黄色物质紫外共振和表面增强拉曼光谱研究

黄色物质是影响海洋水色的三大成分之一，在海洋生态、海洋环境监测中都具有重要的作用。黄色物质成分复杂，对其准确的化学成分目前了解甚少，缺乏有效的探测手段。紫外共振拉曼光谱和表面增强拉曼光谱灵敏度高、选择性好，在物质成分鉴定、结构分析中有着广泛的应用，特别适应于低浓度、复杂样品的检测和分析。本课题利用这两类拉曼光谱技术对黄色物质进行成分识别和结构研究，探索一种可对黄色物质单体化学成分进行识别的新型激光光谱海洋探测方法和技术。主要内容包括：1）以OPO可调谐激光器作为激发光源，结合时间分辨技术消除部分激发波段荧光的黄色物质紫外共振拉曼光谱探测技术研究；2）以银溶胶作为主要增强体系，采用785nm半导体激光器为激发光源的黄色物质表面增强拉曼光谱研究；3）紫外共振拉曼光谱技术和表面增强拉曼光谱技术黄色物质联合探测技术的探索研究。

本课题针对黄色物质成分探测，主要开展了以下几方面的工作：.1）表面增强黄色物质研究方面，采用银溶胶作为活性基底对腐殖酸的表面增强拉曼光谱（SERS）开展了实验研究，研究了激光照射时间、腐殖酸溶液浓度及PH值变化对腐殖酸溶液表面增强拉曼光谱的影响。实验结果表明，当激光照射20-30min时腐殖酸SERS信号比较理想；利用不同浓度腐殖酸溶液1379 拉曼谱峰的强度进行定标分析，腐殖酸SERS信号强度与浓度呈很好的线性关系，线性相关系数 ；PH值变化对腐殖酸溶液SERS光谱有较大影响，在PH=7的时候信号最弱，而在酸性和碱性环境中信号较强。另外利用表面增强拉曼光谱对自来水中的腐殖酸进行了探测，证明了表面增强拉曼光谱应用于自然水体中腐殖酸检测的可行性。.2）在紫外共振拉曼光谱CDOM研究方面，采用266nm波长激光作为激发光源对海水进行激发，在1400cm-1处发现疑似类蛋白物质的共振荧光峰，其代表的具体物质结构还需要进一步的分析。.3）探索研究方面，针对CDOM物质成分分析，开展了荧光光谱-拉曼光谱联合探测技术研究和时间分辨CDOM光谱技术研究，深紫外荧光光谱与表面增强拉曼光谱的联合探测技术利用同一套装置同时获得了CDOM的荧光光谱和表面增强拉曼光谱。时间分辨CDOM光谱技术研究方面，利用ICCD和脉冲激光器对有色可溶有机物开展了时间分辨荧光光谱技术研究，分别利用355nm和266nm激光器对CDOM进行激发，266nm激发可对类蛋白和腐殖质等黄色物质等主要成分进行区分，三种荧光成分的荧光寿命均小于10ns。.项目执行与研究内容基本按研究计划和进度执行，截至目前在项目支持下共发表论文6篇，申请国家发明专利2项均获授权，另外录用待发表论文2篇。