基于熒光機(jī)理的光纖農(nóng)藥殘留測量系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，農(nóng)藥所帶來的污染已經(jīng)對(duì)人、畜、環(huán)境生物和水、大氣、土壤等環(huán)境要素產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害，即使農(nóng)藥殘留物是痕量的，長期接觸也會(huì)對(duì)人們的生命和健康造成極大的危害。因此，對(duì)農(nóng)藥殘留物及其代謝物的高靈敏度檢測就變得異常重要。 傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留檢測方法有薄層色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法及生物測定法等。上述方法存在樣品前處理過程繁瑣、消耗試劑、耗時(shí)長等缺點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)快速、綠色檢測的需要。光纖熒光檢測技術(shù)具有檢測靈敏度高、取

2、樣量少、快速、操作簡便，尤其可在惡劣環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)距離在線、連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文利用熒光光譜分析技術(shù)和光纖傳感等技術(shù)為蔬菜中農(nóng)藥殘留物直接檢測進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)研究。研制的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥殘留的無污染、直接快速檢測。 從熒光測量的基本原理出發(fā)，從理論上研究了幾種常見農(nóng)藥(氨基甲酸酯類農(nóng)藥、苯甲酰脲類殺蟲劑、殺菌劑)的熒光產(chǎn)生的可行性，研究了農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)與其自然熒光特性關(guān)系，實(shí)驗(yàn)研究了這幾種典型農(nóng)

3、藥的激發(fā)光譜、熒光光譜特性以及本底溶劑的熒光光譜特性，研究并選擇了它們的最佳激發(fā)和熒光發(fā)射參數(shù)。 根據(jù)農(nóng)藥的熒光特性，結(jié)合光纖傳感技術(shù)、平場凹面光柵分光和微弱信號(hào)檢測與處理技術(shù)，研制了一種用于監(jiān)測農(nóng)藥殘留物濃度的新型熒光光纖測量系統(tǒng)。系統(tǒng)采用氙燈作為激發(fā)光源，配備不同的干涉濾光片實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同農(nóng)藥需要的熒光激發(fā)光的選擇；設(shè)計(jì)高效集成化球面光纖探頭實(shí)現(xiàn)熒光的激發(fā)、收集和傳輸；設(shè)計(jì)小型平場光譜儀對(duì)農(nóng)藥熒光信號(hào)實(shí)現(xiàn)高分辨率分光；采用高靈

4、敏度的線陣CCD(TCD1208AP)探測熒光信號(hào)；通過以微控器和時(shí)序發(fā)生器ispLSI為控制核心的高速數(shù)據(jù)采集電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換；設(shè)計(jì)精密的光學(xué)耦合器實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)各部件的高效耦合；利用標(biāo)準(zhǔn)光源實(shí)現(xiàn)熒光光纖測量系統(tǒng)的光譜波長標(biāo)定。 研究采用小波變換技術(shù)進(jìn)行農(nóng)藥熒光光譜數(shù)字濾波、平滑去噪處理；建立基于熒光光譜法進(jìn)行農(nóng)藥殘留定量分析的數(shù)學(xué)模型；利用線性校正方法實(shí)現(xiàn)單組分農(nóng)藥的濃度測量，并結(jié)合導(dǎo)數(shù)熒光光譜法對(duì)兩組分農(nóng)藥體系不經(jīng)前期