综述：荧光和比色法检测汞的研究进展与应用

汞（Hg）污染因其极高毒性和强生物累积性，威胁着环境与人类健康。本文综述了荧光和比色传感器检测汞离子（Hg2+）的研究进展，聚焦前沿检测机制、纳米材料增强策略及创新探针架构，探讨其面临的挑战与在多领域的应用前景。

　　

汞污染的危害与检测需求

汞（Hg）污染问题日益严峻，它具有极强的毒性和生物累积性。在环境中，汞可通过食物链不断富集，最终威胁到整个生态系统的平衡 。对人类而言，汞进入人体后，会损害神经系统、免疫系统、肾脏等多个重要器官，严重影响人体健康。

因此，开发高灵敏度、高选择性且能快速响应的汞离子（Hg²⁺）检测方法至关重要。传统的检测技术，如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，虽然具有较高的准确性，但存在仪器昂贵、操作复杂、需要专业人员操作等缺点，难以满足现场快速检测的需求。在这样的背景下，荧光和比色传感器凭借其操作简单、灵敏度高、可实时监测等优势，成为了检测 Hg²⁺的研究热点。

荧光和比色传感器检测汞离子的原理与优势

荧光传感器检测 Hg²⁺的原理主要基于 Hg²⁺与荧光探针之间的特异性相互作用。当 Hg²⁺与探针结合后，会引起探针荧光强度、波长或寿命等荧光参数的变化，通过检测这些变化即可实现对 Hg²⁺的定量分析。比色传感器则是利用 Hg²⁺与特定试剂反应后，溶液颜色发生改变的特性，通过肉眼观察或仪器测量颜色变化来确定 Hg²⁺的浓度。

这两种检测方法操作简单，无需复杂的仪器设备，普通人员经过简单培训即可操作。而且它们灵敏度高，能够检测到极低浓度的 Hg²⁺，可以满足环境、食品等领域对 Hg²⁺痕量检测的要求。此外，荧光和比色传感器还能够实现实时监测，可在短时间内获取检测结果，及时发现 Hg²⁺污染问题。

检测汞离子的研究进展

1. 前沿检测机制：近年来，科学家们开发了多种新颖的检测机制。例如，基于荧光共振能量转移（FRET）原理的检测方法，通过设计合适的荧光供体和受体，当 Hg²⁺存在时，供体和受体之间发生能量转移，导致荧光信号改变，从而实现对 Hg²⁺的检测。还有基于分子内电荷转移（ICT）机制的探针，Hg²⁺与探针结合后，会影响分子内的电荷分布，进而改变探针的荧光和颜色性质。
2. 纳米材料增强策略：纳米材料因其独特的物理化学性质，在 Hg²⁺检测中发挥了重要作用。比如金纳米粒子（Au NPs），其具有良好的生物相容性和独特的光学性质。Au NPs 可以与 Hg²⁺发生特异性相互作用，导致其团聚或分散状态改变，从而引起溶液颜色和光学性质的变化，增强检测信号。此外，碳纳米管、量子点等纳米材料也被广泛应用于 Hg²⁺检测，通过与荧光或比色探针结合，提高检测的灵敏度和选择性。
3. 创新探针架构：为了提高检测性能，研究人员设计了各种创新的探针架构。一些探针采用了双功能或多功能设计，不仅能够检测 Hg²⁺，还能同时检测其他离子或生物分子，拓宽了检测范围。还有一些智能探针，能够根据环境条件的变化自动调节检测性能，实现更精准的检测。

面临的挑战与未来展望

尽管荧光和比色传感器在 Hg²⁺检测方面取得了显著进展，但仍面临一些挑战。在实际应用中，样品中的复杂成分可能会干扰检测结果，导致检测的准确性受到影响。而且部分传感器的稳定性较差，在不同环境条件下检测性能会发生变化。此外，目前大多数检测方法只能检测总汞含量，难以区分不同形态的汞，而不同形态的汞毒性差异很大。

未来，这些检测技术有望在多个关键领域取得突破。在环境监测方面，有望开发出更便携、更灵敏的检测设备，实现对环境中 Hg²⁺的实时、原位监测。在食品安全领域，将进一步提高检测方法的特异性和准确性，确保食品中 Hg²⁺的含量符合安全标准。在生物医学诊断方面，通过设计更具生物相容性的探针，实现对生物体内 Hg²⁺的无创、实时检测，为疾病的早期诊断和治疗提供依据。随着研究的不断深入，荧光和比色传感器在检测 Hg²⁺方面将具有更广阔的应用前景，为解决汞污染问题、保障人类健康发挥重要作用。