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有机磷农药(OPs)由于其广谱、高效、半衰期短等特点,常作为除草剂、杀菌剂和杀虫剂应用于农业生产,用于防治植物病虫害。我国是世界上农药生产和消费的大国,但由于农药品种结构的不合理以及农药的不合理使用,导致其对生态环境造成了严重污染,并进而通过食物链危害人类健康乃至整个社会的发展。有机磷农药能经胃肠道、呼吸道、皮肤或粘膜在人体内蓄积,并与体内乙酰胆碱酯酶迅速结合,形成磷酰化乙酰胆碱酯酶,使其失去催化水解乙酰胆碱的能力,结果使大量的乙酰胆碱在体内蓄积,导致乙酰胆碱为传导介质的胆碱使神经处于过度兴奋状态而出现中毒症状。
本文采用Nafion、金属铋和金钯双金属纳米材料分别制备了用于检测有机磷农药的电化学传感器和生物传感器。
1.通过在玻碳电极表面滴涂Nafion,制备了用于检测乙基对硫磷的Nafion膜修饰电极。利用循环伏安法和方波伏安法研究了乙基对硫磷在修饰电极上的电化学行为,并对Nafion用量、pH、富集时间和富集电位等条件进行了优化。在优化条件下,乙基对硫磷的浓度与其还原峰电流在0.7~3.8mg/L范围内呈现良好的线性关系(γ=0.9989),检出限为0.04mg/L。
2.采用非原位电沉积法在玻碳电极表面电镀金属铋,制备了检测乙基对硫磷的铋膜修饰电极。利用循环伏安法和微分脉冲伏安法研究了乙基对硫磷在铋膜修饰电极上的电化学行为,并对沉积电位、沉积时间和溶液pH等条件进行了优化。在含有4.0×10-5mol/L十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的0.2mol/L醋酸盐缓冲溶液中,乙基对硫磷的浓度与其响应电流在1.0×10-6~1.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系(γ=0.9959),检出限可达1.0×10-7mol/L。
3.采用交联法,利用戊二醛和牛血清白蛋白(BSA)将乙酰胆碱酯酶(AChE)固定在由金钯双金属纳米微粒修饰的玻碳电极上,制备了用于检测有机磷农药的电流型乙酰胆碱酯酶生物传感器,并对pH、酶用量、金钯双金属纳米粒子负载量和温育时间等条件进行了优化。在最佳实验条件下,乙酰硫代胆碱的浓度流与其氧化峰电在1.0×10-9~1×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系(γ=0.9982),检出限为2.4×10-10mol/L。对硫磷和乐果的浓度对数值对与其乙酰胆碱酯酶的百分抑制率在4.0×10-9~1.0×10-6mol/L范围内成良好的线性关系,检出限分别为2.6×10-9mol/L和1.4×109mol/L。