CN109060748A - 一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，首先，选取乙腈作为助溶剂，将分别含有蒽和芘的样品冻结成冰；其次，利用同步荧光法，分别考察在△λ＝0‑180nm波长范围内每隔10nm样品的同步荧光光谱，用不同的波长差值进行恒波长同步扫描，确定优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件；最后，利用优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件，建立测定蒽和芘的同步荧光法标准曲线，以此确定快速测定冰相中蒽和芘含量方法。本发明具有成本低，测定过程简便、快捷等诸多便利因素，对进一步研究冰相中PAHs的污染状况、分布特征及环境行为具有现实意义。

Description

一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法

技术领域

本发明属于环境化学领域，具体涉及一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法。

背景技术

蒽和芘是多环芳烃(PAHs)的典型代表，在自然界广泛存在。PAHs具有致癌性、致畸性、致突变性，其生物的有效性部分可通过食物链富集和传递，最终影响到人类健康，并逐渐变为人们普遍关注的优先监测污染物。我国北方地区每年11月份地表水体水面开始结冻，约在11月下旬水面形成冰盖，进入冰封期。随着河流的结冰，水体中一部分污染物质被冻结在冰层中。许多研究表明我国水体己普遍受到PAHs污染，其中部分水体污染严重。到了冰封期，地表水体中的PAHs不可避免会进入到水体表面的冰层中。丛琳琳报道PAHs在图们江水相和冰相中的含量分别为12.9～1050.0ng/L和62.8～136.0ng/L。有机污染物在冰中可能通过光化学反应转变成二次污染物，最终可通过蒸发或是冰融化而释放到环境中去，对环境造成污染。有机污染物在冰中发生光化学反应转化后毒性可能会增强，使得受到污染的冰体成为潜在的二次污染源。冰封期表层水体的冻结作用虽然可以使水体中污染物的总量降低。然而在来年融冰期，冰层融化时会释放污染物(包括光降解产物)，对水质是一种潜在威胁。因此，对冰体中有机污染物的污染状况、分布特征及其环境行为进行深入研究具有十分重要的现实意义。

目前，测定PAHs含量方面通常采用高效液相色谱法、紫外光分光光度法等，但这些方法都存在或多或少的弊端。而同步荧光法凭借其简化光谱、减少光谱重叠、操作简单等优点，在PAHs类物质的检测与研究中发挥了重要的作用。

发明内容

本发明目的是提供一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，通过改进实验条件，建立快速测定冰相中蒽和芘的同步荧光检测方法，使其具有方便、简单、快速、可靠等优点，为进一步研究冰相中PAHs的污染状况、分布特征及环境行为奠定基础。

本发明采用的技术方案为：

一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，包括如下步骤：

1)首先，选取乙腈作为助溶剂，将分别含有蒽和芘的样品冻结成冰；

2)其次，利用同步荧光法，分别考察在△λ＝0-180nm波长范围内每隔10nm样品的同步荧光光谱，用不同的波长差值进行恒波长同步扫描，确定优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件；

3)再其次，利用优化后的检测条件，建立测定蒽和芘的同步荧光法标准曲线，以此建立用于快速测定冰相中蒽和芘含量的同步荧光法；

4)利用建立的同步荧光法快速测定冰相中蒽和芘含量。

所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，步骤1)乙腈作为冰相中蒽和芘的助溶剂，其含量占样品溶液总体积4±0.1％。

所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，步骤2)所述优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件为：蒽△λ＝155nm，特征峰为248.15nm；芘△λ＝40nm，特征峰为334nm。

所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，步骤3)蒽的同步荧光法标准曲线为y＝14.971c+23.322,R²＝0.9860；芘的同步荧光法标准曲线为y＝9.0757c+0.0218,R²＝0.9991。

所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，步骤4)具体为：利用取样工具从冰体中取样作为待测冰体，对待测冰体按照比色皿的规格进行切割，将切割完的待测冰体直接利用建立的同步荧光法测定，从而达到快速同时测定冰相中蒽和芘含量的目的

所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，所述待测冰体的选择为冰相液面5cm以下。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，包含在冰相下研究蒽和芘时的助溶剂优选以及利用同步荧光法建立在冰相中快速测定蒽和芘的方法并进行测定条件优化。首先，本发明选取乙腈作为蒽和芘的助溶剂，解决了在冰相条件下选用甲醇等助溶剂出现的无法冰冻等问题，同时提高了蒽和芘在冰相下的溶解效果。其次，利用同步荧光法，通过固定二者激发波长(蒽激发波长设置为190-350nm，芘激发波长设置为250-400nm)分别考察在冰相实验条件下△λ＝0-180nm波长范围内每隔10nm蒽和芘的同步荧光光谱。用不同的波长差值进行恒波长同步扫描，确定最优检测条件。利用优化后检测条件，建立测定蒽和芘的同步荧光法标准曲线，以此确定快速测定冰相中蒽和芘含量方法。本发明具有成本低，测定过程简便、快捷等诸多便利因素，对进一步研究冰相中PAHs的污染状况、分布特征及环境行为具有现实意义。

附图说明

图1为冰相中蒽的同步荧光光谱图

图2为冰相中芘的同步荧光光谱图

具体实施方式

实施例1：一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法

具体包括如下步骤：

1)选取乙腈作为蒽和芘的助溶剂

①配制蒽和芘的储备液

准确称取0.02g蒽和芘，在100ml容量瓶中利用乙腈作为溶剂进行定容，配制成200mg/L蒽和芘的储备液，并最终放置于4℃冰箱中避光放置备用。

②配制蒽和芘的使用液

分别移取蒽和芘储备液各25ul、20ul、15ul、10ul、5ul至100ml容量瓶中并用超纯水定容，其中加入4ml乙腈助溶(由于移取储备液含量较少，储备液中乙腈含量可忽略不计，最终乙腈含量约占样品溶液总体积4％)，配制成50ug/L、40ug/L、30ug/L、20ug/L、10ug/L使用液(标准溶液)。

③测定样品制备

取不同浓度的蒽和芘使用液各3ml于荧光比色皿中，在-25℃温度下冻结成冰，完成冰相样品制备，准备测定。

2)测定条件优化

利用同步荧光法，分别考察在△λ＝0-180nm波长范围内每隔10nm样品的同步荧光光谱，用不同的波长差值进行恒波长同步扫描，确定最优检测条件如表1所示。

表1蒽和芘恒波长差选择及特征峰

3)同步荧光法的建立

利用优化后检测条件，建立测定蒽和芘的同步荧光法标准曲线。按照上述1)中③所述方法，利用优化后二者检测条件进行标准溶液的同步荧光光谱扫描。在相同条件下进行空白测定，通过扣除空白后的同步荧光强度建立相应冰相中蒽和芘含量的工作曲线。在测定时，同样溶液重复测3次，取其平均值。结果表明，荧光信号与其各自的含量之间存在良好的线性关系，如表2所示。

表2线性范围和相关系数

PAHs	线性范围C/(ug/L)	线性回归方程	相关系数(R<sup>2</sup>)
				蒽	0-100	y＝14.971c+23.322	0.9860
芘	0-100	y＝9.0757c+0.0218	0.9991

通过实验验证，对二者标准曲线的可行性进行分析，蒽和芘的相对标准偏差分别为2.39％、1.87％，蒽和芘检出限分别为2.7×10^-3ug/L、2.84×10^-3ug/L。

4)利用上述建立的同步荧光法快速测定冰相中蒽和芘的含量

分别移取蒽和芘储备液各25ul、20ul、15ul、10ul、5ul至100ml容量瓶中并用实验室自来水定容，乙腈助溶(同步骤1)中②所述)，最终配制成50ug/L、40ug/L、30ug/L、20ug/L、10ug/L样品待测液。取不同浓度的蒽和芘待测液各3ml于荧光比色皿中，在-25℃温度下冻结成冰，完成冰相样品制备，准备测定。实验结果如表3所示。

表3冰相中蒽和芘含量的测定

附图1为冰相中蒽的同步荧光光谱图，由图1可知在波长差△λ＝155nm时，不同浓度蒽溶液均在同一波长248.15nm处出现特征峰并且没有发生偏移现象，此外不同浓度蒽溶液之间特征峰的荧光强度存在一定的梯度关系，由此证明蒽的荧光强度与浓度之间存在良好线性关系。

附图2为冰相中芘的同步荧光光谱图，由图2可知在波长差△λ＝40nm时，不同浓度芘溶液均在同一波长334nm处出现特征峰并且没有发生偏移现象，此外不同浓度芘溶液之间特征峰的荧光强度存在一定的梯度关系，由此证明芘荧光强度与浓度之间存在良好线性关系。

对比例1：冰相实验条件下蒽和芘助溶剂的优选

在常温条件下研究PAHs问题领域通常采用甲醇等助溶剂，但甲醇的熔点较低达到-97℃，难以将溶液进行冷冻，若降低甲醇使用比例，导致PAHs不能完全溶解，直接造成实验数据误差，由此可见，助溶剂甲醇并不适宜在冰相下使用。

乙腈，无色液体，有着优良的溶剂性能，并且熔点相对甲醇更低。通过实验发现，配制PAHs溶液时，助溶剂乙腈能够使其充分溶解，静置24小时后溶液澄清且无沉淀物。此外，在冰相条件下，溶液容易冷冻且无晶体析出。在-25℃温度下冷冻1小时后置于常温下融化，融化后溶液澄清无晶体析出，满足研究冰相中PAHs含量和行为的基本条件。

在△λ＝155nm和△λ＝40nm的条件下进行同步荧光扫描，乙腈在两种波长差条件下的特征峰与蒽和芘的特征峰没有出现重叠现象，对本实验建立的方法不会造成影响。

对比例2：利用同步荧光法和高效液相色谱法同时对冰相中蒽和芘含量测定的对比分析

冬季北方地区气温较低，水体易冰冻，对水样进行实时检测存在困难与不便。本实例将实地采样，利用同步荧光法和高效液相色谱法同时对冰相中的蒽和芘含量进行测定，通过测定结果对两种测定方法进行对比分析。

样品源于细河(辽宁省沈阳市城内)，对细河水样进行三次取样(取样时间为冬季12月中旬至1月末)，每次取样时间间隔15天。冬季气温低，河流冻结成冰，利用冰刀、电锯等工具对冰体按照10mm比色皿规格进行切割，共取样品两组，冰体选择为河流液面5cm以下。一组样品置于比色皿中在室温下融化后采用高效液相色谱法测定；另外一组，切割后样品置于比色皿中直接采用实施例1的一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法同步荧光法进行测定。测定结果如表4所示。

表4实际样品测定结果对比

注：1#为高效液相色谱法测定结果；2#为同步荧光法测定结果。

从测定对比结果中分析，蒽和芘的测定相对误差均小于30.0％，基本符合国家标准(小于30.0％)的要求。由此可见，本发明建立的冰相下快速测定蒽和芘的同步荧光法具有测定数据可靠，操作简单等优点，为冰相环境下的检测和研究提供快速、简便的技术手段。

Claims (6)

1.一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)首先，选取乙腈作为助溶剂，将分别含有蒽和芘的样品冻结成冰；

2)其次，利用同步荧光法，分别考察在△λ＝0-180nm波长范围内每隔10nm样品的同步荧光光谱，用不同的波长差值进行恒波长同步扫描，确定优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件；

3)再其次，利用优化后的检测条件，建立测定蒽和芘的同步荧光法标准曲线，以此建立用于快速测定冰相中蒽和芘含量的同步荧光法；

4)利用建立的同步荧光法快速测定冰相中蒽和芘含量。

2.如权利要求1所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，步骤1)乙腈作为冰相中蒽和芘的助溶剂，其含量占样品溶液总体积4±0.1％。

3.如权利要求1所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，步骤2)所述优化同步荧光法测定蒽和芘的检测条件为：蒽△λ＝155nm，特征峰为248.15nm；芘△λ＝40nm，特征峰为334nm。

4.如权利要求1所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，步骤3)蒽的同步荧光法标准曲线为y＝14.971c+23.322,R²＝0.9860；芘的同步荧光法标准曲线为y＝9.0757c+0.0218,R²＝0.9991。

5.如权利要求1所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，步骤4)具体为：利用取样工具从冰体中取样作为待测冰体，对待测冰体按照比色皿的规格进行切割，将切割完的待测冰体直接利用建立的同步荧光法测定，从而达到快速同时测定冰相中蒽和芘含量的目的。

6.如权利要求5所述一种快速测定冰相中蒽和芘含量的方法，其特征在于，所述待测冰体的选择为冰相液面5cm以下。