秸秆还田对旱田黄土可溶性有机质三维荧光光谱的影响
第!!卷!
第"期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析#$%&!!!'$&"!((
)B *-,)B *!*-)!年"月!!!!!!!!!!!!.(/012$30$(4567.(/0125%865%4393:;%4
!*-)!!秸秆还田对旱田黄土可溶性有机质三维荧光光谱的影响
范春辉) 张颖超* 贺!磊) 王家宏)
)&陕西科技大学资源与环境学院!陕西西安!")--*)
*&清华大学环境学院!北京!
)---B <摘!要!以西北旱田黄土为研究对象!分析玉米秸秆还田前后黄土可溶性有机质&b G _'的三维荧光光谱差异!探讨黄土腐殖化程度的变化情况及对S R &*'赋存形态的影响"实验结果表明(黄土b G _的荧光峰主要分布在"/K $/D q *<-$*"-$*B -$!<-区域和"/K $/D q
!*?$-7后!紫外区类富里酸荧光峰值增加!在"/K $/D q *?-$<<-附近和"/K $/D q
!*-$!?-$!?-$<--区域出现新的腐殖酸荧光峰"黄土腐殖化程度随秸秆还田时间的延长而增加!S R &*'
的生物有效性随腐殖化程度的增加而降低"三维荧光光谱可以有效表征秸秆还田前后黄土b G _的变化特性"
关键词!三维荧光光谱%旱田黄土%秸秆还田%可溶性有机质
中图分类号!G >?"&!+k ?!!!文献标识码!8!!!!"#!)-&!+><"H
&9336&)---,-?+!#*-)!$-",)B *-,-
*-)*,)),-B %修订日期!*-)!,-*,*)!基金项目!中国博士后科学基金面上项目&
*-)*_?))+>B '!国家自然科学基金项目&*))-"->?'和陕西省教育厅科研专项项目&)*:]-<"<'资助!作者简介!范春辉!)+B *年生!陕西科技大学资源与环境学院讲师!!/,D 59%(M 256`8U 56!+)!
)>!&0$D 引!言
!!秸秆是成熟农作物收获籽实后剩余部分的统称!是农业
生产的主要固体废弃物之一))*"作为传统的农业大国!我国秸秆年产量为"亿1左右!其中有相当大一部分被焚烧还田或直接还田"国家3十二五4规划中已明确提出加大秸秆还田力度!近些年!秸秆还田已成为秸秆资源再利用的主要途径之一"秸秆还田能够增加土壤可溶性有机质&7933$%U /7$2,L
5690D 511/2!b G _'浓度!打破土壤体系原有的地球化学循环平衡!重新调控污染物在土壤中的存在形态)**"秸秆还田还能通过影响土壤b G _的含量来调节微生物的代谢行为!改变土壤微生态循环的活性和强度"可以认为!由秸秆还田导致的土壤b G _特性差异将对土壤理+化+生等层面产生
重要影响)!*"
土壤b G _仅占土壤有机质总量的极小部分!但却是土壤有机质中最活跃的组分之一!也是土壤有机质研究中最有意义的量化指标"荧光光谱法具有重现性好+灵敏度高的特点!能对土壤b G _进行有效的分析表征!国内外学者对此
进行了大量研究)<*"我国的黄土区是世界上规模最大的黄土
分布区!是我国的主要农业区之一"研究秸秆还田前后!旱田黄土荧光特性的变化!对于初步分析秸秆还田对黄土指纹图谱的影响!解析并预测污染物的迁移转化行为!都具有重
要的现实意义"为了弥补同类研究的不足!以西北旱田黄土
为研究对象!采用三维荧光光谱技术&1J 2//,79D /639$65%M %;$,2/30/60/3(
/012;D '探讨秸秆还田对黄土b G _荧光特性的影响!力图为后续复合污染旱田黄土的修复研究提供参考"
)!实验部分
('(!样品制备
实验用黄土于*-)*年*月末采集于陕西省宝鸡市常青镇农田!周边分别有铅锌冶炼厂&
已搬迁'+热电厂+王家崖水库以及铁路+公路穿过"采样时!使用蛇形布点法采集-$*-0D 表层黄土!采集点面积约为)-D @)-D %每个样品由四分法混合组成!挑出砂砾+石块+植物根茎等杂物!装入聚乙烯塑料专用样品袋!贴标签带回!保存于<[冰箱中备用"(':!黄土基本理化性质分析
黄土Z c Z 测定采用醋酸铵,镁法!有机质含量采用重铬酸钾法分析!含水率测定采用重量差法!电导率采用b b .:,!-B i 型电导率仪&上海雷磁'测量!(E 值测定采用*&?O )水土比法!比表面积分析采用'G #8**--/型高速自动比表面分析仪&e N 8'X 8Z E W G _c '!粒度组成采用a X ,+!--g 型激光粒度分析仪&a c X X c W .Y g c '测定"('?!!
"L 的提取与荧光光谱分析在若干个装有黄土的花盆中!分别加入粉碎玉米秸秆!
搅拌均匀!黄土与秸秆的质量比为?-O)!调控含水率到
<-\左右!于自然条件下放置!定期补充土壤失去的水分"经过不同反应时间后!将水土混合物于?---2#D96A)条件下离心?D96!上清液过-&
b G_的荧光光谱采用i,<>--型荧光分光光度计&E Y,
X8Z E Y'测定"激发光源()?-C氙灯!S_X电压("--#"发射光谱(激发波长扫描范围c K为*--$?--6D!发射波长扫描范围c D为*--$"--6D%扫描速度)*--6D#D96A)%狭缝宽度)-6D%带通(c K为)-6D!c D为)-6D%响应时间*3"
('C!活性腐殖质的提取与表征
活性腐殖质的提取与表征参照国际腐殖质协会&Y E..'
推荐的方法)?*!此处不再赘述"
('D! S R全量采用混合酸&E Z%,E'G!,E i,E Z%G<'消化,88.法&g,*---!E Y X8Z E Y'测定)>*!S R的赋存形态及含量分析 采用X/339/2连续提取,88.法)"*"每个样品做三次平行!以平均值为结果!同时做空白实验" ('F!实验质量控制 所有实验均在采样后次日启动"实验用水为桶装纯净水!经检测无荧光"玻璃器皿使用前均经)-\E'G ! 浸泡* *!结果与讨论 :'(!黄土基本理化性质 黄土理化性质分析结果见表)(黄土呈弱碱性!相比于黑土+白浆土等!有机质含量偏低)B*%黄土Z c Z值较高!比表面积较大!说明黄土具有较好的缓冲性能和保肥能力!有利于黄土对污染物的界面吸附%以美国土壤质地分类制为依据!发现黄土以粉粒&-&--*$-&-?D D'为主!一定程度上可以反映出黄土的母质特性" @.E7,(!<+A8%*2*+,-%*.75125,1/%,823.1%072,88 指标测定值指标测定值指标测定值 Z c Z$)D D$%#&)--L'A)**)&>*电导率$&"3#0D A)')+B砂粒$\>&<+有机质$&L#`L A)')?&>)(E"&><粉粒$\B-&B" 含水率$\)?&B)比表面积$&D*#L A)'*+)粘粒$\)*&>< :':!黄土!"L的三维荧光光谱 荧光光谱是定性表征土壤b G_的重要方法!黄土b G_的三维荧光光谱结果如图)所示"结果发现(黄土b G_呈现出较集中的荧光区域!主要分布在"/K$/D q*<-$ *"-$*B-$!<-区域内!经分析属于紫外区类富里酸&N#M;%, U90,%9`/'荧光峰)+*"此外!在"/K$/D q!*?$ 5!0' 是表征有机质结构和成熟度的重 $%&'(!@+1,,X0%-,68%26.737921,8*,6*, 85,*/19-23!"L%6.1%072,88要指标))**!本研究中黄土原样b G_的/& 5!0' 值为)&B B!这与 同类研究结果较接近))!*" :'?!秸秆还田对黄土!"L三维荧光光谱的影响 秸秆还田是影响土壤b G_的重要因素!主要体现在增加土壤b G Z+增强土壤固相有机质溶解+提高微生物活性等方面))<*"图*为秸秆还田不同时期黄土b G_的三维荧光光 谱(秸秆还田!-7后!没有新的荧光峰产生!位于" /K$/D q *<-$*"-$*B-$!<-区域的荧光峰值基本没有变化"推测原因在于(在一定水热条件下!作物秸秆含有的大量水溶性有机质释放进入土壤中!但黄土能对b G_形成强烈的吸附+络合等化学作用!形成非溶解态的有机质!导致三维荧光光谱变化很小"这个周期从十几天到几十天不等!其他学者的 研究也证实了这一点))?*"秸秆还田>-7后!位于" /K$/D q*<-$*"-$*B-$!<-区域的荧光峰值有所增加!显著高于黄土b G_的荧光峰值%在"/K$/D q*?-$<<-附近区域出现新的荧光峰!经鉴定为非陆源的腐殖酸荧光峰!可能是还田秸秆腐 解效应的结果%" /K$/D q!*-$!?- $!?-$<--新出现的弱荧光峰同样可以归属为腐殖酸荧光峰"在这一阶段!土壤腐殖质积累速率加快!b G_含量增多!可能是陆源和非陆源腐殖质分子间的聚集作用表现出的光谱效应"秸秆还田+-7后!黄土b G_三维荧光光谱趋于不变" 综上所述!在秸秆还田全程的+-7内!基本没有较强的新荧光峰出现!只是在不同区域荧光强度有所改变或出现若干弱荧光峰!最终结果表现为稳定的三维荧光光谱"推测秸秆还田主要会向黄土输入结构稳定的+难降解的腐殖酸类大分子物质!同时!在所有荧光图谱中都没有观察到典型类蛋 ) * B ) 第"期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析 $%&':!V33,*/238/1.>%6*21521./%2626/+,/+1,,X0%-,68%26.7 37921,8*,6*,85,*/19-23!"L%6.1%072,88白荧光峰的存在!这可能是由于其含量极低或荧光内滤效应+荧光猝灭的结果))>*" :'C!秸秆还田对黄土腐殖化程度的影响 土壤腐殖质的形成不仅能直接影响土壤的固碳行为!而且能改变土壤理化性质及污染物的迁移转化"秸秆还田对黄土腐殖化程度的动态影响见表*!实验结果表明(随着秸秆还田时间的延长!黄土中活性腐殖质浓度有所增加!腐殖化程度&胡敏酸$富里酸!E8$i8'逐渐上升并趋于稳定"g3$%, 654))"*认为(秸秆还田后!土壤b G_呈现出先增加后下降的变化趋势%秸秆还田+周后!土壤b G Z含量将会达到动态平衡的稳定水平"这与本研究结果基本相符" @.E7,:!;26/,6/23.*/%N,+9-98.60+9-%3%*./%26 0,&1,,%6!"L23.1%072,88 时间 $7 活性腐殖质 $&D L#T A)' 胡敏酸 $&D L#T A)' 富里酸 $&D L#T A)' 胡敏酸 $富里酸-*>&B B B&?<)B&!<-&<" !-!)&??))&)B*-&!"-&?? >-<<&B>)"&-?*"&B)-&>) +- :'D!黄土腐殖化程度对 X/339/2认为(土壤中重金属可以分为可交换态+碳酸盐结合态+i/,_6氧化态+有机结合态和残渣态五种赋存形态!其中可交换态和碳酸盐结合态最能反映重金属的生物有效性)"*!而土壤重金属的移动性和有效性又受活性腐殖质的影响"以E8$i8为腐殖化指标!分析黄土腐殖化程度对S R &*'赋存形态的影响!实验结果见表!(黄土中S R全量为>B&B?D L#`L A)!随着黄土腐殖化程度的增加!可交换态S R &*'含量下降明显!i/,_6氧化态和有机结合态S R&*'含量有所增加!其他两种形态S R&*'含量变化很小"分析原因在于(活性腐殖质&5019U/J;D;3'富含羟基+羧基+氨基等基团!能通过络合+吸附等作用将S R&*'牢牢地固定于黄土中!降低S R&*'的移动性及对作物的直接毒害风险!这对于作物的安全生长和质量控制是有利的" @.E7,?! X9D/ $7 E8 $i8 c K0J56L/5R%/ $&D L#`L A)' a$;671$052R$651/3 $&D L#`L A)' a$;671$92$6567D56L56/3/ $K97/3$&D L#`L A)' a$;671$$2L5690 D511/2$&D L#`L A)' W/397;5% $&D L#`L A)' --&<"*&!&+><<&-+ !--&??)&B??&-?)-&?B"&-!<<&!< >--&>))&+"&><<<&-) +--&>!)&!"?&-<))&-""&"?* !!结!论 !!&)'黄土b G_的荧光峰主要分布在"/K$/D q*<-$*"-$ *B-$!<-区域和"/K$/D q!*?$ &*'秸秆还田!-7后!三维荧光光谱中没有出现新的荧光峰%>-7后!紫外区类富里酸荧光峰值有所增加!同时在"/K$/D q*?-$<<-附近和"/K$/D q!*-$!?-$!?-$<--区域新出现较弱的腐殖酸荧光峰%+-7后!三维荧光光谱趋于稳定不变" &!'随着秸秆还田时间的延长!黄土腐殖化程度逐渐增 * * B )光谱学与光谱分析!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!!卷 加并趋于稳定!S R &*'的生物有效性明显降低"可以认为(秸秆还田在提高黄土肥力的同时!能够降低重金属的生物有 效性!是一种优良的农艺措施!值得大力推广" J ,3,1,6*,8 ))*!'$23/b =S /7$3(J /2/!*--?!)?&<'(<++=)**!_5L //aW !T 9$6T C !T /D %/48X =c 6U 92$6D /615%.09/60/l X /0J 6$%$L 4!*--)!*?&*'(!*!=)!*!. 560J 9F Z !Q 52095,Z 522530$358_!S 531$28=8I ;5190a $1564!*--)!>+&)'(>!=)<*!g J 56L E _!g J $;e E !k ;/_Q !/15%=.(/012$0J 9D 9058015S 5218(_$%/0;%52l a 9$D $%/0;%52.(/012$30$(4!*-))!"B &!'()-)B =)?*!.0J 691/2_=3G 2L 5690_511/2c K 125019$6=Z J 52501/29F 519$64=_/1J $73$M .$9%865%4 393=S 521*!*67/7=8.8!_5793$6(C Y S 2/33!)+B *=?B )= )>*!' 519$65%.1567527$M 1J /S /$(%/-3W /(;R %90$MZ J 965&中华人民共和国国家标准'!Q a $X )")<)0)++"=.$9%e ;5%914b /1/2D 96519$6$M T /57!Z 57D 9;D ,Q 25(J 91/i ;2650/81$D 908R 3$2(19$6.(/012$(J $1$D /124&土壤质量铅+镉的测定0石墨炉原子吸收分光光度法'=)"*!X /339/28!Z 5D (R /%%SQZ !a %33$6_=865%41905%Z J /D 93124!)+"+!?)&"'(B <<=)B *! :N 8'P 96L ,J ;5!CNg J 9,H 9/!Z E c 'T 9,H ;6!/15%&隽英华!武志杰!陈利军!等'=.(/012$30$(4567.(/0125%865%4393&光谱学与光谱分析'!*-)-!!-&"'()+)B = )+*!i NS 96L ,I 96L !T Y NZ $6L ,I 956L !P Y 'g ;$,496L !/15%&傅平青!刘丛强!尹祚莹!等'=Q /$0J 9D 905&地球化学'!*--?&<'(*""=)))*!a 5`/28!Z ;224_=C 51/2W /3/520J !*---?=))**!Z $R /%SQ !Q 2//6.8!a %$;L J'#!/15%='51;2/!)++-!!!--'(&)-'(*?")=))<*!W 9M M 5%79W !T /U 9,_96F 9W !.5U 9$F F 98!/15%=8L 290;%1;2/!c 0$3431/D l c 6U 92$6D /61!)++B !>+&*'())!=))?*!g E G N:956L ,D 96!Z E c 'E ;5,%96!X 8'Qb $6L ,D 96!/15%&周江敏!陈华林!唐东民!等'=S %561';12919$6li /219%9F /2.09/60/&植物营养与肥料学报'!*--B !)<&<'(>"B =))>*!_ 511J /V 3a :E 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/219D /$M 3125V 960$2( $,2519$6V $;%7500/%/251/1J /J ;D 9M 90519$67/L 2//$M %$/335677/02/53/1J /R 9$5019U 914$M S R &*'=X J /1J 2//,79D /639$65%M %;$2/3,0/60/3(/012;D 935((2$(2951/M $20J 52501/29F 519$697/619M 90519$6$M b G _965297%$/33R /M $2/5675M 1/23125V 960$2($2519$6=O ,A >2108!X J 2//,79D /639$65%M %;$2/30/60/3(/012;D %8297%$/33%.125V 960$2($2519$6%b 933$%U /7$2L 5690D 511/2&W /0/9U /7'$U =B !*-)*%500/( 1/7i /R =*)!*-)!'!!! *B )第"期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析 基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究硕士学位 中图分类号：X83论文编号：HBLH2014-204 U D C：密级：公开 硕士学位论文 基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究作者姓名：周燕 学科名称：控制理论与控制工程研究方向：检测与控制技术及智能装置 学习单位：河北联合大学学习时间: 2.5年提交日期: 2013年12月9日 申请学位类别：工学硕士 导师姓名：陈至坤教授单位：河北联合大学电气工程学院 论文评阅人：赵春祥研究员单 位：唐山亿立科技开发有限公司 王福斌高工单位：河北联合大学电气工程学院 论文答辩日期：2014年3月3日答辩委员会主席：赵春祥研究员 关键词：微量石油类有机物；三 维荧光光谱技术；平行 因子分析法；成分检测 唐山河北联合大学 2014年3月 Study of Detection Method of Water Quality Organic Based on Three-Dimensional Fluorescence Spectra Technology Dissertation Submitted to Hebei United University in partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of Science in Engineering by Zhou Yan (Control Theory and Control Engineering) Supervisor: Professor Chen Zhikun March, 2014 第十七章荧光光谱分析 当紫外线照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当紫外线停止照射时，所发射的光线也随之很快地消失，这种光线被称为荧光。 西班牙的内科医生和植物学家N.Monardes于1575年第一次记录了荧光现象。17世纪，Boyle和Newton等著名科学家再次观察到荧光现象。17世纪和18世纪，又陆续发现了其它一些发荧光的材料和溶液，但是在荧光现象的解释方面却没有什么进展。1852年，Stokes在考察奎宁和叶绿素的荧光时，用分光计观察到其荧光的波长比入射光的波长稍长，才判明这种现象是这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光，而不是由光的漫射所引起的，从而导入了荧光是光发射的概念。同时，他由发荧光的矿物“萤石”推演而提出“荧光”这一术语。1867年，Coppelsroder进行了历史上首次的荧光分析工作，应用铝-桑色素配合物的荧光进行铝的测定。1880年，Liebeman提出了最早的关于荧光与化学结构关系的经验法则。到19世纪末，人们已经知道了600种以上的荧光化合物。20世纪以来，荧光现象被研究得更多了。例如，1905年Wood发现了共振荧光；1914年Frank和Hertz利用电子冲击发光进行定量研究；1922年Frank和Cario发现了增感应光；1924年Wawillow进行了荧光产率的绝对测定；1926年Gaviola进行了荧光寿命的直接测定等。 荧光分析方法的发展离不开仪器应用的发展。19世纪以前，荧光的观察是靠肉眼进行的，直到1928年，才由Jette和West研制出第一台光电荧光计。早期的光电荧光计的灵敏度是有限的，1939年Zworykin和Rajchman发明光电倍增管以后，在增加灵敏度和容许使用分辨率更高的单色器等方面，是一个非常重要的阶段。1943年Dutton和Bailey提出了一种荧光光谱的手工校正步骤，1948年由Studer推出了第一台自动光谱校正装置，到1952年才出现商品化的校正光谱仪器。 荧光光谱分析法除了可以用作组分的定性检测和定量测定的手段之外，还被广泛地作为一种表征技术应用于表征所研究体系的物理、化学性质及其变化情况。例如，在生命科学领域的研究中，人们经常可以利用荧光检测的手段，通过检测某种荧光特定参数（如荧光的波长、强度、偏振和寿命）的变化情况来表征生物大分子在性质和构象上的变化。 很多化合物由于本身具有大的共轭体系和刚性的平面结构，因而具有能发射荧光的内在本质，我们称这些化合物为荧光化合物。在某些所要研究的体系中，由于体系自身含有这种荧光团而具有内源荧光，人们就可以利用其内源荧光，通过检测某种荧光特性参数的变化，对该体系的某些性质加以研究。但是，如果所要研究的体系本身不含有荧光团而不具有内源荧光，或者其内源性质很弱，这时候就必须在体系中外加一种荧光化合物即所谓荧光探针，再通过测量荧光探针的荧光特性的变化来对该体系加以研究。例如，如果我们要检测体系的极性，便可以将对极性敏感的荧光探针加入到体系中，然后通过对荧光探针的荧光特性的检测，求得体系的极性，或通过探针的荧光特性的变化来表征体系的极性的变化情况。 荧光分析法之所以发展如此迅速，应用日益广泛，其原因之一是荧光分析法具 三维荧光数据主成分分析 在文献上看到有对三维荧光数据矩阵进行主成分分析，然后用主成分得分进行投影的内容，不知道对于一个三维荧光光谱（数据为一个两维的数据矩阵）是怎么得到主成分得分的。 以前一般做的都是针对一维数据的主成分分析，一个样本的数据就是一个行向量，把N个样本放在一起组成一个二维矩阵然后进行主成分分析。 对于二维的不知道是什么情况，是怎么得到单个三维荧光光谱的主成分得分的 三维荧光光谱数据矩阵行向量代表某个激发波长下的荧光发射光谱，列向量代表某个发射波长下的荧光激发光谱，样品中的复杂组分在多种激发，发射光谱条件下会有不同特性，对这个数据矩阵进行主成分分析等化学计量算法，就可分析其中的复杂组分了。 以前你做的是多个样品组成的数据矩阵，而三维荧光光谱数据是单个样品在多种激发，发射条件下的荧光强度数据矩阵，方法应该类似。 所谓三维荧光光谱，其实只是一个三维形式的展示，其数据仍为一个二维的数据矩阵。一些常规的化学计量学程序（如The Unscrambler 等）都有固定的PCA功能，将你的数据转成两维的数据矩阵后，直接输入，再依指示操作，就可得到主成分。 我认为和网友以前所做的是一样的，你所说的把N个样本放在一起组成一个二维矩阵，其实已经是一个三维展示（包括样本变量，波数或波长，强度三个变量）。 用Singular Value Decomposition，再加上基于模型的数据拟合可以实现。这是比较成熟的方法。 三维荧光光谱（即激发发射矩阵荧光光谱）技术，应用于一个样品所获得数据，虽可以三维显示，但本质为矩阵响应数。 对于这样的矩阵数据，应用一般的矩阵分析方法，如主成分分析或奇异值分解方法就可得到主成分数，但须注意其物理意义，并注意估计时，最好利用“零组分区”第一主成分的结果来做比较。 当三维荧光光谱（即激发发射矩阵荧光光谱）技术应用于多样本或多试验条件时，所得的响应值为三维及更高维数据阵。 而三维数阵的主成分数或成分数估计，国内外已有许多篇论文涉及这一内容，请上网搜索吴海龙简介资料。 三维荧光光谱分析法 三维荧光光谱分析法【内容摘要】 荧光强度与激发波长kex、发射波长kem、衰变时间(t)、荧光寿命(s)、吸光系数(e)、偏振度(p)及待测组分浓度(c)等因素有关。 荧光强度与激发波长Kex、发射波长Kem、衰变时间( t)、荧光寿命(S)、吸光系数(E)、偏振度(P ) 及待测组分浓度(c) 等因素有关。若主要研究荧光强度与Kex 和Kem 的关系, 就构成了Kex2K em2F 三维荧光光谱(EEM ) , EEM 光谱技术简化了复杂组分繁琐的分离过程, 提高了荧光分析的灵敏度、选择性和实用性, 还可进行指纹分析和技术鉴定。许金钩小组应用EEM 技术和方法,获得了生物大分子、有机小分子荧光探针、以及荧光探针分子与生物大分子相互作用的大量信息, 并运用Mon te2Carlo 数学模型对EEM 进行总体积分,建立了EEM 总体积分方法, 用于样品中有机物质和药物分子的定量分析, 获得满意的结果。除了使用EEM 技术和方法外, 还可以根据实际需要, 选择荧光衰变时间( t)、偏振度(P )、荧光寿命(S) 等参数,构成Kex2K em2x (待定参数) 三维荧光光谱, 从不同的角度出发来提高荧光分析的灵敏度、选择性。这种分析技术不仅被用来进行物质的定性和定量分 析,而且被用于测定生物大分子的形状、大小、构象, 以及固态物质、生物大分子与有机分子和金属离子相互作用等的研究, 在临床医学、环境检测、法医鉴定、生命科学以及有序介质中生物大分子荧光探针光谱特性的研究等方面, 发挥着极为重要的作用。但由于多维荧光光谱技术中需要处理大量的实验数据,因此在研制仪器的同时, 还要开发许多有实用价值的数学处理方法和多维光谱软件120 世纪70 年代发展起来的同步导数荧光技术在混合物的连续测定中发挥着重要作用, 这一方法的特点是同时扫描激发波长和发射波长, 并对得出的图谱进行微分处理, 使容易重叠的波峰彼此完全分开, 便于得出可靠的测量结果。有人对人血尿中temopo rt in2po lyethylene glyno l 共轭物分别用HPLC、C I 和荧光光谱分析法进行测定, 发现荧光光谱分析法是其中最简便、迅速、灵敏的分析方法, 新一代荧光指示剂如酪氨酸磷酸化胰岛素荧光指示剂的出现等,预示药物荧光分析法有着远大的发展前景。今后,药物荧光分析法研究的热点问题很可能是: 继续发扬传统药物荧光分析法的优点, 探索并提出常规药物荧光分析新方法; 将荧光分析仪器与计算机技术紧密结合, 研制出自动化程度和灵敏度高, 获得信息和处理信息速度快的荧光分析仪器; 发现和合成选择性优良的药物荧光试剂; 将荧光光谱分析法与其他各种现代化的分析仪器和方法联合使用, 以更准确、更灵敏、更专一和更低检测限地获得药物及药物与生物大分子相互作用的有关信息。 一、三维荧光光谱的基本定义 三维荧光光谱（EEM）是将荧光强度以等高线方式投影在以激发光波长和发射光波长为纵横坐标的平面上获得的谱图，图像直观，所含信息丰富。 三维荧光光谱（EEMs）能同时获得激发和发射波长信息，且因有机物种类和含量不同而各异，具有与水样（溶液）一一对应的特点，就像人的指纹具有唯一性一样，所以被称为水的“荧光指纹”。 三维荧光光谱仪可快速检测液体中的有机化合物（DOM），每个样品仅需数十秒或者几分钟，即可及时识别液体中的有机物成分。 二、原理 由于三维荧光光谱具有与物质组成成分一一对应的光谱特性，根据此特性三维荧光光谱可广泛应用于水质检测、食品检测等领域。 能表征水中（特别是废水）有机物含量和性质的水质指标一直是水质研究领域的重要内容之一。传统表征水质有机污染的指标如化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）的测量需耗时数小时甚至数天，不能及时反映水质变化，而且只能反映有机物总量，不能展现有机物成分，例如无法区分易降解、可降解和不易降解的有机物或者降解速率快和慢的有机物。这些不足使得污水处理设施的设计和运行长期只能依赖经验。三维荧光光谱为这些问题解决提供了近乎完美的方案。 三、应用领域 水质分析应用一：河水/湖水水质 溶解性有机质是（DOM）主要是由含氧、氮和硫的氨基酸、脂肪族、芳香族等功能团组成的异质碳氢化合物，遍存在于湖泊、河流等自然水体中，对污染物的溶解、吸附解吸、毒性以及迁移转化特性影响非常大，影响着水生环境中生化性质，被用来表征水质特征。三维荧光光谱研究的荧光溶解性有机物（FDOM）或者有色溶解有机（CDOM）是DOM的重要组成部分，其重要组成部分及其三维荧光发光峰位如表1所示 表1 DOM各类物质对应的特征峰 全文共计1142字 三维荧光光谱分析法 荧光强度与激发波长Kex、发射波长Kem、衰变时间( t)、荧光寿命(S)、吸光系数(E)、偏振度(P ) 及待测组分浓度(c) 等因素有关。若主要研究荧光强度与Kex 和Kem 的关系, 就构成了Kex2K em2F 三维荧光光谱(EEM ) , EEM 光谱技术简化了复杂组分繁琐的分离过程, 提高了荧光分析的灵敏度、选择性和实用性, 还可进行指纹分析和技术鉴定。许金钩小组应用EEM 技术和方法,获得了生物大分子、有机小分子荧光探针、以及荧光探针分子与生物大分子相互作用的大量信息, 并运用Mon te2Carlo 数学模型对EEM 进行总体积分,建立了EEM 总体积分方法, 用于样品中有机物质和药物分子的定量分析, 获得满意的结果。除了使用EEM 技术和方法外, 还可以根据实际需要, 选择荧光衰变时间( t)、偏振度(P )、荧光寿命(S) 等参数,构成Kex2K em2x (待定参数) 三维荧光光谱, 从不同的角度出发来提高荧光分析的灵敏度、选择性。这种分析技术不仅被用来进行物质的定性和定量分析,而且被用于测定生物大分子的形状、大小、构象, 以及固态物质、生物大分子与有机分子和金属离子相互作用等的研究, 在临床医学、环境检测、法医鉴定、生命科学以及有序介质中生物大分子荧光探针光谱特性的研究等方面, 发挥着极为重要的作用。但由于多维荧光光谱技术中需要处理大量的实验数据,因此在研制仪器的同时, 还要开发许多有实用价值的数学处理方法和多维光谱软件120 世纪70 年代发展起来的同步导数荧光技术在混合物的连续测定中发挥着重要作用, 这一方法的特点是同时扫描激发波长和发射波长, 并对得出的图谱进行 1基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究硕士学位
荧光光谱分析
三维荧光数据主成分分析
三维荧光光谱分析法【共2页】
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三维荧光光谱分析法