放射性核素进入水环境所导致的水体污染问题一直备受关注。水体放射性核素毒性的现场快速检测是当今环境领域面临的重要挑战。针对此问题，将蛋白核小球藻作为受试生物，以三种典型放射性核素锶（⁹⁰Sr）、铯（¹³⁷Cs）和钴（⁶⁰Co）为研究对象，利用荧光动力学方法，研究了快速叶绿素荧光诱导动力学（OJIP）曲线及最大光化学量子产率（F_v/F_m，F_v是可变荧光，F_m是最大荧光）和光合性能参数（PI_ABS）对⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素在180 min短期胁迫下的响应规律与特性，从而明确了藻类荧光动力学技术应用于水体放射性核素毒性现场快速检测的可行性。此外，通过F_v/F_m与PI_ABS对三种放射性核素响应性能的对比，进一步优选出可用于放射性核素毒性灵敏检测的最佳光合荧光参数。结果表明：在暴露180 min以内，⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素均会破坏蛋白核小球藻的光合系统，引起OJIP曲线的显著变化，表明微藻荧光动力学方法能够用于水体放射性核素毒性的快速检测；F_v/F_m和PI_ABS对三种放射性核素的响应均具有活度浓度依赖性和时间依赖性，表明基于微藻荧光动力学方法所获取的F_v/F_m和PI_ABS均可作为毒性响应参数用于放射性核素毒性的检测和评估；根据基于F_v/F_m和PI_ABS所获取的三种放射性核素的20%效应浓度（EC₂₀）和50%效应浓度（EC₅₀）对比可知，PI_ABS相较于F_v/F_m对放射性核素毒性具有更灵敏的响应特性，因此PI_ABS是基于藻类荧光动力学技术实现水体放射性核素快速检测的最佳毒性响应参数。本研究为水体中放射性核素毒性的现场快速检测提供了重要的方法基础。

水体重金属铅（Pb）污染对人类健康及水生态环境具有重要影响。 为实现水体重金属Pb的现场快速检测, 以蛋白核小球藻为吸附剂, 开展了基于蛋白核小球藻富集-X射线荧光（XRF）光谱的水体重金属Pb快速检测研究。 结果表明: 蛋白核小球藻与重金属Pb反应液的pH值为7且反应温度为25 ℃时, 蛋白核小球藻对重金属Pb具有快速高效吸附特性, 在反应时间为5 min时对0.012 8～0.353 5 mg·L-1这一较宽浓度范围内重金属Pb的吸附效率高达92%以上, 但对类金属As的吸附效率却低于5%, 因此基于蛋白核小球藻的富集作用可以有效避免重金属Pb与类金属As共存时As的Kα最优特征谱峰对XRF光谱测量过程中Pb的Lα最优特征谱峰的干扰与影响; 在蛋白核小球藻对重金属Pb的最佳吸附反应条件下, 当反应液样品富集量为10 mL时, 建立了基于蛋白核小球藻富集-XRF光谱的水体重金属Pb定量检测方法, 水体重金属Pb浓度与XRF光谱中Pb的Lα特征谱峰净积分荧光强度间具有良好的线性关系, 相关系数r为0.990, 检测限为7.2 μg·L-1, 低于我国《地表水环境质量标准（GB 3838—2002）》中Ⅰ类水质标准中重金属Pb的标准限值; 采用该方法对合肥市市内派河、 匡河、 南淝河、 四里河及十五里河实际水体水样中重金属Pb进行检测, 回收率均在87.84%～115.66%范围内, 表明所建立的藻富集与XRF光谱法相结合的水体重金属Pb快速检测方法能够很好地应用于实际水体中重金属Pb的快速分析与检测。 该研究为发展水体重金属现场快速监测技术与仪器奠定了方法基础。

基于藻类光合抑制效应的水质生物毒性检测方法, 具有响应快速、 测量简捷等优点。 然而现有十多种光合荧光参数都源于PSⅡ光合反应中心, 对典型的PSⅠ光合作用抑制剂, 均表现出响应灵敏度差或无响应。 利用毒性胁迫会引起藻类荧光动力学曲线发生变形、 且变化程度与毒性强度成正比的特性, 直接以多相叶绿素荧光动力学曲线形态为分析对象, 在准确定位特征位点的基础上, 构建基于曲线分段抑制的综合表征参数CPI, 并与常用的光合荧光参数Fv/Fm以及性能指标PIabs进行毒性响应时间、 响应灵敏度和稳定性的对比分析。 结果表明, 综合参数CPI对于PSⅡ抑制剂阿特拉津, 15 min即在全样本表现出显著性抑制, 最低检测限和RSD分别为2.25 μg·L-1和8.76%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了51.8%、 51.3%和68.0%、 17.7%。 对于典型PSⅠ抑制剂百草枯, 综合参数CPI在15 min表现出显著性抑制, 对应的检测限和RSD分别为0.16 mg·L-1和14.25%, 而参数Fv/Fm无响应, CPI具有时间响应优势; 在8 h长时抑制下, CPI对应的最低检测限和RSD分别为0.09 mg·L-1和3.30%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了71.9%、 62.5%和75.6%、 30.0%。 上述结论表明了综合参数CPI作为响应指标可用于检测PSⅠ及PSⅡ抑制剂的生物毒性, 且表现出良好的响应灵敏度和稳定性, 解决了藻类光合抑制法对PSⅠ抑制剂响应灵敏度低的问题, 且对于统一不同种类毒性物质的毒性响应指标提供了关键参数。

以淡水微藻中的蛋白核小球藻为受试生物，以典型毒性氯化消毒副产物氯乙酸及三氯乙腈为研究对象，采用荧光动力学方法研究了4种光合荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o、F_m/F_o（F_o为初始荧光强度，F_m为最大荧光强度，F_v=F_m-F_o）及PI_ABS对两种消毒副产物的响应规律，并分别从对低质量浓度与等质量浓度消毒副产物响应性能、10%效应质量浓度（EC₁₀）与50%效应质量浓度（EC₅₀）值4个方面对比了4个光合荧光参数的响应灵敏性。结果表明：4个参数对两种消毒副产物都具有质量浓度响应特性，抑制率与消毒副产物质量浓度之间都具有较好的Logistic曲线型剂量-效应关系，修正相关系数Radj2均大于0.993，其中PI_ABS的Radj2最大；4个参数对两种消毒副产物毒性的响应灵敏性从大到小的排序均为PI_ABS、F_v/F_o、F_m/F_o、F_v/F_m，因此PI_ABS是基于荧光动力学方法检测水体氯化消毒副产物毒性较为灵敏的响应指标。该研究结果为发展水体消毒副产物毒性的现场快速检测方法与技术提供了重要参考。

以蛋白核小球藻为研究对象，通过毒性胁迫、光照胁迫和温度改变蛋白核小球藻的光合活性，研究蛋白核小球藻叶绿素荧光产量与光合活性参数F_v/F_m的变化关系。结果表明：3种不同生长环境下，蛋白核小球藻的叶绿素荧光产量随着F_v/F_m改变而发生较为明显变化，最大变化范围为235~668 （μg·L^-1）^-1；F_v/F_m与叶绿素荧光产量之间具有明显负线性相关性，线性优度R²超过0.91。该研究结果为发展更为准确的藻类叶绿素a质量浓度活体荧光检测方法提供了重要依据。

为了促进激光诱导击穿光谱技术（LIBS）在土壤重金属元素检测中的应用，提高重金属元素检测灵敏度，研究向土壤样品中掺杂不同比例NaCl粉末对重金属Cd元素LIBS光谱增强效果，结果表明：向土壤样品中掺杂NaCl粉末可以显著提高Cd元素特征谱线强度。当NaCl掺杂质量分数为90%时，Cd元素2条特征谱线Cd 214.441 nm、Cd 228.802 nm的检测限分别从30.57 mg/kg降低至1.526 mg/kg、从28.12 mg/kg降低至2.501 mg/kg。计算等离子温度和电子密度，二者均随着NaCl掺杂质量分数的增加而逐渐升高，掺杂NaCl可以有效提高激光与土壤的耦合效率，增加土壤的烧蚀量，从而增强Cd元素光谱强度，该研究结果对LIBS在微量重金属检测中的应用具有重要的参考意义。

浮游藻类密度监测对水质状况诊断及藻华灾害预警具有重要意义。因此，提出一种基于微流控-显微荧光技术的浮游藻细胞密度检测方法。该方法基于微流控技术实现样品快速定量进样，利用共聚焦显微荧光结构实现藻细胞特征荧光信号的高信噪比采集，并通过分析荧光峰信息实现浮游藻细胞计数。以杜氏盐藻、色球藻、隐藻和赤潮藻为测试对象的结果表明：在1.3×10⁶ L^-1密度范围内测量相对误差均小于3.96%，且准确率不受悬浮物、藻细胞种类以及尺寸的影响；在10%允许误差下，藻类密度检测上限可提升至5×10⁶ L^-1，完全能够满足自然水体浮游藻细胞密度检测需求，为水体藻细胞密度快速准确检测提供了新途径。

土壤作为多环芳烃类有机污染物的主要环境归宿，使用传统色谱和荧光光谱分析方法对残留在其中的多环芳烃进行检测常存在局限性，难以满足动态快速监测土壤污染状况的实际需求。为了实现对土壤多环芳烃的快速检测，设计搭建255 nm紫外LED诱导荧光光谱检测系统，以?、荧蒽、菲和芘4种多环芳烃为研究对象，探讨了不同土壤类型中多环芳烃的LED诱导荧光特性，验证了LED诱导荧光快速检测方法应用于土壤多环芳烃污染物检测的可行性。实验结果表明，在一定的浓度范围内，标准黄土、高岭土中多环芳烃在特征荧光峰处的荧光强度与浓度均呈现出良好的线性相关性（R²>0.98）。在对受多环芳烃污染的实际土样进行检测时，通过建立定点波长浓度反演模型来实现对多环芳烃浓度的定量分析，测试集浓度预测的相对误差基本在理想范围内，对不同多环芳烃土样的平均相对误差最大不超过15.5%。