[发明专利]水溶性有机物苯环上与重金属络合的官能团的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于环境分析化学领域，具体涉及一种水溶性有机物苯环上与 重金属络合的官能团的测定方法。

背景技术

水溶性有机物是环境中最活跃的有机组分之一，它能够络合重金属、 增溶疏水性有机物、介导微生物的电子转移过程，最终改变环境中其他物 质的迁移转化和生物有效性。水溶性有机物中最重要的一个组分是腐殖质 物质，它是一类含有苯环结构的化合物，可以通过苯环结构上的官能团络 合重金属，改变后者的环境归宿。

已有的研究重金属与水溶性有机物相互作用的方法有荧光猝灭法、凝 胶色谱法和透析法，这些方法能够确定水溶性有机物与重金属络合的条件 稳定常数和络合容量，但是它们不能够确定水溶性有机物与重金属络合的 官能团以及络合物随pH和金属离子加入的稳定性和分子构型变化。傅里 叶变换红外光谱能够确定水溶性有机物与重金属的作用官能团和条件稳 定常数，但是由于傅里叶变换红外光谱需要样品干燥，可能改变了络合官 能团和条件稳定常数，与实际溶液存在差别。环境条件如pH和重金属浓 度会发生改变，这些改变可能会导致水溶性有机物络合的重金属重新释放 进入环境，目前这方面尚缺少简便快捷的方法进行分析和揭示。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水溶性有机物苯环上与重金属 络合的官能团的测定方法。

具体地，本发明提供一种水溶性有机物苯环上与重金属络合的官能团 的测定方法，其包括如下步骤：

(1)确定苯环上的官能团：取相同体积的水溶性有机物待测样品N1 份，以酸碱试剂调整各待测样品的pH至形成梯度pH值，然后对各待测 样品进行荧光光谱扫描，分析扫描数据得到移动窗口二维相关光谱，根据 移动窗口二维相关光谱上荧光峰出现的对应pH值范围判断有机物苯环上 的官能团类型；

(2)确定官能团与重金属的络合特性：取相同体积的水溶性有机物 待测样品N2份，往各待测样品中加入梯度浓度的目标重金属，并以酸碱 试剂调整各待测样品的pH值为统一值X，以水为空白对照对各待测样品 进行荧光光谱扫描，分析扫描数据得到移动窗口二维相关光谱，根据移动 窗口二维相关光谱上荧光峰出现的对应pH值范围判断相应浓度下参与目 标重金属络合反应的官能团类型。

其中，步骤(1)中，本领域技术人员容易理解N1为整数，优选11 ≤N1≤100；所述的调整各待测样品的pH至形成梯度pH值优选将各待测 样品的pH值调整为2～12，且各待测样品间的浓度呈梯度分布；所述对各 待测样品进行荧光光谱扫描时以水为空白对照。

步骤(1)中加入的酸碱试剂的量优选不超过溶液总体积的5％。

步骤(1)中，所述判断有机物苯环上的官能团类型的判断原则优选 为：在移动窗口二维相关光谱上，如果在pH3～6的范围内出现荧光峰， 说明水溶性有机物苯环结构上含有羧基官能团；如果在pH6～8范围内出 现荧光峰，说明水溶性有机物苯环结构上含有β-二羧基和烯醇官能团；如 果在pH8～11范围内出现荧光峰，说明水溶性有机物苯环结构上存在酚羟 基官能团。

步骤(2)中，本领域技术人员容易理解N2为整数，优选10≤N2≤ 100；所述的梯度浓度的目标重金属优选包括下述各浓度的目标重金属：0、 1、3、5nμmol/L，n为整数且1≤n≤100(优选1≤n≤7)；所述的往各待 测样品中加入梯度浓度的目标重金属是指加入不同浓度目标重金属后，使 各待测样品间的目标重金属浓度呈梯度分布；所述的统一值X主要依据苯 环上所连接的官能团而定，如羧基的pKa<6，烯醇的6<pKa<8，酚羟基的 8<pKa<11，依据官能团相应地来确定该统一值X，所述统一值X优选2 ≤X≤11。

步骤(2)中，所述判断相应浓度下参与目标重金属络合反应的官能 团类型的判断原则优选为：若X<6，则表示参与重金属络合的官能团为水 溶性有机物苯环上的羧基官能团；若6≤X≤8，则表示参与重金属络合的 官能团为羧基、β-二羧基和烯醇；若8<X<11，则表示参与重金属络合的 官能团为羧基、β-二羧基、烯醇和酚羟基。

步骤(2)中加入的酸碱试剂和目标重金属溶液的总量不超过溶液总 体积的5％。

步骤(2)中，所述的目标重金属选自Hg、Cu、Zn、Cd等，优选Hg。