导数同步荧光法测定水体中双酚A的含量
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目前双酚 A 的检测方法主要有 GC - M S[ 6- 7] 、 LC - M S[ 8- 9] 、 HPLC[ 4 - 10] 等, 常与液液微萃取 [ 11] 、 固相萃取 [ 12] 、固相微萃取 [ 13] 、搅拌子吸附萃取 [ 6] 等样品前处理技术联用。但色谱分析法操作繁琐、 耗时长、成本较高; 荧光法因操作简单、快速、灵敏度高而备受关注, 已有的文献报道有双酚 A 的直 接荧光法的研究 [ 14 - 15] 等, 但实际水样成分复杂, 荧光法的检测结果并不理想。导数荧光光谱法可通过 导数技术放大窄带灵敏度、抑制宽带, 同步荧光法具有窄化光谱的作用。两者结合能产生协同效应, 具有提高灵敏度、改善分辨能力、排除基体干扰等特点。
Abstrac:t The determ ination o f bisphenol A ( BPA ) so lution m ixed w ith cyclodextrin ( CD) w ere stud ied by der ivative synchronous f luorescence spectrom etry. T he experim ent resu lts ind icated that the derivat ive synchronous fluorescence spectra of m ix ture and m atrix w ere separated abso lutely, and the m atrix effect was elim inated. The effects of pH, amount o f CD and salin ity on the derivative syn chronous fluorescence intensity w ere studied. A novel m ethod w as deve loped for the determ inat ion of BPA by derivat ive synchronous fluorescence spectrom etry. T he ca libration curve of BPA w as linear in the range o f 1 5- 500 g L- 1 w ith a de tect ion lim it of 0 46 g L- 1. T he m e thod w as successfully used in the d irect determ inat ion of BPA in tap w ater, bo tt led w ater and pond w ater. T he spiked re coveries w ere in the range of 94% - 104% w ith RSD s of 0 76% - 4 4% . Key wo rds: bispheno l A; pH; cyclodextrin; derivative synchronous fluorescence spectra
比较 CD- BPA溶液的同步荧光光谱和导数同步 荧光光谱 (图 1B、 C ) 可看出, 同步荧光法经导数技术 处理后, 峰形更突出, CD 与 BPA 的空白背景干扰降 低, 对低浓度待测物进行测定时, 能将其弱的信号从 复杂背景中区分出来。
图 1 环糊精、双酚 A、 环糊精 - 双 酚 A 的 荧光光谱 ( A )、同步荧光光 谱 ( B ) 与导数同步荧光光谱 ( C)
1 实验部分
1 1 试剂与仪器
双酚 A ( 优级纯, 阿拉丁试剂 (上海 ) 有限公司 ) , 环糊精 ( 分析纯, 上海源叶生物科技有限公 司 ) , 二次蒸馏水; 970CRT 荧光分光光度计 ( 上海三科仪器有限公司 ) 。
1 2 标准样品及水样的制备
标准样品制备: 称取一定量的双酚 A 标准品溶于 水, 配成 50 m g L- 1的标准贮备液; 移取标准贮备液 配制成系列标准工作溶液; 称取一定量 环糊精溶于 水, 配成 0 04 m ol L- 1的标准溶液。水样制备: 采 集自 来 水、 桶 装水、池 塘 水 等 水样 各 500 mL, 用 0 45 m 的滤膜过滤后, 保存在冰箱 ( 4 ) 中备用。
(暨南大学 化学系, 广东 广州 510632)
摘 要: 采用以 环糊精 ( CD ) 作分散剂的导数同步荧光光谱法测定了水溶液中双酚 A ( BPA )的含量, 结果 显示 BPA 与溶液基体的导数同步荧光光谱完全分开, 背景干扰被消除 。考察了 pH、 CD 的用量以及 盐效应 等因素对同步荧光光谱 的影响, 建立了一 种导数 同步荧光 光谱法 直接测 定水体 中 BPA 的新 方法。该方 法检 测水体中 BPA 的线性范围为 1 5~ 500 g L- 1, 检出 限为 0 46 g L- 1, 用于 桶装水、自 来水、池塘 水等 实际水体的测定, 回收率为 94% ~ 104% , 相对标准偏差为 0 76% ~ 4 4% 。 关键词: 双酚 A; pH; 环糊精; 导数同步荧光光谱 中图分类号: O 561 3; O 625 31 文献标识码: A 文章 编号: 1004- 4957( 2010) 11- 1190- 04 do:i 10 3969 / j issn 1004- 4957 2010 11 016
1 3 导数同步荧光法
用 1 cm 石英荧光 池, 设 置 != 20 nm, 激发、 发射狭缝宽度为 5 nm, 高速扫描速率, 在 220~ 400 nm 范围内对样品进行同步荧光光谱扫描, 并做一级 导数处理。
2 结果与讨论
2 1 荧光光谱图
分别对 BPA、 CD、 BPA - CD 溶液进 行荧光 光谱扫描, 测得其最大激发波长为 291 nm, 最大发射 波长分别为 316、 318、 315 nm。由图 1A 可看出, 未 加 环糊精时, 291 nm 激发波长处引发的散射峰与 BPA 荧光发射峰完全分离; 加入 环糊精后, BPA 的 荧光强度增强, 但激发波长引发的散射峰和荧光发射 峰部分 重叠, 散射峰 与发射 峰未能 完全分 开, 可 见 BPA - CD 溶液的荧光发射峰与最大激发波长引起的 散射峰相互干扰, 不能准确地测定 BPA 的含量。
2 2 导数同步ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光光谱
导数同步荧光光谱法测量样品时, !是 非常重 要的参数, 直接影响方法的灵敏度和选择性。实验考 察了 !分别为 0、 10、 20、 30、 40、 50 nm 时 CD 溶液及 CD - BPA 溶液的同步荧光光谱。结 果表明 当 != 20 nm 时, CD - BPA 体系的同步荧 光强度 明显增强, 但空白背景 干扰大 ( 见图 1B ) 。本 文的同 步荧光光谱均在 != 20 nm 条件下测得。
近二十年来研究发现, 环境中存在一些干扰人和动物内分泌系统的污染物, 这些污染物会影响人 体和动物的正常发育与成长, 称为内分泌干扰物, 该干扰物可分为天然和人工合成两类。其中双酚 A ( BPA ) 是一种典型的人工合成的内分泌干扰物, 作为人工合成环氧树脂和聚碳酸树脂的单体, 广泛应 用于塑料生产领域 [ 1- 2] 。据相关文献报道, 在河流、湖泊、自来水、废水等 [ 3- 5] 水体中均检出双酚 A, 双酚 A 的污染问题已引起人们的极大关注, 2007年我国已将双酚 A 列入饮用水卫生标准监测指标之中。 因此, 建立一种简单、快速、灵敏度高的双酚 A分析方法十分必要。
合, 减少与 BPA 的包裹作用, 分子移动自由度增加, 去活碰撞增强, 使激发态 BPA 分子与水分子接触,
降低了 BPA 的荧光发射速率常数。为此, 本文所有 BPA 的测定均在 pH 4 0的 HC l- NaOH 介质中进行。
2 4 CD 用量的影响
CD 能增强水溶液中 BPA 的荧光强度, 主要原因是 [ 17 ] CD 可增强 BPA 的荧光发射速率常数, 减
双酚 A 在水体中的荧光强度低, 而 环糊精 ( CD ) 能增强水体中双酚 A 的荧光强度 [ 15 ] , 采用导
收稿日期: 2010 - 05- 28; 修回日期: 2010- 08 - 20 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 41076068) 第一作者: 丁 博 ( 1985- ) , 男, 硕士研究生, 河南南阳人 通讯作者: 尹平河, Te:l 020- 85227796, E - ma i:l ty inph@ jnu edu cn
第 29 卷 第 11期 2010年 11月
分析测试学报 FEN X I CESH I XU EBAO ( Journal of Ins trum en tal A nalys is)
V ol 29 No 11 1190~ 1193
导数同步荧光法测定水体中双酚 A的含量
丁 博, 尹平河, 刘玉芳, 李 蔷
第 11 期
丁 博等: 导数同步荧光法测定水体中双酚 A 的含量
1191
数同步荧光光谱法 [ 16] 对水体中的双酚 A 进行分析, 可有效区分水体中其他物质的荧光峰, 显著提高检 测的灵敏度及选择性。据此建立了导数同步荧光光谱法测定水体中双酚 A 的新方法, 并用于自来水、 桶装水、池塘水等实际水样中双酚 A 含量的测定, 结果满意。
2 5 盐效应分析
激发态的 BPA 分子易与大体积的水分 子接 触, 造成 荧 光 猝 灭, 因 此 考 察了 不 同 浓 度 的 N aC l对 BPA 荧 光 强 度 的 影 响。 当 pH = 4 0,
CD的浓度 为 1 0 ! 10- 3 m o l L- 1 时, 在 150 g L- 1的 BPA 溶液中, 检 测加入 N aC l的 浓度 分别为 0 01、 0 05、 0 1、 0 5、 1 0 m o l L- 1时 BPA 和 CD混合溶液的同步荧光强度。结果表 明, 含有 0 1 m ol L- 1N aC l的 BPA - CD 溶液 的同步荧光强度 最大, 原因可 能是一定浓度 范 围的 NaC l与 CD 具有 协同作用, 使激发态 的 BPA 不与水分子接触, 增强了 BPA 的荧光强度, 然而 NaC l浓度增加到一定的数值后, 继续增大 N aC l浓度反而抑制了 CD的荧光增强作用。所 以本文测定 BPA 时, 加入 0 1 m o l L- 1的 N aC l。
F ig 1 F luorescence spectra( A ), synchronous fluorescence spec tra( B) and der ivative synchronous fluorescence spectra( C) o f CD, BPA and CD - BPA
D irect D eterm ination o f B ispheno lA inW ater by D erivative Synchronous F luorim etry
D ING Bo, Y IN P ing he, L IU Yu fang, L I Q iang
( D epa rtm en t of Chem istry, Jinan U n iversity, G uangzhou 510632, China)
少分子移动自由度, 避免去活碰撞, 保持适宜的微环境以及保护激发态不与大体积水分子和猝灭剂接
触。同时 BPA的荧光强度随着 CD浓度增大而达到一个极限值 ( CD 浓度过低时未能将 BPA 分子分 散包裹, 过大时包裹严实, 影响 BPA 荧光发射 ) ; 如图 2B 所示, 当 CD 的浓度为 1 0 ! 10- 3 m ol L- 1时, 150 g L- 1 BPA 的同步荧光强度达到最大值。故采用 1 0 ! 10- 3 m o l L- 1的 CD 作荧光增强剂。
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分析测试学报
第 29卷
2 3 pH 的影响
CD 在酸性条件下使 BPA 荧光动态猝灭程度加强[ 17 ], 因此 pH 值的变化对 BPA 的荧光强度具有一
定的影响。探讨了两种介质中不同 pH 值对 CD- BPA溶液同步荧光强度的影响, 结果见图 2A。当 pH = 4 0时, 150 g L- 1 BPA 的同步荧光强度最大, 但通过磷酸与磷酸盐调节 pH 时, 溶液的同步荧光强度 比通过盐酸 - 氢氧化钠调节的低, 可能跟 CD 的分子结构有关, CD 中有大量的氢键, 易与 PO34- 结
Abstrac:t The determ ination o f bisphenol A ( BPA ) so lution m ixed w ith cyclodextrin ( CD) w ere stud ied by der ivative synchronous f luorescence spectrom etry. T he experim ent resu lts ind icated that the derivat ive synchronous fluorescence spectra of m ix ture and m atrix w ere separated abso lutely, and the m atrix effect was elim inated. The effects of pH, amount o f CD and salin ity on the derivative syn chronous fluorescence intensity w ere studied. A novel m ethod w as deve loped for the determ inat ion of BPA by derivat ive synchronous fluorescence spectrom etry. T he ca libration curve of BPA w as linear in the range o f 1 5- 500 g L- 1 w ith a de tect ion lim it of 0 46 g L- 1. T he m e thod w as successfully used in the d irect determ inat ion of BPA in tap w ater, bo tt led w ater and pond w ater. T he spiked re coveries w ere in the range of 94% - 104% w ith RSD s of 0 76% - 4 4% . Key wo rds: bispheno l A; pH; cyclodextrin; derivative synchronous fluorescence spectra
比较 CD- BPA溶液的同步荧光光谱和导数同步 荧光光谱 (图 1B、 C ) 可看出, 同步荧光法经导数技术 处理后, 峰形更突出, CD 与 BPA 的空白背景干扰降 低, 对低浓度待测物进行测定时, 能将其弱的信号从 复杂背景中区分出来。
图 1 环糊精、双酚 A、 环糊精 - 双 酚 A 的 荧光光谱 ( A )、同步荧光光 谱 ( B ) 与导数同步荧光光谱 ( C)
1 实验部分
1 1 试剂与仪器
双酚 A ( 优级纯, 阿拉丁试剂 (上海 ) 有限公司 ) , 环糊精 ( 分析纯, 上海源叶生物科技有限公 司 ) , 二次蒸馏水; 970CRT 荧光分光光度计 ( 上海三科仪器有限公司 ) 。
1 2 标准样品及水样的制备
标准样品制备: 称取一定量的双酚 A 标准品溶于 水, 配成 50 m g L- 1的标准贮备液; 移取标准贮备液 配制成系列标准工作溶液; 称取一定量 环糊精溶于 水, 配成 0 04 m ol L- 1的标准溶液。水样制备: 采 集自 来 水、 桶 装水、池 塘 水 等 水样 各 500 mL, 用 0 45 m 的滤膜过滤后, 保存在冰箱 ( 4 ) 中备用。
(暨南大学 化学系, 广东 广州 510632)
摘 要: 采用以 环糊精 ( CD ) 作分散剂的导数同步荧光光谱法测定了水溶液中双酚 A ( BPA )的含量, 结果 显示 BPA 与溶液基体的导数同步荧光光谱完全分开, 背景干扰被消除 。考察了 pH、 CD 的用量以及 盐效应 等因素对同步荧光光谱 的影响, 建立了一 种导数 同步荧光 光谱法 直接测 定水体 中 BPA 的新 方法。该方 法检 测水体中 BPA 的线性范围为 1 5~ 500 g L- 1, 检出 限为 0 46 g L- 1, 用于 桶装水、自 来水、池塘 水等 实际水体的测定, 回收率为 94% ~ 104% , 相对标准偏差为 0 76% ~ 4 4% 。 关键词: 双酚 A; pH; 环糊精; 导数同步荧光光谱 中图分类号: O 561 3; O 625 31 文献标识码: A 文章 编号: 1004- 4957( 2010) 11- 1190- 04 do:i 10 3969 / j issn 1004- 4957 2010 11 016
1 3 导数同步荧光法
用 1 cm 石英荧光 池, 设 置 != 20 nm, 激发、 发射狭缝宽度为 5 nm, 高速扫描速率, 在 220~ 400 nm 范围内对样品进行同步荧光光谱扫描, 并做一级 导数处理。
2 结果与讨论
2 1 荧光光谱图
分别对 BPA、 CD、 BPA - CD 溶液进 行荧光 光谱扫描, 测得其最大激发波长为 291 nm, 最大发射 波长分别为 316、 318、 315 nm。由图 1A 可看出, 未 加 环糊精时, 291 nm 激发波长处引发的散射峰与 BPA 荧光发射峰完全分离; 加入 环糊精后, BPA 的 荧光强度增强, 但激发波长引发的散射峰和荧光发射 峰部分 重叠, 散射峰 与发射 峰未能 完全分 开, 可 见 BPA - CD 溶液的荧光发射峰与最大激发波长引起的 散射峰相互干扰, 不能准确地测定 BPA 的含量。
2 2 导数同步ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光光谱
导数同步荧光光谱法测量样品时, !是 非常重 要的参数, 直接影响方法的灵敏度和选择性。实验考 察了 !分别为 0、 10、 20、 30、 40、 50 nm 时 CD 溶液及 CD - BPA 溶液的同步荧光光谱。结 果表明 当 != 20 nm 时, CD - BPA 体系的同步荧 光强度 明显增强, 但空白背景 干扰大 ( 见图 1B ) 。本 文的同 步荧光光谱均在 != 20 nm 条件下测得。
近二十年来研究发现, 环境中存在一些干扰人和动物内分泌系统的污染物, 这些污染物会影响人 体和动物的正常发育与成长, 称为内分泌干扰物, 该干扰物可分为天然和人工合成两类。其中双酚 A ( BPA ) 是一种典型的人工合成的内分泌干扰物, 作为人工合成环氧树脂和聚碳酸树脂的单体, 广泛应 用于塑料生产领域 [ 1- 2] 。据相关文献报道, 在河流、湖泊、自来水、废水等 [ 3- 5] 水体中均检出双酚 A, 双酚 A 的污染问题已引起人们的极大关注, 2007年我国已将双酚 A 列入饮用水卫生标准监测指标之中。 因此, 建立一种简单、快速、灵敏度高的双酚 A分析方法十分必要。
合, 减少与 BPA 的包裹作用, 分子移动自由度增加, 去活碰撞增强, 使激发态 BPA 分子与水分子接触,
降低了 BPA 的荧光发射速率常数。为此, 本文所有 BPA 的测定均在 pH 4 0的 HC l- NaOH 介质中进行。
2 4 CD 用量的影响
CD 能增强水溶液中 BPA 的荧光强度, 主要原因是 [ 17 ] CD 可增强 BPA 的荧光发射速率常数, 减
双酚 A 在水体中的荧光强度低, 而 环糊精 ( CD ) 能增强水体中双酚 A 的荧光强度 [ 15 ] , 采用导
收稿日期: 2010 - 05- 28; 修回日期: 2010- 08 - 20 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 41076068) 第一作者: 丁 博 ( 1985- ) , 男, 硕士研究生, 河南南阳人 通讯作者: 尹平河, Te:l 020- 85227796, E - ma i:l ty inph@ jnu edu cn
第 29 卷 第 11期 2010年 11月
分析测试学报 FEN X I CESH I XU EBAO ( Journal of Ins trum en tal A nalys is)
V ol 29 No 11 1190~ 1193
导数同步荧光法测定水体中双酚 A的含量
丁 博, 尹平河, 刘玉芳, 李 蔷
第 11 期
丁 博等: 导数同步荧光法测定水体中双酚 A 的含量
1191
数同步荧光光谱法 [ 16] 对水体中的双酚 A 进行分析, 可有效区分水体中其他物质的荧光峰, 显著提高检 测的灵敏度及选择性。据此建立了导数同步荧光光谱法测定水体中双酚 A 的新方法, 并用于自来水、 桶装水、池塘水等实际水样中双酚 A 含量的测定, 结果满意。
2 5 盐效应分析
激发态的 BPA 分子易与大体积的水分 子接 触, 造成 荧 光 猝 灭, 因 此 考 察了 不 同 浓 度 的 N aC l对 BPA 荧 光 强 度 的 影 响。 当 pH = 4 0,
CD的浓度 为 1 0 ! 10- 3 m o l L- 1 时, 在 150 g L- 1的 BPA 溶液中, 检 测加入 N aC l的 浓度 分别为 0 01、 0 05、 0 1、 0 5、 1 0 m o l L- 1时 BPA 和 CD混合溶液的同步荧光强度。结果表 明, 含有 0 1 m ol L- 1N aC l的 BPA - CD 溶液 的同步荧光强度 最大, 原因可 能是一定浓度 范 围的 NaC l与 CD 具有 协同作用, 使激发态 的 BPA 不与水分子接触, 增强了 BPA 的荧光强度, 然而 NaC l浓度增加到一定的数值后, 继续增大 N aC l浓度反而抑制了 CD的荧光增强作用。所 以本文测定 BPA 时, 加入 0 1 m o l L- 1的 N aC l。
F ig 1 F luorescence spectra( A ), synchronous fluorescence spec tra( B) and der ivative synchronous fluorescence spectra( C) o f CD, BPA and CD - BPA
D irect D eterm ination o f B ispheno lA inW ater by D erivative Synchronous F luorim etry
D ING Bo, Y IN P ing he, L IU Yu fang, L I Q iang
( D epa rtm en t of Chem istry, Jinan U n iversity, G uangzhou 510632, China)
少分子移动自由度, 避免去活碰撞, 保持适宜的微环境以及保护激发态不与大体积水分子和猝灭剂接
触。同时 BPA的荧光强度随着 CD浓度增大而达到一个极限值 ( CD 浓度过低时未能将 BPA 分子分 散包裹, 过大时包裹严实, 影响 BPA 荧光发射 ) ; 如图 2B 所示, 当 CD 的浓度为 1 0 ! 10- 3 m ol L- 1时, 150 g L- 1 BPA 的同步荧光强度达到最大值。故采用 1 0 ! 10- 3 m o l L- 1的 CD 作荧光增强剂。
1192
分析测试学报
第 29卷
2 3 pH 的影响
CD 在酸性条件下使 BPA 荧光动态猝灭程度加强[ 17 ], 因此 pH 值的变化对 BPA 的荧光强度具有一
定的影响。探讨了两种介质中不同 pH 值对 CD- BPA溶液同步荧光强度的影响, 结果见图 2A。当 pH = 4 0时, 150 g L- 1 BPA 的同步荧光强度最大, 但通过磷酸与磷酸盐调节 pH 时, 溶液的同步荧光强度 比通过盐酸 - 氢氧化钠调节的低, 可能跟 CD 的分子结构有关, CD 中有大量的氢键, 易与 PO34- 结