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        三維熒光在水質(zhì)分析行業(yè)的應(yīng)用

        發(fā)布時(shí)間:2024-08-12
        三維熒光光譜(eem)是將熒光強(qiáng)度以等高線方式投影在以激發(fā)光波長(zhǎng)和發(fā)射光波長(zhǎng)為縱橫坐標(biāo)的平面上獲得的譜圖,圖像直觀,所含信息豐富。
        三維熒光光譜(eems)能同時(shí)獲得激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)信息,且因有機(jī)物種類和含量不同而各異,具有與水樣(溶液)一一對(duì)應(yīng)的特點(diǎn),就像人的指紋一樣,所以被稱為水的“熒光指紋”。
        應(yīng)用簡(jiǎn)介
        由于三維熒光光譜具有與物質(zhì)組成成分一一對(duì)應(yīng)的光譜特性,根據(jù)此特性三維熒光光譜可廣泛應(yīng)用于水質(zhì)檢測(cè)、食品檢測(cè)等領(lǐng)域。本期技術(shù)分享我們來(lái)針對(duì)性三維熒光在水質(zhì)分析的應(yīng)用進(jìn)行全面探討。
        能表征水中(特別是廢水)有機(jī)物含量和性質(zhì)的水質(zhì)指標(biāo)一直是水質(zhì)研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。傳統(tǒng)表征水質(zhì)有機(jī)污染的指標(biāo)如化學(xué)需氧量(cod)和生化需氧量(bod)的測(cè)量需耗時(shí)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天,不能及時(shí)反映水質(zhì)變化,而且只能反映有機(jī)物總量,不能展現(xiàn)有機(jī)物成分,例如無(wú)法區(qū)分易降解、可降解和不易降解的有機(jī)物或者降解速率快和慢的有機(jī)物。這些不足使得污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)和運(yùn)行長(zhǎng)期只能依賴經(jīng)驗(yàn)。三維熒光光譜為這些問(wèn)題解決提供了近乎完美的方案。
        水質(zhì)分析應(yīng)用一:河水/湖水水質(zhì)
        溶解性有機(jī)質(zhì)是(dom) 主要是由含氧、氮和硫的氨基酸、脂肪族、芳香族等功能團(tuán)組成的異質(zhì)碳?xì)浠衔?,遍存在于湖泊、河流等自然水體中,對(duì)污染物的溶解、吸附解吸、毒性以及遷移轉(zhuǎn)化特性影響非常大,影響著水生環(huán)境中生化性質(zhì),被用來(lái)表征水質(zhì)特征。三維熒光光譜研究的熒光溶解性有機(jī)物(fdom)或者有色溶解有機(jī)(cdom)是dom的重要組成部分,其重要組成部分及其三維熒光發(fā)光峰位如表1所示
        表1 dom各類物質(zhì)對(duì)應(yīng)的特征峰
        序號(hào)
        ex/em(nm)
        代表物質(zhì)
        1
        210~230,260~280/280~310
        類蛋白質(zhì)熒光團(tuán),主要為類酪氨酸
        2
        220~240,260~280/320~350
        類色氨酸
        3
        240~260/380~410
        紫外區(qū)類富里酸
        4
        330~350nm/380~410
        可見(jiàn)光區(qū)類富里酸
        5
        260~300nm/475~510
        類胡敏酸
        6
        250~290/290~330
        微生物代謝產(chǎn)物
        通過(guò)熒光定量分析(熒光光譜區(qū)域積分法 fluorescence regional integration)可將熒光區(qū)域量化,進(jìn)而量化水中各組分的含量,根據(jù)水中各成分的含量和比例確定污染源以及水質(zhì)的污染程度。有報(bào)道稱dom與氮、磷的遷移和轉(zhuǎn)換有關(guān),與mn、as、cr等金屬濃度也存有潛在相關(guān)性,同時(shí)金屬離子、ph值、基團(tuán)濃度對(duì)dom的熒光猝滅/增強(qiáng)的影響尚未有定論。
        水質(zhì)分析應(yīng)用二:城市污水
        我國(guó)目前仍然存在較嚴(yán)重的污水偷排以及事故性污染排放, 對(duì)水環(huán)境質(zhì)量影響十分嚴(yán)重。如何監(jiān)控偷排以及診斷污染類型是當(dāng)前水質(zhì)預(yù)警研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)污水的三維熒光譜進(jìn)行分析,可以有效的區(qū)分生活污水和工業(yè)廢水,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水排放是否達(dá)標(biāo),檢驗(yàn)濕地等環(huán)境對(duì)污水的深度處理能力,根據(jù)污水中各組分的不同針對(duì)性的進(jìn)行分類處理。
        水質(zhì)分析應(yīng)用三:石化廢水
        通過(guò)三維熒光技術(shù)能快速地檢測(cè)分析出石化工廠排出的污水變化,根據(jù)污水中各種組分的變化,監(jiān)控生成過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié),以及對(duì)污水進(jìn)行分類處理。石化廢水中各組分的含量與其熒光強(qiáng)度存在較強(qiáng)的線性關(guān)系,通過(guò)對(duì)比就能確認(rèn)廢水中各組分的比例。
        水質(zhì)分析應(yīng)用四:石油檢測(cè)
        三維熒光的主峰位置是反映原油性質(zhì)的主要參數(shù),不同含油氣盆地性質(zhì)類似的原油,三維熒光主峰位置的激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)對(duì)基本不變。常規(guī)原油由t1、t2、t3峰連續(xù)組成。各峰的地球化學(xué)意義如表所示。根據(jù)主峰t1陡度以及與t2、t3連線與x軸的夾角,可以區(qū)分凝析油、輕重質(zhì)油、輕質(zhì)油等。
        表3
        峰序
        ex/em(nm)
        代表物質(zhì)
        t1
        230/340
        二環(huán)、三環(huán)芳烴化合物
        t2
        260/360
        三環(huán)芳烴化合物
        t3
        280/330
        一環(huán)、二環(huán)芳烴化合物
        t4
        λem=400
        三環(huán)、四環(huán)芳烴化合物
        t5
        λem=440
        五環(huán)芳烴化合物
        在石油勘探過(guò)程中,可通過(guò)對(duì)該地區(qū)的石油三維熒光譜數(shù)據(jù)的分析,能進(jìn)行油氣性質(zhì)識(shí)別(氣到油、由輕質(zhì)油到重質(zhì)油的變化,其特征峰的發(fā)射波長(zhǎng)由短波長(zhǎng)向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng))、油油和油原對(duì)比(油氣系統(tǒng)的劃)、儲(chǔ)層含油氣性識(shí)別及油氣性質(zhì)預(yù)測(cè)、區(qū)分原油和鉆井液添加劑、地下含油氣性預(yù)測(cè)(通過(guò)分析地表或者底下一定深度的水、土壤)、界定古油水界面、油氣成熟度的評(píng)價(jià)、石油餾分的鑒別。
        三維熒光結(jié)合同步熒光也可以進(jìn)行石油勘探(通過(guò)對(duì)地表或者底下一定深度的水、土壤光譜的分析,確定該地區(qū)的是否含油以及含油品質(zhì)等信息)、測(cè)試原油濃度等。
        卓立漢光新推出smartfluo-pro 三維熒光光譜系統(tǒng),可快速檢測(cè)液體中的有機(jī)化合物(dom),每個(gè)樣品僅需數(shù)十秒或者幾分鐘,即可及時(shí)識(shí)別液體中的有機(jī)物成分。
        具體應(yīng)用如下:
        提供水中有機(jī)污染物的檢測(cè);
        自來(lái)水中微生物污染的檢測(cè);
        評(píng)價(jià)凈水工藝及再生水對(duì)環(huán)境的危害;
        食品中各組成成分定量分析及農(nóng)藥殘留檢測(cè);
        產(chǎn)品特色:
        1、測(cè)試速度快,短數(shù)秒內(nèi)出測(cè)試結(jié)果;
        2、穩(wěn)定性高,便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)樣,打破實(shí)驗(yàn)室測(cè)試模式;
        3、靈敏度高,儀器檢測(cè)限<0.1μg/l,具有科研指標(biāo)的應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品
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