上海理工大学太赫兹技术创新研究院利用太赫兹技术检测水体重金属

在庄松林院士领导下，上海理工大学太赫兹技术创新研究院副教授邵咏妮的相关成果以“Measuring heavy metal ions in water using nature existed microalgae as medium based on Terahertz technology ”为题发表在Journal of Hazardous Materials（IF：14.2）杂志，其中彭滟教授、朱亦鸣教授为文章通讯作者。Journal of Hazardous Materials期刊是由Amsterdam : Elsevier于1975年出版的有关公众健康和环境领域的国际顶级期刊，特别是针对有害物质检测与风险评估领域。

重金属元素超标是自然界中危害人类健康的主要威胁之一，水体重金属危害具有持久性、不易降解等特点，这使水体重金属污染的检测成为了亟待解决的重大难题。传统检测水体重金属的方法需要繁杂的预处理，不仅耗时费力且污染环境，同时存在检测的时滞性。

文章有效利用太赫兹光谱技术在研究分子内振动和转动能级方面的优势，提出了将微藻作为载体对重金属进行富集吸附，采用太赫兹光谱技术揭示微藻吸附重金属后体内物质成分含量的变化规律，包括油脂、色素等含量变化趋势，实现水体重金属污染种类和程度的精准判定。实验采集了不同浓度Pb²⁺和Ni²⁺胁迫下水体中微藻的太赫兹光谱，分析了微藻吸附重金属后体内蛋白质、脂质、淀粉和β-胡萝卜素含量的变化。通过主成分分析，得到β-胡萝卜素（15-18 THz）为受重金属离子影响最大的物质成分。通过偏最小二乘得出判断Pb²⁺效果最优的时间点为6小时，判断Ni²⁺效果最优的时间点为18小时。进一步地，通过上述结果建立重金属（Pb²⁺和Ni²⁺）混合水体与微藻物质成分间的相关模型，并用华东地区的真实水样验证该模型，其中对Pb²⁺的判断准确率为100%，对Ni²⁺的判断准确率为93.2%。

与传统重金属检测方法相比，本文提出的以微藻为载体结合太赫兹技术的方法不需要复杂的预处理，样本量仅需10 ml，检测精度提高至0.001 mg/L，为水体重金属的种类和浓度检测提供了新的技术支撑。研究的优势在于原位、快速、对环境无污染，有利于实时监控水体污染情况，同时能起到通过微藻净化水体的效果，为完善水体重金属的检测提供了新的检测思路和方法。

水体重金属检测流程图