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本论文以除草剂双甲胺草磷(TM)为目标分子,分别利用目标分子印迹和分子片段印迹方法合成分子印迹聚合物(MIP),最终得到对TM具有特异选择性的分子印迹固相萃取(MISPE)柱,并用于实际样品前处理。文中的有机磷分子印迹聚合物和分子片段印迹聚合物(片段-MIP)的研究内容是目前国际上报道很少的前沿课题。
本论文共分为四部分:
第一章为前言,综述了分子的印迹原理、影响分子印迹效果的因素以及分子印迹技术的应用范围,提出了本论文的立题思想和实验设计。
第二章对MIP的聚合条件进行优化,分别以丙烯酰胺、甲基丙烯酸、苯乙烯、4-乙烯基吡啶为功能单体,考察了致孔剂种类和用量对分子印迹效果的影响。研究结果表明,以2,4-二甲基-6-硝基苯酚(6-NP)、TM为模板,均能在非极性溶剂(如环己烷、正己烷)、极性质子型溶剂(如甲醇/水、异丙醇)中得到对TM有特异吸附性的MIP。TM的片段-MIP与TM-MIP能在相同聚合条件下获得好的印迹效果,且片段-MIP对TM的KD、IF值均比其对模板分子6-NP的相应值大得多,这说明片段-MIP与TM-MIP的印迹条件及识别原理相似。实验表明片段-MIP内剩余大量模板不影响其对TM的吸附,因此聚合条件优化过程中模板无需提取完全,就能准确的评价片段-MIP对TM的特异吸附性从而节省提取模板所需的大量溶剂,并加速聚合条件优化的进程。
第三章中分别对印迹效果较好的片段-MIP(MIP-f1)及TM-MIP(MIP-t)通过竞争吸附实验、Freundlich吸附等温线拟合、累积吸附实验等方法进行对比研究。竞争吸附实验的结果表明两种MIP都能特异性的吸附TM及其类似物,MIP-fl主要通过与化合物结构上官能团的结合作用识别化合物,而MIP-t则通过官能团结合作用以及空间匹配作用识别化合物;Freundlich等温线拟合得到MIP-f1、MIP-t的m值分别为0.93、0.79,说明MIP-f作用位点分布较均一:累积吸附实验结果表明MIP-f1对TM吸附作用力较强,吸附容量较大。
对模板分子的特定选择性是MIP最重要的特点之一。本研究以累积吸附法考察MIP-t的动态选择性。结果表明,当同时上样的各化合物在MISPE-t的吸附量总和达到柱容量时,TM将取代其他化合物占用的作用位点而被吸附,也就是说MISPE-t对TM具有特定选择性。
第四章中将250 mg MIP-f1及MIP-t分别装填MISPE柱,用于添加TM的土壤样品前处理,并优化上样、淋洗条件。在优化条件下,样品经MISPE-t或MISPE-f1处理后都得到了很好的净化,绝大部分杂质被去除,洗脱液可用GC-FPD测定总浓度和手性HPLC测定对映体浓度比值(ER)。样品添加水平为0.05、0.2、0.5μg/g时,经MISPE-f1处理后TM的平均回收率为85~93%(RSD<4%,n=3),ER值为1.01~1.05(RSD<4%,n=3),与标准溶液中TM的ER值(1.00~1.05)在误差允许范围内一致;经MISPE-t处理后TM的平均回收率为84.9~104.6%(RSD<4%,n=3),ER值为1.01~1.03(RSD<4%,n=3),与标准溶液中TM的ER值(1.00~1.05)在误差允许范围内一致。
用MISPE-t对含TM的实际样品进行前处理,并测定样品中TM残留量和ER值,实验结果表明TM两个对映体在土壤中不存在降解差异,它们在土壤中的半衰期为22 d。