本發(fā)明屬于檢測方法領(lǐng)域，具體來說涉及一種減小土壤粒徑對多環(huán)芳烴工作曲線影響的校正方法。

背景技術(shù)：

2016年5月31日，國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動計(jì)劃》，該計(jì)劃指出：到2020年，全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制。多環(huán)芳烴(PAHs)在環(huán)境中無處不在，許多PAHs具有致癌性、致畸性、致突變性、并且具有生物累積性，能長期留存在環(huán)境中，因此許多國家已將多環(huán)芳烴作為空氣和土壤污染檢測的對象。土壤作為一種重要的環(huán)境介質(zhì)，承擔(dān)著90％以上的PAHs環(huán)境負(fù)荷，所以PAHs對土壤的污染問題尤為突出。近年來，國內(nèi)學(xué)者對土壤中的PAHs污染進(jìn)行了大量的現(xiàn)場調(diào)查研究，結(jié)果表明，美國環(huán)保局規(guī)定的16種優(yōu)先控制的PAHs在我國土壤中都有不同程度的檢出，且檢出率非常高。對于土壤中多數(shù)多環(huán)芳烴(雙環(huán)和三環(huán))，可通過生物降解的方法進(jìn)行修復(fù)，但修復(fù)之前需要清楚土壤中多環(huán)芳烴污染物的種類和含量。因此，尋求一種便捷、快速、可現(xiàn)場分析土壤中PAHs污染物的檢測方法已成為環(huán)保和農(nóng)業(yè)部門亟需解決的重大問題之一。

目前，已經(jīng)有不少研究土壤中多環(huán)芳烴的檢測方法，如氣相色譜法、高效液相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)等，但這些方法都需要復(fù)雜的預(yù)處理，無法實(shí)現(xiàn)快速、現(xiàn)場檢測。熒光光譜技術(shù)由于其選擇性高、快速、可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場檢測等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土壤中多環(huán)芳烴的檢測。但是，在研究過程中發(fā)現(xiàn)：土壤粒徑嚴(yán)重影響著PAHs的熒光強(qiáng)度，這對于熒光光譜技術(shù)的土壤多環(huán)芳烴快速實(shí)時(shí)檢測技術(shù)的發(fā)展無疑是一種挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種減小土壤粒徑對多環(huán)芳烴工作曲線影響的校正方法，該校正方法以瑞利散射強(qiáng)度為橋梁，建立土壤粒徑與土壤中多環(huán)芳烴熒光強(qiáng)度之間的關(guān)系，通過瑞利散射強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)土壤粒徑對多環(huán)芳烴熒光強(qiáng)度影響的有效校正。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種減小土壤粒徑對多環(huán)芳烴工作曲線影響的校正方法，包括以下步驟：

1)用篩分設(shè)備對土壤進(jìn)行過篩，過篩后分成N份，在每份土壤中加入多環(huán)芳烴，混合均勻，得到N種不同濃度多環(huán)芳烴的多環(huán)芳烴土壤，其中，N份多環(huán)芳烴土壤的多環(huán)芳烴的濃度C分別為c₁、c₂、c₃……c_N，N為正整數(shù)，可以為2、3、4、5、6……；

2)用激發(fā)光源激發(fā)所述多環(huán)芳烴土壤，得到多環(huán)芳烴土壤的熒光譜，根據(jù)所述熒光譜確定用于制作多環(huán)芳烴工作曲線的定量吸收譜帶A和用于校正該多環(huán)芳烴工作曲線的瑞利散射譜帶B；

3)提取N份所述多環(huán)芳烴土壤的定量吸收譜帶A的熒光強(qiáng)度，得到定量吸收強(qiáng)度F＝f₁、f₂、f₃……f_N；

4)提取N份所述多環(huán)芳烴土壤的瑞利散射譜帶B的散射強(qiáng)度，得到瑞利散射強(qiáng)度G＝g₁、g₂、g₃……g_N；

5)通過公式(1)以及瑞利散射強(qiáng)度G對步驟3)中所述定量吸收強(qiáng)度F進(jìn)行校正，得到N份多環(huán)芳烴土壤的校正熒光強(qiáng)度F_s；

F_s＝F/G＝f_i/g_i＝f_s1、f_s2……f_sN,i＝1、2……N， (1)

6)根據(jù)步驟5)中所述校正熒光強(qiáng)度F_s和多環(huán)芳烴土壤的N種濃度C建立校正后的工作曲線。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟6)后，用目數(shù)小于或大于步驟1)中篩分設(shè)備至少30目的篩分設(shè)備，重復(fù)步驟1)～6)對所述校正后的工作曲線進(jìn)行驗(yàn)證。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟1)種，所述篩分設(shè)備的目數(shù)為40～160目。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟1)中，所述N＝10。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟1)中，用篩分設(shè)備對土壤進(jìn)行過篩，過篩后均分成N份。

在上述技術(shù)方案中，在所述步驟2)中，激發(fā)光源波長為280～320nm。

在上述技術(shù)方案中，激發(fā)光源波長為304nm。

在上述技術(shù)方案中，所述熒光譜的波長范圍為220～700nm。

在上述技術(shù)方案中，所述多環(huán)芳烴為蒽。

本發(fā)明的校正方法可快速、有效的實(shí)現(xiàn)土壤粒徑對多環(huán)芳烴工作曲線影響的校正。

附圖說明

圖1為蒽濃度為0.005g/g的蒽土壤在波長為304nm光激發(fā)下的熒光譜；

圖2為不同粒徑的蒽濃度為0.005g/g的蒽土壤的熒光譜；

圖3為蒽土壤在280～340nm與400～480nm的同步二維相關(guān)譜；

圖4為80目蒽土壤的蒽工作曲線；

圖5為80目蒽土壤的蒽校正后的工作曲線；

圖6為160目蒽土壤的蒽工作曲線；

圖7為160目蒽土壤的蒽校正后的工作曲線。

具體實(shí)施方式

多環(huán)芳烴為分子中含有兩個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔铮ㄝ?、蒽、菲、芘?50余種化合物，下面以蒽為實(shí)施例，結(jié)合附圖對本發(fā)明的校正方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

蒽為分析純，購買自天津希恩思生化科技有限公司；熒光光譜采集采用美國PE公司生產(chǎn)的LS-55熒光分光光度計(jì)，光源為脈沖氙燈，樣品池使用儀器自帶的固體附件(彈簧壓片底座)。激發(fā)光源波長為304nm，熒光譜的發(fā)射波長范圍為220～700nm，激發(fā)和發(fā)射單色儀狹縫寬度分別為5nm和3nm，掃描速率為1000nm/min。

在本發(fā)明具體實(shí)施方式中，土壤采集自天津農(nóng)學(xué)院校園，為了排除實(shí)驗(yàn)所使用土壤本底(即天津農(nóng)學(xué)院校園采集的土壤)對后續(xù)蒽熒光的分析產(chǎn)生影響，必須確定土壤本底是否產(chǎn)生熒光。所以，首先采集天津農(nóng)學(xué)院校園的土壤的三維熒光譜(激發(fā)光源波長220～350nm，發(fā)射波長220～700nm)，研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)所用的土壤本底未見熒光，因此排除實(shí)驗(yàn)所使用土壤本底對后續(xù)蒽熒光的分析產(chǎn)生影響。

制備蒽濃度為0.005g/g的蒽土壤：將采自天津農(nóng)學(xué)院校園的土壤進(jìn)行高溫(200～300度)烘烤，得到實(shí)驗(yàn)土壤，將實(shí)驗(yàn)土壤置于瑪瑙研缽進(jìn)行研磨(研磨時(shí)間大于60min)，研磨后均分為7份，每份土壤過一種目數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)篩，過篩后每份土壤稱取1g，得到7份、每份1g的土壤，其中，7種目數(shù)分別為40目、60目、80目、100目、120目、140目和160目。研磨蒽(研磨時(shí)間大于60min)，并稱取7份、每份0.005g的蒽粉末；在上述7份土壤的每份土壤中分別加入0.005g蒽粉末，混合至均勻，得到7個(gè)不同粒徑且蒽濃度均為0.005g/g的蒽土壤。

圖1是濃度為0.005g/g的40目蒽土壤在波長為304nm光激發(fā)下的熒光譜。由圖可知，蒽在土壤中存在三個(gè)明顯的特征熒光峰，特征熒光峰的波峰分別為421nm、442nm和470nm。值得注意的是在圖1中，304nm和608nm出現(xiàn)較強(qiáng)的峰，其分別來自光源激發(fā)光的一級和二級瑞利散射光。

圖2是7種不同粒徑且蒽濃度均為0.005g/g的蒽土壤在304nm波長光激發(fā)下的熒光譜。為了便于觀察土壤中蒽熒光強(qiáng)度隨土壤粒徑的變化，圖2僅給出了350～550nm范圍內(nèi)蒽熒光強(qiáng)度隨土壤粒徑的變化。在圖2中，土壤粒徑沿著箭頭的方向(從下往上)從小到大變化，由圖可知，隨著土壤粒徑的不斷增大，蒽在土壤中熒光峰的強(qiáng)度也在不斷的增大。需要說明的是，蒽在土壤中三個(gè)熒光峰所處的波長位置并未隨土壤粒徑的變化而發(fā)生改變。

為了說明土壤的瑞利散射光強(qiáng)度、蒽熒光強(qiáng)度以及土壤粒徑之間的關(guān)系，在280～340nm與400～480nm區(qū)間進(jìn)行同步二維相關(guān)譜計(jì)算。如圖3所示，(304，421)nm、(304，442)nm和(304，470)nm處都存在正的交叉峰，這表明304nm處瑞利散光強(qiáng)度與421nm、442nm和470nm處蒽熒光強(qiáng)度都隨著外擾(土壤粒徑)變化方向相同，即隨著土壤粒徑的增大，其強(qiáng)度也在增大。綜上所述，土壤粒徑嚴(yán)重影響著蒽的熒光強(qiáng)度。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的校正方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

1)用瑪瑙研缽對實(shí)驗(yàn)土壤進(jìn)行研磨(研磨時(shí)間大于60min)，研磨后過目數(shù)為80的標(biāo)準(zhǔn)篩，得到80目土壤，將80目土壤均分成10份，并在每份80目土壤中加入蒽,配置成蒽濃度C為0.001g/g、0.002g/g、0.003g/g、0.004g/g、0.005g/g、0.006g/g、0.007g/g、0.008g/g、0.009g/g和0.01g/g的80目蒽土壤(濃度范圍為0.001～0.01g/g，間隔0.001g/g)。

2)用304nm的激發(fā)光源激發(fā)蒽濃度C為0.005g/g的80目蒽土壤，得到蒽土壤的熒光譜(峰形與圖1相同)，根據(jù)熒光譜確定用于制作蒽工作曲線的定量吸收譜帶A為421nm和用于校正該蒽工作曲線的瑞利散射譜帶B為304nm。

3)提取10種不同蒽濃度的80目蒽土壤在421nm處的熒光強(qiáng)度，得到定量吸收強(qiáng)度F＝f₁、f₂、f₃……f₁₀，并與蒽濃度C(c₁、c₂、c₃……c₁₀)之間建立工作曲線(見圖4)為：

F＝-24+17792C (2)

4)提取10種蒽濃度的80目蒽土壤在304nm處的散射強(qiáng)度，得到瑞利散射強(qiáng)度G＝g₁、g₂、g₃……g₁₀。

5)通過公式(1)以及瑞利散射強(qiáng)度G對步驟3)中熒光強(qiáng)度F進(jìn)行校正，得到80目蒽土壤的校正熒光強(qiáng)度F_s。

F_s＝F/G＝f_i/g_i＝f_s1、f_s2……f_s10,i＝1、2……10， (1)

6)根據(jù)步驟5)中校正熒光強(qiáng)度F_s和蒽土壤的10種蒽濃度C建立校正后的工作曲線(見圖5)：

F_s＝-4.41+3367C (3)

對校正后的工作曲線進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證其有效性：

1)用瑪瑙研缽對實(shí)驗(yàn)土壤進(jìn)行研磨(研磨時(shí)間大于60min)，研磨后過目數(shù)為160的標(biāo)準(zhǔn)篩，得到160目土壤，將160目土壤均分成10份，并在每份160目土壤中加入蒽,配置成蒽濃度C為0.001g/g、0.002g/g、0.003g/g、0.004g/g、0.005g/g、0.006g/g、0.007g/g、0.008g/g、0.009g/g和0.01g/g的160目蒽土壤。

2)用304nm的激發(fā)光源激發(fā)蒽濃度C為0.005g/g的160目蒽土壤，得到蒽土壤的熒光譜(峰形與圖1相同)，根據(jù)熒光譜確定用于制作蒽工作曲線的定量吸收譜帶A為421nm和用于校正該蒽工作曲線的瑞利散射譜帶B為304nm。

3)提取10種不同蒽濃度的160目蒽土壤在421nm處的熒光強(qiáng)度，得到定量吸收強(qiáng)度F＝f₁、f₂、f₃……f_1o，并與蒽濃度C(c₁、c₂、c₃……c₁₀)之間建立工作曲線(見圖6)為：

F＝-21+15047C (4)

4)提取10種蒽濃度的160目蒽土壤在304nm處的散射強(qiáng)度，得到瑞利散射強(qiáng)度G＝g₁、g₂、g₃……g₁₀。

5)通過公式(1)以及瑞利散射強(qiáng)度G對步驟3)中熒光強(qiáng)度F進(jìn)行校正，得到160目蒽土壤的校正熒光強(qiáng)度F_s。

F_s＝F/G＝f_i/g_i＝f_s1、f_s2……f_s10,i＝1、2……10， (1)

6)根據(jù)步驟5)中校正熒光強(qiáng)度F_s和蒽土壤的10種蒽濃度C建立校正后的工作曲線(見圖7)：

F_s＝-4.74+3304C (5)

通過上述分析可知：對于不同粒徑，但同樣濃度的蒽土壤樣品，與校正前工作曲線(2)和(4)相比(其相關(guān)系數(shù)R分別為0.986和0.990)，校正后的工作曲線(3)和(5)的斜率比較接近(其相關(guān)系數(shù)分別為0.991和0.992)，說明本發(fā)明的校正方法可有效降低土壤粒徑對蒽標(biāo)準(zhǔn)曲線的影響。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，多環(huán)芳烴中其它萘、菲、芘等150余種化合物均能建立與本發(fā)明實(shí)施例中蒽類似的校正后的工作曲線，該校正后的工作曲線均可減小土壤粒徑對多環(huán)芳烴工作曲線影響。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。