一种适用于环境水体中银纳米颗粒灵敏分析的现场可部署表面增强拉曼散射（SERS）方法

摘要： 银纳米颗粒（AgNPs）在环境中的扩散及其向水生系统的迁移引发了人们对其潜在毒性的担忧。这些环境和生态问题要求建立可靠的AgNPs检测方法，以测量真实水生系统中与环境相关的AgNPs含量。本研究开发了一种结合快速真空过滤技术和便携式拉曼光谱仪的方法，用于典型和复杂水生系统中超低浓度AgNPs的原位检测。为提取和检测AgNPs，分别添加氯化铝和福美铁进行AgNPs聚集和标记。通过滤膜过滤AgNPs聚集体，并根据福美铁的表面增强拉曼散射（SERS）峰强度确定其存在和数量。在优化条件下，对于1 mg/L的AgNPs，超纯水和海水中的提取效率分别为99±0.001%和98±0.025%。该方法便于简单调整体积并提高AgNPs在滤膜上分布的一致性。在不同环境水体（包括海水、淡水（池塘水、河水及水库出水）和饮用水（市政自来水和井水））中评估了该方法的性能，其中海水信号强度最高，淡水信号最低。推测信号强度差异由这些环境水体中天然有机质（NOM）含量所致。以池塘水为例，通过将聚集盐从AlCl3改为MgCl2最小化了干扰，在100 mL体积下可靠检测到低至5 μg/L的AgNPs。相同体积下，该方法灵敏度足以检测海水中的1 μg/L AgNPs，也有望用于评估AgNPs的时间依赖性转化。