同步荧光光谱 法在环境分析中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 同步荧光光谱法在环境分析中的应 用 环境分析化学是分析化学的一个新 分支。在某种意义上讲,环境科学的发展 依赖于环境分析化学的发展。随着人们 对环境问题认识的深入,环保意识的增强,环 境分析受到越来越多的重视,已有大量综 述性文章发表。随着有机化工、石油化 工、医药工业的发展,以及农药 的大量 使用,有机化合物对环境的危害和污染日 益严重。目前,有机污染物分析测试的重 要对象包括,多环芳烃和有机氯等污染物;与 空气污染有关的挥发性有机物、胺类化 合物;与水污染有关的表面活性剂;砷、 汞、锡等金属有机化合物。环境有机物 的分析手段很多,其中荧光分析法由于灵 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 敏度高和选择性较好等优良性能而得到 广泛的应用。 早在 16 世纪人们就观察到了荧 光现象。20 世纪以来,特别是近几十年, 荧光现象在理论和实际应用方面都取得 了很大进展,并建立了荧光分析方法。荧 光分析法是通过测量样品的荧光强度,用 于定量测定许多无机物和有机物,而又具 有灵敏度高、选择性强、试样量少和方 法简单等特点的一种很有用的分析手段。 正因为如此,近年来催化荧光法、荧光淬 灭法、同步荧光技术以及荧光技术与其 他技术联用得以不断涌现和完善,引起了 分析界广泛地兴趣和瞩目。本文主要就 近年来同步荧光光谱法在环境有机污染 物分析中的应用作一综述,重点是介绍国 内的情况。 正 文 常规的化学分析是在样品 沉淀、分离、萃取之后通过重量分析、 色层析、光分析、电分析等分析技术来 完成的,通常需消耗大量的溶剂和时间, 并且在取样和处理过程中产生大量污染 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 物,分析成本高。荧光技术灵敏度高,但 常规的荧光分析法在实际应用中往往受 到限制,对一些复杂混合物分析常遇到光 谱互相重叠、不易分辨的困难,需要预分 离且操作繁琐。 1971 年 L loyd 首先提出了用同 步荧光光谱技术。和常规荧光分析法相 比, 同步荧光分析法具有谱图简化、选 择性提高、光散射干扰减少等特点, 并 且不需要预分离、操作简便、节省分析 成本、缩短分析时间, 尤其适合对多组 分混合物的分析。该法近几年得到迅速 发展和广泛的应用, 出现了许多的新技 术, 如导数恒能量同步荧光法、三维同 步荧光法和可变角同步荧光法等。该法 已应用于多组分多环芳烃的定性定量分 析,环境、药物分析, 食品、蛋白质、氨 基酸、石油产品分析等。 近年来,人们对环境污染物质的分 析十分重视,由于环境样品中微量有机物 的系统测定要求尽可能地采用高灵敏度 和高选择性的分析法, 所以在分析方面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 有较大的困难。同步荧光技术在痕量分 析方面尤有前途。酚为环保检测项目之 一, 但在普通的荧光光谱中, 瑞利峰和 拉曼峰对荧光峰有干扰,用同步荧光光谱 通过筛选最佳波长差,消除了这些因素的 干扰,对酚进行了定量测定,并用于大气 中酚的测定。杜娟等用同步荧光分析法 测定工业及生活废水中微量十二烷基苯 磺酸钠。LU 等用同步荧光光谱揭示出 溶解有机物样品的结构特点,为水质分析 提供了参考。 同步荧光法是在常用的荧光光谱 的基础上发展的一种荧光分析技术。它 是用同时扫描激发单色器和发射单色器 波长的一种光谱图。同步荧光法可分为 固定波长同步荧光分析法、等能量同步 荧光法和可变角同步荧光法。同步荧光 和激发光谱、发射光谱都有关系,同时利 用被测物质的吸收性能和发射性能,使选 择性得到改善。对于某一被测化合物,与 激发光谱或发射光谱相比,同步荧光可使 谱图简化,峰宽变窄，从而减少光谱重叠 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 和散射光的影响,因此干扰少,在多组分 及同系物测定中显示了优越性,在环境有 机污染物尤其是多环芳烃的分析中得到 了广泛的应用。多环芳烃是环境中普遍 存在的一类致癌物质, 其他的分析方法 很难将它们的同分异构体分开研究, 同 步荧光法是一种快速、灵敏的测定多环 芳烃化合物的方法。国外的许多学者利 用同步荧光测定多环芳烃的文献报道很 多。与国外相比,近几年来国内利用同步 荧光测定多环芳烃的工作也取得了很大 进展。 Mostral 等用同步荧光法测定了 废气中的几种芳香烃,线性范围在 012410g/ L 和 015513mg/ L 之间, 检出限在 01052ng/ mL 之间。李耀群 等采用固定波长同步荧光法同时测定合 成样中 2 ,22 二羟基联苯和 42 羟基联 苯的含量,样品无需分离,方法简便快速,2 ,22 二羟基联苯和 42 羟基联苯的线性 范围均为 08/ mL ,检出限分别为 61ng/ mL 和 87ng/ mL 。应用同步荧光 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 技术测定环境有机污染物的报道较多。 同步荧光法可分为固定波长同步 荧光分析法、等能量同步荧光法和可变 角同步荧光法等，具体分析如下： 1、固定波长同步荧光分析法 固定波长同步扫描荧光法是使发 射波长和激发波长之间保持一固定的波 长间隔,同时以一定的速度扫描,所获得 的荧光强度信号与相应的波长所构成的 光谱图就是固定波长同步荧光光谱。即 通常所说的同步荧光法,是最早提出的一 种同步扫描技术。在恒波长同步荧光法 中, 的选择十分重要,这将直接影响到 同步荧光光谱的形状、带宽和信号强度。 在可能条件下,选择等于斯托克斯位移的 。 固定波长同步荧光光谱法较多用 于多组分多环芳烃的同时测定。多环芳 烃性质很相似,尽管有强的荧光,但各种 化合物的激发和发射光谱往往光谱重叠 严重,用经典荧光法难以进行混合物的直 接分析。同步荧光法具有选择性好、灵 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 敏度高、干扰少等特点,可用于多组分多 环芳烃混合物的同时测定。Lloyd 和 Evett 首次将同步荧光分析法应用于法 庭科学领域。李静红等用固定波长同步 荧光光谱同时分析了苯并蒽和 9 ,10二 甲基蒽,由于两者激发和发射光谱相互重 叠,用经典荧光光谱无法直接分析。采用 = 20nm 波长差对混合物进行同步扫 描,苯并蒽和 9 ,10二甲基蒽同步荧光 峰区分好,互不干扰。蒋淑艳研究了苯并 的同步荧光测定条件,引入系数校正以消 除同系物苯并荧蒽对苯并 的测定干扰, 并应用于*市区不同地段及不同时间的 多个大气飘尘样品的测定。李耀群等用 同步荧光法同时测定 22二羟基联苯 和 4羟基联苯。张勇等用同步荧光法 检测芘的微生物降解及鱼胆汁中的 1-羟 基芘。 2、等能量同步荧光法 恒定能量差同步荧光光谱是在保 持激发光与发射光的能量差恒定条件下, 同时进行激发光和发射光的扫描所获得 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的同步荧光光谱,比常规荧光具有更高的 选择性。新近有人提出了以此测定多环 芳烃的新方法。以恒定能量差的同步荧 光光谱对 Bep 、Bap 、AN、PE、和 PY 5 种组分的多环芳烃混合物进行研 究分析,在 = 1 400 cm- 1 时,呈现 AN、Bap 、PE 特征蜂,= 4 800 cm- 1 时,出现 Bep 特征蜂。结果表明,选择 适合的能量差,能同时定量分析其中的 4 种物质。 3、可变角同步荧光法 可变角同步荧光是同步荧光的重 要分支,较之于通常所见的恒波长同步荧 光有其显著特色,提出了更为灵活的扫描 方法,在环境分析中已得到应用。新近提 出的建立 2 ,2- 二羟基联苯 和 4 - 羟 基联苯 的胶束增敏导数可变角同步 荧光同时分析方法,可变角同步扫描所得 的 DHP 和 HP 谱峰均对应于常规光谱 的最佳激发发射位置,经二阶求导后消 除分析谱带干扰,所得的二阶导数可变 角同步光谱可用于两物质同时测定。图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 2 为两物质的可变角同步荧光光谱。 DHP 和 HP 荧光激发最大波长为 320 nm 和 288 nm,荧光发射波长为 400nm 和 337 nm。经二阶求导后的导数可变 角同步荧光光谱特征谱带变窄,分辨率提 高。DHP 测定范围为 0105 mg/ L0150 mg/ L ,HP 的测定范围为 0107 mg/ L210 mg/ L 。 4、荧光同步扫描与双波长标准 加入法并用 1988 年,F.B. Reing 和 P. C. Falco 等人基于等吸收波长法原理和标 准加入法的特点,提出了双波长标准加入 法。该法能消除反应基体带来的系统误 差,并用于混合样品中双组分同时测定。 但对于光谱对称而又严重重叠的二元混 合物单独利用双波长标准加入法或荧光 同步扫描难以得到准确测定,将两者结合 起来具有更好的灵敏度。用此方法可同 时测定环境中的 萘酚和 萘酚,其 同步荧光光谱中 ,检出限为 110g/ L ,线 性范围分别为 01002 5 mg/ L1610 mg/ L ,01002 5 mg/ L2010 mg/ L 。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 国内目前固定波长同步荧光法大 多数与导数技术相结合,既可提高选择性, 又可提高灵敏度，对各组分的分辨更有 效。当硒与 2 ,3 - 二氨基萘络合物进行 同步荧光研究,= 100 nm 时,可获得一 锐形单峰光谱,用一阶导数同步荧光定量 测定硒,可提高方法的灵敏度和精密度, 检测限为 115 ng ,在范围 0 ng25 ng 内,回 归方程为 y = 0144 x - 0118 ,= 01998 5 。苯甲酸和水杨酸因其结构非常相似,两 者的激发光谱和发射光谱的峰位置几乎 相同,难以同时测定,利用导数同步荧 光法可同时测定苯甲酸和水杨酸。在 = 80 nm ,用导数同步荧光可以很好地 改善两者同时测定的灵敏度与选择性,不 同浓度的苯甲酸和水杨酸混合物导数 同步荧光光谱图中,两者的波峰和波谷分 别位于 275 nm、295 nm 和 310 nm ,330 nm 得到了很好的分辨。 结 语 同步荧光和常用荧光分析 技术一样,存在着发光分析技术所固有的 某些局限,也并非所有的