基于酶傳感的農(nóng)藥濃度現(xiàn)場快速測定方法及應(yīng)用研究.pdf

1、農(nóng)藥噴霧施藥現(xiàn)場監(jiān)測和農(nóng)產(chǎn)品檢測中都需要對農(nóng)藥濃度進(jìn)行檢測?，F(xiàn)今農(nóng)藥濃度檢測主要是通過實(shí)驗(yàn)室專門儀器,如氣相色譜儀、高效液相色譜儀一質(zhì)譜儀聯(lián)用、分光光度計和近紅外光譜儀進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)室專門儀器檢測雖然靈敏且準(zhǔn)確,但成本高,同時所需儀器昂貴且笨重,不適合在線檢測；而某些農(nóng)藥濃度現(xiàn)場快速檢測技術(shù),如速測卡檢測技術(shù),則通過顯色變化進(jìn)行檢測,需要應(yīng)用圖像處理等方法對顏色變化進(jìn)行處理,再進(jìn)行定量分析,操作復(fù)雜。酶傳感技術(shù)是應(yīng)用于農(nóng)藥濃度快速檢測是

2、目前的一個前沿性研究方向。通過酶傳感器及其配套電路的傳感、轉(zhuǎn)換作用,可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥濃度的現(xiàn)場檢測,對酶傳感技術(shù)在農(nóng)藥濃度檢測的研究與應(yīng)用是很有前景的發(fā)展方向。本文研究了基于酶傳感的農(nóng)藥濃度檢測技術(shù)方法,通過對農(nóng)藥濃度酶傳感檢測技術(shù)的三電極電路模型進(jìn)行簡化,并應(yīng)用于裝置配套電路的調(diào)理,研制了酶傳感便攜式農(nóng)藥濃度速測裝置,并對裝置性能進(jìn)行分析測定實(shí)驗(yàn)。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴農(nóng)藥濃度酶傳感檢測技術(shù)的研究與酶電極制備。研究分析了AC

3、hE酶抑制原理和恒電位計時電流技術(shù),選取絲網(wǎng)印刷電極作為基底電極,設(shè)計了傳感器的敏感元件-絲網(wǎng)印刷酶電極,同時確定了AChE酶的固定方法,利用新型納米復(fù)合材料硫化鎘-石墨烯(CdS—G)處理技術(shù)進(jìn)行絲網(wǎng)印刷電極工作電極修飾；分析了酶電極的性能,通過電化學(xué)阻抗圖譜法,對修飾電極的涂層電荷轉(zhuǎn)移電阻阻抗值進(jìn)行測定。結(jié)果表明該復(fù)合材料可減小電極涂層的電子轉(zhuǎn)移阻抗值。
　　 ⑵酶傳感技術(shù)的三電極系統(tǒng)等效電路模型簡化與應(yīng)用。在研究電解池三電

4、極系統(tǒng)等效電路模型的基礎(chǔ)上,確定了適用于本課題酶傳感技術(shù)的三電極等效電路簡化模型；并利用該模型對儀表的控制精度和采樣精度進(jìn)行檢測,結(jié)果表明儀器電壓控制精度偏差在0.6 mV以內(nèi),采樣電流值與實(shí)測電流值相對偏差在1μ A以內(nèi),因此該模型適合于三電極系統(tǒng)的模擬,可應(yīng)用于研制裝置的信號調(diào)理電路的調(diào)試。
　　 ⑶酶傳感農(nóng)藥濃度速測裝置設(shè)計。設(shè)計了農(nóng)藥濃度檢測的酶電極配套電路,由單片機(jī)C8051F040、Ⅰ／Ⅴ轉(zhuǎn)換放大電路和轉(zhuǎn)接口組成,實(shí)

5、現(xiàn)了恒電位條件下的酶電極的微電流信號測量。測量結(jié)果表明調(diào)理電路測量精度達(dá)10-8A,最大偏差小于3×10-8A,放大倍數(shù)在5×105范圍內(nèi)可調(diào),能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)藥濃度的在線定量檢測。
　　 ⑷農(nóng)藥濃度速測裝置性能測定及實(shí)驗(yàn)。首先利用簡化的三電極電路模型進(jìn)行配套電路控制電壓精度和采樣精度的測試；然后在實(shí)際測量中,對裝置檢測所需時間T(s)、裝置可檢出的線性濃度范圍和最低檢出限進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,該裝置在西維因農(nóng)藥濃度為5ng／mL-