一种利用遗传投影追踪算法预测高地热岩石爆裂强度的模型

《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》：A prediction model for high-geothermal rockburst intensity using a genetic projection pursuit algorithm

Schiff碱化学传感器在环境与生物重要性物质的检测中展现出高灵敏度和选择性，涵盖金属离子、阴离子及中性污染物如农药的检测应用，为开发新型检测工具提供系统综述。

　　

Fozia Nazir|Syeda Sundas Musawar|Ashfaq Ahmad|Bilal Akram|Farid Ahmed

摘要

自1864年Hugo Schiff发现Schiff碱及其金属配合物以来，这些化合物因其催化和生物活性而受到广泛关注。它们具有多种功能，既可作为合成过程中的催化剂，也表现出显著的生物活性，如抗真菌、抗菌、抗疟疾和抗病毒作用。在多种应用中，Schiff碱是非常通用的工具，尤其是在传感领域。通过与不同金属离子的配位，它们能够形成稳定的复合物，并被用作荧光开关传感器来检测各种分析物。这种配位能力使它们成为检测环境和生物重要分析物的有效化学传感器。本文全面概述了用于检测金属阳离子、阴离子和中性分析物的Schiff碱化学传感器，分为四个部分。第一部分介绍了Schiff碱化学传感器在选择性检测多种金属阳离子（包括Ca²⁺、Al³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺和Pb²⁺）方面的应用；第二部分探讨了荧光Schiff碱传感器在检测F^-、CN^-、I^-和HSO₄^-等阴离子方面的应用；第三部分研究了Schiff碱荧光探针在精确pH值检测中的应用；第四部分探讨了Schiff碱传感器在检测环境和生物重要中性分析物（包括杀虫剂、农药等）方面的应用。最后，通过表格总结了相关研究内容，以提高阅读清晰度。

引言

环境污染在具有点源（如矿山、工厂和冶炼厂）的地区以及其他金属制造过程中尤为明显[1]、[2]。重金属是指密度大于水的金属元素，通常与毒性相关。这一类别还包括砷等类金属元素，即使在低暴露水平下也会引起毒性[3]。近年来，人们对这些金属造成的环境和公共卫生问题越来越关注。由于重金属在工业、农业、家庭和技术领域的广泛应用，人类接触重金属的机会显著增加。环境中重金属的来源包括生活污水、药品、农业、工业过程和大气沉降。虽然重金属天然存在，但主要的环境污染和人类接触源来自人为活动，如工业生产和使用、采矿和冶炼作业，以及含金属化合物的家庭和农业用途[4]。

传统的仪器分析方法（如原子吸收光谱法、离子色谱法、电感耦合等离子体质谱法、选择性电极和伏安法）可以精确检测重金属离子，但由于成本高昂且操作耗时，这些方法在实际应用中并不实用。近年来，利用化学传感器的光学探针已成为一种有吸引力的替代方案[5]、[6]。这些探针因其高灵敏度、特异性、简单性和快速响应时间而受到关注，能够有效替代传统方法，克服了传统方法所需的时间和昂贵仪器的缺点。许多化学传感器的实际应用依赖于不同的荧光机制。

化学传感器是一类在与目标分析物结合时其物理或化学性质发生显著变化的化合物。这些变化可以表现为磁性、电子性、电学或光学性质的变化。化学传感器的设计目的是选择性地识别并结合目标分析物，目标分析物可以是特定的金属离子、有机分子或生物物质。化学传感器与分析物之间的结合相互作用会产生可检测的信号或响应，从而实现分析物的识别或定量[7]。基于比色响应的荧光化学传感器已成为检测环境重要分析物的有效工具。这类传感器能够选择性地与特定目标分子或离子相互作用，并在它们存在时产生可测量的光学信号（如颜色变化或荧光强度变化）[8]。标准的光学化学传感器包括一个负责选择性识别目标分析物的受体和一个荧光团，在结合时产生信号。受体负责选择性地识别并结合目标分析物，而荧光团则在相互作用时产生荧光信号。受体具有特定的结合位点或功能基团，可以通过氢键、静电作用、π-π堆叠或其他配位作用与目标分析物结合。这种选择性识别确保了化学传感器仅对目标分析物作出响应，减少了其他物质的干扰。荧光团通常附着或连接到受体分子上，是一种能够吸收光能并在激发后发射长波长光的光发射组分。当分析物与受体结合时，会引发构象变化或改变荧光团周围的电子环境，从而导致其荧光强度或发射波长的变化。荧光性质的变化作为化学传感器的信号输出，指示目标分析物的存在或浓度。这种光学信号可以通过荧光光谱仪或荧光显微镜等专用仪器进行检测和定量[9]。

比色传感器通过观察颜色或吸光度的变化来检测金属离子或中性分析物。它们的优势在于无需复杂仪器即可实现对生物和生态重要物质的定性和定量识别。比色传感器具有可逆性、选择性和高灵敏度，适用于现场快速检测。此外，它们不需要样品预处理或专业知识，因此受到研究人员的青睐。比色传感器无需复杂仪器即可实现定性和定量检测；荧光传感器利用荧光发射的变化，而电化学传感器则通过测量氧化还原电位来进行检测。

章节摘录

Schiff碱化学传感器

Schiff碱是由含有偶氮甲烷基（-HC=N-）的化合物组成的。Schiff碱化合物可以通过伯胺与羰基化合物（如醛或酮）的缩合反应合成。这一反应由Hugo Schiff于1864年首次报道[10]。Schiff碱的形成通常在酸或碱的催化下进行，或者通过加热实现。酸催化过程涉及羰基的作用

CRediT作者贡献声明

Farid Ahmed：撰写——审稿与编辑、软件开发、实验研究。Syeda Sundas Musawar：撰写——初稿撰写、方法学设计、实验研究。Fozia Nazir：软件开发、实验研究。Bilal Akram：撰写——审稿与编辑、指导。Ashfaq Ahmad：撰写——审稿与编辑、指导、实验研究