引言

全氟辛烷磺酸（PFOS）作为一种持久性有机污染物，因其难降解、毒性大，在环境和食品安全中引起了广泛关注。虽然针对PFOS的检测技术较多，但荧光快速检测方法因其样品前处理简单、测试速度快、成本低和直观可辨等优点，逐渐成为研究热点。本文将深入探讨基于荧光纳米材料的PFOS快速检测技术，包括其应用现状、优势与挑战，以及未来的发展趋势。

一、荧光纳米材料在PFOS检测中的应用

1.1 量子点

量子点是一种尺寸小于10纳米的纳米材料，具有独特的光学和电学性质。其激发光谱宽、抗光漂白能力强、毒性低和生物相容性高，使其在PFOS快速检测中具有广泛应用。例如，Liu等合成了巯基配体修饰的CdS量子点，用于PFOS的检测。该量子点在水溶液中表现出良好的光学性能，当PFOS加入检测体系时，通过F-F相互作用导致多个量子点的聚集，从而引起荧光淬灭。

Lin等利用维生素B1与三乙胺合成了季铵盐型氮掺杂碳量子点（N-CDs），该探针表现出良好的水溶性和强的蓝光发射。当带负电的PFOS少量加入时，两者发生静电相互作用结合形成PFOS-N-CDs复合物，提高了N-CD表面的共轭程度，产生荧光增强。该方法检测定量范围为0.3~160 nmol/L，检出限为0.3 nmol/L。

1.2 共价有机框架材料

共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一类具有周期性和结晶性的多孔纳米材料，具有比表面积大、孔道尺寸可调控、结构多样等特点。其多孔性赋予了此类材料对底物的富集性能，可用于提高检测灵敏度。例如，Li等将COFs与功能化上转换纳米粒子（UNCNPs）结合，构建了一种超灵敏的PFOS检测方法。该方法通过UCNPs@COFs表面的氨基与PFOS的磺酸基和全氟烷基结合，导致荧光淬灭，实现了对PFOS的高灵敏度检测。

1.3 稀土上转换材料

稀土上转换材料主要包括Y、Gd、Eu、Er等镧系元素，采用近红外光作为激发波长，可以发射出更短波长的荧光，具有细胞低毒性、穿透性强、光化学性质稳定和荧光背景干扰小等优势。例如，李晶等合成的基于稀土Y的上转换荧光探针，能够通过F-F相互作用与PFOS结合，导致荧光淬灭，从而实现PFOS的定量检测。该方法检测线性范围为3~100 nmol/L，检出限为2.43 nmol/L。

二、荧光快速检测技术的优势

2.1 样品前处理简单

荧光快速检测技术相比于传统的色谱-质谱法，样品前处理更加简便。传统方法通常需要复杂的样品前处理过程，包括提取、浓缩和净化等步骤，而荧光纳米材料检测技术则可以直接应用于液体样品，简化了操作流程。

2.2 测试速度快

荧光纳米材料的检测过程通常只需几分钟即可完成，大大缩短了检测时间。快速检测技术的应用，特别适合于现场检测和大规模筛查，提高了检测效率。

2.3 检测成本低

荧光纳米材料的合成成本较低，检测设备简单，减少了检测成本。与昂贵的色谱-质谱设备相比，荧光检测技术具有经济实用的优势，更适合于广泛推广应用。

2.4 直观可辨

荧光快速检测技术通过荧光信号的变化来进行检测，结果直观易辨。例如，通过荧光颜色的变化，可以快速判断PFOS的存在与否，提高了检测的直观性和可操作性。

三、荧光快速检测技术的挑战

尽管荧光快速检测技术在PFOS检测中展现了显著优势，但仍面临一些挑战。

3.1 抗干扰能力需提升

实际样品中复杂多样的干扰物可协同对检测传感器产生干扰，影响其准确性与灵敏度。大多数荧光检测方法主要停留在对简单液体样品进行检测，缺乏对复杂基质中PFOS的准确检测。

3.2 检测灵敏度有待提高

目前，很多荧光检测方法的灵敏度尚未达到法律法规所规定的限量级别。美国、欧盟及国内的PFOS限量要求检出限在ng/L或ng/kg级别，而目前大多数荧光检测方法的检测范围主要集中在μmol/L、nmol/L级别。

3.3 固体样品检测缺乏

大多数荧光检测方法主要用于液体样品检测，缺乏对固体样品的检测方法。随着环境污染的多样性和复杂性，对固体样品中PFOS的检测需求日益增加，亟需开发适用于固体样品的检测方法。

四、未来的发展趋势

4.1 提高检测灵敏度和选择性

未来的研究可以通过分子设计和功能化修饰，增强荧光纳米材料与PFOS的特异性相互作用，进一步提高检测灵敏度和选择性。引入新型功能单元和识别位点，优化荧光纳米材料的结构和性能，提升检测效果。

4.2 开发多功能探针材料

多功能探针材料的发展将为荧光检测技术带来新的机遇。通过将不同功能单元整合到同一荧光纳米材料中，可以实现对多种目标分子的同时检测，提供更加全面和准确的检测结果。例如，结合荧光探针和电化学传感器，可以实现多参数检测，提高检测效率和准确度。

4.3 发展智能化检测系统

智能化检测系统的开发将显著提升荧光检测技术的应用水平。通过结合人工智能和大数据分析技术，可以实现检测数据的自动处理和结果分析，提供实时、准确的检测信息。传感器网络和云平台的应用，可以实现环境数据的实时监测和管理，提高环境监测的智能化水平。

4.4 探索新型荧光纳米材料

新型荧光纳米材料的开发是提升检测性能的重要途径。例如，利用纳米材料和功能化材料，可以显著提高荧光纳米材料的灵敏度和稳定性。未来的研究应注重新材料的探索和应用，推动荧光纳米材料检测技术的发展。

五、结论

基于荧光纳米材料的PFOS快速检测技术因其样品前处理简单、测试速度快、成本低和直观可辨等优点，展现出了广阔的应用前景。虽然目前的检测方法在灵敏度和抗干扰能力方面还存在一些不足，但通过分子设计、功能化修饰、多功能探针材料的开发和智能化检测系统的应用，可以进一步提升检测性能。随着新型荧光纳米材料的不断涌现和检测技术的不断发展，荧光快速检测技术有望在PFOS检测及其他食品安全风险因子的监测中得到广泛应用，为环境保护和公共健康提供坚实的技术支持。