中文摘要：

多环芳烃是一类广泛存在于海洋中的持久性有机污染物, 主要来源于城市生活排污、工业废水排放、石油污染和有机质自燃等, 具有高毒、持久、长距离迁移和高生物蓄积性等特点,是人们最早认识到的具有致癌性、致突变性的有机化合物。SERS是可以探测单分子的拉曼光谱的一种高灵敏检测手段，且其信息含量比荧光光谱丰富，拉曼信号之间不存在如荧光光谱般的严重重叠，数据处理简单，可作为一种独立的高灵敏检测手段。纳米壳球体结构很好解决了现在表面增强拉曼常用的溶胶-凝胶结构的缺陷，是将来实现工程化的理想SERS基底。本课题拟利用时域有限差分法(FDTD)从理论上研究最佳拉曼增强效果的基底结构，并在实验室制作该结构的纳米壳球体基底，然后以785nm的激光作为激发光，搭建光路利用制作的表面增强膜基底来探测海洋中多环芳烃污染物，采用先进的数据挖掘技术处理光谱数据，最终建立一套快速、实时、简便、准确率高的多环芳烃分析识别技术。

结论摘要：

课题组全面深入地探索了项目研究计划中的主要研究内容，实现预期研究成果，达到了国家自然科学基金结题要求，同时在多个方面的研究都具有一定的原创性成果。本项目系统地进行了应用表面增强拉曼光谱(SERS)技术探测水中多环芳烃(PAHs)的研究，包括SERS活性基底的制备和优化、PAHs的SERS光谱探测和分析、应用多变量分析法——偏最小二乘法结合神经网络(PLS-ANN)法对PAHs混合溶液的定量分析等。实现了预期研究成果公开发表论文6篇（五篇SCI收录，一篇EI检索），其中英文文章5篇（两篇SCI二区）；申请国家发明专利3项，正在实质审查阶段；编写多变量定量分析程序1个；培养博士生1名，硕士生2名，本科生5名。 项目组提出了一种改进的自组装制备金属溶胶膜的方法在石英片硅烷化过程中通过了控制3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)溶液温度的方法控制金属溶胶膜的等离子共振，从而获得增强效果最佳的金属溶胶膜，目前尚未查到该方法的文献。项目组将杯芳烃自组装到金溶胶膜上，制备了DMCX-金溶胶膜，比较了在有疏水膜和无疏水膜的SERS活性基底上PAHs的SERS光谱的区别，目前尚未查到该方面研究的文献。项目组提出了应用参数优化的金溶胶体系作为SERS活性基底对水中PAHs进行探测，即使使用灵敏度相对较低的小型拉曼探测系统，获得的对PAHs探测灵敏度也优于目前国内外所查到的文献，目前尚未查到该方面研究的文献。在目前大多文献中，研究者在研究金属纳米颗粒大小影响时往往忽略了等离子共振峰的影响，这导致研究结果不够准确。项目组通过控制APTMS溶液的温度实现控制等离子共振峰不变，研究了金纳米颗粒大小对SERS增强效果的影响，研究结果已发表论文一篇，并被邀请在2012年5月美国巴尔的摩举国际会议上做口头报告。应用SERS技术探测某种物质时，定量分析是难点之一，项目组模拟青岛近海中PAHs分布特点，配置了多种浓度的萘、菲、芘的混合溶液，探测混合溶液的SERS光谱，并利用多变量数据处理方法PLS-ANN对未知浓度溶液进行了初步的定量分析，目前尚未查到该方面研究的文献。拟补充实验结果，并整理成论文发表。