海草生态系中DOM的三维荧光光谱特征

利用荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)技术研究了海南省陵水县新村湾海草生态系中溶解有机物(DOM)的三维荧光光谱特征。EEMs谱图表明, 海草生态系中的DOM存在3个类腐殖质荧光A(230/430 nm), C(350/440 nm), M(300/380～400 nm)和2个类蛋白质荧光R(230/355～375 nm), N(280～300/365～380 nm)。各荧光信号平均荧光强度的变化规律为R(0.304 RU)>A(0.194 RU)>M(0.147 RU)>N(0.125 RU)>C(0.051 RU)。类腐殖质荧光和类蛋白质荧光均表现为离岸近含量高;2个明显的低值区, 分别出现在该湾海草茂密的西南部和东南部。各荧光信号在该湾的分布特征表明, 控制类腐殖质荧光和类蛋白质荧光的动力学因素相同。荧光N与M和R之间以及荧光C与A之间具有较好的正相关关系, 表明这些荧光具有相同的来源属性及地化行为。较高的荧光指数FI(均值为1.81)、较高的自生源指标BIX(均值为1.44)和较低的腐殖化指标HIX(HIXa和HIXb的均值分别为4.2和0.81)均表明海草生态系中DOM的强自生来源贡献和弱腐殖化程度。研究结果表明, 海草生态系中DOM具有非常独特的荧光特征, 不同于其他水生生态系。     

水库型河流溶解有机物三维荧光光谱的平行因子分析

利用三维荧光光谱(EEMs)并结合平行因子分析(PARAFAC)模型,研究了2008年6月水库型河流闽江中溶解有机物(DOM)的荧光组分特征及其分布变化,以探讨河流DOM的来源、动力学过程及主要控制因素。闽江DOM包括类腐殖质组分C1(<250,325/424nm)、C2(270,395/482nm)与类蛋白质组分C3(<250,280/358nm)等三种荧光组分,其中类腐殖质组分占绝对优势。利用荧光组分可对上游三条支流之间的混合进行灵敏的指纹示踪。闽江干流DOM荧光组分的含量基本一致,反映了大型水库修建对闽江有机碳循环尚未产生显著影响。利用相关和主成分分析揭示出闽江类腐殖质组分主要来源于流域土壤的冲刷,它与吸收系数a(355)之间的关系密切;而类蛋白质组分主要在水环境中产生,可用于示踪水体中总溶解氮(TDN)的变化。利用荧光组分的多元线性回归可有效地对溶解有机碳(DOC)的含量进行示踪,表明EEMs-PARAFAC是研究河流DOM动力学过程的重要手段。     

水母代谢过程中释放的溶解有机质的光谱特征

研究了实验室培养的小型水母弗洲指突水母(Blackfordia virginica)代谢过程中所释放的溶解有机物(DOM)及其吸收和荧光光谱特征的变化。与对照组海水相比,充分摄食后的水母在24h的代谢过程中向水体释放大量的溶解有机碳和总溶解态氮,有色溶解有机物的吸收系数a280也有显著增加。光谱斜率比值(SR)的增大和腐殖化指数(HIX)的降低,表明水母代谢产生的主要是腐殖化程度较弱的低分子量DOM。利用平行因子分析(PARAFAC)模型对三维荧光光谱进行解谱,识别出3个类腐殖质(C1-C3)和1个类蛋白质(C4)组分。发射波长在400nm以下的"海源"类腐殖质组分C2(<250,295/386nm)及类蛋白质组分C4(275/334nm)在代谢过程中有明显增加,表明它们是水母代谢释放的主要荧光物质;而发射波长在400nm以上的组分则变化不大。据此可将发射波长小于400nm与大于400nm的荧光组分强度和之间的比值,构建为DOM的浮游动物来源指标(ZIX),用于识别和示踪水环境中浮游动物代谢活动释放和产生的DOM。     

三维荧光光谱-平行因子法解析再生水补给人工湿地DOM的光谱特征

采用三维荧光光谱技术和平行因子分析,对北方某潜流-表流复合人工湿地水体中溶解性有机质（DOM）的光谱特征、演变过程及其来源进行研究,以期为深入理解人工湿地的作用机理和污染物溯源提供科学依据。结果表明,人工湿地中各阶段的出水呈现相似的三维荧光特性,均出现明显的类腐殖质尖峰和类蛋白峰,但强度有所不同。混凝沉淀对类蛋白和类腐殖质两种DOM的荧光强度均有一定的削减作用;潜流湿地出水的荧光图谱显示,微生物代谢副产物和类色氨酸等类蛋白峰强度明显降低,而类腐殖质峰强度无明显变化,这表明潜流湿地对再生水中的类蛋白物质具有明显的降解作用,而对类腐殖质物质降解效果较弱;相反,在表流湿地出水的荧光图谱中发现类蛋白峰和类腐殖质峰的强度均削弱,而且在表流湿地下游3 km处的强度达到最低。这一趋势归因于潜流湿地中滤料表面生物膜对DOM的生物降解以及表流湿地内部活跃的微生物活动和水生植物的根系对DOM的吸附作用。平行因子分析结果显示,该湿地水体DOM中包含5个荧光组分,分别为类富里酸组分C1（240, 330/430 nm）、微生物活动相关的类腐殖质组分C2（285, 330/380 nm）、类色氨酸C3（230/350 nm）、微生物代谢副产物C4（280/320 nm）和陆源类腐殖质C5（270, 380/470 nm）。采用多种荧光光谱指数对湿地中DOM的来源进行解析,荧光指数和自生源指数均表明该湿地中DOM的来源以生物代谢输入为主,而陆源输入的影响较小;腐殖化因子则表明该湿地存在弱腐殖化的特征且生物来源占主导地位。斯皮尔曼相关性分析表明5个荧光组分具有同源性,而且与水中氮元素的迁移转化密切相关。     

獐子岛附近海域溶解有机物的荧光特征

利用平行因子分析(PARAFAC)模型对三维荧光光谱(EEMs)进行解析,研究了獐子岛附近海域不同季节荧光溶解有机物(DOM)荧光的组成特点及分布变化。调查水域在不同季节的DOM荧光组成基本一致,包含类腐殖质荧光组分C1(265/440nm),C2(410～450/520～550nm)和类蛋白荧光组分C3(230,280/330nm),且三者有很好的相关性,表明它们有着相同的来源或彼此间存在某种关系。各组分在不同季节不同水层的分布有在獐子岛周围海域荧光强度相对较大的共同点。通过对各组分与叶绿素a和盐度变化的关系研究发现,调查海区OM受现场浮游植物和人类生产活动的共同作用。分析结果有效的证明了EEMs与PARAFAC相结合对DOM荧光进行分析鉴别的可行性。     

pH值对雨水中溶解有机物荧光光谱特征的影响

利用三维荧光光谱研究了pH值改变对雨水中溶解有机物(DOM)荧光组分及荧光指数的影响。2009年夏季在厦门湾采集了一个具有正常pH值的雨水样品,利用平行因子分析(PARAFAC)识别出雨水DOM具有6个荧光组分,包括4个类腐殖质(C1,C3,C4和C5)、1个类蛋白质(C2)以及1个未知组分(C6)。当pH值从初始的5.7增加到10.7,C1,C3和C5的荧光强度均呈增加趋势,而C4及C6的荧光强度则不断减小,导致类腐殖质组分所占比例不断增大;而当pH值减小、酸性增强时则呈相反的变化趋势,且未知组分C6所占比例占优势。类蛋白质组分C2的荧光强度及所占比例随pH变化基本保持不变。荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和自生源指标(BIX)也都受到pH值变化的影响。本研究表明,在雨水DOM光谱研究中,应同时测定、报道样品的pH值以便评估雨水荧光特性的"pH效应"。     

三维荧光指纹光谱用于污染河流溶解性有机物来源示踪研究

采用三维荧光指纹光谱技术对河流溶解性有机物荧光特征进行了研究。结果表明,污染河流中的溶解性有机物主要有腐殖质和蛋白质两类,类腐殖质荧光峰λ激发/λ发射为250/460nm(A1),220/400nm(A2)和325/420nm(C);类蛋白质荧光峰λ激发/λ发射为285/357nm(T1),230/360nm(T2)。支流的类蛋白质荧光峰T1和T2由于生活污水的排放,其荧光强度都有明显增强。Fe3 离子在支流与干流汇合后浓度增加到支流的30倍,相应的类腐殖质荧光峰A1也发生了明显蓝移现象,而其他荧光峰则没有明显的偏移。激发波长较长的类腐殖质C,A1和类蛋白质T1荧光强度由于稀释及Fe3 等金属离子猝灭而明显降低,以至荧光峰消失。而较低激发波长的类蛋白质T2和UV类腐殖质A2荧光强度和荧光峰位置相对比较稳定,不容易受到溶液化学条件影响。激发波长220～230nm荧光团可以用来示踪污染河流溶解性有机物。     

大沽河流域地下水溶解有机物的三维荧光光谱特征(英文)

利用三维荧光光谱研究了大沽河流域地下水中溶解有机物(DOM)的荧光组分类型及其空间分布与变化,并与地表河水进行了比较。基于平行因子分析模型在大沽河流域识别出2个类腐殖质组分及1个类蛋白质组分。研究区域上、下游地下水中各荧光组分的强度低,但中游区域呈现高值区,与人为污染的下渗输入以及为阻止海水入侵而修建的截渗墙对地下水循环模式的改变有关。地下水DOM以类腐殖质组分为主,类蛋白质组分平均只占15%,不及地表河水的一半,其新鲜度指数(β/α)也低于河水但荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)高于河水,表明地下水DOM的腐殖化程度更高,与地下水停留时间长、微生物降解作用的贡献更为显著有关。本研究揭示,三维荧光指纹技术可区分天然背景及人为活动对地下水中DOM含量及性质的影响,是研究地下水环境中的碳循环过程及其影响因素的有用工具。     

厦门湾有色溶解有机物光漂白的三维荧光光谱研究

利用荧光激发-发射矩阵光谱(exeitation-emission matrix spectroscopy,EEMs)研究了厦门湾九龙江河口中、低盐度区表层水样中有色溶解有机物在秋季天然太阳辐照下的光化学漂白.结果表明,光漂白未引起水样中类腐殖质(C,A,M)和类蛋白质(T,B)荧光峰位置的移动.5个峰的荧光强度均随辐照时间的增加而减少,其中低盐度水样的降低幅度更大,并以指示陆源河流输入的特征荧光峰C的光漂白程度最大.根据漂白速率可将各荧光团区分出易漂白和难漂白两类组分.光漂白导致T、C峰及A、C峰之间的荧光强度比值增加,说明光漂白可引起海水中溶解有机物性质的明显改变,并且也是近海类蛋白质荧光相对类腐殖质荧光占优势的一个重要控制因素.研究结果对于探究陆源有机物在近海的转化及去除过程以及海洋光学有一定的参考价值.     

保定府河溶解性有机质三维荧光光谱分析(英文)

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)研究了保定府河溶解性有机质(DOM)的荧光特性,根据三维荧光光谱图中荧光峰的位置、数量及强度变化,荧光峰之间的相关性,初步判断荧光物质的类别、分布和来源。府河水体溶解性有机质主要有类蛋白质和类溶解性微生物代谢产物两类,类蛋白荧光峰Ex/Em=225~230/340nm(A);类溶解性微生物代谢产物荧光峰Ex/Em=275/340~350nm(B)。不同采样时间和采样点,府河水体基本上都存在类蛋白荧光峰和类溶解性微生物代谢产物荧光峰。分析各荧光峰强度与水质指标相关性发现,两荧光峰之间呈显著性相关,表明研究区域中类蛋白质和类溶解性微生物代谢产物具有同源性;DOM两类荧光峰与COD,TN,TP,NH3-N呈显著正相关,表明通过两类荧光峰强度可推测府河污染程度,为府河污染防治和沿河流域生态环境治理提供参考。     

Lanthanide Complex-Based Fluorescence Label for Time-Resolved Fluorescence Bioassay

Different from organic fluorescence dyes, fluorescent lanthanide complexes have the fluorescence properties of long fluorescence lifetime, large Stokes shift and sharp emission profile, which makes them favorable be used as the fluorescent labeling reagents for microsecond time-resolved fluorescence bioassay. Lanthanide complex-based fluorescence labels have been successfully used for highly sensitive time-resolved fluorescence immunoassay, DNA hybridization assay, cell activity assay, and bioimaging microscopy assay. Since the technique allows easy distinction of the specific fluorescence signal of the long-lived label from short-lived background noises associated with biological samples, scattering lights (Tyndall, Rayleigh and Raman scatterings) and the optical components (cuvettes, filters and lenses), the sensitivity of fluorescence bioassay has been remarkably improved. This paper summarized the recent developments of lanthanide complex-based fluorescence labels and their applications in time-resolved fluorescence bioassays mainly based on the authors’ researches and relative publications.     

A Fluorescence and Fluorescence Probe Study of Benzonaphthyridines

A series of benzo[b][1,8]naphthyridines has been synthesized by Friedl?nder condensation of 2-aminoquinoline-3-carbaldehyde 1 (o-aminoaldehyde) with alicyclic ketones in basic medium. Benzonaphthyridines branched with various side-chains and substituents are prepared with the aim of being investigated as a good fluorescent material. Electronic absorption and fluorescence properties of some representative benzonaphthyridines in organic solvents, water-dioxane, and SDS, CTAB and Triton-X-100 micelles have been examined. The linear correlation between solvent polarity and fluorescence properties is observed. This study may provide new directions for the development of fluorescence probes as reporters of microenvironments of organized assemblies.     

磺基水杨酸的荧光光谱与荧光量子产率

报道了磺基水杨酸 (SSA)的荧光光谱和荧光量子产率。在 pH <2时 ,SSA无荧光 ,随pH升高 ,SSA荧光增强 ,在 pH 5～ 10 5之间 ,SSA有稳定的强荧光 ,最大发射波长为 4 0 2nm ,激发波长为 2 12 ,2 38和2 97nm。在 pH >13的强碱性条件下 ,SSA转变为另一种荧光型体 ,最大激发波长 2 6 1nm ,最大发射波长390nm。SSA浓度较高时 ,荧光激发光谱发生变化 ,但发射光谱不变。在近中性条件下 ,SSA稀溶液的荧光强度与浓度之间存在良好的线性关系 ,线性范围为 5～ 2 5 0ng·mL- 1 ,检测下限为 5ng·mL- 1 。以硫酸奎宁为参比 ,测量了SSA在不同波长下的荧光量子产率 ,在最大激发波长 2 97nm处的荧光量子产率为 0 5 4。     

曲通X-100的荧光光谱与荧光量子产率

报道了曲通X-100(TX)水溶液的荧光光谱与荧光量子产率.实验发现,在强酸性条件下,TX没有荧光,当pH＞1时,TX有稳定的强荧光,荧光激发波长为229和275nm,发射波长为302 nm.TX水溶液可产生共振荧光,共振荧光峰位于285 nm.在0.1～90 mg·L-1浓度范围内,TX荧光强度与浓度之间存在线性关系,检测限为0.1 mg·L-1.以L-色氨酸为参比,测得在激发波长280 nm处TX水溶液的荧光量子产率为0.121.     

Voltage-Gated Metal-Enhanced Fluorescence

We demonstrate the influence of electrical current on the ability of surface plasmons to amplify fluorescence signatures. An applied direct current across Silver Island Films (SIFs) of low electrical resistance perturbs the fluorescence enhancement. For a given applied current, surface plasmons in just-continuous films are sparsely available for fluorophore dipole-coupling and hence the enhanced fluorescence is gated as a function of the applied current. For thicker, low resistance films, sufficient charge carriers are now present in the metal that metal-enhanced fluorescence (MEF) is perturbed to a lesser extent, induced surface plasmons readily formed on the surface by the close-proximity dipole.     

铕-吡哌酸时间分辨荧光法检测DNA含量

在pH值为7.2的Tris-HCl缓冲溶液中,铕与吡哌酸反应形成配合物.该体系中加入鲱鱼精DNA分子作用后荧光强度显著增强,并且在一定浓度范围内,DNA浓度与其荧光强度呈良好的线性关系,据此建立了一种简单的测定DNA的时间分辨荧光分析新方法.考杳了体系的时间分辨荧光光谱,通过与普通荧光光谱的对比突显了采用时间分辨荧光法的优势,并对反应条件进行了优化.该方法对DNA的检测限为0.03 mg·L-1(3σ),对浓度为4.0 mg·L-1的DNA进行11次平行测定,其相对标准偏差为0.3%.DNA的浓度在0.1～6.0 mg·L-1范围内与荧光强度呈良好的线性关系,线性方程为:△I=89.58c(mg·L-1)+0.920 5,线性相关系数r=0.999 6.此方法已应用于合成样品中DNA的测定,结果和加标回收率令人满意.     

Fluorescence Lifetime Correlation Spectroscopy

This article explains the basic principles of FLCS, a genuine fusion of Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) and Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS), using common terms and minimum mathematics. The usefulness of the method is demonstrated on simple FCS experiments. The method makes possible to separate the autocorrelation function of individual components of a mixture of fluorophores, as well as purging the result from parasitic contributions like scattered light or detector afterpulsing.     

含萘荧光单体和聚合物的紫外和荧光分析

分别用紫外分光光度法和荧光光谱法对含萘荧光单体2-(甲基丙烯酰氧)-N,N-二甲基-N-(1-萘甲基)乙基氯化铵和相应的聚合物进行检测。在λmax=222nm下测定不同浓度的含萘荧光单体和聚合物的吸光度,线性相关系数均为0.9995。同时在λex=222nm和λem=332nm条件下研究两者的荧光光谱,样品浓度与荧光强度成良好线性关系,相关系数可达0.9998。对比两种分析方法表明,两者的荧光测定检出限相对较低,操作简单快捷,准确性和可行性高,可很好地监测水处理剂中聚合物的含量,从而实现水处理系统在线检测和自动控制。     

Intrinsic Fluorescence of Actin

In this work actin is used to illustrate connection of protein fluorescence characteristics with its structure. On one hand, it has been demonstrated what kind of information about the contribution of each tryptophan residues to the bulk fluorescence spectrum can be obtained from the special analysis of protein three-dimensional structure. On the other hand, potentials of intrinsic fluorescence for elucidation of proteins structure, dynamics and processes of folding-unfolding are shown. In particular, using this method a new essentially unfolded kinetic intermediate state of actin was detected and characterized, and the place of inactivated actin and its kinetic predecessor in the process of folding-unfolding was determined. It has been revealed that inactivated actin is not intermediate state between the native and completely unfolded states, as it has been accepted before, but a result of protein misfolding. On the basis of the obtained data a new model of actin folding-unfolding pathway has been proposed.     

Low Temperature Metal-Enhanced Fluorescence

In this short letter, we describe the effects of low temperature on the Metal-Enhanced Fluorescence (MEF) phenomenon. Fluorophores close to Silver Island Films (SiFs) show on average two- to ten-fold enhancements in their fluorescence signatures at room temperature. However, at 77 K, we have observed that MEF is even more pronounced as compared to an identical glass control sample. We also demonstrate that the further enhancements in MEF occur at low temperature over a range of visible wavelengths for different fluorophores, for both SiFs and 20 nm surface deposited gold colloids.