《Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management》：A user-friendly AgNP colorimetric sensor for mercury(II) monitoring in water systems
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汞污染检测中，基于银纳米粒子（AgNPs）的绿色电化学合成传感器通过Stachytarpheta jamaicensis叶提取物实现，检测限1.47 μg/L，线性范围1-50 μg/L，与实验室方法高度一致，适用于印尼巴博克河等复杂环境监测。
Dhony Hermanto | Yulida Tsaniyatinnuri | Saprini Hamdiani | Lely Kurniawati | Siswoyo | Bambang Kuswandi | Rochmad Kris Sanjaya | Julinton Sianturi | Nurul Ismillayli
印度尼西亚西努沙登加拉省马塔兰市马塔兰大学数学与自然科学学院化学系，邮编83125
摘要
汞（Hg）是一种持久且高毒性的污染物，它容易渗入水生环境，在生物体内积累，并通过食物链放大，最终对生态和人类健康构成重大风险，尤其是通过食用海鲜。因此，快速而选择性地检测水中的Hg(II)对于有效的环境监测和保障公共健康至关重要。在这项研究中，我们开发了一种基于银纳米颗粒（AgNPs）的用户友好型比色传感器，该方法利用了
Stachytarpheta jamaicensis叶提取物（SJLE）辅助的绿色电合成技术。所得的AgNPs作为Hg(II)检测的便捷视觉和光谱探针，通过Ag–Hg合金化机制诱导局部表面等离子体共振（LSPR）淬灭，从而产生从棕黄色到淡黄色的明显颜色变化。在优化条件下，该传感器对Hg(II)浓度在1–50 μg L
?1范围内的响应呈强线性关系，检测限为1.47 μg L
?1，定量限为2.52 μg L
?1。该方法表现出高精度（RSD ≤ 2.3%），并与UV–Vis测量结果高度一致。使用冷蒸气-原子吸收光谱法（CV-AAS）对井水样本进行验证，结果显示回收率令人满意，相关性极佳（R
2 > 0.99），偏差最小（<0.01 μg L
?1）。除了分析可靠性外，该平台还提供了一种快速、无需试剂且可在现场部署的汞监测解决方案。总体而言，这种环保的传感方法为传统实验室技术提供了一种经济高效的替代方案，在重金属检测方面具有广泛的应用潜力，有助于可持续水资源管理，并为实现可持续发展目标6和14做出贡献。
引言
汞（Hg）污染因其持久性、生物累积性和显著的神经毒性而对环境和公共健康构成重大威胁（Hermanto等人，2019；Hermanto等人，2022；Gani等人，2010）。一旦释放到水生系统中，汞可以转化为可移动和生物可利用的形式，尤其是甲基汞，后者会在食物链中放大，对水生生物和人类健康构成严重风险（Qu等人，2022；Wu等人，2022）。在氧化性水环境中，二价汞[Hg(II)]是主要的无机汞形式，它是甲基汞形成的主要前体，也是饮用水和地表水中最常被监管和监测的形式（Mabes Raj等人，2025；Zhong和Wang，2008）。因此，世界卫生组织（WHO）和美国环境保护署（EPA）分别规定了饮用水中Hg(II)的最大允许限值为6 μg L
?1和2 μg L
?1（US EPA，1998；WHO，2005），这凸显了持续可靠监测的必要性。
在印度尼西亚，汞污染成为一个日益严重的问题，特别是在受手工和小规模金矿开采影响以及受废物污染的水域，包括西龙目岛地区（Hermanto等人，2022）。Kali Babak河流经人口密集的居住区以及Kebon Kongok垃圾填埋场附近的农业和畜牧业区域，垃圾渗滤液和其他人为活动可能会将微量汞引入水生环境（Badewi等人，2025）。当地社区经常依赖这条河流进行洗涤、灌溉和其他家庭活动，从而增加了慢性汞暴露的风险。这些情况强调了迫切需要现场部署、经济高效且用户友好的汞检测系统，以支持常规的环境监测和公共卫生保护。
传统的分析方法如原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP–MS）虽然精度高，但成本高昂、耗时且需要专业人员操作（Chirita等人，2023；Winter等人，2023）。这些限制阻碍了资源有限地区的常规环境监测。因此，开发简单、选择性强且低成本的Hg(II)比色方法成为一个紧迫的分析目标（Badewi等人，2025；Apilux等人，2012）。
基于AgNPs的比色纳米探针因其强烈的LSPR、可调的表面化学性质和视觉可检测性而受到关注（Xiao等人，2022；Sabela等人，2017；Ismillayli等人，2025；Ismillayli等人，2024）。绿色和植物介导的合成路线已被广泛证明是生产具有稳定表面化学性质和光学响应性的功能性AgNP平台的有效策略（Assad等人，2025；Khalid等人，2025；Ullah等人，2023）。先前的研究表明，生物和化学稳定的AgNPs可以实现Hg(II)的选择性比色检测，包括双离子传感配置、聚合物和配体功能化系统以及阳光辅助的制造方法，这突显了基于AgNP的探针的稳健性和多功能性（Amin等人，2022；Kanwal等人，2025；Siddique等人，2025；Siddique等人，2024）。这些研究结果表明，表面功能化、稳定策略和可持续合成是传感性能的关键决定因素，为本研究的电合成AgNP@SJLE系统的开发和分析改进奠定了基础。
在我们之前的工作中，利用AgNPs的抗菌活性，其中反应性银物种导致
S. aureus和
E. coli的DNA和细胞膜损伤（图1A-B）（Hermanto等人，2024）。在这项研究中，我们通过引入一种生物合成的AgNP平台，将AgNPs从生物毒性转向环境功能性，用于Hg(II)的比色检测（图1C）。这些纳米颗粒使用
Stachytarpheta jamaicensis叶提取物（SJLE）作为绿色电解质和还原介质进行合成（Hermanto等人，2024），该提取物富含黄酮类、单宁和酚类化合物，这些化合物有助于Ag
+的还原和纳米颗粒的稳定（Fahim等人，2024；Hamdiani等人，2025；Hermanto等人，2026）。
Stachytarpheta jamaicensis叶提取物中丰富的酚类和黄酮类化合物使得AgNPs的同时还原和表面稳定成为可能，从而提高了胶体稳定性，并确保了可靠的比色检测所需的一致光学响应。当暴露于Hg(II)时，AgNPs会发生合金化形成Ag–Hg复合材料，并伴随可见的颜色变化，这种变化可以通过UV–Vis和RGB分析检测到（Xiao等人，2022）。
与许多现有的基于AgNP的比色汞探针不同，本研究将绿色电合成与双模式定量检测相结合，通过互补的结构和组成分析进行机制验证，并在真实环境水中使用CV-AAS进行性能验证和空间分析。通过结合可持续性、机制严谨性和现场验证，所提出的AgNP@SJLE系统将比色Hg(II)传感技术从实验室概念验证提升为可用于常规环境监测的实际平台。
化学品和仪器
生物源AgNPs是使用SJLE作为天然电解质通过标准电解过程合成的。两根银棒（阴极和阳极，直径1.8毫米；纯度99.9%，Antam，印度尼西亚）被浸入提取物溶液中。用于校准的是经过认证的Hg(II)标准溶液（HgCl2，浓度1000 mg L?1；Merck，英国）。所有试剂均为分析级，溶剂为双蒸水。
AgNPs的生物合成及Hg(II)的比色检测机制
SJLE在AgNPs的生物合成过程中同时起到了还原剂和稳定剂的作用。植物化学分析显示，该提取物含有丰富的酚类、黄酮类和单宁化合物，这些化合物能够捐赠电子并协调金属表面，从而促进Ag+的还原和纳米颗粒的稳定。所得的胶体悬浮液呈现出明显的棕黄色，这是由于局部表面等离子体共振（LSPR）激发的特征。
结论
本研究展示了使用Stachytarpheta jamaicensis叶提取物成功合成AgNPs，并证明了它们作为双模式比色探针在水中选择性检测Hg(II)离子的有效性。提取物中的植物化学成分同时起到了还原剂和稳定剂的作用，生成了能够与Hg(II)发生氧化还原反应的晶体各向异性AgNPs。传感机制涉及Hg(II)诱导的Ag–Hg合金化形成。
CRediT作者贡献声明
Dhony Hermanto：撰写——原始草稿、方法论、概念构思。
Yulida Tsaniyatinnuri：研究、正式分析。
Saprini Hamdiani：资源、方法论。
Lely Kurniawati：项目管理、正式分析。
Siswoyo：。
Bambang Kuswandi：撰写——审阅与编辑、软件。
Rochmad Kris Sanjaya：软件、方法论。
Julinton Sianturi：撰写——审阅与编辑、可视化。
Nurul Ismillayli：验证、研究、数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢马塔兰大学通过DIPA BLU项目提供的资金支持（合同编号：2657/UN18.L1/PP/2025），以及高等教育、科学与技术部（Kemendiktisaintek）通过研究与发展总监提供的支持（编号：279/C/C2/KPT/2025）。
