长江入海口段水质荧光指纹特征解析

水质荧光指纹技术是近年来新兴的水体污染检测技术,它可以展现水体有机物组成信息,弥补传统常规水质参数的不足。长江入海口段沿江地带是我国的产业密集带,区域内城市化程度高,工业发达,在此区域内,水环境质量变化会直接影响经济发展和民众身体健康,因此,研究长江入海口段的水质变化具有重要的意义。长江入海口段的pH、电导率、NH₃-N、COD_Mn、TP、TN和TOC等指标变化趋势不尽相同,但是从电导率、TN、COD_Mn、TOC这四个指标,反映出沿着长江入海口段从上游至下游的过程中具有一定的污染积累,尤其在下游的CJ-11和CJ-12采样点,可能受到了较大的污染源影响。从常规指标和TOC的结果并不能直接体现污染信息,只能反映污染总量从上游至下游的增加。长江入海口段水质荧光指纹主要包含三个荧光峰,记作峰A、峰B、峰C,它们的[激发波长, 发射波长]分别为[275, 335] nm,[230, 345] nm 和[250, 450] nm,其中峰A和峰B荧光强度的变化趋势同步,相关性较高,相关系数为0.994 8,表明两峰很可能来自相同污染源。通过水质荧光指纹比对,在长江入海口段CJ-11和CJ-12两点的水质荧光指纹与支流HPJ-1的水质荧光指纹相似度分别达到86%和88%,而与CJ-10的相似度＜60%。由此可见,长江入海口段下游水质荧光指纹（CJ-11和CJ-12）发生变化,可能是由支流HPJ汇入长江入海口段造成的。支流HPJ的水质荧光指纹信号与印染行业水质荧光指纹数据库相似度约90%,表明支流HPJ的水质荧光指纹信号可能与当地的印染废水排放有关。基于长江入海口段峰A和峰B的强度与NH₃-N浓度呈现良好的线性正相关性（相关系数为0.885 5）,水质荧光指纹具有作为指示长江入海口段NH₃-N浓度的潜力。水质荧光指纹技术可以展现水体有机物质组成和来源,在污染示踪以及水质状况评价方面具有重要的应用价值。     

某兽药抗生素废水的荧光水质指纹特征

以某兽药抗生素废水为例,研究了基于三维荧光光谱的水质指纹(简称水纹)技术用于揭示废水有机成分性质的可行性。该废水具有4个典型水纹峰,峰的激发波长/发射波长分别为225/345,275/345,325/405和405/470 nm,编号A,B,C和D,各峰强度关系B>A>C>D。其中A峰和B峰的荧光强度较高,分别为(0.64±0.21)和(0.99±0.30) R.U,线性相关系数为0.95,且发射波长相同,很可能是同一种物质产生的。各水纹峰强度与COD都有明显的正相关性,线性相关系数R2达到0.66～0.70。C峰对应的有机物部分降解或降解速率较低,而其余3个水纹峰对应的有机物可以被较好降解。出水中新出现的荧光峰260/425 nm可能是废水微生物处理过程中新生成的腐殖质。上述研究表明,该兽药抗生素制药废水具有独特的水纹特征,水质指纹鉴别技术可以作为水体中识别该废水存在的新方法,水纹信息还可以反映废水有机物总量和有机成分的性质,对难降解废水的处理设计和运行均有一定价值。     

吲哚、3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率和荧光寿命

近年来，三维荧光技术已经成为常用的化学分析技术，但有些结构相近的荧光有机物的三维荧光光谱十分相似，可能导致分析结果错误。因此，如何精准区分具有相似三维荧光光谱的有机物是十分重要且亟待解决的问题。荧光量子产率和荧光寿命是荧光有机物两个重要的光学参数，对于分子结构的差异更灵敏。对吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的三维荧光光谱、荧光量子产率和荧光寿命进行了研究。结果表明，它们的三维荧光光谱都出现两个荧光峰，且荧光峰位置十分接近。吲哚和L-色氨酸的荧光峰大致位于[激发波长，发射波长]=[275, 340～350]和[220, 340～350] nm附近，3-甲基吲哚的荧光峰位于[激发波长，发射波长]=[280, 365]和[225, 365] nm附近。在相同浓度下，三种有机物在激发波长为275～280 nm处的最高荧光强度依次为：吲哚>3-甲基吲哚>L-色氨酸。利用绝对量子产率测量技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光量子产率分别约为0.264、 0.347和0.145;利用时间相关单光子计数技术测得吲哚、 3-甲基吲哚和L-色氨酸的荧光寿命分别约为4.149、 7.89...