基于碳化蛋壳膜的电化学适体传感器用于水体中多菌灵的可持续监测

本研究针对水体中高持久性杀菌剂多菌灵(CBZ)的监测难题，开发了以碳化氧化蛋壳膜(CESM-OX)为基底的低成本电化学适体传感器。通过优化适体浓度、固定化时间等参数，实现了在Milli-Q水(0.686 μg/L)和模拟二级出水(0.400 μg/L)中的高灵敏度检测，与UHPLC检测结果高度吻合(Pearson系数0.9993)，为农业密集区水环境监测提供了免预处理的绿色解决方案。

　　

随着现代农业的快速发展，杀菌剂多菌灵(Carbendazim, CBZ)在水体中的残留问题日益严峻。这种被列为致癌物的苯并咪唑类杀菌剂，常规水处理系统难以降解，在西班牙农业区甚至检测到高达6000 ng/L的浓度。传统检测方法如超高效液相色谱(UHPLC)虽精准但成本高昂，而现有电化学传感器多依赖金纳米颗粒(AuNPs)等昂贵材料。如何开发兼具经济性和环境友好型的监测技术，成为环境分析领域的重大挑战。

来自智利的研究团队创新性地将餐厨废弃物——蛋壳膜(ESM)转化为功能材料，在《Microchemical Journal》发表了突破性研究成果。通过碳化氧化处理制备的CESM-OX材料，不仅实现了适体的高效固定，更构建出性能优异的电化学适体传感器。研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实材料表面富含羧基(-COOH)，通过循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)优化检测条件，最终在真实废水样本中验证了传感器的可靠性。

材料表征揭示关键活性位点
FT-IR分析显示CESM-OX在1720 cm^-1处存在典型羰基(C=O)伸缩振动峰，3430 cm^-1处的宽峰证实了羟基(-OH)的存在，这些含氧官能团为适体共价固定提供了活性位点。扫描电镜(SEM)观察到材料呈现三维多孔结构，比表面积达298 m²/g，远超原始ESM的5.6 m²/g。

性能优化突破检测极限
在pH 7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)中，当适体浓度为1 μM、固定化时间60分钟时，传感器对CBZ的识别效率最佳。差分脉冲伏安法(DPV)检测显示，电流响应与CBZ浓度在1-100 μg/L范围内呈线性关系，Milli-Q水中检测限(LOD)低至0.686 μg/L。特别值得注意的是，在含多种干扰物（阿特拉津、草甘膦等）的模拟二级出水中，传感器仍保持0.400 μg/L的检测灵敏度。

实际验证彰显应用价值
对智利Aguas Santiago Poniente污水处理厂进水和出水样本的检测表明，传感器与UHPLC结果相对误差<5%，且无需复杂前处理。稳定性测试显示，4℃保存7天后电流响应仅衰减8.3%，显著优于同类报道。

该研究开创性地将生物废弃物转化为高性能传感材料，不仅为CBZ监测提供了成本仅为传统方法1/10的解决方案，更开辟了"废弃物-功能材料-环境治理"的循环经济新模式。CESM-OX材料优异的导电性和丰富的活性位点，为后续开发其他污染物检测平台提供了新思路。研究团队特别指出，这种传感器特别适合农业密集区的分布式监测网络建设，其免预处理特性可大幅提升环境应急响应效率。正如通讯作者Constanza J. Venegas强调的："我们正将厨余垃圾变成守护水安全的哨兵"。