一种利用三维荧光光谱法测水中氯消毒副产物前体物的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种利用三维荧光光谱法测水中氯消毒副产物前体物的方法，属于环境监测技术领域。
【背景技术】
[0002]消毒副产物是消毒剂与水中溶解性有机物反应生成的对人体有毒害作用的物质。当采用氯消毒剂时，主要生成三卤甲烷和卤乙酸氯消毒副产物，水中溶解性有机物则被称为氯消毒副产物前体物。
[0003]根据国内外文献报道，天然水体中腐殖酸、富里酸等腐殖质类物质是氯消毒副产物的主要前体物质。腐殖质是一种天然的高分子聚合物，主要来源于生物代谢残渣，广泛地存在于水体、土壤及其周围环境中。腐殖酸是腐殖质中溶于碱而不溶于酸的部分，富里酸则为即可溶于碱、又可溶于酸的部分。受现有技术水平限制，以天然水体为水源的给水处理系统出水中，不可避免地会残余少量的腐殖质类溶解性有机物，与氯消毒剂作用生成消毒副产物，对饮用水安全和人体健康产生不利影响。为提高饮用水质安全性，必须加强水中消毒副产物前体物的控制。因此，需要通过定性、定量分析测定消毒副产物前体物，判断其物质成分及其来源，以便采取有针对性的措施加以控制。
[0004]鉴于腐殖酸结构的复杂性，至今，对于腐殖酸的分子组成和化学结构仍处于研究阶段中，由于这种模糊性的存在，对于以腐殖质为主的天然水中消毒副产物前体物的研究控制，也多通过间接的方法来表示此类物质的变化趋势。目前国内外对于天然水中氯消毒副产物前体物的表征多采用消毒副产物生成潜能或称生成势、模拟配水管网系统测试、统一生成条件测试、紫外吸光度和有机碳浓度的比值(SUVA)4种方法进行定量测定，其中，应用广泛的是DBPFP和SUVA。
[0005]DBPFP的测定原理是:投加足量的氯，在充分长的时间内与水中的消毒副产物前体物完全反应，然后检测生成的消毒副产物三卤甲烷THMs和卤乙酸HAAs，来间接表征水中潜在的全部前体物，包括三卤甲烷生成潜能和卤乙酸生成潜能。但是天然水体的DBPFP法测定时间长、步骤繁杂，不能明确反映消毒副产物前体物含量和实现在线连续测定。
[0006]天然水体中的主要有机物，如腐殖质，是生物质及其代谢残余混合物，分子结构中含有大量苯环及羧基、羟基、杂原子等，研究表明此类物质大部分属于消毒副产物的前体物，它们在紫外光区具有显著地吸收，用紫外吸光度UV254可以表示此类物质在水中的综合含量;有机碳浓度则表示水中全部有机物的含量，两者的比值(SUVA)可以用来表示水中氯消毒副产物前体物所占的比例。但是SUVA法针对对象具有笼统性及对仪器设备要求较为复杂等不足之处，上述两种方法均难以有针对性地指导对消毒副产物前体物的污染控制。而三维荧光光谱技术具有灵敏度高、用量少、选择性好、不破坏样品结构和操作简单等优点，易于实现在线和连续监测。
【发明内容】
[0007]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统方法对氯消毒副产物前体物测定时，DBPFP法测定时间长、步骤繁杂，不能明确反映消毒副产物前体物含量和实现在线连续测定，而SUVA法针仪器设备要求较为复杂的弊端，提供了一种利用三维荧光光谱法测水中氯消毒副产物前体物的方法。该方法首先对三维荧光光谱仪各指标进行调节，之后分别制取不同浓度的水中氯消毒副产物，接下来通过三维荧光光谱仪分别对制取的水中氯消毒副产物进行测量，最后通过测量结果从而测得水中氯消毒副产物前体物含量。本发明不仅方法简单，操作简易，而且用量少，能够直接反应消毒副产物前体物含量。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0009](1)分别对三维荧光光谱仪各项指标进行调节，设定三维荧光光谱仪的发射波长范围为330?450nm、激发波长范围为300?420nm、扫描速度为2500?3000nm/min、狭缝宽度为5?7nm以扫描间隔6?10nm;
[0010](2)在相同的条件下，分别取200?250mL和200?260mL的水中氯消毒副产物，置于两个相同的玻璃容器中，之后在200?250mL的水中氯消毒副产物中加入15?30mL质量分数为3 5 %的乙酸，充分混合均匀，得混合液1，控制浓度在1.2?8 m g / L范围内，随后在2 0 0?260mL的水中氯消毒副产物中加入100?150mL质量浓度为75%的乙酸，充分混合均匀，得混合液2，控制浓度在12?80mg/L范围内；
[0011](3)将上述混合液1和混合液2放置在常温下静置20?40min，之后利用上述步骤
(1)中设定的三维荧光光谱仪各项指标，对混合液1和混合液2分别进行三维荧光扫描，5?lOmin后，分别获得两种混合液样品的三维荧光光谱图，并以数据矩阵51X41列记录，获得两种混合液样品的三维荧光数据矩阵；
[0012](4)通过上述得到的两种混合液样品的三维荧光数据矩阵，利用建立标准溶液的特征荧光强度与消毒副产物生成势之间的相关校正方程，分别得到水样中氯消毒副产物的特征荧光强度，从而测得水中氯消毒副产物前体物含量。
[0013]所述的水中氯消毒副产物主要包括腐殖酸和富里酸。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015](1)本发明不仅操作简易，而且原料用量少，缩短了检测时间，节约了费用；
[0016](2)本发明能够直接反应消毒副产物前体物含量，使得检测准确率高达95%以上。
【具体实施方式】
[0017]首先分别对三维荧光光谱仪各项指标进行调节，设定三维荧光光谱仪的发射波长范围为330?450nm、激发波长范围为300?420nm、扫描速度为2500?3000nm/min、狭缝宽度为5?7nm以扫描间隔6?lOnm;然后在相同的条件下，分别取200?250mL和200?260mL的水中氯消毒副产物，置于两个相同的玻璃容器中，之后在200?250mL的水中氯消毒副产物中加入15?30mL质量分数为35%的乙酸，充分混合均匀，得混合液1，控制浓度在1.2?8mg/L范围内，随后在200?260mL的水中氯消毒副产物中加入100?150mL质量浓度为75%的乙酸，充分混合均匀，得混合液2，控制浓度在12?80mg/L范围内；接下来将上述混合液1和混合液2放置在常温下静置20?40min，之后利用上述步骤中设定的三维荧光光谱仪各项指标，对混合液1和混合液2分别进行三维焚光扫描，5?lOmin后，分别获得两种混合液样品的三维荧光光谱图，并以数据矩阵51X41列记录，获得两种混合液样品的三维荧光数据矩阵；最后通过上述得到的两种混合液样品的三维荧光数据矩阵，利用建立标准溶液的特征荧光强度与消毒副产物生成势之间的相关校正方程，分别得到水样中氯消毒副产物的特征荧光强度，从而测得水中氯消毒副产物前体物含量。其中所述的水中氯消毒副产物主要包括腐殖酸和富里酸。
[0018]实例1
[0019]首先分别对三