第34卷，第11期 2014年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34,No. 11 -pp2999-3004
November,2014
拉曼光谱的16种多环芳烃（PAHs）特征振动光谱辨识
曾娅玲，姜龙，蔡啸宇，李鱼*
华北电力大学资源与环境研究院，华北电力大学区域能源系统优化教育部重点实验室，北京102206
摘要借助密度泛函理论中B3LYP/6-311十十G(dp)方法对美国EPA优先控制污染物中的16种多环芳经(PAHs)：蔡、烯、危、、菲、意、荧惠、乾、苯并a赢、稠二素、苯并b碳、苯并k碳惠、苯并[a茂、二苯并(a，h)葱、二苯并[g，h，i茂以及苯(1，2，3-cd)花进行结构优化，并计算拉曼光谱振动频率和去偏振度，在此基础上辨识多环芳经的拉受特征光谱。研究显示，16种PAHs的拉受振动主要分布在3 0000000000000002 属分别为环变形（ringdef），碳碳伸缩（CCStr）、碳氢摇摆（CHw）及其耦合振动（CCStrCCw），碳氢伸缩(CHStr)。进一步分析显示，指纹区16种PAHs的去偏振度随苯环变形振动对称性增强而降低，在该频区去偏振度最小的频移处苯环呼吸振动的对称性最强，指纹区的峰强也在此处出现最大值。任意PAHs在指纹区的最强峰之间的波数差较大，在显微拉曼光谱的可分辨范围内，因而利用指纹区的去偏振度和最强峰可将16种PAHs逐一识别。烷烃、烯烃、炔烃、醇类和酚类、脂肪醚、芳基烷基醚、醛类、酮类、羧酸、酯类、腰类、腊类、酰腰类、酸酐、芳烃的振动频率和峰强分布不完全一致，利用PAHs与这儿类物质拉受频率和峰强分布的差异可以逐一排出干扰。
关键词多环芳烃；拉曼振动归属；拉曼特征光谱识别；指纹区；去偏振度
中图分类号：X830.2；0657.3
引言
文献标识码：A
列人美国EPA优先控制污染物名单中的16种多环芳烃(PAHs）：萘（Nap）、苞烯（AcPy）、苞（Acp）、苏（Flu）、菲(PA）、蕙（Ant）、荧葱（Fl）、芘（Pyr）、苯并[a葱（BaA）、稠二萘（CHR）、苯并[b荧葱（BbF）、苯并[k葱（BkF）、苯并[a茂（BaP）、二苯并（a，h)葱（DahA）、二苯并［g，h，i芘(BghiP)以及苯(1，2，3-cd)花(IcdP)具有很强的生物积累性、持久性，已证实对人类有致癌性。美国、欧盟、日本、中国等国家和地区已将PAHs纳人常规水体环境监测[2]。
PAHs的常规定性分析方法有高效液相色谱法、气相色谱-质谱法"和荧光光谱法，上述检测方法都比较成熟，能达到ug·L-1～ng·L-1-4]。由于自然环境中PAHs的含量低，达不到仪器的检出限，因而需要提取、净化、富集等前处理过程1-4]。致使常规定性分析方法检测周期长、成本高，还可能产生二次污染，现场适用性差。拉曼分析通常是非破坏性的，不要求试样做预处理，与试样也无物理接触，
收稿日期：2013-11-14，修订日期：2014-02-25
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2014 )11-2999-06
检测对象不受限制，灵敏度高，达到ng·L-1[5]。Heinar Schmidt等利用拉曼光谱检测海水中的PAHs显示出了拉曼光谱在环境分析中的优势：可以原位分析、灵敏度高]。
利用拉曼光谱进行定性分析，常需要利用纯物质的图谱来作校验，这种定性分析法称为参考光谱法了，纯物质的拉受图谱称为标准图谱。在参考光谱法中，主要提取拉受图谱中峰的强度值和频率作为对应物质的特征，然后通过与待测样品的拉受图谱进行对比，获取定性分析结果。标准图谱可通过两种途径获得，一种是在相同的实验条件下自已测的如马君等利用亲、菲、花纯固体在相同实验条件下自已测得的拉曼光谱图作为标准图谱，然后用相应的溶液样本图谱与标准图谱比对，标准图谱与样本图谱有3～7cm-的频移]；另外一种是检索拉曼光谱谱库，检索谱库相对较为简捷，如美国ThemoFisher公司的拉曼数据库使用SpectralID的全光谱、峰值和文本搜索，可以较为快速地定性辨识单一物质9]。一种物质的拉曼峰强度和類率与化学结构有着严格的对应关系，在已知单种物质的定性分析中，参考光谱法起到了一定的效果9]。
基金项目：“十一五"科技支撑项目（2008BAC43B01），2013申央高校基本科研业务专项资金资助项目(JB2013146)资助作者简介：曾娅玲，1989年生，华北电力大学资源与环境研究院硕士研究生e-mail：zengyaling@hotmail.com
*通讯联系人e-mail：liyuxx8@hotmail.com