1 引言
硫化氢(H2S)是一种具有臭鸡蛋气味的无色剧毒酸性气体, 作为大气污染物, 其主要来源于动植物残骸的微生物分解及火山喷发[1-6]. 人类长期暴露于H2S下会损伤眼睛和呼吸系统, 甚至引发昏迷[7-8]. 工业废水中的硫化氢会腐蚀金属, 影响水质, 从而危害人体健康[9]. 根据世界卫生组织的数据, 饮用水中H2S的最大允许浓度为1.47 μmol/L[10]. 在食品领域, H2S是评估新鲜度的重要指标. 适量H2S可调节代谢和增强抗氧化能力, 延长果蔬保鲜期. 在食物变质过程中, 腐败希瓦氏菌、恶臭假单胞菌和弗氏柠檬酸杆菌等含硫细菌将硫代氨基酸(如半胱氨酸和蛋氨酸)转化为H2S, 产生的过量H2S对人体健康有害[11-13]. H2S是葡萄酒的常见成分, 过量的H2S会对葡萄酒的风味和品质产生不利影响[14]. H2S作为继一氧化氮和一氧化碳之后被确认的第三种内源性气体信号分子, 广泛存在于人体和其他生物体[15-19]. 在植物中, 硫化氢不仅参与光合作用、呼吸作用和抗氧化防御等植物的重要代谢过程, 还可作为抵御干旱、盐碱和重金属等非生物胁迫的保护因子. 过量的H2S可能会抑制植物的生长发育[20-22]. 在哺乳动物中, H2S在血管舒张、抗氧化、抗炎、神经信号传导和线粒体能量代谢调控等众多生理与病理过程中发挥关键作用[23-28]. H2S浓度的异常与神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病、炎症、唐氏综合征、肝硬化、胃粘膜损伤和癌症等多种疾病密切相关[29-35]. 因此, 建立准确、灵敏的H2S检测方法具有重要的科学价值.
传统H2S检测方法(如亚甲基蓝法、气相色谱法和电化学传感、质谱)普遍存在灵敏度有限、时空分辨率低和生物相容性差等固有缺陷, 而荧光探针凭借操作简单、特异性强、灵敏度高等优点而备受关注[36-42]. Chen团队[43]开发了一种4-苯基硒香豆素快速响应荧光探针用于选择性和灵敏地检测H2S. Wang等[44]通过合理设计和调整苯并呋咱(NBD)基团的取代基, 设计并合成了一种H2S荧光探针P-NBD. 然而, 由于实际环境的复杂多变, 使用一种探针检测H2S可能出现差错, 而双探针策略成本高、操作复杂. 氟硼二吡咯(BODIPY)荧光材料不仅具有优异的稳定性和光学性能, 其核心骨架上还具有多个活性位点, 具有高度可修饰性[45-47].
基于以上策略, 设计并合成了基于BODIPY荧光团的单取代探针SBODFN和双取代探针DBODFN, 用于检测H2S. 如图1所示, SBODFN(单取代)和DBODFN(双取代)探针分子分别通过共价键连接一个和两个2,4-二硝基苯基荧光淬灭基团, 导致其本底荧光强度极低. 当体系引入H2S后, 硫氢根离子(HS-)通过特异性亲核取代反应使2,4-二硝基苯基发生断裂, 分别释放出荧光团SBODOH和DBODOH. SBODFN在593 nm处呈现显著的荧光增强, 发射特征性橙黄色荧光. 而DBODFN由于分子内共轭体系的扩展, 其最大发射波长红移至663 nm, 表现出明显的红色荧光发射. 通过单 /双位点修饰结构, 成功实现了探针响应产物荧光由橙黄色到红色的光谱调控, 为H2S检测提供了两种具有不同发射波段的荧光传感工具.
2 结果与讨论
2.1 探针SBODFN和DBODFN对H2S的荧光响应特性研究
如图2所示, 系统研究了SBODFN和DBODFN在H2S作用前后的荧光光谱变化特征. SBODFN和DBODFN探针分子初始状态下由于2,4-二硝基苯基(DNP)的强吸电子效应, 显著抑制了分子内电荷转移(ICT)过程, 导致荧光信号被淬灭. 当H2S存在时, 两个探针分子中的醚键因为H2S的亲核攻击而断裂, 释放出游离羟基, 恢复其给电子能力, 从而重新激活ICT效应, 使荧光信号显著增强. 值得注意的是, DBODFN由于具有更大的共轭结构, 其给电子能力明显强于SBODFN, 这一差异直接反映在ICT效应的强度上. 光谱分析显示, SBODFN在593 nm处出现特征性荧光增强峰, 荧光颜色从无色转变为橘黄色; 而DBODFN的荧光发射峰红移至663 nm, 颜色从无色变为红色. 这一现象与理论预测的取代基电子效应完全吻合, 表明DBODFN的扩展共轭体系不仅增强了ICT效应, 还导致荧光发射波长向长波方向移动.
在荧光传感体系的性能评估中, 探针分子与目标分析物之间的反应动力学特性作为关键评价指标, 其研究具有重要的科学意义和应用价值. 为考察SBODFN和DBODFN对H2S的动态响应特性, 本研究在不同时间测定了它们荧光发射光谱的变化. 如图3所示, SBODFN (10 μmol/L)在添加了不同浓度的H2S后, 在593 nm处的荧光强度随着时间持续增强. 当H2S浓度达到600 μmol/L时, 探针分子SBODFN能在36 min几乎被消耗完. 而DBODFN (10 μmol/L)在添加了不同浓度的H2S后, 在663 nm处的荧光强度随着时间持续增强. 当H2S浓度达到800 μmol/L时, 探针分子DBODFN能在42 min几乎被消耗完. 实验结果表明, SBODFN相较于DBODFN展现出较优的H2S响应动力学特性, 这可能归因于SBODFN较小的分子空间位阻, 使其利于H2S亲核进攻.
在生物传感研究中, 荧光探针的选择性直接决定了其实际应用价值. 为了评估了SBODFN和DBODFN两种荧光探针对H2S的特异性识别能力, 考察了它们对21种潜在干扰物[1. Na＋; 2. K＋; 3. Mg2＋; 4. Ca2＋; 5. Zn2＋; 6. Cu2＋; 7. Ba2＋; 8. Fe3＋; 9. ClO-; 10. ${\text{CO}}_{3}^{2-}$; 11. ${\text{NO}}_{\text{3}}^{-}$; 12. ${\text{SO}}_{\text{3}}^{2-}$; 13. ${\text{SO}}_{\text{4}}^{2-}$; 14. CH3COO-; 15. I-; 16. ${\text{S}}_{2}{\text{O}}_{3}^{2-}$; 17. SCN-; 18. H2O2; 19. Glutathione(谷胱甘肽); 20. L-Cysteine (L-半胱氨酸); 21. Homocysteine(同型半胱氨酸); 22. Blank; 23. H2S(硫化氢)]的荧光响应特性. 根据图4所示, SBODFN在593 nm处的荧光强度表现出显著的增强效应, 增幅高达约35倍, 荧光量子产率从0.0059增至0.2091. 而DBODFN在663 nm处的荧光信号增强更为显著, 达到约80倍, 荧光量子产率从0.0035增至0.1079. 值得注意的是, 在对照实验中, 当分别加入其他21种干扰物时, SBODFN和DBODFN的荧光信号均未观察到明显的波动或增强现象, 证实了二者对H2S的选择性识别能力.
图4 (a)探针SBODFN在HEPES缓冲液中与不同分析物反应36 min后在593 nm处的荧光强度; (b)探针DBODFN在HEPES缓冲液中与不同分析物反应42 min后在663 nm处的荧光强度Figure 4 (a) Fluorescence intensity of SBODFN at 593 nm with the addition of different substances for 36 min in HEPES buffer; (b) Fluorescence intensity of DBODFN at 663 nm with the addition of different substances for 42 min in HEPES buffer |
采用持续光照实验对SBODFN和DBODFN两种探针分子的光学稳定性进行评估, 通过监测SBODFN在593 nm和DBODFN在663 nm处荧光强度随时间的变化规律来验证其测试可靠性. 根据图5所示, 在1.5 h连续氙灯光照条件下, SBODFN在特征发射波长593 nm处的荧光强度波动范围仅为初始值的1.5%, 而DBODFN在663 nm处的荧光强度保持在初始值的15%内, 这种优异的抗光漂白性能表明两种分子探针具有卓越的光稳定性.
如图6所示, 系统考察了SBODFN探针在593 nm处的荧光发射强度与H2S浓度之间的定量关系. 实验数据表明该探针对H2S具有高度特异性的响应特性, 其荧光强度随H2S浓度增加呈现规律性增强, 在 300~475 μmol/L的H2S浓度范围内, 荧光信号变化与H2S浓度之间存在显著的线性相关性(R2=0.996), 其线性回归方程为y=3.8x＋315.56, 检测限经计算低至 0.38 μmol/L.
图6 (a)探针SBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育36 min后的荧光发射光谱; (b)探针SBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育36 min后在593 nm处荧光强度线性拟合图Figure 6 (a) Fluorescence emission spectra of SBODFN upon the addition of H2S at varying concentrations for 36 min in HEPES buffer; (b) Linear fitting plot of fluorescence intensity at 593 nm for SBODFN incubated with H2S at varying concentrations for 36 min in HEPES buffer |
类似的, 如图7所示, 本研究通过荧光光谱分析证实DBODFN探针在663 nm处的特征荧光发射强度与H2S浓度呈现显著的正相关关系. 实验数据显示在150~650 μmol/L的宽动态范围内, 探针荧光强度随H2S浓度增加呈现高度规律的增强趋势. 经拟合得到相关系数R2=0.998的优异线性关系, 其线性回归方程为y=5.86x-841.93, 该探针的检测限(LOD)低至0.20 μmol/L. 以上结果可以证明, 探针SBODFN和DBODFN均能定量检测H2S. 如表S1(支持信息)所示, SBODFN和DBODFN的功能性与其他已报道的H2S荧光探针相当.
图7 (a)探针DBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育42 min后的荧光发射光谱; (b)探针DBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育42 min后在663 nm处荧光强度线性拟合图Figure 7 (a) Fluorescence emission spectra of DBODFN upon the addition of H2S at varying concentrations for 42 min in HEPES buffer; (b) linear fitting plot of fluorescence intensity at 663 nm for DBODFN incubated with H2S at varying concentrations for 42 min in HEPES buffer |
此外, 还研究了在不同温度和不同pH下探针分子SBODFN和DBODFN在HEPES缓冲液中加入和不加入H2S荧光性质的变化. 如图8a和图9a所示, 在无H2S条件下, SBODFN在593 nm处和DBODFN在663 nm处的荧光发射强度在20~60 ℃范围内均保持高度稳定, 证实SBODFN和DBODFN具有优异的温度稳定性. 而在不同温度下加入H2S后, SBODFN和DBODFN分别在593和663 nm处的荧光强度随着温度增加先上升后下降, 这可能是因为低温抑制了HS-亲核进攻探针的反应动力学, 而高温可能是因为热扰动破坏探针分子内电荷转移态, 导致荧光变弱. 值得注意的是, 在生理温度(37 ℃)条件下, SBODFN和DBODFN均对H2S展现出最强的荧光响应. 如图8b和图9b所示, SBODFN和DBODFN探针在pH 4~10区间本底荧光保持相对稳定, 展现出良好的pH耐受性. SBODFN和DBODFN探针对H2S的响应呈现出明显的pH依赖性, 在7~8的pH范围内, 荧光增强效应保持相对稳定. 其中, 在标准生理pH (7.4)条件下, SBODFN和DBODFN对H2S展现出最优的荧光响应性能. 这一现象可归因于H2S在该pH条件下主要以HS-形式存在(pKa=7.0), 而HS-相较于其他硫化物具有更强的亲核反应能力. 以上结果不仅证明SBODFN和DBODFN有良好的温度稳定性和pH稳定性, 而且还证实了其应用于生物领域研究的可能性.
图8 SBODFN在HEPES缓冲液中(a)在不同温度条件下与(b)在不同pH下H2S孵育36 min后593 nm处的荧光强度Figure 8 Fluorescence intensity of SBODFN (593 nm) incubated with H2S for 36 min under (a) different temperature and (b) different pH in HEPES buffer |
2.2 探针SBODFN和DBODFN对H2S的紫外-可见吸收响应特性研究
图10展示了探针分子SBODFN和DBODFN在不同浓度H2S作用下的紫外-可见吸收光谱变化特征. 对于SBODFN探针, 随着H2S浓度梯度增加, 562和320 nm处的特征吸收峰呈现规律性下降, 同时在445, 530, 568和640 nm处出现新的吸收带, 并在336, 509, 524, 539和564 nm处观察到五个明显的等吸收点. 这些特征性光谱变化证实了SBODFN与H2S发生了明确的化学反应并生成了新的物质. 值得注意的是, DBODFN探针展现出更为复杂的反应动力学特征. 在低H2S浓度阶段, 吸收光谱未呈现明显规律性变化, 这可能是由于DBODFN分子结构中存在两个反应位点, 单个位点反应导致中间体的形成. 当H2S浓度升至200 μmol/L时, 670 nm处的特征吸收峰呈现规律性下降, 同时在340, 590和639 nm处的吸收峰呈现规律性上升, 并在658 nm处出现特征性等吸收点. 该光谱演变不仅证实了DBODFN与H2S反应后生成了新物质, 同时表明, 当H2S浓度达到200 μmol/L时, DBODFN已全部转化为反应中间体和反应产物.
图10 (a) SBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育36 min后的紫外-可见吸收光谱; (b) DBODFN在HEPES缓冲液中与不同浓度的H2S孵育42 min后的紫外-可见吸收光谱Figure 10 (a) UV-vis absorption spectra of SBODFN incubated with varying concentrations of H2S for 36 min in HEPES buffer; (b) UV-vis absorption spectra of DBODFN incubated with varying concentrations of H2S for 42 min in HEPES buffer |
2.3 SBODFN和DBODFN检测H2S的机理探索
为了研究SBODFN和DBODFN两种BODIPY衍生物荧光探针对H2S检测机制, 我们重点考察了H2S作用下两种探针分子及其水解产物(SBODOH和DBODOH)的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱特征, 通过对比分析揭示了其特异性识别机理. 如图11所示, SBODFN探针在H2S作用下表现出显著的光谱特征变化, 紫外-可见吸收光谱中568 nm处出现特征吸收峰, 同时在593 nm处产生明显的荧光发射峰. 通过将H2S作用后的SBODFN与SBODOH的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱做对比, 可以发现它们不仅紫外-可见吸收和发射波长几乎相同, 而且吸收值和荧光强度也很相近. 类似地, 如图12所示, H2S与DBODFN反应后观察到特征性的光谱变化, 紫外-可见吸收光谱在639 nm处出现特征吸收峰, 同时在663 nm处产生显著的荧光发射峰. 通过系统分析发现, 与水解产物DBODOH的光谱进行比对分析显示, 二者在峰位、峰形轮廓及强度等关键光学参数上均表现出高度一致性. 实验数据证实, SBODFN和DBODFN两类BODIPY衍生物探针与H2S的特异性识别机制涉及分子水平的结构转变过程. H2S作为强亲核试剂攻击探针分子SBODFN和DBODFN, 导致2,4二硝基苯基脱落和醚键的断裂, 同时释放活性羟基基团, ICT效应的恢复直接导致荧光信号的显著增强, 最终形成具有优异荧光性能的羟基化产物SBODOH和DBODOH.
图11 (a) SBODFN加入H2S后和SBODOH的紫外-可见吸收光谱; (b) SBODFN加入H2S后和SBODOH的荧光发射光谱Figure 11 (a) UV-vis absorption spectra of SBODFN added with H2S and SBODOH; (b) fluorescence emission spectra of SBODFN added with H2S and SBODOH |
为了探究SBODOH和DBODOH分子的前线轨道特性, 采用密度泛函理论(DFT)计算了其最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)的能级分布. 如图15所示, SBODOH和DBODOH的HOMO-LUMO能级差分别为2.524和2.233 eV. DBODOH分子相较于SBODOH展现出更扩展的π共轭体系, 这一结构特征显著增强了其ICT效应, 因而DBODOH的HOMO-LUMO能隙较SBODOH明显减小, 导致其荧光发射波长(663 nm)明显高于SBODOH(593 nm).
2.4 SBODFN和DBODFN作为固体探针的研究
本研究考察了具有优异荧光性能的探针分子SBODFN和DBODFN作为固态荧光探针的实际应用效果. 实验采用简便的滤纸负载方法, 将SBODFN和DBODFN分别浸渍于滤纸基质上, 经风干处理后构建了两种固态检测平台, 通过滴加多种潜在干扰分析物进行选择性测试. 如图16a, 在SBODFN修饰的滤纸体系中, 仅H2S能够诱导产生显著的橙黄色荧光发射, 而其他分析物引起的荧光强度变化不明显, 表现出卓越的选择性. 同样地, 在DBODFN功能化的滤纸检测系统中, H2S的特异性识别触发了明显的红色荧光响应, 而其他测试物质均未产生可观测的荧光干扰(图16b). 以上结果证明, 探针分子SBODFN和DBODFN可以无需通过分析仪器, 通过滤纸片实现对H2S的检测. 本研究不仅开发了两种高效的H2S荧光探针, 更重要的是提供了一种简单可靠的固态传感平台构建策略, 为发展便携式检测器件提供了重要参考.
2.5 SBODFN和DBODFN在实际水样上的检测
表1 SBODFN对不同水样中H2S的检测Table 1 Detection of H2S in different water samples by SBODFN |
| Sample | Added/(μmol•L-1) | Fluorescence Intensity | Measured Value /(μmol•L-1) | Recovery/% | RSD/% |
|---|---|---|---|---|---|
| Tap water | 380 | 1858 | 406 | 106.82 | 4.89 |
| 1720 | 370 | 97.26 | |||
| 1828 | 398 | 104.74 | |||
| lake water | 380 | 1817 | 395 | 103.98 | 6.33 |
| 1683 | 360 | 94.70 | |||
| 1862 | 407 | 107.09 | |||
| Yellow River water | 380 | 1689 | 361 | 95.11 | 2.94 |
| 1764 | 381 | 100.31 | |||
| 1697 | 364 | 95.67 |
表2 DBODFN对不同水样中H2S的检测Table 2 Detection of H2S in different water samples by DBODFN |
| Sample | Added/(μmol•L-1) | Fluorescence Intensity | Measured Value /(μmol•L-1) | Recovery/% | RSD/% |
|---|---|---|---|---|---|
| Tap water | 440 | 1781 | 448 | 101.73 | 2.50 |
| 1734 | 440 | 99.90 | |||
| 1654 | 426 | 96.80 | |||
| lake water | 440 | 1761 | 444 | 100.95 | 0.85 |
| 1804 | 452 | 102.62 | |||
| 1773 | 446 | 101.42 | |||
| Yellow River water | 440 | 1823 | 455 | 103.36 | 3.83 |
| 1636 | 423 | 96.10 | |||
| 1787 | 449 | 101.96 |
3 结论
采用单/双取代分子工程策略, 成功构建了基于BODIPY骨架的单取代荧光探针SBODFN和双取代探针DBODFN, 用于特异性的检测H2S. 这两种探针在初始态由于ICT效应被阻断而呈现弱荧光, 但在与H2S发生特异性反应后, SBODFN在593 nm处出现显著的特征峰, 得益于双取代结构增强的ICT效应, DBODFN则在663 nm出现特征发射峰. SBODFN和DBODFN均能在一定范围内定量检测H2S, 检测限分别为0.38 μmol/L和0.20 μmol/L. 为进一步拓展其应用范围, 成功构建了基于滤纸基质的固态检测平台, 还展现出良好的稳定性和便携性. 在实际水样测试中, 这两种探针均表现出良好的定量检测能力. 综合其优异的分析性能、高选择性和实用性, SBODFN和DBODFN探针在环境监测、工业过程控制和生物医学诊断等领域具有广阔的应用前景.
4 实验部分
4.1 SBODFN和DBODFN的合成
SBODFN的合成(图17): 将SBODOH (0.1 g, 0.23 mmol)和1-氟-2,4-二硝基苯(35 μL, 0.25 mmol)溶于7.5 mL无水丙酮中, 在氩气保护下缓慢加入三乙胺(97.5 μL, 0.69 mmol). 反应体系在回流条件下持续反应8 h后, 通过旋转蒸发除去丙酮溶剂. 粗产物经水/二氯甲烷 (50 mL×3)萃取分离, 有机相用无水硫酸钠干燥后, 以二氯甲烷/石油醚(3∶1, V/V)为洗脱剂, 通过硅胶柱色谱法进行纯化, 得到目标产物SBODFN. 1H NMR (DMSO-d6, 600 MHz) δ: 8.94 (d, J=2.7 Hz, 1H), 8.44 (dd, J=9.3, 2.7 Hz, 1H), 7.84 (d, J=7.4 Hz, 1H), 7.44~7.60 (m, 7H), 7.35~7.39 (m, 2H), 7.32 (d, J=7.9 Hz, 1H), 7.07 (d, J=9.3 Hz, 1H), 6.79 (s, 1H), 6.25 (s, 1H), 2.47 (s, 3H), 1.35 (s, 3H), 1.34 (s, 3H); 13C NMR (DMSO-d6) δ: 156.58, 155.20, 150.77, 150.48, 143.72, 141.61, 141.61, 141.34, 141.17, 138.72, 133.83, 131.94, 131.66, 131.10, 129.91, 129.32, 129.27, 128.63, 128.51, 128.26, 127.81, 127.38, 122.19, 121.91, 121.33, 118.51, 117.78, 14.29, 14.03, 14.01. MS calcd for C32H25BF2N4O5 594.1886, found 594.1883 [M]＋.
DBODFN的合成(图17): 与SBODFN的合成步骤相似, DBODOH (0.1 g, 0.12 mmol)与过量1-氟-2,4-二硝基苯(73 μL, 0.52 mmol)反应生成DBODFN. 1H NMR (CDCl3, 600 MHz) δ: 8.86 (d, J=2.7 Hz, 2H), 8.29 (dd, J=9.3, 2.7 Hz, 2H), 7.99~8.04 (m, 2H), 7.73 (d, J=16.4 Hz, 2H), 7.43~7.50 (m, 7H), 7.39 (d, J=16.4 Hz, 2H), 7.22~7.25 (m, 2H), 7.11~7.15 (m, 2H), 6.92 (d, J=9.3 Hz, 2H), 6.54 (s, 2H), 1.39 (s, 6H); 13C NMR (CDCl3) δ: 156.24, 152.24, 150.89, 143.09, 141.58, 140.47, 139.25, 134.75, 133.91, 133.21, 130.71, 129.94, 129.39, 129.19, 128.92, 128.21, 128.09, 127.54, 122.46, 122.27, 121.79, 118.38, 117.94, 14.75. MS calcd for C45H31BF2N6O10 864.2199, found 864.2214 [M]＋.
4.2 光学性质研究
Na2S作为一种公认的无机H2S供体, 因其能够有效释放H2S而被广泛应用于研究H2S的生理效应. 在本研究中, 我们将其作为H2S的等效物使用, 并以H2S的配制浓度代替H2S的浓度进行相关计算与表述. 样品制备阶段, 首先将SBODFN和DBODFN两种探针化合物分别溶解于高纯度二甲基亚砜中, 配制成浓度为2 mmol/L的储备液, 低温下避光保存. 测试前, 取10 μL储备液与2 mL HEPES缓冲液(20 mmol/L, pH 7.4, DMSO∶H2O=6∶4, V/V)混合.
时间滴定实验: 将SBODFN与DBODFN(终浓度均为10 μmol/L)分别溶解于HEPES缓冲液中, 随后向各组体系加入不同浓度的H2S, 于37 ℃恒温水浴条件下进行时序性孵育, 并采用荧光分光光度计在预设时间节点同步采集两种探针的发射光谱.
选择性实验: 将SBODFN和DBODFN(终浓度均为10 μmol/L)分别溶解于HEPES缓冲液(pH 7.4)中, 随后向各组体系加入不同浓度分析物, 于37 ℃恒温水浴中避光孵育36 min (SBODFN组)或42 min (DBODFN组), 用荧光分光光度计采集荧光光谱. 实验具体所用的分析物为: 1. Na＋ (NaCl); 2. K＋ (KCl); 3. Mg2＋ (MgCl2); 4. Ca2＋ (CaCl2); 5. Zn2＋ (ZnCl2); 6. Cu2＋ (CuCl2); 7. Ba2＋ (BaCl2); 8. Fe3＋ (FeCl3); 9. ClO- (NaClO); 10. ${\text{CO}}_{3}^{2-}$ (NaCO3); 11. ${\text{NO}}_{\text{3}}^{-}$ (NaNO3); 12. ${\text{SO}}_{\text{3}}^{2-}$ (NaSO3); 13. ${\text{SO}}_{\text{4}}^{2-}$ (NaSO4); 14. CH3COO- (CH3COONa); 15. I- (NaI); 16. ${\text{S}}_{2}{\text{O}}_{3}^{2-}$(Na2S2O3); 17. SCN- (NaSCN); 18. H2O2(过氧过氢); 19. Glutathione(谷胱甘肽); 20. L-Cysteine (L-半胱氨酸); 21. Homocysteine(同型半胱氨酸); 22. Blank; 23. H2S(硫化氢).
稳定性实验: 将分别含有SBODFN与DBODFN (10 μmol/L)的HEPES缓冲液进行持续1.5 h氙灯光源的照射处理, 实时监测SBODFN与DBODFN分别在593 nm处和663 nm处荧光强度的动态变化.
浓度滴定实验: 向2 mL SBODFN和DBODFN (10 μmol/L)的HEPES缓冲液中分别加入不同浓度的H2S, 在37 ℃水浴, SBODFN孵育36 min, DBODFN孵育42 min, 然后采集紫外-可见吸收和荧光光谱.
4.3 检测限的测定
SBODFN和DBODFN的检测限(LOD)可通过通用的LOD=3σ/k公式进行精确计算, 其中关键参数σ代表探针本底荧光信号的标准偏差, 该值通过10次以上独立重复测定不含H2S的10 μmol/L探针溶液的荧光强度获得, k为H2S浓度滴定实验中荧光强度变化与H2S浓度线性拟合曲线的斜率.
4.4 实际水样分析
实际水样分别取自兰州大学实验室的自来水、兰州大学湖泊的湖水以及黄河的江水. 在三种不同来源的水样中定量加入Na2S标准溶液, 待其充分溶解后, 采用水系微孔滤膜去除悬浮颗粒物. 在HEPES缓冲液用SBODFN和DBODFN对3种不同来源的水样进行荧光强度测定, 将测得荧光强度值代入拟合方程, 分别计算各水样中H2S浓度及回收率.
(Lu, Y.)