随着工业的发展,社会生活的加快,含有重金属的一些废弃物如废气、废固、废水等被释放到河流、江水、海洋、土壤等生态环境,不仅影响着生态环境,还对生物体的健康造成一定的危害。因此,为了更好的保护生态环境,营造健康的生态氛围,重金属的检测显得尤为重要。传统的重金属离子检测以大型仪器检测法为主,这种方法虽然具有灵敏度高、精确度高、重现性好等优点,但是由于存在检测费用比较高、检测时间较长,需专业技术人员的操作等缺点,局限了其在实际检测上的应用,无法快速实时的检测。因此,开发能够实现对重金属离子实时、快速的检测方法是有必要的。本论文合成了三种纳米金（BSA-纳米金簇、N-2-羟乙基哌嗪-N’-2乙磺酸-酒石酸-纳米金、纳米金）,利用了纳米金独特的理化性质,建立了以纳米金为基础的光学探针来对水样品中的Pb²⁺,Cu²⁺,Cr³⁺和Cr⁶⁺离子进行检测,并利用纳米金作为光学信号与氨基酸配合实现十八种金属离子的肉眼可视化鉴别。本论文的具体研究内容如下:（1）设计了一种以牛血清白蛋白为还原剂和稳定剂的纳米金簇（BSA-Au NCs）,根据刻蚀法来对Pb²⁺进行检测。当Pb²⁺加入体系中时,由于S₂O₃^2-和2-巯基乙醇（2-ME）的存在,Pb²⁺可以刻蚀BSA-Au NCs从而导致BSA-Au NCs荧光的消失。实验结果表明,整个检测体系对Pb²⁺的检测具有较好的灵敏度和较强的抗干扰能力,当Pb²⁺浓度在10 nM-1μM范围内时,该荧光探针与Pb²⁺浓度之间有良好的线性关系（R²=0.9910）,理论最低检测限为1.043 nM（S/N=3）。利用此探针在湖水、自来水和高粱提取物中的加标实验中取得了可观的回收率（92.49%-111.69%）。（2）设计了一种以牛血清白蛋白为还原剂和稳定剂的纳米金簇（BSA-Au NCs）,根据刻蚀法来对Cu²⁺进行检测。当Cu²⁺加入H₂O₂、SCN^-、NH₃/NH₄Cl缓冲溶液体系中时,Cu²⁺可以和NH₃/NH₄Cl缓冲溶液结合形成Cu（NH₃）₆²⁺,促进H₂O₂的分解,使得H₂O₂对金纳米簇的氧化性刻蚀被抑制,进而阻止BSA-Au NCs的荧光变弱或者消失。实验结果表明BSA-Au NCs荧光强度的变化（?F）与溶液中Cu²⁺的浓度存在相关性。当Cu²⁺浓度在5 nM-1.25μM范围内有良好的线性关系（R²=0.9924）,得到实际的检测限为5 nM。此外,BSA-Au NCs探针具有较强的抗干扰能力,并在实际样品（尿样,自来水样品和高粱提取物）中的加标实验中得到了良好的回收率（103.6%-113.59%）。（3）设计了一种N-2-羟乙基哌嗪-N’-2乙磺酸-酒石酸-纳米金（HEPES-TA-Au NPs）的双功能纳米探针。探针通过紫外吸收光谱Abs和ΔRGB（RGB代表三原色通道中红,绿,蓝信号的代表）实现了对Cr³⁺和Cr⁶⁺的双通道检测,（ΔRGB为变化RGB）。在最佳检测条件下,Abs₆₈₀强度与Cr³⁺浓度之间的良好线性关系（R²=0.9882）可在0.01μM至8μM的范围内获得。肉眼检测中,在0.1μM至2μM的浓度范围内,ΔRGB的欧氏距离和Cr³⁺浓度之间具有良好线性关系（R²=0.9847）。对于Cr⁶⁺的定量检测,Abs₆₈₀强度与Cr⁶⁺浓度之间的良好线性关系（R²=0.9958）可以在0.01μM至4μM的范围内获得。在肉眼检测中,ΔRGB的欧氏距离与Cr⁶⁺浓度之间的良好线性关系（R²=0.9871）在0.1μM至2μM的范围内获得。此外,干扰实验和实际样品分析的结果表明,该方法具有高选择性和高精度,证明了该双功能纳米探针对铬离子的检测具有实际应用的潜能。（4）以氨基酸与重金属离子弱作用力为基础,构建了9个敏感点（其中有不含氨基酸的纳米金）对18种金属离子进行区分的光学比色阵列。采集RGB值,并结合主成份分析（PCA）、聚类分析（HCA）、判别分析（LDA）的方法,来对多种金属离子进行快速识别检测。从数据分析的结果发现,该方法可以对十几种金属离子有较好的区分。同时利用本方法对Cu²⁺的检测进行线性分析,发现Cu²⁺在100 nM-2.5μM和2.5μM-15μM的浓度范围内具有较好的线性。并得到实际检测限为100 nM。