同步熒光光譜法在環(huán)境分析中的應(yīng)用

1、同步熒光光譜法在環(huán)境分析中的應(yīng)用環(huán)境分析化學(xué)是分析化學(xué)的一個新分支。在某種意義上講 , 環(huán)境科學(xué)的發(fā)展依 賴于環(huán)境分析化學(xué)的發(fā)展。隨著人們對環(huán)境問題認(rèn)識的深入 ,環(huán)保意識的增強(qiáng) , 環(huán)境 分析受到越來越多的重視 , 已有大量綜述性文章發(fā)表 3 。隨著有機(jī)化工、石油化工、 醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展 ,以及農(nóng)藥 的大量使用 , 有機(jī)化合物對環(huán)境的危害和污染日益嚴(yán)重。 目前, 有機(jī)污染物分析測試的重要對象包括 ,多環(huán)芳烴和有機(jī)氯等污染物 ; 與空氣污 染有關(guān)的揮發(fā)性有機(jī)物、胺類化合物 ; 與水污染有關(guān)的表面活性劑 ;砷、汞、錫等金 屬有機(jī)化合物 3 。環(huán)境有機(jī)物的分析手段很多 , 其中熒光分析法由于靈敏度高和

2、選 擇性較好等優(yōu)良性能而得到廣泛的應(yīng)用。早在 16 世紀(jì)人們就觀察到了熒光現(xiàn)象。 20 世紀(jì)以來 , 特別是近幾十年 , 熒光現(xiàn) 象在理論和實際應(yīng)用方面都取得了很大進(jìn)展 , 并建立了熒光分析方法 4 。熒光分析 法是通過測量樣品的熒光強(qiáng)度 , 用于定量測定許多無機(jī)物和有機(jī)物 ,而又具有靈敏度 高、選擇性強(qiáng)、試樣量少和方法簡單等特點的一種很有用的分析手段。正因為如此 近年來催化熒光法、熒光淬滅法、同步熒光技術(shù)以及熒光技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用得以 不斷涌現(xiàn)和完善 , 引起了分析界廣泛地興趣和矚目 4 。本文主要就近年來同步熒光 光譜法在環(huán)境有機(jī)污染物分析中的應(yīng)用作一綜述 , 重點是介紹國內(nèi)的情況。常規(guī)的

3、化學(xué)分析是在樣品沉淀、分離、萃取之后通過重量分析、色層析、光分 析、電分析等分析技術(shù)來完成的 ,通常需消耗大量的溶劑和時間 , 并且在取樣和處理 過程中產(chǎn)生大量污染物 , 分析成本高。熒光技術(shù)靈敏度高 , 但常規(guī)的熒光分析法在實 際應(yīng)用中往往受到限制 , 對一些復(fù)雜混合物分析常遇到光譜互相重疊、不易分辨的 困難, 需要預(yù)分離且操作繁瑣。 11971 年 L loyd 首先提出了用同步熒光光譜技術(shù) 2 。和常規(guī)熒光分析法相比 , 同步熒光分析法具有譜圖簡化、選擇性提高、光散射干擾減少等特點 , 并且不需要 預(yù)分離、操作簡便、節(jié)省分析成本、縮短分析時間 , 尤其適合對多組分混合物的分 析 2 。該

4、法近幾年得到迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用 , 出現(xiàn)了許多的新技術(shù) , 如導(dǎo)數(shù)恒 能量同步熒光法、三維同步熒光法和可變角同步熒光法等 5 。該法已應(yīng)用于多組 分多環(huán)芳烴的定性定量分析 , 環(huán)境、藥物分析 , 食品、蛋白質(zhì)、氨基酸、石油產(chǎn)品 分析等。近年來 , 人們對環(huán)境污染物質(zhì)的分析十分重視 , 由于環(huán)境樣品中微量有機(jī)物的系 統(tǒng)測定要求盡可能地采用高靈敏度和高選擇性的分析法 , 所以在分析方面有較大的 困難 2 。同步熒光技術(shù)在痕量分析方面尤有前途。酚為環(huán)保檢測項目之一 , 但在 普通的熒光光譜中 , 瑞利峰和拉曼峰對熒光峰有干擾 , 用同步熒光光譜通過篩選最 佳波長差 ,消除了這些因素的干擾 , 對酚

5、進(jìn)行了定量測定 ,并用于大氣中酚的測定 2 杜娟等6 用同步熒光分析法測定工業(yè)及生活廢水中微量十二烷基苯磺酸鈉。LU 等7 用同步熒光光譜揭示出溶解有機(jī)物樣品的結(jié)構(gòu)特點 , 為水質(zhì)分析提供了參考。同步熒光法是在常用的熒光光譜的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種熒光分析技術(shù)。它是用同 時掃描激發(fā)單色器和發(fā)射單色器波長的一種光譜圖。同步熒光法可分為固定波長同 步熒光分析法、等能量同步熒光法和可變角同步熒光法 1 。同步熒光和激發(fā)光譜、 發(fā)射光譜都有關(guān)系 ,同時利用被測物質(zhì)的吸收性能和發(fā)射性能 , 使選擇性得到改善 4 。對于某一被測化合物 , 與激發(fā)光譜或發(fā)射光譜相比 ,同步熒光可使譜圖簡化 ,峰 寬變窄，從而減少

6、光譜重疊和散射光的影響 ,因此干擾少 ,在多組分及同系物測定中 顯示了優(yōu)越性 , 在環(huán)境有機(jī)污染物尤其是多環(huán)芳烴的分析中得到了廣泛的應(yīng)用 3 。 多環(huán)芳烴是環(huán)境中普遍存在的一類致癌物質(zhì) , 其他的分析方法很難將它們的同分異 構(gòu)體分開研究 , 同步熒光法是一種快速、靈敏的測定多環(huán)芳烴化合物的方法 2 。 國外的許多學(xué)者利用同步熒光測定多環(huán)芳烴的文獻(xiàn)報道很多。與國外相比 , 近幾年 來國內(nèi)利用同步熒光測定多環(huán)芳烴的工作也取得了很大進(jìn)展 4 。Mostral等用同步熒光法測定了廢氣中的幾種芳香烴,線性范圍在012410卩g/ L 和015513mg/L之間,檢出限在01052ng/ mL之間。李耀群

7、等采用 固定波長同步熒光法同時測定合成樣中2 ,2 ' 2二羥基聯(lián)苯和42羥基聯(lián)苯的含量樣品無需分離，方法簡便快速,2 ,2 ' 2二羥基聯(lián)苯和42羥基聯(lián)苯的線性范圍均為 08卩/ mL,檢出限分別為61 ng/ mL和87 ng/ mL。應(yīng)用同步熒光技術(shù)測定環(huán)境 有機(jī)污染物的報道較多。 3同步熒光法可分為固定波長同步熒光分析法、等能量同步熒光法和可變角同步 熒光法等，具體分析如下：1 、固定波長同步熒光分析法 固定波長同步掃描熒光法是使發(fā)射波長和激發(fā)波長之間保持一固定的波長間隔 同時以一定的速度掃描 , 所獲得的熒光強(qiáng)度信號與相應(yīng)的波長所構(gòu)成的光譜圖就是 固定波長同步熒光光譜

8、 4 。即通常所說的同步熒光法 , 是最早提出的一種同步掃描 技術(shù)。在恒波長同步熒光法中，入的選擇十分重要，這將直接影響到同步熒光光 譜的形狀、帶寬和信號強(qiáng)度1。在可能條件下，選擇等于斯托克斯位移的 入。固定波長同步熒光光譜法較多用于多組分多環(huán)芳烴的同時測定。多環(huán)芳烴性質(zhì) 很相似,盡管有強(qiáng)的熒光 ,但各種化合物的激發(fā)和發(fā)射光譜往往光譜重疊嚴(yán)重 ,用經(jīng) 典熒光法難以進(jìn)行混合物的直接分析。同步熒光法具有選擇性好、靈敏度高、干擾 少等特點 , 可用于多組分多環(huán)芳烴混合物的同時測定。 Lloyd 和 Evett 首次將同步 熒光分析法應(yīng)用于法庭科學(xué)領(lǐng)域。李靜紅等用固定波長同步熒光光譜同時分析了苯 并蒽

9、和 9 ,10 二甲基蒽,由于兩者激發(fā)和發(fā)射光譜相互重疊 ,用經(jīng)典熒光光譜無法 直接分析。采用入=20nm波長差對混合物進(jìn)行同步掃描，苯并蒽和9 ,10 二甲 基蒽同步熒光峰區(qū)分好 , 互不干擾。蔣淑艷研究了苯并的同步熒光測定條件 , 引入系 數(shù)校正以消除同系物苯并 k 熒蒽對苯并 a 的測定干擾,并應(yīng)用于*市區(qū)不同 地段及不同時間的多個大氣飄塵樣品的測定。李耀群等用同步熒光法同時測定 2' 2二羥基聯(lián)苯和4羥基聯(lián)苯。張勇等用同步熒光法檢測芘的微生物降解及魚膽汁中的 1-羥基芘。 12 、等能量同步熒光法 恒定能量差同步熒光光譜是在保持激發(fā)光與發(fā)射光的能量差恒定條件下, 同時進(jìn)行激發(fā)光

10、和發(fā)射光的掃描所獲得的同步熒光光譜 , 比常規(guī)熒光具有更高的選擇性。 新近有人提出了以此測定多環(huán)芳烴的新方法。以恒定能量差的同步熒光光譜對 Bep、Bap、AN PE和PY 5種組分的多環(huán)芳烴混合物進(jìn)行研究分析,在Au = 1 400 cm- 1 時，呈現(xiàn)AN Bap、PE特征蜂，Au = 4 800 cm- 1 時,出現(xiàn)Bep特征蜂。 結(jié)果表明 , 選擇適合的能量差 , 能同時定量分析其中的 4 種物質(zhì)。 33 、可變角同步熒光法 可變角同步熒光是同步熒光的重要分支 , 較之于通常所見的恒波長同步熒光有 其顯著特色 , 提出了更為靈活的掃描方法 , 在環(huán)境分析中已得到應(yīng)用。新近提出的建 立2

11、 ,2 '- 二羥基聯(lián)苯 和 4 - 羥基聯(lián)苯 的膠束增敏導(dǎo)數(shù)可變角同步熒光同時 分析方法,可變角同步掃描所得的DHP和HP譜峰均對應(yīng)于常規(guī)光譜的最佳激發(fā)一 發(fā)射位置 , 經(jīng)二階求導(dǎo)后消除分析譜帶干擾 , 所得的二階導(dǎo)數(shù)可變角同步光譜可用 于兩物質(zhì)同時測定。圖2為兩物質(zhì)的可變角同步熒光光譜。DHP和HP熒光激發(fā)最 大波長為320 nm和288 nm,熒光發(fā)射波長為400nm和337 nm。經(jīng)二階求導(dǎo)后的導(dǎo) 數(shù)一可變角同步熒光光譜特征譜帶變窄，分辨率提高。DHF測定范圍為0105 mg/ L0150 mg/ L ,HP 的測定范圍為 0107 mg/ L 210 mg/ L。34 、熒光

12、同步掃描與雙波長標(biāo)準(zhǔn)加入法并用 1988年,F.B. Reing 和P. C. Falco 等人基于等吸收波長法原理和標(biāo)準(zhǔn)加入法的特點 , 提出了雙波長標(biāo)準(zhǔn)加入法。 該法能消除反應(yīng)基體帶來的系統(tǒng)誤差 , 并用于混合樣品中雙組分同時測定。但對于 光譜對稱而又嚴(yán)重重疊的二元混合物單獨利用雙波長標(biāo)準(zhǔn)加入法或熒光同步掃描難 以得到準(zhǔn)確測定 , 將兩者結(jié)合起來具有更好的靈敏度。用此方法可同時測定環(huán)境中 的a 萘酚和B 萘酚,其同步熒光光譜中，檢出限為110卩g/ L ,線性范圍分別 為 01002 5 mg/ L 1610 mg/ L ,01002 5 mg/ L 2010 mg/ L 。 3 國內(nèi)目前

13、固定波長同步熒光法大多數(shù)與導(dǎo)數(shù)技術(shù)相結(jié)合 , 既可提高選擇性 , 又 可提高靈敏度，對各組分的分辨更有效。當(dāng)硒與 2 ,3 - 二氨基萘絡(luò)合物進(jìn)行同步 熒光研究，入=100 nm時,可獲得一銳形單峰光譜，用一階導(dǎo)數(shù)同步熒光定量測定 硒,可提高方法的靈敏度和精密度 ,檢測限為 115 ng , 在范圍 0 ng25 ng 內(nèi),回歸 方程為y = 0144 x - 0118 , 丫 = 01998 5。苯甲酸和水楊酸因其結(jié)構(gòu)非常相似， 兩者的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的峰位置幾乎相同 ,難以同時測定 ,利用導(dǎo)數(shù)同步熒光 法可同時測定苯甲酸和水楊酸。在 入=80 nm ,用導(dǎo)數(shù)同步熒光可以很好地改善 兩者同時測定的靈敏度與選擇性 , 不同濃度的苯甲酸和水楊酸混合物導(dǎo)數(shù)同步熒 光光譜圖中，兩者的波峰和波谷分別位于 275 nm 295 nm和310 nm ,330 nm 得到 了很好的分辨。 3同步熒光和常用熒光分析技術(shù)一樣 ,存在著發(fā)光分析技術(shù)所固有的某些局