光谱仪应用之环境监测 | 水中痕量汞快速检测新方法！顶空固相萃取-纸基SERS法实现现场精准测定

图1顶空固相萃取-纸基表面增强拉曼光谱(SERS)法快速测定水中痕量汞的原理简图

以罗丹明6G（R6G）为探针分子制备 AgNPs纸基SERS基底，向水样加入NaBH?还原汞形成汞蒸气；汞蒸气与基底表面 AgNPs形成银汞齐，抑制AgNPs的拉曼增强效果，使R6G特征拉曼峰强度降低。水中汞浓度与R6G的SERS信号强度呈负相关，通过拉曼光谱仪测定信号变化、计算抑制率（IR=1-I?/I?）即可实现汞的定量分析，从根源规避水样基质干扰，而拉曼光谱仪的高信号识别能力，是实现这一精准定量的核心支撑。

1、基底增强效果优异，光谱仪精准捕捉特征峰

图2罗丹明6G(R6G)的拉曼光谱:(a)R6G-Ag NPs纸基SERS基底;(b)R6G;(c)AgNPs纸基SERS基底

制备的AgNPs纸基SERS基底可显著增强 R6G拉曼信号，通过Portman型拉曼光谱仪可检测到峰形良好、背景简单的拉曼图谱，清晰识别607、765、1178、1305、1357、1505cm?1处特征拉曼峰，其中1357cm?1处峰形和强度俱佳，被选定为定量分析唯一依据，光谱仪的高分辨率让特征峰识别更精准。

2、基底制备条件优化：兼顾灵敏度与稳定性

图3不同条件下制备的SERS基底的稳定性与检测灵敏度评价:(A)基底A在1357cm?1处拉曼峰强;(B)基底B在1365cm?1处拉曼峰强;(C)基底C在1357cm?1处拉曼峰强;(D)3种基底对水中1μg/LHg的响应强度。

对比3种不同R6G/AgNPs浓度配比的基底，最终选定0.2mmol/LR6G+2mg/LAgNPs配方：低浓度AgNPs更利于银汞齐形成，提升检测灵敏度；该配比基底拉曼峰强度RSD约 5%，稳定性良好，拉曼光谱仪可稳定捕捉不同基底的信号差异，为条件优化提供精准数据支撑。

3、特异性极佳，光谱仪精准区分汞离子与常见离子

图4不同离子对抑制率(IR)的影响

对2μg/LHg2+及常见金属离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Mn2+）进行检测，拉曼光谱仪检测结果显示，Hg2+对基底增强的抑制效果显著高于其他离子——因其他金属离子难挥发，无法与 AgNPs结合，光谱仪的高信号分辨能力，让汞离子的特异性检测更精准。

4、线性范围宽，光谱仪实现低浓度汞精准定量

图5不同浓度汞离子对(A)R6G拉曼信号的影响和(B)1357cm?1处拉曼峰强度的影响;(C)拟合曲线

在0.5~40μg/L汞浓度范围内，汞浓度对数值与抑制率呈良好线性关系（R2=0.996），方法检出限低至0.51μg/L（2.5×10?? mol/L）。即便汞浓度低至0.5μg/L，拉曼光谱仪仍能精准捕捉R6G特征峰的微弱信号变化，实现痕量汞的定量分析；随汞浓度升高信号下降速率减缓的规律，也通过光谱仪的连续检测清晰呈现。

5、实际水样检测准确，光谱仪数据与ICP-MS高度契合

表1实际水样测试结果

对地表水、废水等实际水样进行加标测试，加标浓度1~5μg/L，经拉曼光谱仪检测，本方法加标回收率87.3%~110.3%，相对标准偏差（RSD）6.2%~8.9%，测定结果与ICP-MS法高度接近，充分证明拉曼光谱仪在实际水样检测中，兼具准确性与稳定性，完全满足痕量汞检测的数据分析要求。

本方法的成功落地，核心依托拉曼光谱仪的技术特性：一是便携性，区别于ICP-MS等大型实验室仪器，可随检测人员抵达各类水体现场，实现原位检测；二是快速性，振荡5分钟后即可通过光谱仪完成信号检测与数据分析，全程耗时短，满足应急检测需求；三是高精准性，对痕量汞的信号捕捉能力强，数据结果可与国标方法ICP-MS媲美；四是操作简便，无需复杂前处理，搭配纸基基底，非专业人员也可快速上手。

该方法将顶空固相萃取的基质抗干扰优势与纸基SERS的低成本优势相结合，更以拉曼光谱仪为核心检测工具，实现了水中痕量汞的灵敏、快速、精准、现场检测，为水环境汞污染的实时监测、应急处置提供了全新技术手段，也让拉曼光谱仪在环境痕量污染物检测领域的应用价值进一步凸显！

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