專利名稱：：苯并[a]芘和苯并[k]熒蒽同時(shí)快速檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于熒光光譜測量方法，特別是用于多環(huán)芳烴的檢測方法。
背景技術(shù)：
：多環(huán)芳烴(PAHs)是典型的持久性有機(jī)污染物，具有毒性，生物蓄積性，半揮發(fā)性，在環(huán)境中分布廣泛。其中致癌性最強(qiáng)，對人類危害最大的苯并[a]芘(簡稱BaP，下同)，己經(jīng)被作為環(huán)境受PAHs污染的指標(biāo)，因此對于BaP的檢測尤為重要[1'3]。目前，針對于PAHs的檢測方法有多種，常用的有氣相色譜法(GC)，液相色譜法(LC)，熒光法等[4—8]。其中GC需要消耗載氣，而且對于沸點(diǎn)高，熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)很難進(jìn)行分離。LC可以很好的彌補(bǔ)GC的缺點(diǎn)，但是實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長，需要配制大量流動相。熒光法利用物質(zhì)發(fā)射熒光的特性和其本身所具有的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜來完成定性定量的分析，現(xiàn)已成為一種重要且有效的光譜化學(xué)分析手段，它具有簡便快速，高度特異性等優(yōu)點(diǎn)[9，1()]。同步熒光法與常規(guī)熒光法的區(qū)別在于它可同時(shí)掃描激發(fā)和發(fā)射兩個(gè)單色器波長，由測得的熒光強(qiáng)度信號與對應(yīng)的激發(fā)波長(或發(fā)射波長)構(gòu)成同步熒光光譜。如HomduttSharma[11]等采用此項(xiàng)技術(shù)，測定經(jīng)超聲波萃取后的懸浮顆粒中PAHs的含量，并分析了BaA、Pyr、Chry、Flan、Phen和BghiP的季節(jié)性分布變化；M.S.GarciaFalc6n[12]等考察了溶劑和溶解氧對BaP含量測定的影響；李靜紅等[13]對混合物苯并蒽和9,10-二甲基蒽進(jìn)行同步掃描，克服了兩者激發(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的缺點(diǎn)；蔣淑艷[14]研究了BaP的同步熒光測定條件，用校正系數(shù)來消除同系物BKF對BaP的測定干擾等。一些研究表明，A入的選取范圍較寬。如謝躍勤等在用零交點(diǎn)一階導(dǎo)數(shù)同步熒光法測定BaP和BKF時(shí)，采用AA=22nm;許孫曲等用恒波長同步熒光光譜法測定西班牙Galicia地區(qū)飲用水和地表水中PAHs，采用AA=l20nm—次掃描，同時(shí)測定了6種大分子PAHs。另外，還有采用△A=l5nm的同步熒光技術(shù)同時(shí)進(jìn)行多組分的鑒別和測定等。目前，對于環(huán)境中致癌性強(qiáng)、危害性大的BaP的檢測，急需開發(fā)簡便快捷、靈敏度高的檢測方法也是一個(gè)亟待解決的問題。特別是在當(dāng)今世界，分析手段簡捷化、分析儀器小型化已經(jīng)成為一個(gè)必然的發(fā)展趨勢，這就更彰顯出研究快速檢測BaP方法的必要性。參考文獻(xiàn)1.YunkerMB，nowdonLR,MacdolandRWeta1.PolycyclicAromaticHydrocarbonCompositionandPotentialSourcesforSedimentSamplesfromtheBeaufortandBarentsSeas[J].Environ.Sci.Technol.,1996,30:1310-1320.2.LiQXiaX，YangZetal.VoulvoulisN.DistributionandSourcesofPolycyclicAromaticHydrocarbonsinthe'MiddleanLowerReachesoftheYellowRiver，China[J].Environ.Pollut.,2006,144:985-993.3.孫勝龍.環(huán)境激素與人類未來[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:98-99.4.ChildersJefferyW,WilsonNancyK，BarbourRuthK.Gaschromatography/matrixisolation-infraredspectrometryforthemattersusinganewtechnique,low-volumeliquidchromatography.ApplSpetrosc，1989,43(8):1344-1349,5.D.Cam,S.Gagni,N丄ornbardietal.Solid-phasemicroe-xtractionandgaschromatographymassspectrometryforthedeterminationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinenvironmentalsolidmatrices[J].JournalofChromatographicScience,2004,42(6):329-340.6.KennethOgan，ElenaKatz,WalterSlavin.DeterminationofPolycyclicAromatichydrocarbonsinAqueousSamplesbyReversed—PhaseLiquidChromatoraphy[J]AnalyticalChemistry,1979,51(8):1315-1320.7.TANGJX,LISTEHH,ALEXANDERM.Chemicalassaysofavailabilitytoearthwormsofpolycyclicaromatichydrocarbonsinsoil[J].Chemosphere，2002，48:35-42.8.M.Wilhelm,G.Matuschek，A.Kettrup,Determinationofbasicnitrogen-containingpolynucleararomatichydrocarbonsformedduringthermaldegradationofpolymersbyhigh-performanceliquidchromatography-fluorescencedetection[J].JournalofChromatography,2000,878:171-181.9.孫毓慶,胡育筑.分析化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2006,278-279,27.10.許金鉤,王尊本.熒光分析法[M].北京:科學(xué)出版社，2006,3-150.11.HomduttSharma,V.K.Jain,ZahidH.Khan.Identificationofpolycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)insuspendedparticulatematterbysynchronousfluorescencespectroscopictechnique.MolecularandBiomolecularSpectroscopy，2007,68(l):43-49.12.M.S.GarciaFalc6n,S.Gonz61ezAmigo.Applicationoftheeffectsofsolventanddissolvedoxygenonthedeterminationofbenzo[a]pyrenebyconstant-wavelengthsynchronousspectrofluorimetryinsmoke-flavouring.Talanta，1999，48(2):377-384.13.李靜紅,張萬友,于連生.恒波長同步熒光光譜同時(shí)分析苯并蒽和9,10-二甲基蒽.東北電力學(xué)院學(xué)報(bào),1995,15(4):64-67.14.蔣淑艷.BaP的同步熒光測定條件研究.光譜學(xué)與光譜分析,l997,17(3):115-118.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是建立一套簡便、快速、精確的測試BaP(苯并[a]芘的簡稱，下同)和BKF(苯并[k]熒蒽的簡稱，下同)的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為建立BaP和BKF熒光強(qiáng)度和濃度之間相互關(guān)系選用正己烷作為溶劑配制0.025ppm的16種美國環(huán)保署(EPA)優(yōu)先控制的PAHs標(biāo)準(zhǔn)樣品。用美國Varian公司的CaryEclipse型熒光分光光度計(jì)，在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出的AA=137nm(Xex=245.93，Xem=400.90)條件下掃描，只有BaP和BKF在發(fā)射波長230-350nm范圍內(nèi)出現(xiàn)分辨率較高的熒光譜圖(見附圖1)，其余14種PAHs在該條件下幾乎沒有熒光性。同步熒光峰265.79nm處對應(yīng)的是BaP，在291.85nm處對應(yīng)的是BKF。附圖1是A入=137nm時(shí)混標(biāo)16的熒光光譜圖。因?yàn)锽aP和BKF譜圖部分相互重疊，而且熒光強(qiáng)度具有加和性，利用Lambert-Beer定律推導(dǎo)出這兩種物質(zhì)熒光強(qiáng)度和濃度間的定量關(guān)系。Lambert-Beer定律當(dāng)一束單色光通過均勻溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度的乘積成正比。A=sic其中A為吸光度，S為摩爾吸光系數(shù)，l為介質(zhì)厚度，C為溶液的摩爾濃度。當(dāng)溶液中含有多種對光產(chǎn)生吸收的物質(zhì)，且各組分間不存在相互作用時(shí)，則該溶液對波長為X的總吸光度A,s等于溶液中每一成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性?？捎孟率奖硎続總A!+A2+A3+…+An因?yàn)闊晒鈴?qiáng)度/f正比于吸收的光量4和熒光量子效率(p:々=94由Lambert-Beer定律i"a=/0(1-10—sJc)(/0—入射光強(qiáng)度)/f=cp/0(l-10-s/c)=cp/0(l-e-2'3e/c)濃度很低時(shí)，將括號項(xiàng)近似處理后.-/f=2.3cp7qs/c=Xc把在波長265.79nm和291.85nm處所對應(yīng)得熒光強(qiáng)度設(shè)為/265,9jP/29185ra。&、《2、、為常數(shù)項(xiàng)，CBaP、C^分別為BaP、BKF的濃度，得到聯(lián)立方程組(1):Z265.79柳=^iCfiaP+《2。肌,^291.85"w—《c5a/5+《2c5/:f(1)按照表1中的4個(gè)掃描條件分別制作BaP和BKF的工作曲線(見附圖2)，由其各自的斜率來確定方程組(l)中的四個(gè)常數(shù)。將斜率代入方程組(l)，得到方程組(2):r26579鵬=3634.308C，+6663.000C鮮J細(xì)鵬=1術(shù)68C5a/)+23741.243C鮮(2)ppmcBaP的線性范圍為0.00060.250卯m,BKF的線性范圍為0.00070.040表l工作曲線參數(shù)PAHs掃描條件工作曲線CV斜率1BaP入ex尸295.93nm入em尸402.87nmI=3634.308*C-2.36100.996992BKF入ex尸295.93nm入em產(chǎn)402.87證I=6663.000*C-0.09990.98265K23BaPXex尸308.00nm入em產(chǎn)400.90nmI=1469.768*C-3.10540.99535K,，4BKF入ex尸308.00nm入em尸400.卯nmI=23741.243*C-15.94200.99912K2,綜上所述，在A入437nm條件下測定樣品，若在波長265.79nm處有熒光峰出現(xiàn)，可定性為BaP，同理波長291.85nm處為BKF。將這兩個(gè)波長對應(yīng)的熒光強(qiáng)度帶入方程組(2)就可求出CBaP、C服F的含量。用本發(fā)明方法測定的BaP和BKF的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.42%和4.06°/。；BaP和BKF的檢出限分別為0.8206ng/mL和0.1256ng/mL。用HPLC法驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行顯著性t檢驗(yàn)(P:95。/。)(見表2)。查統(tǒng)計(jì)表雙側(cè)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，得^.。5,18=2.101，即^</,,18，說明這兩種方法分析結(jié)果的平均值和精密度不存在顯著性差異，即兩種方法可以互相替代，本實(shí)驗(yàn)方法是可行的。表2f檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表BaPBKF同步熒光法的均值g0.020200扁16HPLC法的均值^0.019950.010030扁6304760扁294108兩種方法的f值0.88660.9884本發(fā)明建立了BaP和BKF的熒光強(qiáng)度和濃度的定量關(guān)系方程(見方程組2)，通過掃描試樣在1分鐘之內(nèi)可以直接獲得BaP和BKF的濃度值。經(jīng)t檢驗(yàn)分析，本方法是可行的。本方法較HPLC法無需流動相，具有操作簡便快捷、準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)，可作為檢測BaP儀器芯片化的理論依據(jù)。附圖1為A^137nm時(shí)混標(biāo)16的熒光光譜附圖2為參照表1的4個(gè)掃描條件，BaP和BKF的各自工作曲線具體實(shí)施例方式本發(fā)明進(jìn)行了6組不同濃度的BaP和BKF溶液的測定，結(jié)果見表3。表3六組不同濃度的BaP和BKF的測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、苯并[a]芘和苯并[k]熒蒽同時(shí)快速檢測方法，為熒光光譜法，其特征在于用正己烷作為溶劑配制0.025ppm的的16種PAHs標(biāo)準(zhǔn)樣品，用熒光分光光度計(jì)在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出的Δλ＝137nm的條件下進(jìn)行掃描，只有BaP和BKF在發(fā)射波長230-350nm范圍內(nèi)出現(xiàn)分辨率較高的熒光譜圖；同步熒光峰在265.79nm處對應(yīng)的是BaP，在291.85nm處對應(yīng)的是BKF；上述Δλ＝137nm，其λex＝245.93，λem＝400.90；由于BaP和BKF熒光譜圖部分相互重疊，利用Lambert-Beer定律推導(dǎo)出這兩種物質(zhì)熒光強(qiáng)度和濃度間的定量關(guān)系將在波長265.79nm和291.85nm處所對應(yīng)得熒光強(qiáng)度設(shè)為I265.79nm和I291.85nm；K1、K2、K1′、K2′為常數(shù)項(xiàng)，CBaP、CBKF分別為BaP、BKF的濃度，得到聯(lián)立方程組(1)<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mrow><mn>265.79</mn><mi>nm</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>C</mi><mi>BaP</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>C</mi><mi>BKF</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mrow><mn>291.85</mn><mi>nm</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>K</mi><mn>1</mn><mo>′</mo></msubsup><msub><mi>C</mi><mi>BaP</mi></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>K</mi><mn>2</mn><mo>′</mo></msubsup><msub><mi>C</mi><mi>BKF</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>參見下述條件PAHs掃描條件工作曲線CV斜率BaPλex1＝295.93nmI＝3634.308*C-2.36100.99699K1λem1＝402.87nmBKFλex1＝295.93nmI＝6663.000*C-0.09990.98265K2λem1＝402.87nmBaPλex1＝308.00nmI＝1469.768*C-3.10540.99535K1′λem1＝400.90nmBKFλex1＝30g.00nmI＝23741.243*C-15.94200.99912K2′λem1＝400.90nm分別掃描不同濃度的單標(biāo)，由工作曲線斜率來確定方程組(1)中的四個(gè)常數(shù)；將斜率代入方程組(1)，得到方程組(2)<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mrow><mn>265.79</mn><mi>nm</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>3634.308</mn><msub><mi>C</mi><mi>BaP</mi></msub><mo>+</mo><mn>6663.000</mn><msub><mi>C</mi><mi>BKF</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mrow><mn>291.85</mn><mi>nm</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1469.768</mn><msub><mi>C</mi><mi>BaP</mi></msub><mo>+</mo><mn>23741.243</mn><msub><mi>C</mi><mtext>BKF</mtext></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>BaP的線性范圍為0.0006～0.250ppm，BKF的線性范圍為0.0007～0.040ppm；根據(jù)用熒光分光光度計(jì)在Δλ＝137nm條件下掃描的BaP和BKF熒光譜圖和方程組(2)對BaP和BKF進(jìn)行定性或定量檢測。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述BaP和BKF快速檢測方法，其特征在于所述對BaP和BKF進(jìn)行定性檢測為在AA-137nm條件下測定樣品，若在波長265.79nm處有熒光峰出現(xiàn)，可定性為BaP，同理波長291.85nm處為BKF。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述BaP和BKF快速檢測方法，其特征在于所述對BaP和BKF進(jìn)行定量檢測為將這兩個(gè)波長對應(yīng)的熒光強(qiáng)度帶入方程組(2)就可求出CBaP、Cbkf的含量。全文摘要苯并[a]芘和苯并[k]熒蒽同時(shí)快速檢測方法。用正己烷為溶劑配制0.025ppm的16種PAHs標(biāo)準(zhǔn)樣品，用熒光分光光度計(jì)在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出的Δλ＝137nm的條件下進(jìn)行掃描，只有BaP和BKF在發(fā)射波長230-350nm范圍內(nèi)出現(xiàn)分辨率較高的熒光譜圖，同步熒光峰265.79nm處對應(yīng)的是BaP，在291.85nm處對應(yīng)的是BKF。由于BaP和BKF熒光譜圖部分重疊，可利用Lambert-Beer定律推導(dǎo)出兩種物質(zhì)熒光強(qiáng)度和濃度之間的定量關(guān)系，得到如上方程組，根據(jù)用熒光分光光度計(jì)在Δλ＝137nm條件下掃描的BaP和BKF熒光譜圖和該方程組對BaP和BKF進(jìn)行定性和定量檢測。文檔編號G01N21/64GK101639442SQ20091001358公開日2010年2月3日申請日期2009年9月1日優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日發(fā)明者劉曉星,超趙申請人:大連海事大學(xué)