CN103558198B - 环境水样中pfos的荧光快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
环境水样中污染物PFOS的荧光快速检测方法，涉及环境分析领域。本方法采用荧光分析法，在1.5mLEP色管中依次加入50μLpH7.70Tris-HCl缓冲溶液,35μL浓度为3.0×10-4mol/L的mptpy溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，旋涡均匀，再加入经预处理后的待测水样，漩涡混匀后用18.2M超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，立即在荧光分光光度计上以进行扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，记录300～550nm范围的荧光光谱。根据420nm处的荧光信号对环境水样中是否含有PFOS进行初步定性分析和定量分析。如果水样中含有PFOS，则420nm处的荧光强度会减弱；如无，则420nm处的信号无变化。本方法用于环境水样中PFOS检测，具有简单、快速的特点，且检测成本低。
Description
技术领域
本发明涉及环境分析领域，特别是环境水样中PFOS的检测方法。
背景技术
全氟化合物是一类广泛运用的阴离子表面活性剂，从表面保护剂，泡沫灭火剂，聚四氟乙烯，润滑剂到杀虫剂。全氟辛烷磺酸(Perfluorooctanesulfonate，PFOS)作为其中之一引起了研究人员的广泛关注因为它是很多全氟化合物降解的最终产物，并已在废水，地表水，沉积物和许多野生物种中检测到。全氟辛烷磺酸及其盐类已在2009年5月被列入持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约。全氟辛烷磺酸虽然它在大多数国家已被禁用，但PFOS仍然在生产制造中，目前在一些领域仍有使用，如半导体，金属，电镀，液压油，及摄影行业。PFOS具有优良的热稳定性和化学惰性，能够耐受光照﹑高温﹑化学﹑微生物和高等脊椎动物的代谢作用而难于降解。由于其在环境中的持久性，在动物中的生物蓄积性，通过食物网在高等生物中的生物放大作用，以及PFOS的遗传毒性﹑雄性生殖毒性﹑发育毒性﹑神经毒性﹑干扰甲状腺功能﹑肝脏毒性和内分泌干扰作用等多种毒性。同时PFOS进入天然水环境中导致产生的废水中含有高浓度的PFOS，对人类造成极大的危害。因此发展对PFOS的化学传感及检测系统是极其重要的。
由于PFOS的结构极其它特殊，现今对其进行检测主要是采用色谱法，如高效液相色谱串联质谱(HPLC/MS/MS)、高效液相色谱质谱联用(HPLC/MS)、气质联用(GC/MS)等色谱分析方法。这些方法均因仪器昂贵、需要专业人员对其进行操作，不利于普及，且耗时较长。
发明内容
本发明的目的提出一种成本低、简单、快速检测环境水样中PFOS的方法。
本发明的技术方案如下：
本发明利用金属配合物mptpy–Zn(II)具有强烈的荧光，环境污染物PFOS可通过静电猝灭使mptpy–Zn(II)荧光猝灭的特性，采用金属配合物mptpy–Zn(II)对环境水样中PFOS进行快速荧光分析，方法如下：
在1.5mLEP管中依次加入pH7.70的Tris-HCl缓冲溶液、浓度为3.0×10-4mol/Lmptpy溶液（4-(methylphenyl)-2,2′:6′,2′′-terpyridine(mptpy)；中文名是4-(甲基苯基)-2,2′:6′,2′′-三联吡啶)，和浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，mptpy溶液与ZnSO4溶液的体积比为1:1，缓冲溶液加入量为最终定容体积的10%-15%，旋涡均匀，再加入经预处理后的待测水样；漩涡混匀后用18.2MΩ超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，立即在荧光分光光度计上以进行同步扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，得到300～550nm范围的荧光光谱图；然后利用荧光分析法，根据420nm处的荧光信号对环境水样中是否含有PFOS进行初步定性分析和定量分析。
初步定性分析：如被检水样中含有PFOS，则其与mptpy-Zn(II)通过相互作用，导致420nm处荧光信号减弱。采用荧光分析法，如荧光光谱420nm处荧光信号减弱，则水样中含有PFOS，如不减弱，则水样中不含PFOS。该方法检测限为40.0nmol/L，且加样完成即可检测。
进一步对环境水样中含有的PFOS进行定量分析是：以420nm处的荧光强度(F420)对相应的PFOS浓度作图，绘制标准曲线，最后用标准加入法定量检测环境水样中PFOS的含量。
本发明的优点在于：
1、该分析方法简单，操作简单。
2、该方法快速，加样完成后即可立即检测。
3、该方法检测成本低，所需仪器仅为普通荧光分光光度计。
4、水环境中干扰较小，结合PFOS的分离富集，可用于实际水样中PFOS的测定。
总之，本方法用于环境水样中的PFOS检测，具有简单、快速、检测成本低的特点，有利于实际推广和应用，能够满足环境水样分析的实际需要，对我国评估PFOS的使用和排放、环境生态损伤及健康影响，并对制定控制对策、解毒方案和相关法律法规提供依据。同时也为政府部门监管环境中PFOS污染提供分析技术支持。
附图说明
图1为mptpy-Zn(Ⅱ)与PFOS相互作用的荧光光谱图。
图中，1.mptpy-Zn(Ⅱ);2-10.mptpy-Zn(Ⅱ)-PFOS;cmptpy-Zn(Ⅱ):21.0μmol/L;cPFOS(μmol/L):2,0.4;3,0.8;4,2;5,4;6,6;7,8;8,10;9,15;10,17。
具体实施方式
一、定性检测
检测方法：荧光分析法。
仪器:F-2700型荧光分光光度计(日本日立公司)，用来记录和测定荧光光谱和强度。
试剂：PFOS标准物质(纯度大于98.0%,梯希爱(上海)化成工业发展有限公司)；制备得到的mptpy固体，mptpy可以根据现有文献制备，将4.84g(40mmol)的2-乙酰吡啶(2-acetylpyridine)加入到2.40g(20mmol)的4-甲基苯甲醛(4-methylbenzaldehy)的100mL乙醇溶液中。再将3.08g(85%，40mmol)KOH和60mL(29.3%)的氨水溶液加入到该溶液中。以上溶液在34℃搅拌反应24h后，将其冷却至20℃，过滤得到白色胶体，再用冰冷乙醇洗涤，重结晶得到白色晶体，真空干燥得到产品。
工作溶液:直接用超纯水(18.2MΩ)配制5.0×10-4mol/L的PFOS溶液和3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，用乙醇溶解配制3.0×10-4mol/L的mptpy溶液。用Tris-HCl缓冲溶液控制体系的酸度，试剂均为分析纯，实验用水为超纯水(18.2MΩ)
操作方法、初步分析：
荧光分析法：
在1.5mLEP管中依次加入50μLpH7.70的Tris-HCl缓冲溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的mptpy溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，旋涡均匀，再加入经预处理后的待测水样，漩涡混匀后用18.2MΩ超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，立即在荧光分光光度计上以进行扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，记录300～550nm范围的荧光光谱。观察420nm处的荧光信号是否减弱。
结果：
若420nm处荧光信号减弱，如图1中2～10所示，表明水样中含有PFOS。
若不减弱，表明在检测限内水样中不含PFOS。
二、定量分析
检测方法：荧光分析法。
仪器:F-2700型荧光分光光度计(日本日立公司)，用来记录和测定荧光光谱和强度。
试剂：PFOS标准物质(纯度大于98.0%,梯希爱(上海)化成工业发展有限公司)；制备得到的mptpy固体，。
工作溶液:直接用超纯水(18.2MΩ)配制5.0×10-4mol/L的PFOS溶液和3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，用乙醇溶解配制3.0×10-4mol/L的mptpy溶液。用Tris-HCl缓冲溶液控制体系的酸度，试剂均为分析纯，实验用水为超纯水(18.2MΩ)。
操作方法、初步分析：
荧光分析法：
在1.5mLEP管中中依次加入50μLpH7.70的Tris-HCl缓冲溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的mptpy溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，旋涡均匀，再加入不同浓度的PFOS；漩涡混匀后用18.2MΩ超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，在荧光分光光度计上以进行同步扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，记录300～550nm范围的荧光光谱。以420nm处的荧光强度(F420)对相应的PFOS浓度作图,绘制标准曲线，最后用标准加入法定量检测环境水样中PFOS的含量。
结果：420nm处的荧光信号与PFOS的浓度成正比，如图1所示，用标准加入法定量检测环境水样中PFOS的含量。
三、样品的处理
环境水样经加热煮沸后,用0.22μm滤膜过滤三次，再取样检测。
Claims (3)
1.环境水样中PFOS的荧光快速检测方法，所述方法是利用金属配合物mptpy–Zn(II)对环境水样中PFOS进行快速荧光分析；其特征在于，步骤如下：
在1.5mLEP管中依次加入pH7.70的Tris-HCl缓冲溶液、浓度为3.0×10-4mol/Lmptpy溶液和浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液，mptpy溶液与ZnSO4溶液的体积比为1:1，缓冲溶液加入量为最终定容体积的10%-15%，漩涡均匀，再加入经预处理后的待测水样；漩涡混匀后用18.2MW超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，立即在荧光分光光度计上以l ex=280nm进行同步扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，得到300～550nm范围的荧光光谱图；然后利用荧光分析法，根据420nm处的荧光信号对环境水样中是否含有PFOS进行初步定性分析，如检测到荧光光谱420nm处荧光信号减弱，则水样中含有PFOS，否则，水样中PFOS含量低于检出限;
进一步对环境水样中含有的PFOS进行定量分析：以420nm处的荧光强度(F 420 )对相应的PFOS浓度作图，绘制标准曲线，最后用标准加入法定量检测环境水样中PFOS的含量；
所述mptpy溶液是4-(甲基苯基)-2,2′:6′,2′′-三联吡啶。
2.环境水样中PFOS的荧光快速检测方法，所述方法是利用金属配合物mptpy–Zn(II)对环境水样中PFOS进行快速荧光分析；其特征在于，步骤如下：
在1.5mLEP管中依次加入50μLpH7.70的Tris-HCl缓冲溶液,35μL浓度为3.0×10-4mol/L的mptpy溶液，35μL浓度为3.0×10-4mol/L的ZnSO4溶液漩涡均匀，再加入经预处理后的待测水样；漩涡混匀后用18.2MW超纯水定容至0.5mL，漩涡混匀后，立即在荧光分光光度计上以l ex=280nm进行同步扫描，激发狭缝和发射狭缝均为5nm，电压为400V，得到300～550nm范围的荧光光谱图；然后利用荧光分析法，根据420nm处的荧光信号对环境水样中是否含有PFOS进行初步定性分析，如检测到荧光光谱420nm处荧光信号减弱，则水样中含有PFOS，否则，水样中PFOS含量低于检出限；
进一步对环境水样中含有的PFOS进行定量分析：以420nm处的荧光强度(F 420 )对相应的PFOS浓度作图，绘制标准曲线，最后用标准加入法定量检测环境水样中PFOS的含量；
所述mptpy溶液是4-(甲基苯基)-2,2′:6′,2′′-三联吡啶。
3.根据权利要求1或2所述的环境水样中PFOS的荧光快速检测方法，其特征在于对待测水样的预处理为：将待测水样加热煮沸后,用滤膜过滤，再取样检测。
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