同步熒光光譜是一種非常實(shí)用的工具，能夠?yàn)橹T如原油及其餾分等熒光化合物的復(fù)雜混合物生成一個簡化的“指紋”。這項(xiàng)技術(shù)為淡水或海水中的環(huán)境樣品分析工作提供了一種快捷的方法，能夠幫助識別樣品中的油品種類，確定或排除疑似污染源。這項(xiàng)技術(shù)也可用在鉆井液碳?xì)浠衔锏目碧焦ぷ髦?，對鉆井液中的油品特征進(jìn)行分辨。
同步熒光光譜法
同步熒光光譜法需要同時使用兩個單色器對樣品進(jìn)行掃描，且兩個單色器之間的差值保持恒定。這一差值可以是波長—恒定波長差同步發(fā)光*(CWSL)，也可以是能量(頻率—cm-1)—恒定能量差同步發(fā)光*(CESL)。后者的優(yōu)勢在于能夠“抹除”與熒光恒定能量差的假象(例如拉曼光譜帶)，從而給出一個“更干凈的”二維光譜。
三維同步光譜
可以生成一個同步光譜的三維矩陣，用X軸表示激發(fā)光單色器的波長，Y軸表示熒光強(qiáng)度，Z軸則根據(jù)采用的同步模式，表示波長(nm)或頻率(cm-1)的增量(δ)值。
• 對于原油及其蒸餾物而言，這項(xiàng)技術(shù)比常規(guī)的三維熒光光譜要*得多。在三維熒光光譜中，發(fā)射光譜(或激發(fā)光譜)通過增加固定波長(構(gòu)成Z軸的部分)被整合進(jìn)三維矩陣中。
• 對于油類而言，其激發(fā)波長均在280 nm左右，因此很難利用三維熒光光譜圖進(jìn)行精確識別。
三維熒光光譜的另一個特征是“波脊”，在波脊處，兩個單色器色儀處于相同波長(或波長的倍數(shù))。
樣品制備
油品易溶于己烷、環(huán)己烷這類溶劑，一般采用這類溶劑溶解樣品，并使用石英熒光比色皿(四邊透明)進(jìn)行測定。出于對波長范圍和耐溶劑性的考慮，一次性比色皿在這里并不適用。
• 對于含水樣品，可通過溶劑將樣品萃取到環(huán)己烷中。
• 對于純品，應(yīng)考慮使用環(huán)己烷將樣品稀釋30000倍。
應(yīng)使用高純度溶劑，因?yàn)槠渌燃壍娜軇┩蟹紵N類雜質(zhì)，這些雜質(zhì)也會發(fā)出熒光。為了使讀數(shù)落在儀器的量程內(nèi)，可能需要對溶液的濃度進(jìn)行調(diào)整。
測量
三維同步光譜可使用FL 6500（脈沖氙燈）和FL 8500（150 W連續(xù)氙燈）兩種型號測定。
• FL 8500的靈敏度較高，掃描速度快。
• FL 6500的最高掃描速度為24,000 nm/min，F(xiàn)L 8500為60,000 nm/min。本實(shí)驗(yàn)中使用的是FL 6500。
掃描的光譜介于220 nm和450 nm 之間(按照激發(fā)光單色器確定的值)，波長差從5 nm開始，步進(jìn)為2 nm。激發(fā)光和發(fā)射光所用的狹縫寬度均為5 nm。
結(jié)果和討論
共有三個樣品以恒定波長差同步發(fā)光三維光譜方式測定——航空燃油(煤油)、燃油、科威特原油，其結(jié)果如下所示。二維同步譜已針對最高峰位的波長差進(jìn)行優(yōu)化，并在各個數(shù)據(jù)組的最右下角予以顯示。
圖1.航空燃油(煤油)環(huán)己烷溶液的二維、三維恒定波長差同步發(fā)光光譜。(點(diǎn)擊查看大圖)
圖2.燃油環(huán)己烷溶液的二維、三維恒定波長差同步發(fā)光光譜。(點(diǎn)擊查看大圖)
圖3.原油環(huán)己烷溶液的二維、三維恒定波長差同步發(fā)光光譜。請注意三維特征位置相較于成品油發(fā)生的偏移。(點(diǎn)擊查看大圖)
結(jié)論
二維、三維同步熒光圖為石油泄漏情況下石油樣品特征的測定提供了簡便、快捷的方法。這項(xiàng)技術(shù)也可用在石油勘探領(lǐng)域中對鉆井液進(jìn)行分析，也可對其它含有復(fù)雜混合物類的樣品(包括多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?和藥材進(jìn)行測定。FL 6500和FL 8500儀器都是此類分析的理想之選。FL 8500的掃描速度較快，因此特別適合用于高通量樣品的實(shí)驗(yàn)室。
(*)請注意
本文中發(fā)光指光致發(fā)光——可以是熒光(單重激發(fā)態(tài))或磷光(三重激發(fā)態(tài))，這兩種情況下的激發(fā)態(tài)均通過儀器的激發(fā)單色器所發(fā)出的單色光產(chǎn)生。此處“發(fā)光”不是指化學(xué)或生化激發(fā)的發(fā)光。同步光譜法無法用于化學(xué)發(fā)光或生物發(fā)光及其衍生物的測定。
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