| 题名 | 水体中有机污染物监测的光纤荧光传感技术研究与应用 |
| 作者 | 王栩 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 林金明 |
| 关键词 | 有机污染物 水体监测 荧光光纤传感器 主客体化学 organic pollutants environmental water monitoring optical fiber fluorescence sensor host guest chemistry |
| 其他题名 | "Fabrication of Optical Fiber Fluorescence Sensor for Monitoring of Organic Pollutants in Environmental Water" |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 世界各国对水体中有毒有害有机污染物的高度重视，使得有机污染物的水体 监测分析技术已获得了很大的发展。但是目前大多数水体监测方法存在着耗时、 费力、无法在线、原位测定等不足之处，远无法满足对环境水体中有机污染物浓 度和分布信息的及时获取。为此我国“十五863”计划将“海水中有机污染物的 现场光学综合分析技术”列为其中的重要课题之一，以发展海水中有机污染物的 现场光学综合分析技术，提供船载小型、现场、实时监测的自动分析仪器为最终 研究目标。 荧光光纤传感器结合了荧光技术的高灵敏度及现代光纤传导技术，并以其快 速、简便、实时在线、原位、价廉等分析特性成为环境监测领域中应用最广泛、 最具发展前景的分析技术之一。但是由于样品基质的复杂性，要对某种有机物进 行选择性监测，则需要精确的聚焦和滤波系统，但即使这样也不能保证排除样品 中具有相同发射波长物质的干扰，并且对一些荧光较弱甚至不发荧光的有机物更 是无能为力。为此引入主客体化学和超分子化学理论并构建测定体系，可以进一 步完善荧光光纤传感器对复杂样品的测定性能。本文即围绕着这个主题，在“十 五863”计划的资助下，建立了一系列主客体识别体系并以之为基础开发了用于 水体有机污染物监测的荧光光纤传感系统。本文的研究结果不仅丰富了主客体化 学理论的内容，而且有望拓宽荧光光纤检测技术在环境监测领域的应用范围，因 而具有一定的理论和实际应用价值。全文共分五章，分述如下： 第一章 本章对荧光光纤化学传感器在水体监测中的应用研究及进展进行了评 述。主要包括荧光性主客体识别的基本原理、光纤传输原理及荧光光纤传感器在 水体监测中的应用现状三大部分，并对荧光光纤传感器的未来发展进行了展望。 引用文献107篇。 第二章 本章详细介绍了实验所用荧光光纤传感系统的设计、制作过程。分别对 光源、传感探头、双臂光纤束、流通池、分光系统、检测器、样品输送、镀膜设 备等环节进行了设计、考察与筛选。构建了一套可以用于样品测定的荧光光纤传感系统。 第三章 基于非水溶性β-环糊精聚合物与双酚A 的可逆识别反应，建立了可连续 测定水体中BPA 的荧光光纤传感器。以β-环糊精聚合物作为5 μm 厚传感膜中的 敏感物质，可以有效地将双酚A 萃取进入传感膜并与双酚A 发生包结反应，使 其荧光显著增强。在激发/发射波长为286/312 nm 处，检测双酚A 的线性范围为 6.0×10-6~1.0×10-3 mol/L，检测限为1.0×10-6 mol/L。传感器对双酚A 显示了良好 的选择性，其原因是主体化合物与客体分子的空间匹配及协同包结作用对水中猝 灭剂的有效屏障，从而使得客体分子荧光量子产率大为提高。构建的传感器用于 水体中双酚A 回收率测定，结果良好。 第四章 基于对芘/二甲基-β-环糊精传感膜的荧光猝灭作用(λex/λem=286/390 nm)，构建了测定水体中双酚A的可逆型荧光光纤传感器。传感器以芘作为荧光 探针，当双酚A由水相进入膜相后，即与芘竞争环糊精空腔，造成芘被挤出环糊 精空腔而荧光发生猝灭，以芘溶液冲洗传感膜又可使其荧光恢复。该传感器测定 双酚A的线性范围为7.90×10-8~1.66×10-5 mol/L，检测限为7.00×10-8 mol/L，并显 示了良好的选择性，可逆性与使用寿命。将此传感器用于测定水样及垃圾渗滤液 中的双酚A含量，结果令人满意。 第五章 以功能化的聚氯乙烯荧光性高聚物为敏感材料制备了对2,6-二硝基酚有 特异响应的双臂荧光光纤传感器。荧光性高聚物材料通过以姜黄素亲核取代聚氯 乙烯的氯原子制得。当该高聚物材料在石英片上涂覆成膜后，可以选择性萃取溶 液中的2,6-二硝基酚进入膜相并与之通过氢键生成荧光量子产率很低的环状化合 物，从而指示2,6-二硝基酚的存在。在溶液pH 3.50的情况下，测定2,6-二硝基酚 的线性范围为2.5×10-6~7.0×10-3 mo/L，检测限1.0×10-6 mo/L。由于2,6-二硝基酚与 荧光材料的分子构型具有高度匹配性，所以在常见硝基酚共存下，该高聚物对2,6- 二硝基酚显示了很强的选择性。该传感器的响应时间小于1min，可逆性、重现性 良好。此传感器成功用于水样品中2,6-二硝基酚回收率的测定。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境水质学 |
| 公开日期 | 2010-05-19 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/106]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王栩. 水体中有机污染物监测的光纤荧光传感技术研究与应用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006. |
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