研究所 Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) 的科学家合作，开发了一种新方法，用于检测来自“永久化学物质”的污染水通过发光。

PFAS 或“永远的化学品”是制造的氟化学品，广泛应用于从食品包装到半导体生产和汽车轮胎等不同行业。它们不可降解并在环境中积累。近年来，人们对它们造成的有毒污染(尤其是水污染)的担忧不断增加。

伯明翰大学环境化学教授斯图尔特·哈拉德 (Stuart Harrad) 与同事、无机化学和光物理学教授佐伊·皮克拉梅诺 (Zoe Pikramenou) 教授共同领导了一种新型传感器的设计，他说：“能够识别‘永久化学物质’饮用水或工业泄漏环境中的水对于我们自身的健康和地球的健康至关重要。”

“目前测量这些污染物的方法非常困难、耗时且昂贵。显然迫切需要一种简单、快速、经济高效的方法来现场测量水样中的 PFAS，以帮助遏制和修复，特别是在(超)痕量浓度。但到目前为止，事实证明做到这一点极其困难。”

研究人员在《分析化学》上发表了他们的研究结果，他们创建了一个原型模型，可以检测“永远的化学物质”全氟辛酸(PFOA)。该方法使用附着在传感器表面的发光金属配合物。如果将该设备浸入受污染的水中，它就会通过金属发出的发光信号的变化来检测 PFOA。

Pikramenou 教授评论道：“该传感器的工作原理是使用嫁接有铱金属络合物的小型金芯片。然后用紫外线激发铱，铱发出红光。当金芯片浸入被‘永远’污染的样品中时，它会发出红光。”化学物质”，观察到金属发光寿命信号的变化，从而可以检测到不同浓度的“永久化学物质”的存在。”

“到目前为止，该传感器已经能够检测到每升水中 220 微克的 PFAS，这适用于工业废水，但对于饮用水，我们需要该方法更加灵敏，并且能够检测纳克级的 PFAS ”。

该团队与柏林的表面和传感器科学家 BAM 合作，进行纳米尺度的检测开发和专门分析。BAM 表面和薄膜分析部门负责人 Dan Hodoroaba 强调了芯片表征的重要性，“先进的成像表面分析对于在定制传感器芯片上开发专用化学纳米结构以确保最佳性能至关重要。”

BAM 化学和光学传感部门负责人 Knut Rurack 补充道：“现在我们有了原型传感器芯片，我们打算对其进行改进和集成，使其更便携、更灵敏，以便可以在泄漏现场使用并确定饮用水中这些化学物质的存在。”

Pikramenou 教授总结道：“PFAS 因其有用的特性而被用于工业环境，例如防污织物。但如果不安全处理，这些化学物质会对水生生物、我们的健康和更广泛的环境构成真正的危险。这个原型是在提供一种有效、快速和准确的方法来检测这种污染方面向前迈出了一大步，有助于保护我们的自然世界，并有可能保持我们的饮用水清洁。”