（环境科学专业论文）流动注射化学发光法测定环境中有机污染物的研究.pdf

摘要 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1i l l l l l l l l11 y 17 3 流动注射化学发光分析法( f i c l ) 是化学发光分析和流动注射样品处理技术相结合 的一种高灵敏度的分析方法。这种分析方法是根据化学发光反应在某一时刻的发光强度 来确定反应体系中被分析物浓度的方法，它的特点有：灵敏度高、重现性好、线性范围 宽、不需要光源、分析时间短、操作简便、容易实现对分析物质的自动化和连续分析。 流动注射化学发光分析技术在许多分析领域如环境科学、生物医学、制药学、化学分析、 免疫分析、食品检验等均广泛应用。 本论文采用流动注射化学发光分析方法，对些环境样品中含有的有机污染物的测 定方法及其化学发光机理进行了研究。主要内容可以分为以下两个部分： 1 阐述了化学发光分析和流动注射技术的原理、应用、发展趋势及经常应用的化学 发光体系，介绍了流动注射与化学发光技术相结合的特点及应用装置，并综述了流动注 射化学发光分析法在环境分析中的应用并作了展望。 2 利用化学发光体系，结合流动注射样品处理技术，对环境样品中的对硝基苯胺、 甲醛及硝基苯的化学发光测定方法进行了比较详细的研究，并对其发光机理进行了探 讨。 ( 1 ) 反相流动注射化学发光法测定对硝基苯胺 研究发现，由于对硝基苯胺被氧化后产生的自由基能够增强鲁米诺过氧化氢体系 的化学发光，结合流动注射技术，从而建立了一种测定样品中对硝基苯胺的流动注射化 学发光分析的新方法。该方法的线性范围为1 o x l o 。m l - - o 1 l a g m l ，检测限为2 0 x l o p m l 。对0 0 0 6 1 a g m l 的对硝基苯胺溶液进行1 1 次连续测定，相对标准偏差为1 7 。将该方法用于模拟水样中对硝基苯胺含量的测定，所得结果令人满意。 ( 2 ) 流动注射化学发光法测定环境中的甲醛 利用在酸性介质中甲醛能够增强高锰酸钾一过氧化氢体系的化学发光，结合流动注 射技术，建立了测定甲醛的流动注射化学发光分析新方法，并对其发光机理进行了研究 与探讨。此方法的线性范围和检测限为5 o 1 0 西咖l 1 o x1 0 4 咖l ，1 1 1 0 g m l 。 对1 0 1 0 - 5 9 m l 的甲醛连续测定( n = 1 1 ) 相对标准偏差为1 8 。将该方法应用于环 境样品中甲醛的测定，结果令人满意。 ( 3 ) 流动注射化学发光分析方法测定环境中的硝基苯 在碱性介质中，硝基苯能够抑制鲁米诺一过硫酸钾体系的化学发光反应，据此，结 合流动注射技术，建立了流动注射化学发光测定硝基苯的新方法。该方法的线性范围为 0 0 0 1 0 4 m g l ，检测限为3 8 1 0 - 4 m g l 。对o o l m g 1 的硝基苯溶液进行1 1 次连续 测定，相对标准偏差为1 2 1 。将该方法用于环境水体中的硝基苯的测定，所得结果均 令人满意。 关键词：流动注射化学发光分析，有机污染物，对硝基苯胺，甲醛，硝基苯 i i a bs t r a c t y f l o w i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c ea n a l y s i s ( f i - c l ) i sah i g hs e n s i t i v et r a c ea n a l y s i sw h i c hi s t h e f ， 乍 c o n l b i n a t i o no ff i aw i t hc ld e t e c t i o n i td e t e c t st h ec o n c e n t r a t i o no ft h ea n a l y t ei nt h e i rm i x i n gs o l u t i o n a c c o r d i n gt ot h ec h e m i l u m i n e s c e n c ei n t e n s i t ya ts o m et i m ep o i n t so fc e r t a i nc h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o n s o m eo ft h ea d v a n t a g e so ff i c lt e c h n i q u ea r et h eh i g hs e n s i t i v i t y ，w i d t ho fl i n e a rr a n g e ，a n dn e e dn ol i g h t s o u r c e ，r a p i d i t ya n dr e p r o d u c i b i l i t yi ns i g n a ld e t e c t i o n ，c o n v e n i e n to p e r a t i o n ，e a s y t or e a l i z ea u t o m a t i ca n d c o n t i n u o u sa n a l y s i sa n ds oo n i nr e c e n ty e a r s ，f i - c lh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di na r e a so fe n v i r o n m e n t a l ， b i o m e d i c a l ，i m m u n o c h e m i c a l ，f o o da n db e v e r a g ea n a l y s i s ，e t c i nt h i st h e s i s ，t h er e s e a r c hr e p o r t sa l em a i n l yf o c u s e do ni t sa p p l i c a t i o n so fd e t e r m i n a t i o no fo r g a n i c p o l l u t a n t sw i t hf i c lm e t h o di ne n v i r o n m e n t a la n a l y s i s t h ep a p e ri n c l u d e st w op a r t sa sf o l l o w s ： 1 t h eb a s i cp r i n c i p l eo fc l ，f i aa n df i c l ，t h ef a m i l i a rc ls y s t e ma n dr e c e n td e v e l o p m e n to ft h e r e s e a r c ho ff i c la n a l y s i sw e r er e v i e w e d t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ef i c la n a l y s i sa p p l i c a t i o n si n t h e f i e l do fe n v i r o n m e n t a la n a l y s i s 2 i nt h i sp a p e r , im a i n l ys t u d i e dt h ef i - c la n a l y s i sm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fp - n i t r o a n i l i n e ， f o r m a l d e h y d e ，n i t r o b e n z e ni ne n v i r o n m e n t a ls a m p l e s b e s i d e s ，t h em e c h a n i s mo ft h ec l r e a c t i o nw a sa l s o p r o p o s e d ( 1 ) d e t e r m i n a t i o no fp n i t r o a n i l i n ew i t hr e v e r s ef l o w - i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c e d e t e c t i o n an o v e lf l o w i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) m e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fp - n i t r o a n i l i n ew a s d e s c r i b e d r e v e r s ef l o w i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o dw a sp r e s e n t e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f p - n i t r o a n i l i n ei ns a m p l e s ，b a s e do nt h er e a c t i o nb e t w e e np - n i t r o a n i l i n ea n dt h es y s t e mo fl u m i n o l - h 2 0 2 t h el i n e a rr a n g ew a s1 o x10 。3 p m l o 1j t g m lf o rp - n i t r o a n i l i n ew i t ht h ed e t e c t i o nl i m i to f2 0 xlo 。 4 r t g m l t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( n = 1 1 p = o 0 0 6 i _ t g m l ) w a s1 7 t h e m e t h o dw a sa p p l i e dt o t h ed e t e r m i n a t i o no fp - n i t r o a n i l i n ei ns a m p l e sw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s ( 2 ) d e t e r m i n a t i o n o ff o r m a l d e h y d e i na i ra n dn a t u r a lw a t e ru s i n gf l o w - i n j e c t i o n c h e m i l u m i n e s c e n c ea n a l y s i s an o v e lc h e m i l u m i n e s c e n c e ( c l ) s y s t e mf o r d e t e r m i n a t i o no ff o r m a l d e h y d ec o m b i n e dw i t h i i i f l o w i n j e c t i o na n a l y s i sw a sp r e s e n t e d ，b a s e do nf o r m a l d e h y d ee n h a n c i n gt h ec h e m i l u m i n e s c e n c ef r o m p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t e - h 2 0 2s y s t e mi na c i d i cs o l u t i o n t h el i n e a rs t a n d a r dc u r v ew a so b t a i n e do v e rt h e r a n gf r o m5 0x10 。6 9 m lt o1 0x10 4 9 m l ，al o wd e t e c t i o nl i m i to f1 1 l0 7 9 m la n dt h er e l a t i v e q s t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) f o r1 0 xl o 。5 9 m ef o r m a l d e h y d e ( n _ 1 1 ) w a s1 8 t h em e t h o dw 鹊 s u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ff o r m a l d e h y d ei nn a t u r a lw a t e rw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s ( 3 ) d e t e r m i n a t i o no f n i t r o b e n z e ni nn a t u r a lw a t e rw i t hf l o w - i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c ed e t e c t i o n as i m p l ec h e m i l u m i n e s c e n c ed e t e c t i o nf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fn i 打o b e n z e nw i t hf l o w i n j e c t i o n t e c h n i q u ew a sd i s c u s s e d ，b a s e do nan e wc h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o nb e i n gf o u n dw h e nn i t r o b e n z e nw a s i n j e c t e di n t ot h em i x t u r eo fl u m i n o l k 2 s 2 0 ss y s t e m t h el i n e a rs t a n d a r dc u r v ew a so b t a i n e do v e rt h er a n g f r o m0 0 0 1 0 4 m g lm g l al o wd e t e c t i o nl i m i to f3 8 1 0 4m g la n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) f o r0 0 1 m g ln i t r o b e n z e n ( n = 1 1 ) w a s1 2 1 t h em e t h o dw a ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h e d e t e r m i n a t i o no f n i t r o b e n z e ni nn a t u r a lw a t e rw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s k e yw o r d s ： f l o w - i n j e c t i o n c h e m i l u m i n e s c e n c e a n a l y s i s ，o r g i n i c p o l l u t a n t s ，p - n i t r o a n i l i n e ， f o r m a l d e h y d e ，n i t r o b e n z e n 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展1 1 1 化学发光分析法1 1 1 1 化学发光分析法的发展及应用l 1 1 2 化学发光分析法的定义及基本原理2 1 1 3 化学发光的发展趋势5 1 2 流动注射分析法6 1 2 1 流动注射分析技术的创立及特点6 1 2 2 流动注射分析技术的基本原理7 1 2 3 流动注射分析技术的装置7 1 2 4 流动注射分析技术的应用8 1 2 5 流动注射分析技术的发展趋势8 1 3 流动注射化学发光分析法( f i c l ) 及其应用8 1 3 1 流动注射与化学发光分析法相结合的特点8 1 3 2 流动注射化学发光分析法的分析实验装置9 1 3 3 流动注射化学发光分析法中重要的发光试剂1 0 1 3 4 流动注射化学发光分析法测定环境中有机污染物的应用1 4 1 4 本文的研究目的与内容1 5 第二章反相流动注射化学发光法测定对硝基苯胺1 7 2 1 引言17 2 2 实验部分18 2 2 1 仪器与试剂1 8 2 2 2 实验方法18 2 3 结果与讨论1 9 v 2 3 1 对硝基苯胺的化学发光增强作用1 9 2 3 2 仪器参数的选择2 0 2 3 3 反应条件的选择2 2 2 3 4 校准曲线、精密度和检出限2 5 2 3 5 化学发光重现性。2 5 2 3 6 干扰实验2 6 2 3 7 样品分析2 6 2 4 反应机理探讨2 7 2 5 结1 沧2 9 第三章流动注射化学发光法测定环境中的甲醛3 1 3 1 引占3l 3 2 实验部分3 2 3 2 1 仪器与试剂3 2 3 2 2 实验方法3 2 3 3 结果与讨论3 3 3 3 1 化学发光曲线3 3 3 3 2 仪器参数的选择3 4 3 3 3 反应条件的选择。3 5 3 3 4 校准曲线、精密度和检出限。3 7 3 3 5 化学发光法的重现性3 7 3 3 6 干扰实验。3 8 3 3 7 反应机理探讨3 8 3 4 样品分析3 9 3 5 结论4 0 第四章流动注射化学发光法测定硝基苯4 l 4 1 引言4 l 4 2 实验部分4 2 4 2 1 仪器与试剂4 2 4 2 2 实验方法4 2 v i 4 3 结果与讨论4 3 4 3 1 化学发光动力学曲线4 3 4 3 2 仪器参数的选择4 4 4 3 3 反应条件的选择4 5 4 3 4 校准曲线、精密度和检出限4 8 4 3 5 干扰实验4 8 4 4 样品分析4 8 4 5 结论4 9 第五章结论5 1 参考文献5 3 致谢6 9 攻读学位期间完成的学术论文目录7 1 独创性声明7 3 关于论文使用授权的说明7 3 v i i p 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展 1 1 化学发光分析法 1 1 1 化学发光分析法的发展及应用 人们很早就知道，许多化合物如果暴露在阳光下就会发射出可见的辐射光，自古以 来，人们就被些发光现象如海洋的磷光、发光的动物和昆虫等深深吸引，并且影响了 早期的科学著作。早在公元前1 5 0 0 - - - 1 0 0 0 ，中国就出现了引用发光现象的书目，书中描 述了萤火虫和焰火的发光现象。在十七世纪，h a r v e y 在他的著作中对发光现象作出了最 接近的解释，建立了这个学科的近代的科学的方法【l 】。 1 6 6 9 年，氧在生物发光中的重要性首先被r o b e r tb o y l e 确立，他用发光的木头、鱼、 肉做实验，发现在移去空气后发光会大大降低甚至消失。但是当时b o y l e 没有意识到氧 参与的重要性，直到1 0 0 年后由s c h e e l e 和p r i e s t l i y 分别首次在实验中展示他们的发现： 在所有已知的生物发光反应和许多人工合成的有机化学发光中氧或是它的派生物是不 可缺少的。对于生物发光体系发光机理的解释开始于1 8 2 1 年，m a c a i r e 解释说引起萤火 虫发光的发光原因可能某些有机化合物，而不是以前所猜想的无机磷。在研究中，他发 现化学试剂能够引起白蛋白的凝结，从而熄灭了萤火虫发出的光，因此，他得出结论发光 材料的组成主要是白蛋白和必需的氧。1 8 8 0 年，r a d z i s z e w s k i 详细描述了一份包括人工 合成的化学发光有机化合物和生物化合物的来源的名单，如萜烯、胆酸盐和脂肪酸等， 同年，他获得了第一个人工合成有机化合物的化学发光光谱。1 8 8 7 年r a d z i s z e w s k i 第一 次报导了洛粉碱( l o p h i n e ，2 ，4 ，5 三苯基咪哗) 的化学发光：他发现洛粉碱和氧反应 可以发出强烈的绿光。同年，e d e r 偶然观察到了碱性焦酚的化学发光现象。直到1 8 8 8 年才有了“化学发光”的术语，意思就是由化学反应产生的发光【2 j 。 二十世纪早期更多的化学发光反应被发现。1 9 0 5 年，t r a u z t 的研究认为化学发光归 因于一种“活性 氧。1 9 2 7 年m a l l e t 发现在过氧化氢和次氯酸根离子的反应介质中加 入洛红、荧光素、葸、硫酸奎宁时，反应的光强会增强。虽然早在十九世纪中期就人工 合成了鲁米诺( l u m i n 0 1 ) ，但直到1 9 2 8 年，才由a l b r e c h t 发现碱性鲁米诺氧化后能产 生化学发光现象。另外，异氨基苯二酰肼的衍生物也被合成并广泛应用于分析化学。1 9 3 5 流动注射化学发光法测定环境中有机污染物的研究 年，另一种重要的化学发光物质光泽精( l u c i g e n i n ) 被g l u e rp c t s c h 发现，他们观察到 光泽精在碱性介质中被氧化后发出强烈的绿光。在十九世纪上半叶早期，有文章报道碱 金属锌、硼、钠、钾和铝的衍生物暴露在氧中能够产生明显的化学发光【3 1 。不过，由于 大多数化学发光存在的时问短，并且发光强度很弱，这使早期的化学发光研究发展缓慢。 直到二十世纪六十年代，随着测量仪器的发展和灵敏度更高的光电倍增管的使用等新的 检测技术和手段的应用，检测微弱发光的可能性大大提高，化学发光反应研究的范围便 扩大了。二十世纪六十年代到七十年代，电致化学发光( e c l ) 的研究有了很大发展， 但是直到九十年代，电致化学发光才在分析化学方面有了充分的应用【4 1 。 化学发光在分析领域中的应用研究开始于1 9 7 0 年。由于测定大气污染物的需要， 化学发光应用于测定气体化合物的方法得到了发展。二十世纪八十年代以后，化学发光 分析法中不同的发光体系被应用于多个方面，如免疫测定【5 】，利用荧光虫素、荧光素酶 与三磷酸腺甙( a t p ) 的反应测定a t p c 6 1 的含量，d n a 7 1 的分析等。由于化学发光是由 化学反应产生的能量激发出发射光，所以利用化学发光进行仪器分析时并不需要外加光 源。与分光光度法和荧光法相比，化学发光法由于没有强烈的背景光，具有更高的信噪 比，提高了检测限( 灵敏度更高) 和线性范围，并且不需要激发光源降低了仪器的使用 费用，操作也更加简便，而且化学发光分析法分析速度快，更易实现自动连续分析，这 些特点使之发展迅速。 化学发光法和其它光谱分析法同样存在着一个缺点，就是选择性较差，这点限制了 化学发光的使用。到了九十年代，在现代分析技术中将化学发光作为分析手段与分离技 术联用【8 a1 0 ，l l 】，如流动注射、高效液相色谱、气相色谱、薄层色谱、离子色谱、超临 界流体色谱、毛细管电泳等，或者与其它技术如生物技术、固定化试剂技术、传感器技 术、免疫技术等的联用，大大提高了它的灵敏度和选择性，在痕量和超痕量分析方面得 到了更广泛的应用。有关研究化学发光分析技术的文献数量也逐年增加，在国内外均有 许多相关著作和综述发表【1 2 1 3 1 4 1 5 6 1 ，这表明化学发光分析法具有十分广阔的发展前 景。 1 1 2 化学发光分析法的定义及基本原理 化学发光分析属于分子发光光谱分析中的一类。分子发光分为化学发光、荧光和磷 光三种。化学发光c h e m i l u m i n e s c e n c e ( 简称c l ) ，又称为冷光( c o l dl i g h t ) 就是在化学 反应( 一般是氧化反应) 过程中，没有任何光、热或电场激发的情况下，反应产物之一 2 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展 被反应产生的能量激发到激发态，当它由激发态回到基态时产生的电磁辐射( 紫外、可 见、近红外) 的过程。生命系统中也有化学发光，称生物发光( b i o l u m i n e s c e n c e ) ， 如萤火虫、某些细菌或真菌、原生动物、蠕虫以及甲壳动物等所发射的光。在一般情况 下，化学反应产生的能量是以热的形式释放出来的。因此，化学发光并不是化学反应中 普遍的现象。1 9 5 7 年，e r d e y 对鲁米诺、洛粉碱和光泽精作为测量体积的指示剂进行了 研究，这样化学发光在二十世纪中期引起了分析领域的注意【1 7 】。化学发光分析 ( c h e m i l u m i n e s c e n c e a n a l y s i s ) 是指利用化学反应所产生的发光现象进行分析的方法， 它是近几十年来发展起来的一种新型的、高灵敏度的痕量分析方法。 化学发光是基于化学反应所提供足够的能量，使其中一种产物的分子的电子被激发 成激发态分子，当其返回基念时发射一定波长的光，称为化学发光。化学发光分为直接 发光和间接发光。直接发光是简单的化学发光反应，有两步组成，即激发和辐射。在直 接发光中，通常有两种物质：发光底物a 和氧化剂b ，物质a 和b 发生化学反应生成物 质c ，反应释放的能量被物质c 的分子吸收后，受到激发跃迁至激发态胁，处于激发的 c ，| c 在回到基态的过程中产生了光辐射。这里c 术是发光体，此过程中由于c 直接参与反应， 故称直接化学发光。可表示如下 a + b c 幸 c 宰一 c + h l ， 发生问接发光反应( 能量转移化学发光) 时，物质a 和b 先生成激发态c 搴，c 分解时 释放出能量，转移给荧光物质f ，f 受到激发跃迁至激发态的f ，当激发态的f 返回 基态时，产生化学发光，过程表示如下： a + b c 宰 c + f 屺+ f 宰( 能量转移) f 掌of + hu 化学发光包括吸收化学能和发光两个过程。因此，要发生化学发光现象，化学反应 必须具备下列几个条件：l 、化学发光反应必须能提供足够的化学能，并且所释放的能 量可以被反应产物或是中间体吸收，以引起电子激发，处于激发态。2 、要有有利的化 学反应历程，使其所产生的化学能用于不断地产生激发态分子。3 、激发态分子必须具 有一定的化学发光量子效率释放出光子，或者能够把它的能量转移给另一个分子使之 流动注射化学发光法测定环境中有机污染物的研究 进入激发态并释放出光子。激发态分子要以辐射跃迁的方式返回基态，而不是以热的形 式消耗能量。 化学发光反应的化学发光效率。，取决于生成激发态产物分子的化学激发效率， 激发态分子的发光效率，这两个因素，用下列方程表示： c l = 中r - ( i ) f( 1 1 ) 化学发光的发光强度i 。，以单位时间内发射的光子数来表示，它等于化学发光效率 。与单位时间内起反应的被测物浓度c 的变化( 以微分表示) 的乘积，表示如下： i c l ( t ) = c l d c d t( 1 2 ) 通常，在发光分析中，被分析物的浓度与发光试剂相比，要小很多，故发光试剂浓 度可认为是一常数，因此发光反应可视为是一级动力学反应。由此可得：在合适的条件 下，t 时刻的化学发光强度与该时刻的分析物浓度成正比，可以用于定量分析，也可以 利用总发光强度s 与被分析浓度的关系进行定量分析。此时，将式( 1 2 ) 积分，得到如 果取t 。= o ，t ：为反应结束时的时间，则得到整个反应产生的总发光强度与分析物的浓 度呈线性关系，如式( 1 3 ) 。这就是化学发光分析法进行定量分析的基础。通常情况下， 发光强度也可用峰高来表示，也就是利用发光体系的最大发光强度对被测物质进行定量 分析。 玩= fi c l ( t ) d t = j c l 【d c a ( t ) d t ld t = c l c a ( 1 3 ) 由化学发光分析法的基本原理可知，用于化学发光分析测定的物质可以分为三类： 第一类物质是参与化学发光反应的反应物；第二类物质是化学发光反应中的催化剂、增 敏剂或抑制剂等；第三类物质是偶合反应中的反应物、催化剂或增敏剂等。这三类物质 还可以通过标记方式用来测定分析其他的物质，这种方法进一步扩大了化学发光分析的 应用范围，使其成为现代分析中痕量和超痕量分析中越来越重要的手段。 根据化学发光反应发光时间和长短，化学发光可被分为闪光型( f l a s ht y p e ) 和辉光 型( g l o wt y p e ) 两种。闪光型的发光时间很短，只有零点几秒到几秒。辉光型又称持续 型，发光时间从几分钟到几十分钟，或几小时至更久。由于闪光型化学发光的反应时间 很短，分析闪光型的样品是必须立即测量，同时必须配以全自动化的加样及测量仪器。 辉光型样品的测量既可以使用通用型的仪器，也可以使用全自动化仪器。 如果按照反应体系的状态分类，则根据化学发光反应的反应介质可分为：气相化 学发光( 即化学发光反应在气相中进行) ；液相或固相化学发光( 反应在液相或固相中 4 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展 进行) ；异相化学发光( 反应在两个不同相中进行) 。气相化学发光主要有0 3 、n o 、s 的化学发光反应，用于监测空气中的0 3 、n o 、s 0 2 、h 2 s 、c o 、n 0 2 等，灵敏度可达 到l p p b 。用液相化学发光的发光物质有：鲁米诺( 1 u m i n 0 1 ) 、光泽碱、没食子酸，洛 粉碱等。目前应用最为广泛的是液相化学发光，固相化学发光的应用也有，但还是非 常有限的。 1 1 3 化学发光的发展趋势 在现代分析技术中，化学发光分析法作为一种有效的新型痕量分析手段，在环境科 学、材料科学、临床医学、生命科学等多个方面的应用范围不断地扩大。结合化学发光 法的特点，以及近几年发表的相关综述与文献，可以看出，化学发光在未来的发展将主 要体现在以下几个方面： ( 1 ) 继续完善已有的化学发光体系，进一步提高稳定性，使之成为一种常规的分析方 法。不断建立和完善新的发光体系，主要是一些新的发光试剂的合成，以及新体系增敏， 剂的研究。 ( 2 ) 化学发光与其他方法或技术的联用，把化学发光与数学、物理学、生物学等三大 学科结合，与流动注射技术，传感器技术、高效液相色谱技术联用来改善提高化学发光法 的性能，拓宽化学发光体系的应用范围与有效的分离方法如高效液相色谱或毛细管电 泳相结合，进一步提高化学发光体系的选择性和灵敏度。 ( 3 ) 继续深入研究有关的化学发光反应机理，从最初以化学反应方程式进行推测，发 展到借助荧光光谱、吸收光谱、反应中间体的捕捉等加以证实：在实验的基础上，充分运 用分子轨道理论、热力学原理来解释机理，为发现新的化学发光体系及提高化学发光效 率提供可靠的理论基础。 ( 4 ) 制备高效的化学发光探针，以及化学发光仪器的微型化、智能化和遥控化，为实 现化学发光分析法在环境监测中连续自动监测提供可能，为化学发光的进一步发展创造 条件。 ( 5 ) 继续扩大化学发光分析的应用范围，将化学发光全面深入引向有机、冶金、药物、 临床、食品检验、生命科学、环境和材料科学等各个领域。 流动注射化学发光法测定环境中有机污染物的研究 1 2 流动注射分析法 1 2 1 流动注射分析技术的创立及特点 流动注射分析( f l o wi n j e c t i o na n a l y s i s ，简称f i a ) 的概念是由丹麦工业大学的 r u z i c k a 和h a n s 一1 8 】于1 9 7 5 年在其发表的论文中提出的，并阐述了流动注射分析的具 体内容。而在这之前，已经出现了作为自动分析技术的连续流动分析( c o n t i n u o u sf l o w a n a l y s i s ) 。连续分析的典型例子是在1 9 5 7 年由s k e g g s 0 9 提出的连续流动分析系统，在 这个系统中，首次实现了反应试液与试剂通过空气气泡间隔在管道中完成混合与化学反 应，而不是传统意义上的容器。但是空气泡的存在很难准确控制从反应开始到试样到达 检测器的时间，而且限制了处理溶液的速度。流动注射分析与连续流动分析的根本不同 之处在于：第一，它的进样方式是借助于进样阀，将一定体积的样品以“塞的形式逐 个注射到一定流速的载液中，由于对流扩散和分析扩散作用，被测样品在载流中分散成 具有一定浓度梯度的试样带，在流动中与载流发生化学反应；第二，反应不需进行完全， 就能够进行检测，这样摆脱了传统的必须在稳念条件下操作的观念，提出化学分析可在 非平衡的动态条件下进行，从而大大提高了分析速度。 1 9 7 5 年瑞典的b i f o k a b 公司买进流动注射专利，根据r u z i c k a 和h a n s e n 的理论 设计出了第一台f i a 仪。1 9 7 9 年在荷兰阿姆斯特丹召开了首次包括f i a 分析技术的交 流会，会上f i a 论文占3 0 。1 9 8 2 年在瑞典隆德召开了第二次流动分析会议，f i a 论 文比例上升到8 5 。1 9 7 7 年中科院沈阳生态研究所方肇伦率先引进和研究了流动注射 分析技术，与他的同事研究了土壤及浸出液中多种元素的f i a 测定方法，并对f i a 技术 发展的若干前沿领域作过专题评述【2 0 1 。目前许多f i a 相关的综述及专著也相继发表 2 1 - 2 5 1 o 流动注射分析技术具有以下几个特点：实验设备简单、价格便宜、操作简便易行、 分析速度快、精度高、消耗低等。f i a 是一种微量分析技术，分析样品时每个试样消耗 的试剂量仅为数十微升至几毫升，这对于分析生物活体或节约贵重试剂有十分重要的意 义；同时它还可以与多种检测手段相结合，如化学发光法、分光光度法、及原子吸收法 等。这种方法还可以把分析化学中一些复杂的单元操作如分离( 沉淀、萃取、离子交换、 、稀释、加热、冷却等技术组合到流路体系中在线完成，把原来化学分析中间歇 操作自动化，并且可以把问歇操作中无法或者难于利用的化学反应利用起来，在 平衡或 些反应 注射分 与过程 1 2 2 流 品带在 进入带 度与产 峰高一 流 体积的 定等。 而f i a 制样品 具。 1 2 3流动注射分析技术的装置 一般流动注射的基本流路系统包括：载液驱动系统、进样器或注入阀、反应器、流 通式检测器( 化学发光仪、荧光计、折光计、比色计、紫外可见分光光度计、原子吸光 光度计、离子选择电极等) 及信号记录装置。其中蠕动泵是用来驱动载液以恒定的流率 流过细微的管路，而注入阀是将一定体积的样品溶液重现地注入载液中，反应器则使注 入的样品带在其中适当地分散，并与载液( 或试剂) 中某些组分发生反应，生成能使检测 器产生适量响应值的产物，检测器和信号记录装置测量和记录下响应值的数据。图1 1 是f i a 的基本装置图。 7 流动注射化学发光法测定环境中有机污染物的研究 r r 图1 - 1f i a 基本装置图 f i g 1 - 1t h eg e n e r a ld e v i c e o ff i a c 载流；r 试剂；p 蠕动泵；s 试样；r c 反应器；d 一检测器；、- 废液 1 2 4 流动注射分析技术的应用 流动注射( f i ) 是一种强有力的样品处理技术，它只有与相应的检测技术相结合才能 形成一个完整的分析体系，也正因此它才具有极为广泛的适用性。流动注射分析技术 已经在农业、环境监测、医药和临床化验、工业在线分析( 如食品、饮料、制药) 等多个领域得到广泛应用，同时应用于化学反应动力学的机理、生化反应及络合 物的形成过程等理论研究。 目前，与流动注射技术联用的分析方法主要有：分光光度法【2 6 f2 7 1 、化学发光 法【2 8 t2 9 1 、荧光法【3 0 3 1 1 、电化学分析法【3 2 3 3 1 及原子光谱法【3 4 3 5 】等。同时流动注射 还应用于在线分离浓集与过程控制分析。 1 2 5 流动注射分析技术的发展趋势 流动注射分析系统具有能实现对污染物的快速定量分析的优点，它与计算机技术结 合能够实现环境监测过程中的自动、在线分析，这将成为今后流动注射分析的主要发展 趋势。 综上所述，流动注射分析技术具有十分广阔的发展前景，由于这是一种无外界影响 的分析过程，因此成为化学实验室中处理样品和试剂的良好手段和解决分析问题的有效 工具。 1 3 流动注射化学发光分析法( f i c l ) 及其应用 1 3 1 流动注射与化学发光分析法相结合的特点 化学发光通常发生的是快速反应，因此化学发光所发生的化学反应必须在光电检测 器前开始，才能被检测到发光信号，正是这个原因大大限制了化学发光的发展及应用。 第一章流动注射一化学发光分析法的基本原理及研究进展 直到r u z i c k aa n dh a n s e n 提出了流动注射化学分析技术，化学发光的分析才被广泛地应 用研究。流动注射技术能够通过控制试剂溶液的流速使其在检测器前产生最强的发光信 号，同时具有很好的重现性。流动注射与化学发光相结合简单地说，有以下几个优点t l 、分析速度快。使用f i a 技术，测量一个样品的时间一般不超过一分钟，能够有效地 快速实现对大批量样品的分析。2 、容易实现自动化。如果事先设计好流路系统，在人 工很少参与的情况下，系统能够很快完成化学发光的测量。3 、精密度高。流动注射分 析在重复测量样品时，显示出很低的相对标准偏差( r s d ) ，这个特点对于具有高灵敏度 的c l 来说非常重要。4 、背景噪音低。