獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2022年CAIA獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)：表面增強(qiáng)拉曼光譜用于痕量持久性有毒污染物快速原位分析
完成單位：山東大學(xué),中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
完成人：景傳勇、杜晶晶、張旻、孫振麗、劉文婧、葉麗、張清哲、劉春光、閻莉
成果簡(jiǎn)介：景傳勇等研究了光學(xué)敏感磁性材料對(duì)持久性有毒污染物（PTS）的選擇性富集與快速識(shí)別機(jī)制，闡明了PTS在磁性材料表面產(chǎn)生選擇性交互作用的驅(qū)動(dòng)力，自主研發(fā)了高穩(wěn)定性及高選擇性的磁性表面增強(qiáng)拉曼（SERS）傳感器。該傳感器兼具磁學(xué)性質(zhì)和納米顆粒間高效電磁耦合的SERS活性，衍生出多種功能通道，可實(shí)現(xiàn)樣品采集和測(cè)量一體化。景傳勇等將該傳感器引入以重金屬、多環(huán)芳烴等污染物為代表的PTS現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，結(jié)合污染場(chǎng)地特點(diǎn)，研究了環(huán)境基質(zhì)中PTS的形態(tài)、濃度及分布規(guī)律。機(jī)理研究與環(huán)境應(yīng)用并進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了地下水、河水、電鍍廢水等多種環(huán)境基質(zhì)中PTS的無損、快速、原位分析，并深入揭示了SERS傳感機(jī)制、敏感信號(hào)輸出與磁性材料結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。研究成果為針對(duì)性防控PTS環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了技術(shù)儲(chǔ)備。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：景傳勇等發(fā)展了基于三維磁性納米單元宏觀尺度納米結(jié)構(gòu)的傳感器件構(gòu)筑技術(shù)。自主研發(fā)合成了高選擇性、高敏感性的納米光電傳感器件，并闡明了PTS在傳感器表面產(chǎn)生選擇性交互作用的驅(qū)動(dòng)力與反應(yīng)機(jī)制。景傳勇等建立了可靠、實(shí)用的PTS監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)快速準(zhǔn)確測(cè)定PTS的濃度及賦存形態(tài)是研究其地球化學(xué)過程的基礎(chǔ)?；诒銛y式磁性SERS傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下水、電鍍廢水、冶煉廢渣滲出液、養(yǎng)殖用水等多種環(huán)境基質(zhì)中PTS的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，方法測(cè)試精度達(dá)到國標(biāo)飲用水要求，方法全過程用時(shí)小于1分鐘。便攜式磁性SERS傳感器極大地提高了PTS現(xiàn)場(chǎng)研究的效率和精度。應(yīng)用納米尺度原位動(dòng)態(tài)研究方法體系，深入闡述了PTS的環(huán)境地球化學(xué)界面過程機(jī)制。在砷銻分子水平上微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)制研究領(lǐng)域的突破，促進(jìn)及深化了學(xué)者們對(duì)典型PTS宏觀地球化學(xué)行為的研究，極大地提升了我國學(xué)者在國際環(huán)境地球科學(xué)前沿領(lǐng)域的地位。在PTS環(huán)境過程領(lǐng)域以第一/通訊作者在Environmental Science & Technology、The Journal of Physical Chemistry Letters、Applied Catalysis B: Environmental等SCI期刊發(fā)表多篇高水平論文，實(shí)現(xiàn)了從分子水平科學(xué)認(rèn)知到技術(shù)應(yīng)用的全鏈條式創(chuàng)新。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：景傳勇等自2009年起，多次赴山西省山陰縣砷污染地區(qū)，利用便攜式磁性SERS傳感器對(duì)居民家中井水進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并無償提供了自主研發(fā)的地下水砷處理濾壺等水處理裝置，極大改善了當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟踩ｉ_發(fā)了便攜式拉曼現(xiàn)場(chǎng)快檢系統(tǒng)以及可商品化的SERS增強(qiáng)材料，相關(guān)產(chǎn)品與儀器在BCEIA的國家重大儀器開發(fā)專項(xiàng)階段成果展進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)展示。
應(yīng)用前景：本方法使用的便攜式儀器以及一系列關(guān)鍵配套檢測(cè)方法在環(huán)境水體現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。將力爭(zhēng)做到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，通過與國內(nèi)領(lǐng)先制造企業(yè)的合作，設(shè)計(jì)適用于環(huán)境水體等多種基質(zhì)PTS形態(tài)/濃度原位分析的便攜式磁性SERS傳感器，開拓我國自主研發(fā)光譜儀器的市場(chǎng)。
