摘要：近年来随着科学技术进步，环境监测方法朝着原位快速、高效简单的技术发展。拉曼光谱具有使用方便、检测快速、高灵敏和指纹特性，在环境监测的有机物、无机物、微生物领域有着越来越多的广泛运用。
引言
环境与我们的生活息息相关，近几十年来伴随经济迅速发展带来的环境污染问题日益威胁着人们的身心健康，从而引发社会的广泛关注。常规化学分析方法往往需要大量使用有毒的化学试剂，且常常检测方法异常繁琐复杂。拉曼光谱具有高灵敏和指纹特性，并且使用方便、检测快速等优点，所以在分析物质的结构（晶体结构、力学性质等）、化学（成分、反应、催化等）和生物学（生物分子、细胞、微生物、病毒等）等各种体系、解决环境、食品、工业、农业等多领域中的实际问题，这项技术都得到广泛应用。
1拉曼光谱的原理
1928年，印度物理学家拉曼在CCI4光散射实验中首次发现拉曼散射效应，直到1960年以后，具有高亮度、方向性和偏振性等优点激光技术的发展解决了光源问题，使得拉曼技术得以复兴。拉曼光谱是一种散射光谱，原理是指当光照射到样品上，样品分子会使入射光发生散射，大部分散射的光频率没变，这种散射称为瑞利散射，而部分频率发生变化，称为拉曼散射，散射光与入射光之间的频率差称为拉曼位移。拉曼光谱仪主要就是通过拉曼位移来得到物质分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的信息，从而确定物质的分子结构，可与红外光谱互为补充，鉴别特殊的结构特征或特征基团。
2拉曼光谱特点及分类
无论固体、液体、气体、有机物、高分子等样品均可以拉曼光谱可以检测进行定量定性分析。拉曼光谱技术具有信息丰富、不使用有毒化学试剂、环境友好、无需样品制备样品的前处理优势，能在各种高、低温及压力条件下测试、快速、简便、高灵敏度、高分辨率、高稳定性等优点。缺点是拉曼散射信号弱，需排除瑞利散射光排除干扰。
目前常见的拉曼光谱应用分析技术主要有傅立叶变换拉曼光谱、共焦显微拉曼光谱、表面增强拉曼光谱（SERS）、表面共振拉曼光谱、针尖增加拉曼光谱、时间分辨拉曼谱等。
3拉曼光谱在环境监测上应用
3.1有机污染物
有机化合物的分子结构不同，其振动谱也不同，拉曼光谱可通过其分子指纹来鉴别。多环芳烃化合物、有机磷、有机氯农药等有机物，很多都被证明具有潜在的致癌性。拉曼光谱用于多环芳烃化合物的检测时，通过修饰SERS基底，可以有效降低检出限，实现痕量的检测。有机磷农药如亚胺硫磷与毒死蜱可通过特定的化学基团可以与增强衬底相结合达到共振效应，从而为拉曼光谱技术所检测。
有机氯农药通过含有苯环的有机小分子桥接其与拉曼光谱纳米材料增强衬底的距离，从而获得可区分的光谱特征。二噁英及二噁英类多氯联苯为代表的持久性有机污染物(POPs)被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物，以表面增强拉曼光谱(SERS)为代表的新型快速检测技术，检测灵敏度可达到ng甚至pg级别，可实现对POP的分析。
3.2 无机污染物
重金属污染导致的痛痛病、水俣病、镉大米等事件，造成极大、难以轻易修复的环境污染。传统的重金属检测方法原子吸收光谱法、等离子体质谱法、分光显色法等前处理耗时、且大多需要消耗化学试剂。重金属离子自身表面增强拉曼光谱信号较弱，可以通过纳米探针来间接实现对重金属汞的检测。
3.3微生物
拉曼光谱技术应用于环境中细菌、病毒等微生物的检测已经有大量的研究报到。通过纳米金沉积在细胞内，从而可以对细菌直接检测，或是通过间接法检测细菌标记物来检测大肠杆菌、葡萄球菌等细菌，可用于对细菌的分类和快速鉴定。病毒的常规检测方法聚合酶链式反应（PCR）、酶联免疫吸附法检测方法等操作过程繁琐、耗费时间长，基于拉曼光谱技术结合化学计量学的方法，可以快速、准确实现病毒的检测区分。
4结语
拉曼光谱灵敏度高、稳定性好、高分辨率、可实现原位检测，在环境监测上已经广泛运用于环境有机污染物多环芳烃、多氯联苯、农药、无机离子与重金属的检测。目前市场上已经有高精度的便携式拉曼光谱仪应用于环境监测的现场原位检测，随着激光光源技术发展、多种前处理技术和数学模型定量的不断进步和优化，与气相、液相色谱，扫描电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)等仪器的联用以及基于光纤和传感技术的发展，将会在环境保护的环境监测领域发挥越来越重要的作用。
参考文献：
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