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三維熒光光譜(EEM)是將熒光強度以等高線方式投影在以激發(fā)光波長和發(fā)射光波長為縱橫坐標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)能同時獲得激發(fā)和發(fā)射波長信息，且因有機物種類和含量不同而各異，具有與水樣(溶液)一一對應的特點，就像人的指紋一樣，所以被稱為水的“熒光指紋”。
應用簡介
由于三維熒光光譜具有與物質組成成分一一對應的光譜特性，根據此特性三維熒光光譜可廣泛應用于水質檢測、食品檢測等領域。本期技術分享我們來針對性三維熒光在水質分析的應用進行全面探討。
能表征水中(特別是廢水)有機物含量和性質的水質指標一直是水質研究領域的重要內容之一。傳統(tǒng)表征水質有機污染的指標如化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)的測量需耗時數(shù)小時甚至數(shù)天，不能及時反映水質變化，而且只能反映有機物總量，不能展現(xiàn)有機物成分，例如無法區(qū)分易降解、可降解和不易降解的有機物或者降解速率快和慢的有機物。這些不足使得污水處理設施的設計和運行長期只能依賴經驗。三維熒光光譜為這些問題解決提供了近乎完美的方案。
水質分析應用一：河水/湖水水質
溶解性有機質是(DOM) 主要是由含氧、氮和硫的氨基酸、脂肪族、芳香族等功能團組成的異質碳氫化合物，遍存在于湖泊、河流等自然水體中，對污染物的溶解、吸附解吸、毒性以及遷移轉化特性影響非常大，影響著水生環(huán)境中生化性質，被用來表征水質特征。三維熒光光譜研究的熒光溶解性有機物(FDOM)或者有色溶解有機(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各類物質對應的特征峰
序號 | EX/EM(nm) | 代表物質 |
1 | 210~230,260~280/280~310 | 類蛋白質熒光團，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 | 微生物代謝產物 |
通過熒光定量分析(熒光光譜區(qū)域積分法 fluorescence regional integration)可將熒光區(qū)域量化，進而量化水中各組分的含量，根據水中各成分的含量和比例確定污染源以及水質的污染程度。有報道稱DOM與氮、磷的遷移和轉換有關，與Mn、As、Cr等金屬濃度也存有潛在相關性，同時金屬離子、PH值、基團濃度對DOM的熒光猝滅/增強的影響尚未有定論。
水質分析應用二：城市污水
我國目前仍然存在較嚴重的污水偷排以及事故性污染排放, 對水環(huán)境質量影響十分嚴重。如何監(jiān)控偷排以及診斷污染類型是當前水質預警研究的重點和難點問題。通過對污水的三維熒光譜進行分析，可以有效的區(qū)分生活污水和工業(yè)廢水，實時監(jiān)測污水排放是否達標，檢驗濕地等環(huán)境對污水的深度處理能力，根據污水中各組分的不同針對性的進行分類處理。
水質分析應用三：石化廢水
通過三維熒光技術能快速地檢測分析出石化工廠排出的污水變化，根據污水中各種組分的變化，監(jiān)控生成過程中出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，以及對污水進行分類處理。石化廢水中各組分的含量與其熒光強度存在較強的線性關系，通過對比就能確認廢水中各組分的比例。
水質分析應用四：石油檢測
三維熒光的主峰位置是反映原油性質的主要參數(shù)，不同含油氣盆地性質類似的原油，三維熒光主峰位置的激發(fā)波長與發(fā)射波長對基本不變。常規(guī)原油由T1、T2、T3峰連續(xù)組成。各峰的地球化學意義如表所示。根據主峰T1陡度以及與T2、T3連線與x軸的夾角，可以區(qū)分凝析油、輕重質油、輕質油等。
表3
峰序 | EX/EM(nm) | 代表物質 |
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 |
在石油勘探過程中，可通過對該地區(qū)的石油三維熒光譜數(shù)據的分析，能進行油氣性質識別(氣到油、由輕質油到重質油的變化，其特征峰的發(fā)射波長由短波長向長波長方向移動)、油油和油原對比(油氣系統(tǒng)的劃)、儲層含油氣性識別及油氣性質預測、區(qū)分原油和鉆井液添加劑、地下含油氣性預測(通過分析地表或者底下一定深度的水、土壤)、界定古油水界面、油氣成熟度的評價、石油餾分的鑒別。
三維熒光結合同步熒光也可以進行石油勘探(通過對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等信息)、測試原油濃度等。
卓立漢光新推出SmartFluo-Pro 三維熒光光譜系統(tǒng)，可快速檢測液體中的有機化合物(DOM)，每個樣品僅需數(shù)十秒或者幾分鐘，即可及時識別液體中的有機物成分。
具體應用如下：
提供水中有機污染物的檢測；
自來水中微生物污染的檢測；
評價凈水工藝及再生水對環(huán)境的危害；
食品中各組成成分定量分析及農藥殘留檢測；
產品特色：
1、測試速度快，短數(shù)秒內出測試結果；
2、穩(wěn)定性高，便于現(xiàn)場測樣，打破實驗室測試模式；
3、靈敏度高，儀器檢測限＜0.1μg/L，具有科研指標的應用級產品
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