（分析化学专业论文）固体表面发光技术及其在环境分析中的应用.pdf

1 1 都师范大拳硬士掌位牛业论文 摘要 固体表面发光技术是一种灵敏的分析技术，对于环境样品中痕量有毒有机污 染物的分析十分有用。本论文分别采用固体表面的荧光( 薄层色谱法荧光检测 法) 和固体表面磷光分析法( 固体基质一室温磷光法) 对环境样品中有机污染物 的分析方法进行了研究，测定了钩藤、野菊花、生蒲黄、地骨皮四种中药材中西 维因的残留量，并研究了不同固体表面的苯并喹啉、芴、荧蒽的荧光和磷光行为。 薄层色谱法的测定是在硅胶g 板上以环己烷：丙酮：氯仿= 5 ：l ：1 作为 展井剂，以3 1 3 n m 的紫外光作为照射光，直接进行荧光测量，检测波长为3 4 7 n m 。 结果表明，西维因浓度在0 0 0 4m g m l 0 1 0m g m l 范围内线性良好，绝对检测 限达到1 0 n g ，但只有生蒲黄、地骨皮两种中药材的加标回收率满意。 固体基质一室温磷光法是在国产定性滤纸上使用2m o l l 的k i 溶液作为重原 子溶液，在烘干温度为8 0 、烘干时间为5 m i n 的条件下直接测量其磷光发射。 结果表明，西维因的最大激发波长为2 8 4 n m ，最大发射波长为5 2 0 n m 。在5 2 0 n m 处测定其磷光强度，西维因浓度在4 1 0 4 2 x1 0 - 4m o l l 范围内与磷光强度成 良好线性，绝对检测限为0 8 9n g ，只有钩藤的加标回收率变化较大，其他三种 样品的加标回收率和样品测定满意。 研究比较了7 ，8 一苯并喹啉、芴、荧葸三种有机污染物的滤纸表面磷光、滤 纸表面荧光、聚醚砜膜表面荧光性质。研究结果表明，不同重原子溶液可以选择 性的增强三种物质的纸上磷光，且灵敏度高，绝对检出限分别为1 2 5n g ，0 8 7 n g ，0 8 3n g 。7 ，8 - 苯并喹啉、荧葸的滤纸表面荧光强度均低于聚醚砜膜表面荧 光强度，但滤纸具有较低的荧光背景。研究表明荧葸在滤纸表面的绝对检出限低 于在聚醚砜膜表面的检出限，而7 ，8 - 苯并喹啉却在聚醚砜膜表面具有较低检出 限。芴的固体表面荧光未曾观测到，原因有待于进一步研究。 研究了洋金花中三种莨菪生物碱的薄层扫描法测定。具体方法是在硅胶g 薄 层板上，以甲苯：丙酮：无水乙醇：氨水= 1 5 ：1 0 ：7 ：2 ( v v ) 为展开剂，用改良碘化铋 钾与k i - i ：混合液作为显色剂，采用双波长薄层扫描法实现了中药材洋金花中三 种莨菪生物碱( 山莨菪碱、阿托品、东莨菪碱) 的同时分离和测定。分离效果良 好，平均加标回收率在1 0 5 1 0 7 之间。 1 一一、 关键词：固体表面发光薄层色谱固体基质室温磷光固体表面荧光 一一一一一 a 1 1 1 都师范大掌硕士掌位牛业论文 a b s t r a c t s o l i ds u r f a c el u m i n e s c e n c ei sas e n s i t i v e a n a l y t i e a lt e c h n i q u ew h i c hi sv e r y u s e f u lf o rt h ea n a l y s i so f t r a c ep o i s o n o u so r g a n i cp o l l u t a n t si ne n v i r o n m e n t a l s a m p l e s i nt h i st h e s i s ，s o l i ds u r f a c ef l u o r e s c e n c e ( s s f ) a n ds o l i ds u r f a c ep h o s p h o r e s c e n c e ( s s p ) w e r ei n v e s t i g a t e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fs o m eo r g a n i cp o l l u t a n t si nf o u rc h i n e s e h e r b s a l s ot h ef l u o r e s c e n c ea n d p h o s p h o r e s c e n c e o nf i l t e rp a p e ra n df l u o r e s c e n c eo l l p o l y e t h e r s u l f o n em e m b r a n eo f7 ，8 - b e n z o q u i n o l i n e ，f l u o r e n e ，f l u o r a n t h e n ew e r e s t u d i e d t h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y f l u o r i m e t r yf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc a r h a r y li n c h i n e s eh e r b sw a se s t a b l i s h e d t h es e p a r a t i o nw a sc a r r i e do u to nt h es i l i c ag e lg p l a t e c y c l o h e x a n e ：a c t o n e ：c h i o r o f o r m = 5 ：1 ：l ( v v ) w a ss e l e c t e da st h ed e v e l o p i n gr e a g e n t a n dt h ed e t e r m i n a t i o no fc a r h a r y lw a sd i r e c t l ym e a s u r e db yf l u o r e s c e n c ee m i s s i o na t 3 4 7 n m t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b a r y li nt h er a n g eo f0 0 0 4 m g m 卜一0 1 0m g m lh a d f i n el i n e a r i t yw i t hi t sf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t ya n dt h ea b s o l u t e d e t e c t i o nl i m i tw a s1 0n g t h er e c o v e r i e sw e r es a t i s f a c t o r yf o rd i g u p ia n dc r u d e p o l l e nt y p h a e ( s h e n g p u h u a n g ) s a m p l e s d e t e r m i n a t i o no f c a r b a r y l i nc h i n e s eh e r b s b y s o l i ds u b s t r a t er o o m t e m p e r a t u r ep h o s p h o r e s c e n c e ( s s r t p ) w a sd e v e l o p e d t h e c h i n e s e q u a l i t a t i v ef i l t e r p a p e rw a ss e l e c t e da st h e s o l i ds u b s t r a t e 2m o l lk is o l u t i o nw a ss e l e c t e d 鹊t h e h e a v y a t o ms o l u t i o na n dt h ed r yt e m p e r a t u r ew a s8 0 x 2f o r5m i n u t e s t h em a x i m u m e x c i t a t i o na n de m i s s i o nw a v e l e n g t ho f c a r h a r y lw e r e2 8 4 n n la n d5 2 0m n r e s p e c t i v e l y t h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b a r y li nt h er a n g eo f4 x1 0 4 2 x1 0 4m o l lh a df i n e l i n e a r i t yw i t hi t sp h o s p h o r e s c e n c ei n t e n s i t ya n d t h ea b s o l u t ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 8 9 n gp e rs p o t t h e r e c o v e r i e sw e r e s a t i s f a c t o r y f o rt h r e e s a m p l e se x c e p t u n c a r i a ( g o u t e n g ) t h e p h o s p h o r e s c e n c e a n df l u o r e s c e n c eo nt h es u r f a c eo fd i f f e r e n t s o l i d s u b s t r a t e so f t h r e ec o m p o u n d si n c l u d i n g7 ，8 - b e n z o q u i n o l i n e ，f l u o r e n e ，f l u o n m t h e n e i t 弗师范大掌硬士掌位牛业论j r w e r es t u d i e da n dc o m p a r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a td i f f e r e n th e a v ya t o ms o l u t i o n c o u l ds t r e n g t h e nt h ep h o s p h o r e s c e n c ei n t e n s i t yo fa b o v e m e n t i o n e dt h r e es u b s t a n c e s s e l e c t i v e l y a n dt h ea b s o l u t ed e t e c t i o nl i m i t so f7 ，8 - b e n z o q u i n o l i n e ，f l u o r e n e ， f l u o r a n t h e n ew e r e1 2 5 n g ，0 8 7n g ，0 8 3n gp e rs p o tr e s p e c t i v e l y t h ef l u o r e s c e n c e i n t e n s i t yo f7 ，8 - b e n z o q u i n o l i n ea n df i u o r a n t h e n eo nt h es u r f a c eo fp o l y e t h e rs u l f o n e m e m b r a n ew a sh i g h e rt h a no nt h es u r f a c eo ff i l t e rp a p e rw h i l et h ef i l t e rp a p e rh a dt h e l o w e r b a c k g r o u n d f i u o r e s c e n c ee m i s s i o n t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea b s o l u t e d e t e c t i o nl i m i to ff l u o r a n t h e n eo nt h es u r f a c eo ff l t e rp a p e rw a sl o w e rt h a no nt h e s u r f a c eo f p o l y e t h e rs u l f o n em e m b r a n ew h i l et h ec a s eo f 7 ，8 - b e n z o q u i n o l i n ew a s j u s t t h eo p p o s i t e t h ef l u o r e s c e n c eo ff l u o r e n eo nb o t ht h es o l i ds u r f a c ew e r en o to b s e r v e d w h i c hs h o u l dn e e dt h ef 1 n l h o ri n v e s t i g a t i o n b e s i d e s ，t h e s e p a r a t i o n a n d a n a l y s i s o ft h r e e h y o s e y a m i n e si n c l u d i n g a n i s o d a m i n e ，a t r o p i n e a n ds c o p o l a m i n ei nf l o sd a t u r a eb y s c a n n i n g t l cw a s s t u d i e d t h e s e p a r a t i o n 粥c a r r i e d o u to nt h e s i l i c a - g e l g p l a t eu s i n g c 6 h 5 c h 3 c h 3 c o c h 3 - c 2 h s o h - n h 3h 2 0 = 1 5 ：1 0 ：7 ：2 ( v v ) 髂d e v e l o p i n gs o l v e n ta n d t h em i x t u r eo fm o d i f i e db i s m u t hp o t a s s i u mi o d i d ea n dk i - 1 2a st h ec o l o ra g e n t t h e s e p a r a t i o na n dt h ed e t e r m i n a t i o no f t h et h r e eh y o s c y a m i n e sw e r es a t i s f a c t o r y t h e a v e r a g er e c o v e r y w a sb e t w e e n1 0 5 - 1 0 7 k e y w o r d s s o l i ds u r f a c el u m i n e s c e n c e ，t h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y , s o l i ds u b s t r a t e r o o m t e m p e r a t u r ep h o s p h o r e s c e n c e ，s o l i d s u r f a c ef l u o r e s c e n c e 1 1 1 都师范大学硬士掌位毕业论文 刖置 7 0 年代以来，环境问题日益成为国际关心的焦点。随着环境的恶化，环境 问题已经与人口、粮食、资源等问题成为人类面临的四大挑战。是和平和发展的 重要内容。随着环保事业的发展，许多国家都采取了一定的防治措施，就有毒有 机污染物控制而言，各国都针对性的从众多的污染物中选出一些重点污染物予以 控制，在这些优先污染物( p d o r i t yp o l l u t a n t s ) 中，有毒有机污染物占的比例很 大。业已查明，许多痕量有毒有机污染物对综合指标b o d ( 生化需氧量) 、t o c ( 总有机碳) 等贡献极小，但危害却不小，甚至是有更大的潜在威胁，这说明综 合指标并不能充分反映有机污染状况。许多有机物在长周期、低剂量下，对生态 环境和人体健康造成严重的、甚至是不可逆的影响。这些污染物往往难以降解， 具有生物积累性和三致效应( 致癌、致畸、致突变) ，广泛分布于饮水、空气、 粮食、水果、蔬菜、鱼肉蛋中。近年来，一些污染物已被证实具有激素的作用， 导致动物的雌性化，对人类的繁衍和生态系统威胁极大。因此，对有毒有机污染 物检测和控制日益受到普遍关注。医学科学也已查明，8 0 - - 9 0 的癌症与环境 因素有关，而绝大多数致癌物则是有毒有机物，如多环芳烃、亚硝胺、三氯甲烷 等。因此有毒有机污染物的分析和防治在环境污染监测中占有极其重要的地位。 早在2 0 世纪7 0 年代中期，美国环保局( e p a ) 就规定了1 2 9 种优先污染物，其 中有毒有机污染物为1 1 4 种，我国的“中国环境优先污染物黑名单”中列出了 6 8 种有毒化学物质，其中有机物5 8 种，占8 5 2 9 。为了对这些有机污染物实行 有效的监测和控制，各国都在积极建立各种有机污染物的标准分析方法。由于环 境样品的多样性和复杂性，真正建立完备的标准方法为数不多，美国环保局规定 的水中和大气中的标准方法也只有3 4 种【1 1 。而在我国，标准方法的数目更少， 而且，由于对环境分析的要求越来越高，环境样品中发现的有毒有机物的数目的 不断增多，已有的标准方法已经不能满足环境监测的要求。随着仪器分析的迅速 发展，更灵敏的分析方法大批出现，因此从这些方法中遴选出灵敏、快速、简捷 的标准分析方法迫在眉睫。 固体表面发光技术是一类灵敏的分析测试技术，它主要是通过测量吸附在固 t 都师范夫掌q l 士学位牛业论文 体材料中的物质的荧光或磷光发射来进行分析的一种方法。目前，用于固体表面 发光分析的固体材料主要有硅胶、氧化铝、滤纸、硅氧橡胶、醋酸钠、氧化铝、 溴化钾、蔗糖、纤维索等材料f 2 j 。根据发光的原理不同，固体表面发光技术主要 分为固体表面荧光技术( s o l i ds u r f a c ef l u o r e s c e n c e ，s s f ) 、固体表面磷光技术 ( s o l i ds u r f a c ep h o s p h o r e s c e n c e ，s s p ) 和固体表面化学发光技术( s o l i ds u r f a c e c h e m i l u m i n e s c e n c e ，s s - c l ) 三种。固体表面荧光技术主要指的是薄层色谱一荧光 检测技术，它的基本原理是利用具有荧光性质的物质在薄层板上分离之后根据其 荧光强度进行检测。薄层色谱技术具有设备简单、操作容易、快速、更换流动相 和固定相容易等特点。固体表面的磷光分析技术中最具有代表性的是固体基质室 温磷光法( s o l i ds u b s t r a t e sr o o m t e m p e r a t u r ep h o s p h o r e s c e n c e ，s s r t p ) ，它是基 于室温下磷光体在某些固体基质上的磷光发射来进行定性定量分析的。自从 1 9 7 4 年p a y n t e r 等d i 建立了具有分析意义的固体基质室温磷光法之后，室温磷光 分析技术得到了迅速发展，并在生命科学、环境科学、医学临床、法检、医药卫 生和能源等领域得到的广泛应用。由于室温下固体基质使磷光体刚性化，限制了 磷光分子的碰撞失活，从而诱导出室温磷光发射，它克服了低温磷光需要深冷设 备和操作不方便的难题，而且，重原子可以选择性的增强特定的磷光物质的磷光 发射，使得s s r t p 分析技术具有很高的的选择性。近几年来，该技术又与一些 理想的样品处理技术( 如固相萃取技术) 相联用，很好的克服了单一技术中可能 存在的一些难题，进一步扩大了s s - r t p 的应用范围。固体表面化学发光是基于 固体表面的化学发光或生物发光的一种分析技术，它比s s f 和s s r t p 具有更高 的灵敏度，又由于它不需要光源，不存在散射光背景，克服了s s f 和s s r t p 背 景比较高的弱点，因而具有更高的信噪比。另外，固体表面化学发光分析仪也远 比荧光分析仪和磷光分析仪简单，因而它应当是固体表面发光分析中较为理想的 一类方法。然而从1 9 7 7 年s e i t z 等 4 1 提出用薄层层析分离多环芳烃，在薄层板上 直接化学发光检出以来，这种方法并没有得到发展。其主要原因是在固体基质上 发光面的大小难于恒定，用于定量分析其精密度太差，相对偏差在1 0 以上。 章竹君等人t 5 1 采用了在滤纸上的不渗透阻挡技术，把发光反应限制在滤纸表面的 一个固定区域，成功的解决了测定精度的问题，可用于单矿物和微量金属试样的 多种元素分析。但是由于化学反应大多在溶液中进行，因此固体表面的化学发光 2 1 1 * i s 师范大掌硪士掌位牛业论文 分析的应用仍有待开发。 本论文就是利用固体表面发光技术建立了环境样品中有机污染物的分析测 定方法。本文采用了简单快速的薄层色谱法进行分离，然后再进行固体表面荧光 测定。本方法具有操作简便、快速的特点，适合于环境样品中有机污染物的日常 监测。而本文的另一种方法是采用固体基质室温磷光法直接进行测定环境样品 中的有机污染物，本方法的灵敏度高，不同重原子可以选择性的增强有机污染物 的室温磷光，选择性高，因而可以为具有磷光性质的有机污染物的标准分析方法 的建立提供参考。而且，本方法还可以与固相萃取等理想的样品处理技术联用， 进一步提高分析的灵敏度，具有广阔的应用前景和深远的理论意义。 表i - 1 美中两田规定的有毒有机污染物控制种类 t a b l e1 - 1k i n d so f p o i s o n o u s o r g a n i cp o l l u t a n t sp r e s c r i b e db yc h i n aa n d a m e r i c a 污染物类别美国中国污染物类别美国中国 卤代脂肪烃 2 61 0 苯系物 1 26 氯代苯 64多氯联苯88 酚 】l7 硝基苯类 76 苯胺 24 多环芳烃 1 67 酞酸脂 63 农药 2 18 卤代醚 70亚硝胺72 i t - 师范夫掌确士掌位h m 业论文 参考文献 王正萍，周雯著环境有机污染物监测分析 m i 化学工业出版社：北京2 0 0 2 5 ：1 8 4 1 【2 】r o b e r tj h u r t u b i s e s o l i ds u r f a c el u m i n e s c e n c ea n a l y s i s ：t h e o r y , i n s t r u m e n t a t i o n ，a p p l i c a t i o n l m 】n e wy o r k ：m a r c e ld e k k e r ，】9 8 】：1 【3 】ra p a y n t e r , s lw e l l o n s ，j d w i n e f o r d n e r a n a l y t i c a lc h e m i s t r y j 1 9 7 4 4 6 ( 6 ) ：7 3 6 【4 1 c u r t i srg ，s e i t z wr j ：c h r o m a t o g r j 1 9 7 7 ，1 3 4 ：3 4 3 5 】章竹君- 杨维平，张新荣，吕九如固体表面化学发光分析i 不渗透阻挡技术的应用和 研究分析化学 j ，1 9 9 4 ，2 2 ( 1 ) ：2 3 2 6 t 弗师范大掌硪士掌位毕业论文 第一章固体表面发光分析技术的原理及应用 1 1 固体表面发光分析技术的原理 固体表面发光技术的原理主要是将具有光学性质的物质吸附在固体表面，通 过一定波长的光的照射，使其发射出荧光或磷光而进行分析的一种技术。根据发 光的原理不同，固体表面发光技术主要分为固体表面荧光技术( s s f ) 、固体表 面磷光技术( s s p ) 和固体表面化学发光技术( s s c l ) 三种。 1 1 1 固体表面荧光技术的原理 固体表面荧光技术是将各种不同的荧光物质点样于固体表面，根据其在固体 表面的荧光发射而进行定性和定量分析的一种技术。 物质分子在激发光的照射下吸收能量跃迁到较高能级的激发分子后不久，在 很短的时间内( 约1 0 s ) ，它们首先因撞击而以热的形式损失掉一部分能量，从 所处的激发能级降至第一电予激发态的最低振动能级，此过程中包含有内转换 ( i n t e r n a lc o n v e r s i o n ，i c ) 和振动驰豫( v i b r a t i o nr e l a x a t i o n ，v r ) 的过程， 然后再由这一能级下降到基态的任何振动能级，在后一过程中，激发分子以光的 形式放出它们所吸收的能量，所发出的光称为荧光。也就是说，荧光是由激发态 的最低振动能级到基态的各振动能级之间的跃迁，即s l + s o 的跃迁，因 此荧光光谱首先反映的是物质基态的振动结构的信息。 大多数荧光物质在固体表面上仍然能发射荧光，由于荧光相对予紫外- 可见 吸收光谱具有更高的灵敏度，因而固体表面荧光常用来作为薄层色谱、常规电泳 等分析方法的检测手段。在与这些分离技术联用时，可以直接检测本身具有较强 荧光的化合物，对于没有荧光或荧光强度较弱的化合物，通常采用荧光衍生或标 记的方法，对分析物进行检测。该检测方法的主要河题是固体表面的散射光和反 射光对测定有较大干扰，使检测有一定困难，因此在进行荧光检测时通常要选用 适当的滤光片，以消除干扰。另一个问题是一些固体材料的荧光背景较高，检出 限受到了一定的影响，有时检出限甚至还没有紫外- 可见光谱的检出限低，因此 限制了固体表面荧光分析方法的应用。 董 t 都师范大学硬士学位a p 业论文 除上述普通荧光之外，还有一类比较少见的荧光叫延迟荧光或迟滞荧光 ( d e l a y e df l u o r e s c e n c e ，d f ) ，它指的是有些分子在被激发光激发到较高的能级 并通过无辐射跃迁降落到第一电子激发态之后，并不继续直接降落到基态，它们 通过另一次无辐射跃迁至一个中间亚稳的能态三重线态。然后又通过热激活 作用再次回到第一电子激发态的各个振动能级，再由第一电子激发态的最低振动 能级降落至基态而发射出来的光。延迟荧光的光谱与普通荧光( 常叫做“及时荧 光”) 的光谱完全一致，但是由于在三线态额外附加停留，d f 具有较长的寿命。 因此可以用时间分辨的方法或磷光模式进行测定，大大降低了背景值，提高了信 噪比。对于吸附在固体基质上的很多有机化合物如吡哌酸、橙皮甙等，都曾观测 到d f o - 2 i 。 1 1 2 固体表面室温磷光技术的原理 固体表面室温磷光也称固体基质室温磷光技术( s s - - r t p ) ，是将含有磷光 分子的溶液加到特定的固体表面上，在一定温度下干燥，除去水分后室温下能够 发射较强的磷光，根据这一磷光物质( p h o s p h o r ) 在固体表面的光致发光现象建 立起来的分析方法。所用的固体材料称为固体基质( s o l i ds u b s t r a t e 或s o l i d m a t r i x ) 。 磷光的产生机理与荧光不同，荧光是由分子的第一电子激发态的最低振动能 级到基态的不同振动能级的跃迁而产生的，而磷光是由处于第一电子激发态最低 振动能级的分子通过又一次无辐射跃迁( 称为系问跨越，i n t e r s y s t e mc r o s s i n g ， i s c ) 至一个亚稳的能态三线态，苒通过振动驰豫过程转到三线态的最低振 动能级，由三线态的最低振动能级跃迁到单线态的不同振动能级而发射出来的 光，即t l 卜s o 的跃迁。由于三线态t i ，t 2 ，t h 的能量比相应 的单线态s i ，s 2 ，s n 。低随鳇量( h u n d 规则的结果) ，所以磷光的波 长比荧光的波长稍微长些。原理上，任何温度下，都可以在气体、液体或固体 中观察到磷光。然而，由于三线态的寿命长( 约1 0 。1 0s ) 、分子间的碰撞猝灭 过程( 尤其是与溶剂分子或氧) 和分子内部的振动一转动一驰豫作用的缘故，三 线态的非辐射失活非常显著。为了最大限度的阻止三线态的非辐射失活，常将磷 光试样冷却到液氮的温度( 7 7 k ，1 9 6 ) 形成刚性玻璃体以观察磷光。然而低 6 首都师范大掌硕士掌位毕业论文 温磷光( l o w t e m p e r a t u r ep h o s p h o r e s c e n c e ，l t p ) 需要深冷设备，操作不方便， 溶剂也受到限制，因此目前没有得到广泛应用。而固体基质室温磷光是将磷光分 子“固定”在固体基质上，这些适合的固体基质提供了限制碰撞猝灭和阻止三线 态的非辐射失活作用所需要的剐性，从而诱导磷光体发射船磷光。 理想的固体基质可以使待测组分( 磷光体) 充分刚性化，以消除各种猝灭及 非辐射失活过程，同时基质本身不引入发光背景。已经试验过的基质材料主要有 滤纸、薄层板、固体盐粉末、糖玻璃体，反相色谱填料及其它材料如h ，b o ，、 c a h p 0 4 、n a 2 h p 0 4 、c a s 0 4 、白垩、活性炭和淀粉等，其中各种类型的滤纸和色 谱板是常用的基质。对于基质与发光体之间的相互作用机理众说纷纭，一般认为 剐性化起源于磷光物质在支持物表面的吸附作用，对于滤纸纤维上的磷光分子， 一般认为它的固定化是磷光物质与基质之间的氢键作用【3 5 1 ，然而在氢键作用不 可能存在的情况下，人们也曾观察到某些有机化合物能产生强烈的r t p 发射， 因此，m c a l e e s e t 6 1 于1 9 8 4 年提出了纸基质室温磷光法的另一刚性化途径基 质隔离机理( m a t r i xi s o l a t i o nm e c h a n i s m ) ，他认为磷光分子首先渗入到滤纸纤维 中，然后嵌入纤维链之间固定化。而薏川等f 7 】则根据实验提出了“微晶包埋刚性 化机理( m i c r o c r y s t a le m b e d d e dr i g i d i z a t i o nm e c h a n i s m ) ”，认为磷光物质可以包埋 在室温下呈刚性的固体盐微晶中而起到刚性化作用。总之，刚性化途径不仅有氢 键吸附和基质隔离，还可能有微晶包埋刚性化过程，这三种刚性化过程可同时存 在，也可能以某一种为主。 1 1 3 固体表面化学发光技术的原理 固体表面化学发光分析技术主要是利用物质在固体表面发生化学发光反应， 通过对化学反应产生的的辐射光的强度或辐射总量来确定其相应组分含量的分 析方法。 化学发光可定义为由于某一化学反应而导致的一种光发射。化学发光也发生 于生命体系，这种发光专称为生物发光( b i o l u m i n e s c e n c e ) 。化学发光现象是化 学激发过程产生的结果，而这一激发过程是借助于化学反应使分子的总能量有所 提高。化学激发过程通常可以用下式写出： a + b c + + d 1 1 弗师范大掌壤士掌位毕业论文 c + c + h y 间接的化学发光过程则可按如下反应而发生： a + b + c 斗a b + c + c + 斗c + h p 某些物质的光解作用也会导致某些激发物的生成： a b + l v 卜a + + ba + 斗a + l v a + c d + 斗a c + + da c * a c + h p 还有一些其它的发光反应类型，如t c t s u t a r oy o s h i n a g a 等人1 8 】研究的固体表 丽的化学发光是基于下列反应机理： a + b ( x 一y ) 4 c + + d c + + f c + f + f + f + 1 1 ) ， 此机理是利用激发态分子c 将能量传递给荧光物质f ，诱导出f 发出荧光或 磷光，属于较复杂的发光反应。 化学发光与荧光的主要区别在于被激发分子的激发方式不同。化学发光是利 用化学反应放出来的能量使产物处于电子激发态而发光，而荧光是使用激发光源 照射使荧光物质发光。因此，在荧光分析中，由于激发辐射经过样品吸收而减弱， 于是只有在低吸收时才能获得基本均匀的荧光发射，这种效应使得荧光检测浓度 的线性响应具有上限，而化学发光则不然，通常它的线性所展示的浓度区间可高 达六个数量级。而且，由于化学发光不需要外来光源，从而避免了瑞利散射和拉 曼散射等噪音的影响，大大提高了信噪比，使得化学发光分析具有比荧光分析更 高的灵敏度。 同一化学发光体系无论在溶液中或在固体表面，其反应机理是相同的，因而 具有相同的发光体和化学发光光谱。然而在固体表面进行化学发光反应时，固体 表面的均匀性和发光面的恒定性会很大的影响化学发光的重现性，因此作为固体 表面发光分析的基质应该具有表面均匀、惰性( 不参与化学发光反应) 和背景低 等特点。目前用于s s - c l 的固体基质主要有滤纸【9 1 、高聚物的粉末f i o l 以及多种 无机物固体材料。固体基质中所含杂质是发光背景的主要来源，为了降低方法的 检出限，固体基质在使用前有必要进行前处理。章竹君【1 1 1 等用国产滤纸作为固体 0 t 都师范大学硬士掌位牛业论文 材料进行固体表面的l u m i n o l h 2 0 2 c o ( i i ) 化学发光体系分析之前，研究了用多 种方法处理滤纸，发现最好的方法是用1 0 之m o l l e d t a 和1 5 n a o h 混合液浸 泡2 4h ，再用蒸馏水洗至中性，烘干后使用。 固体表面化学发光技术的基本操作方法一般是先用化学发光体系中的一种 反应物使固体材料润湿，然后放入反应室内，盖上盖子，再打开光栏注入反应体 系中其它反应物，记录化学发光动力学曲线，用峰高进行定量分析 1 2 - 1 3 】。t e t s u t a r o y o s h i n a g a 【8 】等则使用由玻璃内管和聚乙烯外管组成的胶囊作为发光胶囊，玻璃内 管盛装h 2 0 2 ，外管则盛装发光试剂和目标分析物。使用时先将胶囊摇动，之后 将玻璃内管敲碎，反应1 0 秒钟后用微量进样器吸取1 0 0 t jl 混合液点加到适当的 固体表面( 无机盐类和氧化物的粉末) 上进行发光动力学曲线测定。 1 2 固体表面发光技术在环境分析中的应用 固体表面化学发光分析在环境中的应用非常广泛【1 4 】，本文对薄层色谱技术 在农药残留技术中的应用和固体基质室温磷光技术在环境分析中的应用两个方 面加以了评述。 1 2 1 薄层色谱技术在农药残留分析中的应用 农药残留分析是一种复杂混合物中的痕量分析技术，既需要精细的微量操作 手段，又需要高灵敏度的痕量检测技术。6 0 年代后的气相色谱技术( g c ) 的飞速 发展以及8 0 年代的高效液相色谱( h p l c ) 的发展和应用。解决了过去许多难以检 测的农药残留问题。现阶段，气相色谱技术和高效液相色谱技术及其联用技术仍 然是农药残留分析的主要手段。薄层色谱技术( t i ) 虽然在农药残留分析中不 占据主导地位，但是由于大部分的液相色谱柱都采用反相色谱剂，而薄层色谱大 都采用正相吸附，正好弥补了高效液相色谱的不足。薄层色谱是高效液相色谱的 重要补充，起到其它色谱所不能替代的作用，而且随着薄层色谱技术的改进以及 与其它分析技术的联用，薄层色谱分析技术在农药残留分析中发挥着越来越重要 的作用。 9 1 1 都师范大掌硪士掌位牛业论文 1 2 1 1 样品前处理技术 溶剂萃取是经典的样品前处理技术，m u r l i d h a r 等【1 5 l 用乙醚作为萃取剂，提 取了生物样品中氨基甲酸酯类农药，分离效果较好。p v a s s i l e v a a l e x a n d r o v a 等 ”6 j 用甲醇：1 0 的抗坏血酸钠：l 的硫脲水溶液= l o ：l ：l ( v v ) 作为萃取剂 萃取了西红柿和绿豆两种蔬菜中的除草剂，并进行了薄层色谱测定。b a b i c 【1 7 1 等 用丙酮作为萃取剂，对土壤样品进行超声萃取，并用薄层色谱测定了六种农药的 含量，结果满意。 近几年来，固相萃取陋1 卅逐渐成为薄层色谱分析之前样品处理的最主要的方 法之一。固相萃取的优点是具有溶剂用量少、提取速度快、仪器简单、操作简便、 固定相高效、高选择性等特点，能将分离和浓缩合为一步。是目前样品处理技术 最简捷、高效、灵活的一种手段。 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ) 是近几年来发展起来的一种 分离方法，它是利用超临界流体在临界压力和临界温度附近具有的特殊性能作为 溶剂进行萃取的一种方法。同经典的样品处理方法相比，超临界流体萃取( s f e ) 具有快速、高效、低耗、污染少等优点，近几年应用十分活跃。r k o e b e r t 2 0 1 用 二氧化碳作为超临界流体给出了1 0 7 种农药的迁移数据，并用高效薄层色谱法 ( h p t l c ，h i g h p e r f o r m a n c e t h i n l a y e r c h r o m a t o g r a p h y ) 同自动多元展开( a m d ， a u t o m a t e d m u l t i p l ed e v e l o p m e n t ) 连用检测了2 0 种农药的含量。 1 2 1 2 点样技术 薄层色谱点样器有微量注射器、容量毛细管和精密的自动或半自动点样仪。 微量注射器的针头是平的，由于针头的溶液回爬现象常附在针头的外壁，薄层的 毛细作用又会吸下针头中多余的一部分溶液而使点样量不准，因此微量注射器点 样误差较大。做定性分析时常使用容量毛细管，它的优点是使用方便，准确度高， 价格便宜。此外，还有精密的自动和半自动点样器，它的优点比容量毛细管点样 量更精确，因此适用于定量分析。 1 2 1 3 展开技术 1 0 1 1 都师范大掌硬士掌位毕业论文 毛细上升仍然是薄层色谱的主要展开技术，但是随着分析样品的越来越复杂 以及分析任务的加大，提高分析效率和分离效果是必须的，于是又出现了许多新 的展开技术，如强制流( f o r c e d f l o w ) 展开。多元展开( m u l t i p l e ) 和双向 ( t w o d i m e n s i o n a l ) 展开【2 1 】以及电渗流( e l e c t r o o s m o t i cf l o w ) 展开【2 2 j 等。o p l c | 2 3 i ( o v e r p r e s s u r e dl a y e rc h r o m a t o g r a p h y ) 就是一种强制流展开技术，做法是在薄层 板上覆盖一块柔性的压片，通过给压片一定的压力，使它与吸附剂表面保持紧密 的接触。一般采用聚四氟乙烯压片并用水包来提供外部压力。也有采用气压和液 压的。强制流展开可以提高效率。对于水醇的的植物萃取液的分离，h p t l c a m d l 2 4 1 被证明是一种分离效果很强的分离方法，它能将包含各种极性化合物的 混合物进行分离，而且能指纹识别草药【2 5 1 。 1 2 1 4 薄层板的选择 大多数的农药的测定都在硅胶板进行，但是也有一些其它的薄层板。如c 1 8 键合的反相硅胶板【2 6 1 ，也有采用混合氧化物【2 7 1 或水合氧化锆【2 司等作为薄层板， 还有采用淀粉和纤维素作为薄层板 2 9 j 。这些新型的薄层板可以分析选择性的分 析特定的化合物。传统的硅胶板上粒子的平均直径为i o 1 1m ，8 0 的粒子直径 在5 5 1 2 0 um 之间。而现在的高效薄层色谱( h p t l c ) 板的平均粒子直径为 4 51 1m ，8 0 的粒子直径在3 o 5 0pm 之间，因此表面更加平滑，能进行多样 品同时分析，类似于液相色谱里的梯度洗脱。最近，又出现了超薄薄层色谱板【3 0 】 ( u t l c ) ，它与常规薄层板和高效薄层板的区别在于吸附剂是一个整体结构， 而不再是粒子状的固定在支持介质( 如玻璃) 上的，其应用前景有待开发。 1 2 1 5 谱带的检测和鉴别 薄层色谱的检测通常基于自然色、荧光和紫外吸收，或者使用不同的化学或 生物的显色剂，如甲基紫1 3 1 1 就是一种用来检测有机氯的选择性显色剂。m u r l i d h a r ts e v a l k a r 等人【3 2 】使用4 一氨基安替比林和铁氰化钾作为西维因、残杀威和呋喃 丹的显色剂，斑点呈红色。有机磷农药可以催化邻联( 二) 茴香胺与双氧水的氧 化还原反应【3 3 1 ，利用此方法可用来检测苹果中的甲基一六零五和f o z o l o n e ，检测 l i t 都师范大掌硕士掌位牛业论文 限达到0 6 0 7 p g 。m a r u t o i uc 等人1 3 4 】用9 - 甲基吖啶的乙醇溶液作为显色剂，喷 洒在经不同展开剂展开的薄层板上，然后在3 6 6n l n 的紫外灯的照射下检测1 5 种有机磷农药，各种农药显示不同的颜色，检测限在0 1 1 0 9 9 之间。一些含有 氰基的拟除虫菊酯通过碱性水解产生氢氰酸，氢氰酸还原i n t ( 2 ( 4