生态环境中农用链霉素残留的光电化学传感分析

发布时间：2020-09-01 11:49

　　农用链霉素(Agricultural streptomycin,简称STR)属于广谱抗生素类杀菌剂,易溶于水,常被用于多种农作物病害的防治。然而,持续或不合理的使用STR会导致其在农作物、水体、土壤中残留,进而影响生态环境安全、直接或间接地危害人类健康。对STR残留的高效、快速分析检测可以为合理用药以及降低生态环境污染提供科学指导。但传统检测方法存在仪器昂贵、预处理繁琐、操作复杂等问题,因此发展新型高效的STR残留检测方法成为近年来研究的热点。本论文工作主要是发展基于光电化学传感技术的STR残留高灵敏、高特异性检测方法,实现农作物及相关农产品中STR残留的高效检测,并以此为基础对生态环境中STR残留降解规律开展具体研究。本论文的主要工作内容包括以下几部分:(1)利用静电吸附方法制备了碲化镉量子点(CdTe QDs)和(3-氨丙基)三乙氧基硅烷功能化三氧化钨纳米片的复合材料(CdTe-WO3/APTES),并以其为光敏材料构建光电化学(PEC)适配体传感器,实现了甜椒叶表面STR残留的检测。研究表明,相同条件下CdTe-WO3/APTES的PEC信号强度是CdTe QDs的2.5倍,这主要是由于复合材料中CdTe与WO3之间的高带隙匹配度能加速光生电子分离和传输效率,进而增强PEC信号。以STR适配体为识别单元,构筑的CdTe-WO3/APTES基PEC适配体传感器具有高灵敏度、高特异性。在最佳条件下对STR的线性响应范围为1.0×10-9mol L-1～5.0×10-7mol L-1,检测限为3.3×10-10 molL-1(S/N = 3)。该PEC传感器被成功用于甜椒叶表STR残留的检测中,为环境中的STR残留检测提供了一种新策略。(2)构建了基于CdTe QDs和功能化单壁碳纳米角复合材料(CdTe-SWCNHs)的PEC适配体传感器,用于蜂蜜样品中的STR残留检测。CdTe-SWCNHs的PEC信号是CdTe QDs的3.2倍。对实验条件包括复合材料比例、适配体浓度、溶液pH值、目标物孵育时间等进行了系统优化。在最优条件下,构筑的PEC适配体传感器对STR的线性响应范围为1.0×10-10molL-1～5.0×10-8 mol L-1,检测限(S/N=3)为3.3×10-11molL-1,同时具有抗干扰性好、稳定性高的优点。该传感器已成功用于蜂蜜样品中STR残留检测,加标回收率在88.4%～101%之间。(3)基于构建的CdTe-WO3/APTES光电化学传感平台研究了自然状态下STR在自来水、镇江地区长江水中的长期降解过程。对比STR在自来水和长江水中的降解率,发现降解率的大小为长江水自来水,这是因为长江水中微生物对降解速度有一定的影响;比较同一水质中不同浓度STR降解过程,发现STR浓度越大,降解速率越慢;分析STR在水体中的自然降解过程,发现STR浓度为1 mg L-1时,在日均温10℃条件下,降解25天后的STR浓度就已经达到国家规定的STR残留标准。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S481.8
【部分图文】：

光电流,阳极,阴极,机理

标物的分析性能。生物识别元件主要包括酶、抗体、核酸适配体等生物分子。光逡逑活性物质主要有半导体纳米金属氧化物、碳基纳米材料及量子点等。逡逑图１．２［２９］是以无机半导体材料为例，产生阳极光电流与阴极光电流的机理图。逡逑在光电化学检测过程中，以光作为激发源激发光敏材料，当能量大于或等于其带逡逑隙时，半导体材料吸收光子处于激发态，价带（ＶＢ）上的电子（ｅ＿）向导带（ＣＢ）逡逑跃迁，电子与空穴（ｈ＋）分离，形成ｅ＿－ｈ＋对，该过程伴随电荷的转移和ｅ＿－ｈ＋对逡逑分离后重组。当半导体的带隙位置与电极能级匹配时，ＣＢ中的ｅ＿会向电极表面逡逑转移，溶液中电子供体提供的电子转移到半导体材料的ＶＢ，占据ｈ＋，抑制ｅ＿－ｈ＋逡逑重组，形成稳定的阳极光电流（图１．２Ａ）。如果ＣＢ上的ｅ＿转移到溶液中，与溶逡逑液中的电子受体发生反应，电极上的ｅ＿就会转移到半导体材料价带ｈ＋上，形成阴逡逑极光电流（图１．２Ｂ）。溶液中存在的电子供体／受体

免疫测定法,离子交换反应,光电化学,竞争型

高效催化体系。Ｐ－半乳糖能催化对氨基苯基半乳糖苷转化为对氨基苯酚，并易被逡逑光催化氧化为对醌亚胺，实现了对Ｐ－半乳糖的ＰＥＣ免疫分析。逡逑如图１．６，邋Ｋｎｏｐｐ［５Ｑ＾以银纳米颗粒（Ａｇ邋ＮＰ）标记ＡＦｂｌ－牛血清白蛋白逡逑（ＡＦｂｌ－ＢＳＡ），通过溶解含有ＡｇＮＰｓ的ＡＦＢ１－ＢＳＡ载体，释放银纳米离子并与逡逑电极上的ＣｄＴｅＱＤｓ发生离子交换反应，形成表面激子转移，导致光电流减小，逡逑该传感器在ｌＯｐｇｍｌ／ｌｌＳｎｇｍｌ／１范围内实现了对食品中的真菌毒素ＡＦｂ邋１的定逡逑量检测，检测限为３．０邋ｐｇ邋ｍｌ；１。逡逑（Ａ）逦ｉ逦ＢＳＡ－ＡＦＢｉ逦ｓｉｌｖｅｒ邋ｎａｎｏｐｏｒｔｉｃｌｅ邋（ＡｇＮＰ）逡逑１逦ｔａｒ９ｅｔ邋ＡｇＮＰ－ＢＳＡ－ＡＦＢ：逦：§：邋＾逡逑ｆ邋＇（／：，＇ＹＹ邋本邋＋邋衫．＞邋ＹＹ逡逑德蕾ｖ

技术路线图,链霉素,光电化学,材料表征

逑１．４．３技术路线逡逑光电化学传感器用于链霉素残留检测的技术路线如图１．９所示：逡逑ＣｄＴｅ邋量子点逦Ｗ０３／ＡＰＴＥＳ邋或邋ＳＷＣＮＨｓ逡逑１邋１逡逑逦Ｘ逦逡逑复合材料制备逡逑逦Ｗ逡逑材料表征逡逑链霉素适配体逡逑、ｔ逡逑构建光电化学传感器逡逑＞邋ｆ逡逑性能测试与优化逡逑甜椒叶４链霉素逦｜蜂蜜样Ａ链霉素逦｜水体中链霉素逡逑残留检测逦｜残留检测逦｜降解考察逡逑，ｆ逡逑提高链霉素残留分析灵敏度、选择性、稳定性逡逑图１．９技术路线图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．９邋Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ邋ｒｏｕｔｅ邋ｆｏｒ邋ｔｈｉｓ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ逡逑１９逡逑

【参考文献】