固定波长同步荧光法测定污水和污泥的苯并(a)芘

林维含

摘要:本文采用Δλ=23nm的固定波长同步荧光法测定污泥和水样中的BaP,同时测定烟头的BaP含量与之对比,探讨了样品浓度对于测定的影响。本方法相对于一般的荧光光度法和用Δλ=3nm的同步荧光法,在实验的样品前处理简单方便、污染小,而且具有光谱简化、谱带窄化、光谱重叠程度减少、散射光减少等特点、灵敏度高的特点。实验表明以Δλ=23 nm的固定波长同步荧光法测定污水厂出水及污泥的BaP含量的方法值得推广使用。

关键词:同步荧光法测定苯并(a)芘

中图分类号:O659.36 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0106-02

苯并(a)芘简称BaP,是一种有代表性的强致癌物质,由于它对人体的严重危害,已引起了世界各国卫生和环境组织的高度重视,并被列为环境污染致癌物检测工作中常规检测项目之一。BaP是一种由五个苯环构成的多环芳烃,分子式为,分子量252,易溶于环己烷、咖啡因水溶液、苯和三氯甲烷等有机溶剂,其结构如下。

一般燃烧不充分的烟雾中(煤,沥青等)都含有BaP,它还存在于工业污水、空气漂尘、香烟头和污泥等。

经典的荧光分析方法中,采用固定激发波长,扫描发射波长以测绘荧光物的荧光发射光谱;固定发射波长,扫描激发波长以测绘荧光激发光谱,然后在合适的激发和发射波长下进行测定。环境样品中BaP含量低,一般在ppb级,且与其它多环芳烃类荧光物质共存[1],因此,采用经典荧光分析法时需对样品进行反复分离后再测定(如图1)。

同步荧光分析法在实验技术上与经典方法的差别在于同时扫描激发波长和发射波长,检测相应的同步荧光信号,由测得的荧光强度信号与对应的激发波长或发射波长构成光谱图,称为同步荧光光谱。同步荧光分析法可分为固定波长法、恒能量法和可变角度法。固定波长同步荧光法是在扫描过程中使激发波长和发射波长两者之间保持固定的波长间隔。同步扫描中,固定波长差Δλ值的选择极为重要,因为将直接影响到同步荧光光谱的形状、信号、强度和光谱位置。大量研究结果表明固定波长同步荧光法具有光谱简化、谱带窄化、光谱重叠程度减少、散射光减少等特点,较经典荧光分析法灵敏度高、选择性好、样品处理简单、污染小。

固定波长同步荧光法已成为环境监测中的快速灵敏分析技术,应用固定波长同步荧光法可实现组份间光谱分辨和同时定量分析[2]。Uziel等将这种技术用于人及动物尿样中苯并(a)芘代谢物的测定,样品无需繁琐的前处理,简单稀释即可分析。

1 实验方法

1.1 工作曲线

荧光分析中,对于稀溶液,F=2.3εbc,其中为荧光量子产率,为入射光强度,b为液池厚度,c为浓度。荧光强度F与溶液中荧光物质的浓度成正比,但若εbc≥0.05,则荧光强度F和溶液浓度不呈线性关系。对于浓度较高的溶液,荧光强度不仅不随溶液浓度的提高而增大,反而常常下降,导致荧光猝灭[1]。

根据BaP(50ppb)的激发光谱和发射光谱,见图2,BaP的激发和发射峰位于380nm和403nm,因此,本实验Δλ选择值为23nm。同步荧光光谱示于图3,同步荧光谱位于380nm。

配置BaP的系列标准溶液,用所确定的Δλ=23nm进行同步扫描。以380nm处的同步荧光峰对BaP浓度绘制工作曲线。结果见图4。在0～50ppb的范围内,BaP同步荧光强度与浓度呈良好的线性相关,线性回归方程为Y=10.38X+7.91,相关系数为0.9998,该方法的灵敏度为0.001ppb。

1.2 样品处理

样品处理:水样(某污水厂沉砂池,二沉池2月3日取样)和污泥(某污水厂,2月1日取样)各取100ml加入5ml蒸馏过的环己烷摇晃震荡后取5ml萃取液。各取污泥1g,晒干,捣碎成粉末加入5ml蒸馏过的环己烷静置1～2天。同时各取2个烟头(约0.2g)加入5ml蒸馏过的环己烷静置1～2天。

1.3 实验仪器

采用日立F-4500荧光光谱仪进行测定。

2 实验结果

先测绘环己烷的激发、发射光谱和同步光谱,见图5和图6,可知环己烷对BaP的测定几乎没有干扰。在与绘制工作曲线相同的条件下进行同步荧光测定,根据测绘的污泥、水样、烟头的同步荧光光谱,由各自的同步荧光峰高,见图6和图7,根据工作曲线求得样品中BaP的含量:

污泥1g,环己烷5ml,萃取某厂污泥1:F≈61.5,BaP含量约为6.15ppbBaP/ml,每克污泥BaP含量为31ng.某厂污泥2:F≈61.0,BaP含量约为6.10ppbBaP/ml.每克污泥BaP含量为30ng.某厂污泥3:F≈46.2,BaP含量约为4.62ppbBaP/ml,每克污泥BaP含量为23ng。

水样中BaP含量极低,≤0.001ppb。

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

烟头2(用环己烷稀释5倍):F≈46.2,BaP含量为4.62ppbBaP/ml,烟头2的BaP含量为115ng。

由于烟头2中BaP浓度高,色泽较深,导致荧光强度严重下降,同步荧光光谱变形,因此稀释5倍后再测绘同步光谱。

3 结论

本文采用Δλ=23nm的固定波长同步荧光法测定污泥和水样中的BaP,同时测定烟头的BaP含量与之对比,探讨了样品浓度对于测定的影响。相对于一般的荧光光度法和用Δλ=3nm的同步荧光法,本实验的样品前处理较简单、污染小、光谱简化、光谱重叠程度减少、灵敏度更高。标准曲线在0～50ppb范围内线性良好,相关系数为0.9998,灵敏度为0.001ppb。实验表明以Δλ=23nm的固定波长同步荧光法测定污水厂出水及污泥的BaP含量的方法可以推广使用。

参考文献

[1] 陈国珍,黄贤智,许金钩,郑朱梓,王尊本.荧光分析法.北京:科学出版社.1990:38-39;26-28.

[2] 黄贤智,许金钩,李耀群.分析化学.1987,15:199.