[发明专利]一种基于二维荧光相关谱的水中多环芳烃的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于检测方法领域，特别是涉及一种基于二维荧光相关谱的水中多环芳烃的检测方法。

背景技术

多环芳烃是两个或两个以上苯环连接在一起的烃类化合物。多环芳烃在环境中无处不在，许多多环芳烃具有致癌性、致畸性、致突变性和生物累积性，能长期留存在环境中。我国几乎所有的河流和湖泊都已遭受到不同程度多环芳烃的污染。对污染的水体进行修复和治理，首先需要明确多环芳烃污染物在水中的种类和含量等基本信息。因此，对水中多环芳烃含量的快速检测方法的研究具有重要意义。

目前，已经有不少研究多环芳烃的方法，如气相色谱法、高效液相色谱法、气质联用技术、超临界流体层析色谱等，这些方法多是先将水环境样品经过复杂的前处理进行分离提纯，然后再进行分析。其操作繁琐，且需要大量的有机试剂，费时费力，因此开发一种简便快速检测水中多环芳烃的方法一直是研究者们研究的焦点。

多环芳烃具有刚性平面结构，在合适波长激发下，会产生较强的荧光。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、方法简便等优点。因此荧光分析法已被广泛应用于环境中多环芳烃的定量分析。但是，由于待分析的多环芳烃多处在复杂的基质中，且种类繁多、结构相似，因此常规的荧光光谱(一维光谱和激发-发射矩阵谱)相互重叠，无法对环境中的多环芳烃污染物特征荧光信息进行有效提取。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于二维荧光相关谱的水中多环芳烃的检测方法，该检测方法既可减弱多环芳烃所处基质对其荧光特性的影响，又可提供各荧光峰所对应荧光团之间的相关信息，可提取更多的多环芳烃的荧光特征信息，该方法简易、科学、分析效率和分析精度高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于二维荧光相关谱水中多环芳烃的检测方法，包括以下步骤：

(1)准备不同浓度的实验用混合多环芳烃水溶液；

(2)扫描各实验用混合多环芳烃水溶液在不同激发波长下的荧光谱，得到实验用混合多环芳烃的一维动态荧光谱；

(3)将步骤(2)得到的实验用混合多环芳烃水溶液的一维动态荧光谱数据按行排列组成光谱矩阵，根据Noda理论，以激发波长为外扰，进行二维相关计算，得到实验用混合多环芳烃水溶液的同步二维荧光相关谱矩阵；

其中所述混合多环芳烃由蒽、菲和芘组成，所述基于二维荧光相关谱水中多环芳烃的检测方法还包括以下步骤：

(4)将步骤(3)得到的同步二维荧光相关谱矩阵与所述混合多环芳烃水溶液中蒽、菲、芘的浓度变量矩阵采用多维偏最小二乘法建立定量分析模型；

(5)将含有蒽、菲、芘的未知样品的水溶液进行不同激发波长下的荧光光谱扫描，得到未知样品水溶液的一维动态荧光光谱数据，将未知样品水溶液的一维动态荧光谱数据按行排列组成光谱矩阵，根据Noda理论，计算出未知样品水溶液的同步二维荧光相关谱；将未知样品水溶液的同步二维荧光相关谱代入步骤(4)得到的定量分析模型，得到未知样品水溶液中蒽、菲、芘的浓度。

优选的是，在步骤(1)中，所述混合多环芳烃水溶液中蒽、菲和芘浓度范围均为0.1μg/L-10μg/L。

步骤(2)、(5)中所述的不同激发波长，其范围为260nm-330nm，间隔为5nm。

步骤(2)、(5)中所述的一维动态荧光谱，其范围为340m-460nm，间隔2nm。

随着二维相关分析技术的发展，将二维相关分析技术与传统荧光分析技术相结合——二维荧光相关光谱技术，可以提高荧光光谱的分辨率，增强谱图的识别能力，并在一定程度上揭示了分子内和分子间荧光团的相互作用关系。该技术不同于传统的激发-发射矩阵荧光谱，前者体现了复杂体系中不同荧光峰之间的相互作用，而后者只是简单地将激发波长和发射波长作为两个维度，体现了荧光强度与激发波长间的依赖关系。因此二维荧光相关光谱可提取更多待测物质分子荧光团的相关信息，可提供更好的分析结果，同时适合于那些传统荧光光谱方法难以满足的复杂体系样品的定量分析。

本发明的优点及有益效果如下：

1、由于二维荧光相关谱体现是随特定外扰变化的特征信息，因此与常规的荧光方法相比，本发明的方法可有效消除多环芳烃所处基质环境对其荧光特性的影响。

2、本发明既充分利用了待测物质在不同激发波长下的全谱荧光信息，又给出了不同激发波长下，待测物质各荧光团荧光峰之间的相互关系，因此，与常规的荧光方法相比，本发明的方法可更有效地提取多环芳烃污染物的特征信息。