重金属汞是一种具有极强生理毒性的化学物质,由于其具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，使其成为目前全球最引人关注的环境污染物之一。不同形态的汞,其毒性和环境行为是不同的。汞离子会沉积在生物体脑、肝和其他器官中,产生慢性中毒,损害肾、脑和肠道，甚至引起死亡。有机汞是各种形态的汞中毒性最大的，其中以甲基汞最为常见，其毒性是无机汞的几百倍，并能由无机汞在自然界中通过生物甲基化和非生物甲基化而形成。甲基汞是具有神经毒性的,可以引起大脑的永久性损伤,以及各种消化、运动疾病^[1,2]，并通过生物链而毒害人类。二十世纪 50 年代，日本熊本县水俣市发生了震惊世界的公害事件。当地的许多居民都出现了运动失调、四肢麻木、疼痛、畸胎等症状，人们把它称之为水俣病^[3]。经考查发现当地一家工厂排出的废水中含有微量的甲基汞，使鱼类受到了污染，人们长期食用含有有机汞的鱼类,也就将重金属汞摄入体内而引起中毒。另外，汞离子对人体含有 S 原子的配合基显现出了很强的亲和力,能引起蛋白质、酶和膜的巯基(-SH)块结从而造成人体组织受损。因此,汞元素被优先列在了全球环境监控系统的清单上，其在生物体中及环境中的检测受到了化学家们的极大关注^[4]。

2 传统汞元素及其衍生物的检测方法

目前,已有大量的文献报道关于汞元素及其衍生物的检测方法，其中最常用的定量检测汞的方法是原子吸收光谱法、原子发射光谱法。还有其他一些方法,如中子活化分析法、阳极溶出伏安法^[5]、X射线荧光光谱法、等离子体感应光谱法、双硫踪比色法和用悬液计测量悬液法等^[6]。但是，这些方法一般都成本比较高，需要复杂的仪器和较高操作技术的人员。具有测试费用高,步骤复杂,耗时长的的缺点。正因为这样,这些检测手段都必须在实验室中进行，即采样后离线分析，不满足在线跟踪环境污染检测的要求。所以探究快速、易操作的汞元素及其衍生物的痕量检测新方法就有十分的必要性。

3 荧光分子探针分析法

当用紫外或可见光照射某些物质时,某些特殊物质吸收某种波长的光后会发射出波长和强度与之前各不相同的光,当停止照射后,这种光也随之消失,这种光即被称为荧光^[7]。用更精确的理论定义,荧光是指分子因吸收外来辐射的光子能量而被从基态激发至激发态，再由第一电子激发单重态所发射的辐射跃迁回到基态而伴随的发光现象^[8]。在荧光分析中，用于标记待测物分子的一些具有荧光性质的化合物又被人们称为荧光分子探针。严格的定义上，荧光分子探针指的是能和个别组织特异结合而又不干扰其他组织成分自身荧光的那些荧光化合物^[8]。

荧光分子探针一般由两部分组成：1）识别基团,能选择性地与被分析物结合(一般形成络合物的形式)，这使分子探针所处的化学环境发生改变；2）荧光基团,将识别基团与被分析物络合所引起的化学环境变化转变为容易观察到的输出信号(如荧光)。荧光分子探针大多是含有共扼双键体系的有机化合物,激发波长多处于近紫外区或可见光区,发射波长多处于可见光区^[9]。荧光分子探针的共轭结构越大使的探针越容易吸收激发光,其荧光强度也越强。所以通常使用的荧光基团为芳香族化合物：如稠环芳烃，以萘^[10]、蒽^[11]、芘^[12]为主要代表的稠环芳烃类都具有强而稳定的荧光。常见的荧光物质还有卟啉^[13]、荧光素^[14]、罗丹明^[15]、香豆素^[16]等。

作为荧光分子探针应该具有以下特点：1）探针的荧光必须与生物样品的背景荧光易于区别；2）探针必须不干扰研究的主体；3）探针主要用于生物活体或在天然生物条件下的体外样品的研究,所以荧光分子探针的毒性、使用的pH范围,生物相容性等方面都有严格的要求^[8]。荧光分子探针分析法通常具有如下特征：1)具有较大的有斯托克斯位移,即在荧光光谱中所观察到的荧光波长总是大于激发光的波长；2)荧光发射光谱的形状与激发波长无关；3）灵敏度高、选择性好；5)方法简捷,取样量少，仪器设备简单，且重现性好^[17]。正因为荧光分子探针分析法具有以上这些优点近,因此成为检测阳离子最方 便快捷的方法。荧光分子探针的设计原理主要包括以下几类：光诱导电子转移( PET)^[12-13]、分子内 电荷转移( ICT)^[14-15]、单体-激基缔合物^[16-17]、荧光 共振能量转移( FRET)^[18-20]。其中,荧光共振能量 转移由于其高的灵敏度及较大的斯托克斯位移而备受人们关注。

4 罗丹明类FRET型汞离子荧光探针

近年来,用来检测汞离子的化学传感器多基于光诱导电子转移，分子内电荷转移和荧光共振能量转移(FRET)等过程。大量研究表明，基于FRET机理的荧光探针在探针分子设计上的要求更高，需要两个荧光团的吸收光谱和发射光谱有所重叠,在表现出高选择性结合汞离子的同时，还要能够高灵敏地显示出光化学信号。罗丹明类荧光染料在螺环状态下表现为非荧光，开环状态下则体现出强的荧光和粉红色。在某些特定配体相作用后,能导致螺环到开环的变化，并产生明显的颜色和荧光变化,因此罗丹明衍生物是非常有用的传感平台。

这个概念在1948年最先由Fouml;rster最先提出,所以又被称为Fouml;rster能量转移^[21]，这是一项主要应用于测量生物大分子内和分子间距离的技术。荧光共振能量转移(FRET)是指在两个不同的荧光团中，如果一个荧光团（供体）的发射光谱和另一个荧光团（受体）的吸收光谱有一定的重叠，当这两个荧光团间的距离合适时（一般小于100 Aring;）,由于偶极-偶极相互作用，荧光能量就可以以非放射性的形式由供体向受体转移,即用供体的激发波长激发时，可观察到受体的荧光发射^[22,23]。其直观表现就是供体产生的荧光强度较其单独存在时要低得多,而受体发射的荧光强度却大大增强,同时伴随它们荧光寿命的相应缩短和延长。