【摘要】：農藥在作物的生長過程中發(fā)揮著重要的作用,可以有效地控制作物生長過程中的病蟲害,提高作物產量。但由于不合理的施用,農藥在控制蟲害的同時,造成了農產品上農藥殘留超標、水質污染等問題,進而影響食品安全,威脅人體的健康。為了保證人體健康和食品安全,農藥殘留的檢測成為備受關注的問題,農藥殘留的相關檢測分析技術也成為研究的熱點。表面增強拉曼光譜檢測技術由于具有樣本制備簡單、檢測速度快等優(yōu)點在農藥殘留檢測的方面得到應用。本文利用表面增強拉曼光譜法結合化學計量學方法探索了農作物生長過程中的灌溉水和作物本體中的農藥殘留的檢測和快速分析方法。主要研究內容如下:(1)研究SERS法快速檢測水中亞胺硫磷、氟啶蟲胺腈、地蟲硫磷三種農藥殘留。首先,將含有不同濃度的農藥殘留水樣本離心后用于SERS光譜測量。然后,對使用多項式擬合方法扣除基線后的光譜,采用不同的分類建模方法對光譜進行分類,K-最近鄰法對三種農藥光譜的分類精確度最高,結果均為100%。最后,建立不同的回歸模型實現(xiàn)對光譜的量化分析�；貧w分析結果表明,PLSR模型對地蟲硫磷、氟啶蟲胺腈具有最佳預測性能,地蟲硫磷的PLSR模型RMSEP=0.318和R2p=0.9991,氟啶蟲胺腈的PLSR模型RMSEP=0.515和Rg =0.9997,SVR模型對水中亞胺硫磷具有最佳預測性能RMSEP=0.207和R2p=0.9995。(2)研究SERS法準確檢測農作物玉米上的殺螟硫磷殘留方法。首先,使用乙醇溶劑提取玉米中的殺螟硫磷殘留,采集殘留提取液的SERS光譜。采用GC-MS法判斷農藥殘留提取的回收率高于92.5%。然后,采用主成分分析法判定農藥殘留的檢測限為0.5 mg/kg。最后,結合SVR與S-G卷積平滑和小波變換對所采集的光譜進行建模,最佳模型的分析誤差達到RMSEP=0.1341 μg/mL,決定系數(shù)為R2p=0.9996,具有較好的量化分析結果。(3)設計農藥殘留的SERS光譜分析軟件,實現(xiàn)對農藥殘留光譜的快速解析。檢測人員根據(jù)界面提示信息導入待分析的光譜數(shù)據(jù),選擇相應的處理算法,處理結果以圖形顯示在軟件界面上,使之直觀便捷的觀察到結果。同時,軟件中設置了樣本和參數(shù)的參數(shù)設置功能,通過改變參數(shù)獲取最佳結果。此外,軟件的數(shù)據(jù)管理功能可以保存重要的數(shù)據(jù)處理結果,便于后續(xù)的調用和查看。研究表明,利用SERS光譜可以檢測出水體以及玉米中的農藥殘留,同時結合支持向量機,偏最小二乘法等化學計量學方法實現(xiàn)光譜的分析,農藥殘留的SERS光譜分析軟件的設計與實現(xiàn)進一步方便了光譜的分析處理,滿足檢測人員更多的需求。
【圖文】：

形成頻率低于或高于入射光頻率的新譜線，，通過對新譜線的研宄，可以得到逡逑分子結構信息，這種現(xiàn)象被命名為拉曼散射效應，散射光所形成的光譜稱為拉曼逡逑光譜ｅｃｕ穩(wěn)態(tài)拉曼光譜圖如圖２．１所示。逡逑強度逡逑反斯托克斯頻率—＊斯托克斯頻率逡逑；邐－４５９逡逑Ｉ邋１邐－３１４邐｜逡逑Ｉ邋ＴＩ逡逑ｊ逡逑ｔ２１８邐：邐？！逡逑＋３１４邋；邐／邐＼逡逑＋４５９邋ｈ邋Ｉ邋！邐＼邋Ｈ邋��；邐？邐－７６２邋．７９0逡逑；７９0ｌｌ邐Ｍ邐ｎ逡逑＋７６２邋．ｗ．’邐＼逡逑－二二二“－邋邋—－ｙ－ｉ．．．．邐．了’一廣、逡逑拉曼位移／ｅｒｒｒ１逡逑圖２．１邋ＣＣＵ穩(wěn)態(tài)拉曼光譜圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ邋Ｒａｍａｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ＣＣＵ逡逑圖２．１中％是入射光的頻率，在拉曼光譜圖中相對于％重新標記的散射光逡逑頻率為拉曼頻率或者拉曼位移。圖２．２為拉曼散射原理圖，當激光照射到物質表逡逑面時，發(fā)生彈性散射和非彈性散射。若散射光頻率與入射光頻率相同時為彈性散逡逑射，即瑞利散射。若散射光頻率與入射光頻率不同時，入射光與分子之間產生能逡逑量交換，為非彈性散射；非彈性散射分為斯托克斯散射和反斯托克斯散射，二者逡逑又稱為拉曼散射。當散射光頻率低于入射光頻率時，能量減少，為斯托克斯散射；逡逑當散射光頻率高于入射光頻率時，能量增加，為反斯托克斯散射；斯托克斯線與逡逑反斯托克斯線在瑞利散射線的兩側呈對稱式分布。由于光的非彈性散射而產生的逡逑頻率變化與振動能級的差異精確匹配

形成頻率低于或高于入射光頻率的新譜線，通過對新譜線的研宄，可以得到逡逑分子結構信息，這種現(xiàn)象被命名為拉曼散射效應，散射光所形成的光譜稱為拉曼逡逑光譜ｅｃｕ穩(wěn)態(tài)拉曼光譜圖如圖２．１所示。逡逑強度逡逑反斯托克斯頻率—＊斯托克斯頻率逡逑；邐－４５９逡逑Ｉ邋１邐－３１４邐｜逡逑Ｉ邋ＴＩ逡逑ｊ逡逑ｔ２１８邐：邐？！逡逑＋３１４邋；邐／邐＼逡逑＋４５９邋ｈ邋Ｉ邋！邐＼邋Ｈ邋��；邐？邐－７６２邋．７９0逡逑；７９0ｌｌ邐Ｍ邐ｎ逡逑＋７６２邋．ｗ．’邐＼逡逑－二二二“－邋邋—－ｙ－ｉ．．．．邐．了’一廣、逡逑拉曼位移／ｅｒｒｒ１逡逑圖２．１邋ＣＣＵ穩(wěn)態(tài)拉曼光譜圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ邋Ｒａｍａｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ＣＣＵ逡逑圖２．１中％是入射光的頻率，在拉曼光譜圖中相對于％重新標記的散射光逡逑頻率為拉曼頻率或者拉曼位移。圖２．２為拉曼散射原理圖，當激光照射到物質表逡逑面時，發(fā)生彈性散射和非彈性散射。若散射光頻率與入射光頻率相同時為彈性散逡逑射，即瑞利散射。若散射光頻率與入射光頻率不同時，入射光與分子之間產生能逡逑量交換，為非彈性散射；非彈性散射分為斯托克斯散射和反斯托克斯散射，二者逡逑又稱為拉曼散射。當散射光頻率低于入射光頻率時，能量減少，為斯托克斯散射；逡逑當散射光頻率高于入射光頻率時，能量增加，為反斯托克斯散射；斯托克斯線與逡逑反斯托克斯線在瑞利散射線的兩側呈對稱式分布。由于光的非彈性散射而產生的逡逑頻率變化與振動能級的差異精確匹配
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S481.8

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