固定波長(zhǎng)同步熒光法測(cè)定污水和污泥的苯并(a)芘

林維含

摘要:本文采用Δλ=23nm的固定波長(zhǎng)同步熒光法測(cè)定污泥和水樣中的BaP,同時(shí)測(cè)定煙頭的BaP含量與之對(duì)比,探討了樣品濃度對(duì)于測(cè)定的影響。本方法相對(duì)于一般的熒光光度法和用Δλ=3nm的同步熒光法,在實(shí)驗(yàn)的樣品前處理簡(jiǎn)單方便、污染小,而且具有光譜簡(jiǎn)化、譜帶窄化、光譜重疊程度減少、散射光減少等特點(diǎn)、靈敏度高的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明以Δλ=23 nm的固定波長(zhǎng)同步熒光法測(cè)定污水廠(chǎng)出水及污泥的BaP含量的方法值得推廣使用。

關(guān)鍵詞:同步熒光法測(cè)定苯并(a)芘

中圖分類(lèi)號(hào):O659.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(c)-0106-02

苯并(a)芘簡(jiǎn)稱(chēng)BaP,是一種有代表性的強(qiáng)致癌物質(zhì),由于它對(duì)人體的嚴(yán)重危害,已引起了世界各國(guó)衛(wèi)生和環(huán)境組織的高度重視,并被列為環(huán)境污染致癌物檢測(cè)工作中常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目之一。BaP是一種由五個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的多環(huán)芳烴,分子式為,分子量252,易溶于環(huán)己烷、咖啡因水溶液、苯和三氯甲烷等有機(jī)溶劑,其結(jié)構(gòu)如下。

一般燃燒不充分的煙霧中(煤,瀝青等)都含有BaP,它還存在于工業(yè)污水、空氣漂塵、香煙頭和污泥等。

經(jīng)典的熒光分析方法中,采用固定激發(fā)波長(zhǎng),掃描發(fā)射波長(zhǎng)以測(cè)繪熒光物的熒光發(fā)射光譜;固定發(fā)射波長(zhǎng),掃描激發(fā)波長(zhǎng)以測(cè)繪熒光激發(fā)光譜,然后在合適的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)下進(jìn)行測(cè)定。環(huán)境樣品中BaP含量低,一般在ppb級(jí),且與其它多環(huán)芳烴類(lèi)熒光物質(zhì)共存[1],因此,采用經(jīng)典熒光分析法時(shí)需對(duì)樣品進(jìn)行反復(fù)分離后再測(cè)定(如圖1)。

同步熒光分析法在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上與經(jīng)典方法的差別在于同時(shí)掃描激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng),檢測(cè)相應(yīng)的同步熒光信號(hào),由測(cè)得的熒光強(qiáng)度信號(hào)與對(duì)應(yīng)的激發(fā)波長(zhǎng)或發(fā)射波長(zhǎng)構(gòu)成光譜圖,稱(chēng)為同步熒光光譜。同步熒光分析法可分為固定波長(zhǎng)法、恒能量法和可變角度法。固定波長(zhǎng)同步熒光法是在掃描過(guò)程中使激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)兩者之間保持固定的波長(zhǎng)間隔。同步掃描中,固定波長(zhǎng)差Δλ值的選擇極為重要,因?yàn)閷⒅苯佑绊懙酵綗晒夤庾V的形狀、信號(hào)、強(qiáng)度和光譜位置。大量研究結(jié)果表明固定波長(zhǎng)同步熒光法具有光譜簡(jiǎn)化、譜帶窄化、光譜重疊程度減少、散射光減少等特點(diǎn),較經(jīng)典熒光分析法靈敏度高、選擇性好、樣品處理簡(jiǎn)單、污染小。

固定波長(zhǎng)同步熒光法已成為環(huán)境監(jiān)測(cè)中的快速靈敏分析技術(shù),應(yīng)用固定波長(zhǎng)同步熒光法可實(shí)現(xiàn)組份間光譜分辨和同時(shí)定量分析[2]。Uziel等將這種技術(shù)用于人及動(dòng)物尿樣中苯并(a)芘代謝物的測(cè)定,樣品無(wú)需繁瑣的前處理,簡(jiǎn)單稀釋即可分析。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 工作曲線(xiàn)

熒光分析中,對(duì)于稀溶液,F=2.3εbc,其中為熒光量子產(chǎn)率,為入射光強(qiáng)度,b為液池厚度,c為濃度。熒光強(qiáng)度F與溶液中熒光物質(zhì)的濃度成正比,但若εbc≥0.05,則熒光強(qiáng)度F和溶液濃度不呈線(xiàn)性關(guān)系。對(duì)于濃度較高的溶液,熒光強(qiáng)度不僅不隨溶液濃度的提高而增大,反而常常下降,導(dǎo)致熒光猝滅[1]。

根據(jù)BaP(50ppb)的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜,見(jiàn)圖2,BaP的激發(fā)和發(fā)射峰位于380nm和403nm,因此,本實(shí)驗(yàn)Δλ選擇值為23nm。同步熒光光譜示于圖3,同步熒光譜位于380nm。

配置BaP的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,用所確定的Δλ=23nm進(jìn)行同步掃描。以380nm處的同步熒光峰對(duì)BaP濃度繪制工作曲線(xiàn)。結(jié)果見(jiàn)圖4。在0～50ppb的范圍內(nèi),BaP同步熒光強(qiáng)度與濃度呈良好的線(xiàn)性相關(guān),線(xiàn)性回歸方程為Y=10.38X+7.91,相關(guān)系數(shù)為0.9998,該方法的靈敏度為0.001ppb。

1.2 樣品處理

樣品處理:水樣(某污水廠(chǎng)沉砂池,二沉池2月3日取樣)和污泥(某污水廠(chǎng),2月1日取樣)各取100ml加入5ml蒸餾過(guò)的環(huán)己烷搖晃震蕩后取5ml萃取液。各取污泥1g,曬干,搗碎成粉末加入5ml蒸餾過(guò)的環(huán)己烷靜置1～2天。同時(shí)各取2個(gè)煙頭(約0.2g)加入5ml蒸餾過(guò)的環(huán)己烷靜置1～2天。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

采用日立F-4500熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

先測(cè)繪環(huán)己烷的激發(fā)、發(fā)射光譜和同步光譜,見(jiàn)圖5和圖6,可知環(huán)己烷對(duì)BaP的測(cè)定幾乎沒(méi)有干擾。在與繪制工作曲線(xiàn)相同的條件下進(jìn)行同步熒光測(cè)定,根據(jù)測(cè)繪的污泥、水樣、煙頭的同步熒光光譜,由各自的同步熒光峰高,見(jiàn)圖6和圖7,根據(jù)工作曲線(xiàn)求得樣品中BaP的含量:

污泥1g,環(huán)己烷5ml,萃取某廠(chǎng)污泥1:F≈61.5,BaP含量約為6.15ppbBaP/ml,每克污泥BaP含量為31ng.某廠(chǎng)污泥2:F≈61.0,BaP含量約為6.10ppbBaP/ml.每克污泥BaP含量為30ng.某廠(chǎng)污泥3:F≈46.2,BaP含量約為4.62ppbBaP/ml,每克污泥BaP含量為23ng。

水樣中BaP含量極低,≤0.001ppb。

煙頭1:F≈107.7,BaP含量為10.77ppb BaP/ml,煙頭1的BaP含量為54ng.

煙頭2(用環(huán)己烷稀釋5倍):F≈46.2,BaP含量為4.62ppbBaP/ml,煙頭2的BaP含量為115ng。

由于煙頭2中BaP濃度高,色澤較深,導(dǎo)致熒光強(qiáng)度嚴(yán)重下降,同步熒光光譜變形,因此稀釋5倍后再測(cè)繪同步光譜。

3 結(jié)論

本文采用Δλ=23nm的固定波長(zhǎng)同步熒光法測(cè)定污泥和水樣中的BaP,同時(shí)測(cè)定煙頭的BaP含量與之對(duì)比,探討了樣品濃度對(duì)于測(cè)定的影響。相對(duì)于一般的熒光光度法和用Δλ=3nm的同步熒光法,本實(shí)驗(yàn)的樣品前處理較簡(jiǎn)單、污染小、光譜簡(jiǎn)化、光譜重疊程度減少、靈敏度更高。標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)在0～50ppb范圍內(nèi)線(xiàn)性良好,相關(guān)系數(shù)為0.9998,靈敏度為0.001ppb。實(shí)驗(yàn)表明以Δλ=23nm的固定波長(zhǎng)同步熒光法測(cè)定污水廠(chǎng)出水及污泥的BaP含量的方法可以推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳國(guó)珍,黃賢智,許金鉤,鄭朱梓,王尊本.熒光分析法.北京:科學(xué)出版社.1990:38-39;26-28.

[2] 黃賢智,許金鉤,李耀群.分析化學(xué).1987,15:199.