Региональное интегрирование матриц возбуждение—эмиссия флуоресценции для количественного анализа спектров растворённого органического вещества

Спектроскопию флуоресценции в матрицах возбуждение—эмиссия (EEM) широко применяют для характеристики растворённого органического вещества (РОВ) в воде и почве. Однако интерпретация более 10 000 точек данных об интенсивности флуоресценции, зависящей от длины волны, представленных в матрицах EEM, представляет значительную сложность. Для анализа таких матриц был разработан метод регионального интегрирования флуоресценции — количественная методика, основанная на интегрировании объёма под поверхностью EEM. Матрицы EEM разделили на пять областей возбуждения—эмиссии с учётом флуоресценции модельных соединений, фракций РОВ и морских либо пресных вод. Объём под поверхностью EEM в каждой области интегрировали и нормировали на проекционную площадь этой области возбуждения—эмиссии и концентрацию растворённого органического углерода. В результате получали нормированный объём EEM для отдельной области (phi(i,n)). Для стандартного образца фульвокислоты реки Сувонни, 15 гидрофобных или гидрофильных кислотных, нейтральных и основных фракций РОВ, а также нефракционированного РОВ из очищенных сточных вод и рек юго-запада США были получены спектры ЯМР 13C в твёрдом состоянии, результаты анализа методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях и матрицы EEM. Фракции РОВ флуоресцировали в одной или нескольких областях EEM. Наибольший суммарный объём EEM (phi(T,n) = Σ phi(i,n)) наблюдался у гидрофобных нейтральных фракций РОВ; меньшие значения phi(T,n) отмечены у гидрофобных кислотных, основных и гидрофильных кислотных фракций соответственно. В образце РОВ, выделенного из биомассы сточных вод, содержались ароматические белковоподобные и гумусоподобные вещества; он был характерен для растворимых микробных продуктов бактериального происхождения. Ароматический углерод и наличие определённых ароматических соединений, выявленные методом ЯМР 13C в твёрдом состоянии и с помощью FTIR, формировали матрицы EEM, позволявшие отличать РОВ очищенных сточных вод от РОВ питьевой воды.