完成单位：山东大学,中国科学院生态环境研究中心

完成人：景传勇、杜晶晶、张旻、孙振丽、刘文婧、叶丽、张清哲、刘春光、阎莉

成果简介：景传勇等研究了光学敏感磁性材料对持久性有毒污染物（PTS）的选择性富集与快速识别机制，阐明了PTS在磁性材料表面产生选择性交互作用的驱动力，自主研发了高稳定性及高选择性的磁性表面增强拉曼（SERS）传感器。该传感器兼具磁学性质和纳米颗粒间高效电磁耦合的SERS活性，衍生出多种功能通道，可实现样品采集和测量一体化。景传勇等将该传感器引入以重金属、多环芳烃等污染物为代表的PTS现场监测领域，结合污染场地特点，研究了环境基质中PTS的形态、浓度及分布规律。机理研究与环境应用并进，实现了地下水、河水、电镀废水等多种环境基质中PTS的无损、快速、原位分析，并深入揭示了SERS传感机制、敏感信号输出与磁性材料结构的相关性。研究成果为针对性防控PTS环境风险提供了技术储备。

创新点及科学价值：景传勇等发展了基于三维磁性纳米单元宏观尺度纳米结构的传感器件构筑技术。自主研发合成了高选择性、高敏感性的纳米光电传感器件，并阐明了PTS在传感器表面产生选择性交互作用的驱动力与反应机制。景传勇等建立了可靠、实用的PTS监测预警技术。现场快速准确测定PTS的浓度及赋存形态是研究其地球化学过程的基础。基于便携式磁性SERS传感器，实现了对地下水、电镀废水、冶炼废渣渗出液、养殖用水等多种环境基质中PTS的现场快速检测，方法测试精度达到国标饮用水要求，方法全过程用时小于1分钟。便携式磁性SERS传感器极大地提高了PTS现场研究的效率和精度。应用纳米尺度原位动态研究方法体系，深入阐述了PTS的环境地球化学界面过程机制。在砷锑分子水平上微观结构与机制研究领域的突破，促进及深化了学者们对典型PTS宏观地球化学行为的研究，极大地提升了我国学者在国际环境地球科学前沿领域的地位。在PTS环境过程领域以第一/通讯作者在Environmental Science & Technology、The Journal of Physical Chemistry Letters、Applied Catalysis B: Environmental等SCI期刊发表多篇高水平论文，实现了从分子水平科学认知到技术应用的全链条式创新。

社会经济效益：景传勇等自2009年起，多次赴山西省山阴县砷污染地区，利用便携式磁性SERS传感器对居民家中井水进行现场测试，并无偿提供了自主研发的地下水砷处理滤壶等水处理装置，极大改善了当地居民的用水安全。开发了便携式拉曼现场快检系统以及可商品化的SERS增强材料，相关产品与仪器在BCEIA的国家重大仪器开发专项阶段成果展进行了现场展示。

应用前景：本方法使用的便携式仪器以及一系列关键配套检测方法在环境水体现场监测领域具有广泛的应用前景。将力争做到产学研相结合，通过与国内领先制造企业的合作，设计适用于环境水体等多种基质PTS形态/浓度原位分析的便携式磁性SERS传感器，开拓我国自主研发光谱仪器的市场。