【摘 要】
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建设绿色宜居的城市公园对环境的可持续发展有重要的意义。为了满足城市公园现场检测即时、节能和低成本的需求,本研究以纸基微流控芯片结合比色法研发现场检测仪器。针对城市公园水环境中的钼离子(Mo(Ⅵ))、亚硝酸根(NO2-)和铁离子(Fe(Ⅲ))制作了试纸条和三维纸基微流控芯片,并对纸基微流控芯片的全生命周期进行碳排放评估,寻求符合低碳经济发展模式的新型水质现场监测技术。本文的主要研究结论有:(1)苯基
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建设绿色宜居的城市公园对环境的可持续发展有重要的意义。为了满足城市公园现场检测即时、节能和低成本的需求,本研究以纸基微流控芯片结合比色法研发现场检测仪器。针对城市公园水环境中的钼离子(Mo(Ⅵ))、亚硝酸根(NO2-)和铁离子(Fe(Ⅲ))制作了试纸条和三维纸基微流控芯片,并对纸基微流控芯片的全生命周期进行碳排放评估,寻求符合低碳经济发展模式的新型水质现场监测技术。本文的主要研究结论有:(1)苯基荧光酮(质量比为0.03%)和聚乙二醇辛基苯基醚(质量比为2%)按照4:1的体积比制作成显色溶液。1 mm×1 mm的Whatman(?)No.1滤纸浸泡在显色溶液4 h后烘干制作成Mo(Ⅵ)显色试纸条,并在p H=6,t=2.5 min时获得最优的Mo(Ⅵ)检测结果,Mo(Ⅵ)检测范围为0.00-0.80 mg/L。(2)3’3’5’5-四甲基联苯胺溶液(16.64μM)和盐酸氨基葡萄糖(1.00 mg/L)按照2:3的体积比制成显色溶液,6 mm的圆形Whatman(?)No.3滤纸浸泡在显色溶液中制成显色层。用Whatman(?)No.1滤纸、玻璃纸、Whatman(?)No.3滤纸订制成40 mm×40 mm三维纸基微流控芯片,并在v=100μL、p H=5、t=15 min时获得最优的NO2-检测结果,NO2-检测范围为0.0-250.0μM。(3)鞣花酸(6 g/L)和氢氧化钠(1 mol/L)按照20:1的体积比制作成显色溶液,8 mm的Whatman(?)No.3滤纸浸泡10 min制成显色层。用Whatman(?)No.1滤纸、玻璃纸、Whatman(?)No.3滤纸订制成40 mm×40 mm三维纸基微流控芯片,并在体积为200μL、p H=2、t=20 min时获得最优的Fe(Ⅲ)检测结果,Fe(Ⅲ)检测范围为0.0-10.0 mg/L。(4)A4纸在石蜡中浸泡7 min结合中速滤纸制作的亲水纸基通过压印法制作成可重复利用的二维纸基微流控芯片,只加100μL溶液,3个指标(Mo(Ⅵ),NO2-and Fe(Ⅲ))就可被检测,且重复利用次数最高达5次。使用Mo(Ⅵ)显色试纸条、NO2-三维纸基微流控芯片和Fe(Ⅲ)三维纸基微流控芯片对成都市四个公园的实际水样进行检测,误差范围分别在5.12%-16.00%、4.20%-14.83%和3.25%-12.26%。(5)Mo(Ⅵ)显色试纸条、NO2-三维纸基微流控芯片和Fe(Ⅲ)三维纸基微流控芯片在纸基材料的生产、制作、使用和废弃过程总共产生的二氧化碳和甲烷形成的等效二氧化碳量分别为0.14 g CO2-eq/片,4.42 g CO2-eq/片和0.87 g CO2-eq/片,较于传统的检测分光光度方法,分别降低了98.76%,86.28和74.78%的碳排放。本研究为城市公园的便携式检测仪器提供新方法,并为纸基微流控芯片产生的二氧化碳和甲烷温室气体排放通量提供了参考。
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