综述：比色法在重金属检测中的关键机理认识、技术创新进展及多介质环境应用

这篇综述系统梳理了比色法（Colorimetry）在重金属检测领域的研究进展，重点阐释了其显色机理（如纳米材料间距/形貌调控、有机染料变色效应）、技术革新（从紫外-可见分光光度法UV-Vis到便携式设备开发）及多环境介质（水/土壤/大气颗粒物）应用，为复杂环境监测提供了理论框架与技术路径。

　　

Abstract

比色法作为一种基于肉眼可见光响应的直观分析技术，在目标物检测领域展现出独特优势。本文从历史沿革、作用机制、技术迭代及环境应用四个维度，全面解析了该技术在重金属检测中的研究进展。

关键机理认识

比色法的核心识别机制集中于三类现象：重金属离子诱导有机染料（如罗丹明B）的显色基团电子转移导致变色；贵金属纳米颗粒（AuNPs）因聚集引发的局部表面等离子体共振（LSPR）位移；以及金属离子对纳米酶（如Fe₃O₄）催化活性的调控。例如，Hg²⁺可通过与硫醇基团的特异性结合，触发AuNPs从分散态（酒红色）到聚集态（蓝色）的转变，实现ppb级检测。

技术创新突破

技术演进呈现三大趋势：传统UV-Vis分光光度计向微型化发展；智能手机结合颜色识别APP（如Color Grab）推动数字化图像比色法（DIC）的普及；纸基微流控芯片与比色阵列的集成显著提升了多目标物同步检测效率。其中，基于量子点（QDs）的比率型传感器通过双发射峰校准，将检测限（LOD）降低至0.1 nM级。

多介质环境应用

在水体监测中，比色法已实现对As³⁺/Cd²⁺等离子的现场筛查；土壤检测方面，开发了可穿透复杂基质的固相萃取-比色联用技术；针对大气PM_2.5中的重金属，气溶胶比色传感器展现出实时监测潜力。

挑战与展望

当前瓶颈在于超痕量检测灵敏度提升与复杂基质干扰消除。解决方案包括开发DNAzyme级联放大系统、构建机器学习辅助的比色阵列等。这些突破将推动比色法在环境健康风险评估中的更广泛应用。