专利名称：：苯并[a]芘和苯并[k]荧蒽同时快速检测方法
技术领域：
：本发明属于荧光光谱测量方法，特别是用于多环芳烃的检测方法。
背景技术：
：多环芳烃(PAHs)是典型的持久性有机污染物，具有毒性，生物蓄积性，半挥发性，在环境中分布广泛。其中致癌性最强，对人类危害最大的苯并[a]芘(简称BaP，下同)，己经被作为环境受PAHs污染的指标，因此对于BaP的检测尤为重要[1'3]。目前，针对于PAHs的检测方法有多种，常用的有气相色谱法(GC)，液相色谱法(LC)，荧光法等[4—8]。其中GC需要消耗载气，而且对于沸点高，热稳定性差的物质很难进行分离。LC可以很好的弥补GC的缺点，但是实验耗时长，需要配制大量流动相。荧光法利用物质发射荧光的特性和其本身所具有的激发光谱和发射光谱来完成定性定量的分析，现已成为一种重要且有效的光谱化学分析手段，它具有简便快速，高度特异性等优点[9，1()]。同步荧光法与常规荧光法的区别在于它可同时扫描激发和发射两个单色器波长，由测得的荧光强度信号与对应的激发波长(或发射波长)构成同步荧光光谱。如HomduttSharma[11]等采用此项技术，测定经超声波萃取后的悬浮颗粒中PAHs的含量，并分析了BaA、Pyr、Chry、Flan、Phen和BghiP的季节性分布变化；M.S.GarciaFalc6n[12]等考察了溶剂和溶解氧对BaP含量测定的影响；李静红等[13]对混合物苯并蒽和9,10-二甲基蒽进行同步扫描，克服了两者激发和发射光谱相互重叠，用经典荧光光谱无法直接分析的缺点；蒋淑艳[14]研究了BaP的同步荧光测定条件，用校正系数来消除同系物BKF对BaP的测定干扰等。一些研究表明，A入的选取范围较宽。如谢跃勤等在用零交点一阶导数同步荧光法测定BaP和BKF时，采用AA=22nm;许孙曲等用恒波长同步荧光光谱法测定西班牙Galicia地区饮用水和地表水中PAHs，采用AA=l20nm—次扫描，同时测定了6种大分子PAHs。另外，还有采用△A=l5nm的同步荧光技术同时进行多组分的鉴别和测定等。目前，对于环境中致癌性强、危害性大的BaP的检测，急需开发简便快捷、灵敏度高的检测方法也是一个亟待解决的问题。特别是在当今世界，分析手段简捷化、分析仪器小型化已经成为一个必然的发展趋势，这就更彰显出研究快速检测BaP方法的必要性。参考文献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.孙胜龙.环境激素与人类未来[M].北京:化学工业出版社,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.孙毓庆,胡育筑.分析化学[M].北京:科学出版社,2006,278-279,27.10.许金钩,王尊本.荧光分析法[M].北京:科学出版社，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.李静红,张万友,于连生.恒波长同步荧光光谱同时分析苯并蒽和9,10-二甲基蒽.东北电力学院学报,1995,15(4):64-67.14.蒋淑艳.BaP的同步荧光测定条件研究.光谱学与光谱分析,l997,17(3):115-118.
发明内容本发明的目的是建立一套简便、快速、精确的测试BaP(苯并[a]芘的简称，下同)和BKF(苯并[k]荧蒽的简称，下同)的方法。本发明的技术方案为建立BaP和BKF荧光强度和浓度之间相互关系选用正己烷作为溶剂配制0.025ppm的16种美国环保署(EPA)优先控制的PAHs标准样品。用美国Varian公司的CaryEclipse型荧光分光光度计，在实验优化出的AA=137nm(Xex=245.93，Xem=400.90)条件下扫描，只有BaP和BKF在发射波长230-350nm范围内出现分辨率较高的荧光谱图(见附图1)，其余14种PAHs在该条件下几乎没有荧光性。同步荧光峰265.79nm处对应的是BaP，在291.85nm处对应的是BKF。附图1是A入=137nm时混标16的荧光光谱图。因为BaP和BKF谱图部分相互重叠，而且荧光强度具有加和性，利用Lambert-Beer定律推导出这两种物质荧光强度和浓度间的定量关系。Lambert-Beer定律当一束单色光通过均匀溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。A=sic其中A为吸光度，S为摩尔吸光系数，l为介质厚度，C为溶液的摩尔浓度。当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分间不存在相互作用时，则该溶液对波长为X的总吸光度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。可用下式表示A总A!+A2+A3+…+An因为荧光强度/f正比于吸收的光量4和荧光量子效率(p:々=94由Lambert-Beer定律i"a=/0(1-10—sJc)(/0—入射光强度)/f=cp/0(l-10-s/c)=cp/0(l-e-2'3e/c)浓度很低时，将括号项近似处理后.-/f=2.3cp7qs/c=Xc把在波长265.79nm和291.85nm处所对应得荧光强度设为/265,9jP/29185ra。&、《2、、为常数项，CBaP、C^分别为BaP、BKF的浓度，得到联立方程组(1):Z265.79柳=^iCfiaP+《2。肌,^291.85"w—《c5a/5+《2c5/:f(1)按照表1中的4个扫描条件分别制作BaP和BKF的工作曲线(见附图2)，由其各自的斜率来确定方程组(l)中的四个常数。将斜率代入方程组(l)，得到方程组(2):r26579鹏=3634.308C，+6663.000C鮮J細鹏=1術68C5a/)+23741.243C鮮(2)ppmcBaP的线性范围为0.00060.250卯m,BKF的线性范围为0.00070.040表l工作曲线参数PAHs扫描条件工作曲线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产402.87證I=6663.000*C-0.09990.98265K23BaPXex尸308.00nm入em产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,综上所述，在A入437nm条件下测定样品，若在波长265.79nm处有荧光峰出现，可定性为BaP，同理波长291.85nm处为BKF。将这两个波长对应的荧光强度带入方程组(2)就可求出CBaP、C服F的含量。用本发明方法测定的BaP和BKF的相对标准偏差分别为3.42%和4.06°/。；BaP和BKF的检出限分别为0.8206ng/mL和0.1256ng/mL。用HPLC法验证本实验结果，并进行显著性t检验(P:95。/。)(见表2)。查统计表双侧检验数据，得^.。5,18=2.101，即^</,,18，说明这两种方法分析结果的平均值和精密度不存在显著性差异，即两种方法可以互相替代，本实验方法是可行的。表2f检验数据表BaPBKF同步荧光法的均值g0.020200扁16HPLC法的均值^0.019950.010030扁6304760扁294108两种方法的f值0.88660.9884本发明建立了BaP和BKF的荧光强度和浓度的定量关系方程(见方程组2)，通过扫描试样在1分钟之内可以直接获得BaP和BKF的浓度值。经t检验分析，本方法是可行的。本方法较HPLC法无需流动相，具有操作简便快捷、准确可靠等特点，可作为检测BaP仪器芯片化的理论依据。附图1为A^137nm时混标16的荧光光谱附图2为参照表1的4个扫描条件，BaP和BKF的各自工作曲线具体实施例方式本发明进行了6组不同浓度的BaP和BKF溶液的测定，结果见表3。表3六组不同浓度的BaP和BKF的测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、苯并[a]芘和苯并[k]荧蒽同时快速检测方法，为荧光光谱法，其特征在于用正己烷作为溶剂配制0.025ppm的的16种PAHs标准样品，用荧光分光光度计在实验优化出的Δλ＝137nm的条件下进行扫描，只有BaP和BKF在发射波长230-350nm范围内出现分辨率较高的荧光谱图；同步荧光峰在265.79nm处对应的是BaP，在291.85nm处对应的是BKF；上述Δλ＝137nm，其λex＝245.93，λem＝400.90；由于BaP和BKF荧光谱图部分相互重叠，利用Lambert-Beer定律推导出这两种物质荧光强度和浓度间的定量关系将在波长265.79nm和291.85nm处所对应得荧光强度设为I265.79nm和I291.85nm；K1、K2、K1′、K2′为常数项，CBaP、CBKF分别为BaP、BKF的浓度，得到联立方程组(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>参见下述条件PAHs扫描条件工作曲线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分别扫描不同浓度的单标，由工作曲线斜率来确定方程组(1)中的四个常数；将斜率代入方程组(1)，得到方程组(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的线性范围为0.0006～0.250ppm，BKF的线性范围为0.0007～0.040ppm；根据用荧光分光光度计在Δλ＝137nm条件下扫描的BaP和BKF荧光谱图和方程组(2)对BaP和BKF进行定性或定量检测。2、根据权利要求1所述BaP和BKF快速检测方法，其特征在于所述对BaP和BKF进行定性检测为在AA-137nm条件下测定样品，若在波长265.79nm处有荧光峰出现，可定性为BaP，同理波长291.85nm处为BKF。3、根据权利要求1所述BaP和BKF快速检测方法，其特征在于所述对BaP和BKF进行定量检测为将这两个波长对应的荧光强度带入方程组(2)就可求出CBaP、Cbkf的含量。全文摘要苯并[a]芘和苯并[k]荧蒽同时快速检测方法。用正己烷为溶剂配制0.025ppm的16种PAHs标准样品，用荧光分光光度计在实验优化出的Δλ＝137nm的条件下进行扫描，只有BaP和BKF在发射波长230-350nm范围内出现分辨率较高的荧光谱图，同步荧光峰265.79nm处对应的是BaP，在291.85nm处对应的是BKF。由于BaP和BKF荧光谱图部分重叠，可利用Lambert-Beer定律推导出两种物质荧光强度和浓度之间的定量关系，得到如上方程组，根据用荧光分光光度计在Δλ＝137nm条件下扫描的BaP和BKF荧光谱图和该方程组对BaP和BKF进行定性和定量检测。文档编号G01N21/64GK101639442SQ20091001358公开日2010年2月3日申请日期2009年9月1日优先权日2009年9月1日发明者刘晓星,超赵申请人:大连海事大学