酶傳感器便攜式農(nóng)藥濃度速測裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn).pdf

1、噴霧監(jiān)測和農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥濃度檢測在某些時候都需要現(xiàn)場檢測?，F(xiàn)在農(nóng)藥濃度檢測主要在實(shí)驗(yàn)室中檢測，如色譜分析法、光譜分析法、生化測定法中的化學(xué)檢測法、免疫分析法。實(shí)驗(yàn)室儀器檢測雖然靈敏、準(zhǔn)確，但檢測一次的成本比較高，而且所需儀器笨重，不適合現(xiàn)場快速檢測;適用于現(xiàn)場快速檢測的速測卡等檢測方法，則需要通過圖像處理技術(shù)對顯色變化進(jìn)行處理進(jìn)而定量檢測農(nóng)藥濃度。
　　目前，利用酶傳感器檢測農(nóng)藥濃度是應(yīng)用于農(nóng)藥濃度快速檢測的前沿方法。酶傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)

2、現(xiàn)場檢測和快速定性定量分析，有很好的發(fā)展方向。本文是在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目脫色反應(yīng)成像表征內(nèi)流混藥濃度場均勻性的研究(31271620)資助下，在優(yōu)化三電極電路模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了酶傳感器便攜式農(nóng)藥濃度速測裝置，對裝置性能進(jìn)行測試，并應(yīng)用于農(nóng)藥濃度的現(xiàn)場檢測分析。本文的主要工作如下:
　　1、農(nóng)藥濃度速測裝置設(shè)計(jì)
　　首先對原有的三電極體系等效電路進(jìn)行了優(yōu)化，并針對溫度的影響增加了熱敏電阻。在這個模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了控制電壓

3、、采樣精度的測試。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)裝置的控制精度電壓的誤差在4mV以內(nèi)，采樣電流值與實(shí)際真實(shí)的電流值誤差1μA以內(nèi)，因此該簡化模型可以作為三電極系統(tǒng)的物理模型。
　　基于農(nóng)藥濃度速測裝置的便攜性，本研究選取絲網(wǎng)印刷電極作為基底電極。對酶電極進(jìn)行制備和修飾，同時確定了酶的固定方法，利用碳納米管進(jìn)行酶的固定;利用電化學(xué)方法中的循環(huán)伏安法分析了酶電極的性能，對修飾電極氧化還原峰進(jìn)行測定。結(jié)果表明該碳納米管的氧化還原峰電壓為0.343V，在相

4、同低頻電勢下檢出農(nóng)藥濃度的最低限達(dá)0.1ng/mL。
　　另外設(shè)計(jì)了農(nóng)藥濃度檢測的酶電極配套電路，經(jīng)過信號放大和處理，通過單片機(jī)MSP430實(shí)現(xiàn)了恒電位條件下的酶電極微電流信號測量。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4*10-8A，能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)藥濃度的定量檢測。
　　2、裝置性能測定實(shí)驗(yàn)
　　在實(shí)際測量中，針對毒死蜱農(nóng)藥，首先測定了裝置在室溫下檢測裝置可檢出的線性濃度范圍、裝置檢出濃度所需時間t(s

5、)和最低檢出限，然后對不同溫度下檢測進(jìn)行了測定，畫出了不同溫度的I-t曲線。該裝置在毒死蜱農(nóng)藥濃度為0.1ng/mL-0.12μg/mL范圍內(nèi)，測試出的酶抑制率與毒死蜱濃度的對數(shù)log(x)呈線性關(guān)系y=17.01 log(x)+60.83，線性相關(guān)系數(shù)為0.962，最低檢出限為0.1ng/mL。由計(jì)時電流法得出，裝置對農(nóng)藥濃度的響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定的時間為126.4s。另外還得到了三電極簡化模型的熱敏電阻的電阻-溫度特性。最后，結(jié)合前面的三電