摘要
三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1-100mg·L^(-1))的9种水化学离子(Na^(+)、 Cl^(-)、 NO_(3)^(-)、 Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 CO_(3)^(2-)、 HCO_(3)^(-)、 SO_(4)^(2-))。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离子的干扰作用分为三类:第一类(10、 100 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)),增强;第二类(10、 100 mg·L^(-1)SO_(4)^(2-)和100 mg·L^(-1)NO_(3)^(-)),减弱;第三类(1、 10 mg·L^(-1)NO-3、未添加离子、 1 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)和1、 10、 100 mg·L^(-1)Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 HCO_(3)^(-)、 Na^(+)、 Cl^(-)),无显著影响。结果表明,当天然水环境中的水化学离子属于第三类离子时,可采用三维荧光光谱进行水环境监测。在其他情况下,应优先考虑在预处理过程中去除水化学离子干扰的方法,例如离子回旋共振质谱法等;或者加强三维荧光光谱技术与其他技术的联合,在减少单一技术局限性的同时,获得更全面的信息。该研究为还原真实荧光光谱提供了数据基础,为三维荧光与其他技术的联合应用提供科学依据。
Three-dimensional fluorescence spectroscopy has broad application prospects in the in-situ water environment monitoring.However,due to its simple pretreatment method,the interference of hydrochemical ions in the water environment cannot be completely excluded,which could reduce the accuracy of water quality identification results.Currently,no relevant studies have classified this interference.In this study,we set nine kinds of hydrochemical ions(Na^(+),Cl^(-),NO_(3)^(-),CO_(3)^(2-),Ca^(2+),Mg^(2+),K^(+),HCO_(3)^(-),SO_(4)^(2-))at the level of three ion concentrations(1-100 mg·L^(-1))and explored the changes of fluorescence characteristic by fluorescence parameters.Based on the fluorescence characteristic,the interference was divided into three different degrees using systematic clustering analysis:the first type(10-100 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)),significant increase;the second type(10-100 mg·L^(-1)SO_(4)^(2-)and 100 mg·L^(-1)NO_(3)^(-)),significant reduction;the third type(1-10 mg·L^(-1)NO_(3)^(-),no added ions,1 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-),SO_(4)^(2-)and 1-100 mg·L^(-1)Ca^(2+),Mg^(2+),K^(+),HCO_(3)^(-),Na^(+),Cl^(-)),mild interference.In other cases,priority should be given to methods that can remove the interference of hydrochemical ions,such as ion cyclotron resonance mass spectrometry.In addition,the combination of three-dimensional fluorescence spectroscopy and other technologies is strengthened to obtain more comprehensive information while reducing the limitations of a single technology.This study provides a data basis for restoring the real fluorescence spectra and a scientific basis for the selection and combined application of three-dimensional fluorescence and other techniques.
作者
雷宏军
杨光
潘红卫
王逸飞
易军
王珂珂
王国豪
童文彬
史利利
LEI Hong-jun;YANG Guang;PAN Hong-wei;WANG Yi-fei;YI Jun;WANG Ke-ke;WANG Guo-hao;TONG Wen-bin;SHI Li-li(School of Water Conservancy,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China;Henan Provincial Ecological Environment Technology Center,Zhengzhou 450045,China)
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期134-140,共7页
Spectroscopy and Spectral Analysis
基金
国家自然科学基金项目(51809095,52079052)
华北水利水电大学硕士研究生创新能力提升工程项目(YK-2021-53)资助。
关键词
溶解性有机质
三维荧光光谱
水化学离子
荧光区域积分
平行因子分析
Dissolved organic matter
Three-dimensional fluorescence spectroscopy
Ion interference
Fluorescence region integral
Parallel factor analysis
