综述：用于快速检测农业土壤中重金属污染物的新兴纳米传感器技术

《Analytical Methods》：Emerging nanosensor technologies for the rapid detection of heavy metal contaminants in agricultural soils

农业土壤重金属检测面临传统方法成本高、操作复杂等局限。纳米传感器技术因其快速、灵敏、便携特性成为研究热点。电化学传感器（纳米材料修饰电极、阳极溶出伏安法）灵敏便携但选择性差；光学传感器（比色法、荧光、SERS）灵敏度极高却受土壤浑浊、生物污染等影响。新型材料（MOFs、碳基纳米材料、绿色量子点）提升性能与安全性。结合机器学习优化信号解析、校准和实时决策。未来方向包括抗污染涂层、可持续制备、多功能阵列及物联网集成，助力精准农业和环境保护。

　　

重金属在农业土壤中的积累对食品安全和人类健康构成了日益严重的威胁。传统的基于实验室的重金属检测方法虽然灵敏度很高，但由于成本高昂、操作复杂且缺乏便携性，无法用于大规模的实时土壤监测。为此，纳米传感器技术应运而生，成为具有快速、高灵敏度和可野外部署检测能力的有前景的替代方案。本文全面评估了目前用于土壤环境中痕量金属分析的电化学和光学纳米传感器的发展现状。电化学传感器，尤其是采用纳米材料改性的丝网印刷电极和阳极剥离伏安法的传感器，表现出优异的灵敏度和便携性，但在提高选择性和减少基质干扰方面仍存在挑战。光学纳米传感器（包括比色法、荧光法和表面增强拉曼散射（SERS）技术）具有多种检测机制和极低的检测限，但常常受到土壤浑浊度、生物污染和基底不稳定性的限制。文章特别关注了金属-有机框架、碳基纳米材料和“绿色”量子点等先进材料的集成应用，这些材料有望提升传感器的性能和环保性。此外，本文还探讨了纳米传感器与数据科学的结合，强调了机器学习在信号反卷积、校准和实时决策支持中的作用。最后，文章指出了未来的研究方向，包括开发抗污染涂层、可持续的制造方法、多路检测阵列以及通过物联网实现的传感器网络。这些进展共同为开发出强大、智能且可扩展的土壤监测系统奠定了基础，这对于精准农业和环境管理至关重要。