农药残留的光降解及SnO传感器检测技术研究

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本文以高压汞灯为光源研究了嘧啶杂环类杀菌剂氯苯嘧啶醇在硅胶G表面和土壤中的光化学降解机理,推断了氯苯嘧啶醇光解的反应途径和产物,以准分子紫外光和太阳光为光源,研究了乙酰甲胺磷、敌敌畏等在水、滤纸(模拟蔬菜)及蔬菜(青菜、菠菜)中的光化学降解动态,并分别比较了在不同光照剂量下、不同pH下乙酰甲胺磷和敌敌畏水相光降解的影响和滤纸中降解水分的影响以及不同蔬菜中两种有机磷农药的光降解情况及研究了用SnO2化学传感器对这两种农药进行检测,得出了以下主要结果: 1.氯苯嘧啶醇在硅胶G薄层板表面的光降解迅速,半衰期为6.49min。乙酰甲胺磷、敌敌畏在准分子紫外光、太阳光和避光3种光源条件下,其半衰期分别以秒、时、天计。 2.在高压汞灯辐射下,以硅胶G薄层板模拟土壤条件研究氯苯嘧啶醇光降解规律时,点样量应该控制在500-800ng.斑点-1之间。氯苯嘧啶醇的光降解速率随着单位面积点样量的增大而降低。 3.有机色素对氯苯嘧啶醇在硅胶G表面的光降解反应有明显的猝灭作用。猝灭效率大小顺序为亚甲基蓝>结晶紫>孔雀石绿>核黄素>甲基橙。不同蔬菜中相同浓度的两种有机磷农药光降解速率不同,这可能主要与蔬菜的色素有关,叶绿素对乙酰甲胺磷和敌敌畏光降解表现出一定的敏化作用。利用光降解的方法能有效的去除蔬菜中的残留农药,这为蔬菜的农药残留问题找到了一条有效的解决途径。 4.在完全干燥的土壤中,氯苯嘧啶醇光解非常缓慢:高压汞灯光照下的湿润土壤中,氯苯嘧啶醇的光降解为一级动力学反应,光解半衰期为2.7h;在准分子紫外光和太阳光照射及避光、自然光保存状态下,乙酰甲胺磷和敌敌畏在水溶液中的降解均符合一级动力学方程。在准分子紫外光、太阳光及避光条件下,研究了乙酰甲胺磷和敌敌畏分别在模拟蔬菜(滤纸)上的降解情况,实验结果显示在模拟干燥蔬菜和模拟新鲜蔬菜中乙酰甲胺磷和敌敌畏的光化学降解均符合一级动力学方程。水分对光降解速率影响很大。表明水是这三种农药残留光降解速率的关键。 5.利用高压汞灯为试验光源,氯苯嘧啶醇在不同pH土壤中的光解均为一级动力学反应。不同pH土壤中氯苯嘧啶醇的光解速率为:pH4>pH9>pH7,这表明无论是酸性环境还是碱性环境,都能促进氯苯嘧啶醇的光降解。溶液pH对乙酰甲胺磷和敌敌畏水相光降解的影响,表现为随pH值增大乙酰甲胺磷和敌敌畏在水溶液中的光降解加快,准分子紫外光下,乙酰甲胺磷在pH4、pH7、pH9缓冲溶液中的光降解半衰期时间减少。在避光条件下,乙酰甲胺磷和敌敌畏在中性和酸性水溶液中比较稳定,但在强碱性溶液中容易发生水解。 6.无论处于何种环境介质中,光裂解和光氧化是氯苯嘧啶醇光降解反应的主要途径,DCBP和氯苯酸是其光降解的主要产物。利用MS、红外光谱和离子色谱,推测了准分子紫外光照下乙酰甲胺磷和敌敌畏在水、蔬菜中的光解产物及可能的光降解途径:乙酰甲胺磷和敌敌畏在紫外光照下均生成一定的中间产物,最终转化为甲酸等有机小分子物质和PO43-等无机离子。 7.以甲醇、丙醇、丁酮、等有机物为对象,用SnO2化学传感器对比静态测试,研究了电压、波形、频率等因素对传感器灵敏度、选择性、稳定性的影响。结果表明,传感器的灵敏度、选择性、稳定性得到了明显的提高,波形和频率的变化最终引起温度的变化,温度是最本质的影响因素。 8.以乙酰甲胺磷、敌敌畏、乐果等有机物为对象,用SnO2化学传感器对比静态测试,研究了电压、波形、频率等因素对传感器灵敏度、选择性、稳定性的影响。结果表明,传感器的灵敏度、选择性、稳定性得到了明显的提高,波形和频率的变化最终引起温度的变化,温度是最本质的影响因素,比较系统的研究了温度、波形、频率、农药浓度等因素对农残动态信号的影响:并进行了定性定量分析方法上的研究。动态信号包含了大量的化学反应信息,对敏感机理的探讨十分有利;在20mHz的调制频率、200-300℃温度调制范围内,单个传感器对乙酰甲胺磷、敌敌畏和乐果的响应非常灵敏,选择性大大提高,利用FFT频谱图中的高次谐频的相对强度变化构建的极坐标可以对乙酰甲胺磷、敌敌畏和乐果较理想的定性和定量的检测。同时探讨了动态检测方法对提高气体传感器选择性和稳定性的基本原理。 9.利用准分子紫外光进行农药残留的降解具有降解时间短、效率高没有二次污染的特点并对降解蔬菜中的农药残留进行了试验,用SnO2传感器对乙酰甲胺磷、敌敌畏农药残留的检测进行的有益的探索,得到了较好的结果。经国内外期刊等相关媒体检索未见报道。
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