Page 191 - 环境监测技术应用及质量控制

» 第五章 水环境监测问题研究

度、数据传输的通达性，做到真实、准确、全面。

五、水环境监测中三维荧光技术的应用分析

20 世纪 50 年代，世界上第一台记录式荧光分光光度计在美国问世，1975 年中国
科学院生物物理研究所研制出中国第一台荧光分光光度计。20 世纪 70 年代，三维荧

光技术诞生。LLOYD 等最先采用三维荧光技术研究蛋白质构象的变化；KOLLER 等
运用三维荧光测定了人体血浆低密度脂蛋白；20 世纪 80 年代，三维荧光开始应用于
海底油气探测；王伦等采用三维荧光测定工业废水中的苯胺，三维荧光在水环境监测

中得到广泛应用。
本部分内容介绍了三维荧光技术的测定原理、测定结果的表征方法以及测定结果
的解析，讨论了典型荧光峰与传统水质指标（BOD 5 、COD 和 TOC）的关系，综述了
三维荧光应用于水环境监测的研究进展。

（一）三维荧光技术概述
1.三维荧光技术的测定原理
在室温下，大多数分子处于基态，当其受光（如紫外光）激发时，分子会吸收
能量并进入激发态，但分子在激发态下不稳定，很快就跃迁回基态，这个过程伴随着

能量的损失，其中过剩的能量便会以荧光的形式释放出来，即发光。物质的荧光性质
与其分子结构有关，一般来说分子结构中有芳香环或有多个共轭双键的有机化合物较
易发射荧光，而饱和或只有孤立双键的化合物不易发射荧光。物质的荧光强度（F）
与激发光波长（Ex）、发射光波长（Em）有关，二维荧光光谱是固定 Ex 或 Em 不

变，扫描改变另一个波长，得到 Ex 或 Em 与 F 之间的关系，是一个一元函数。而三
维荧光记录的是 Ex 和 Em 同时改变时 F 的变化，是一个二元函数，也称为激发发射
矩阵。

2.三维荧光测定结果的表征
三维荧光测定结果有两种表征方法：等强度指纹图和等距三维投影图。等强度
指纹图是以 Em 和 Ex 为横纵坐标，平面上的点为样品荧光强度，由对应 Ex 和 Em 决
定，用线将等强度的点连接起来，线越密表示荧光强度变化越快。等距三维投影图是
用空间坐标 X、Y、Z 分别表示 Ex、Em 和 F，与 XOY 面平行的区域表示无荧光，隆

起的区域表示有荧光。相较于二维荧光，三维谱图蕴含更多的荧光数据，能更完整地
描述物质的荧光特征，可用于多组分混合物的分析。但大分子的颗粒和胶体物质在受
光激发时会出现散射现象，对荧光测定产生影响，常通过预处理（稀释待测溶液、扣

除空白水样的三维荧光光谱、过滤等）来避免此影响。

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