农药作为一种重要的生产资料,在防治病、虫、草害,调节农作物的生长,确保农副产品的保产增收方面发挥着重要作用。然而长期大量使用品类单一的农药,以及在使用过程中各种不规范操作,造成了农药在水体、土壤和大气中的残留富集。残留的农药除了对环境造成污染外,还会随生物链的富集作用对牲畜、鸟类、鱼类以及人类的身体健康造成威胁。因此,研制开发低毒低残留的农药新品种迫在眉睫。跟踪检测新农药在环境中的残留及降解行为,可以为其进一步的登记及推广提供重要依据。然而,受土壤、农作物等介质的基体成分复杂,变异性大的影响,农药残留分析工作已成为当前的研究热点和难点。因此,开发快捷高效的农药前处理技术,提高样品前处理水平,开发新型农药残留检测技术,提高检测方法的灵敏度和准确度,是植保工作者需要迫切解决的科学问题。分子印迹聚合物(MIPs)是对特定的模板分子或对其类似物有专一性识别能力的高分子材料,同时具备良好的化学稳定性和机械稳定性,使用寿命长等突出优点。分子印迹固相萃取(MIP-SPE)是以分子印迹聚合物为填料的固相萃取技术,其选择识别性更高,稳定性更好,可重复利用,因此在环境保护、药物控释、生化分析等领域都有广泛应用。电化学发光生物传感器是现代分析化学的前沿领域之一,在生物化学、医学免疫、食品分析、水质监控等方面有广泛应用。电致化学发光生物传感器具备灵敏度高、选择性好、方便快捷、容易实现在线检测等优势,可为环境介质中农药的痕量分析提供可能。本论文主要采用表面分子印迹技术,制备了两种基于硅胶表面的分子印迹聚合物,为农药的残留分析提供更好的前处理方法;将纳米复合材料、固定化酶、生物传感器与电致化学发光技术相结合,构建新型电致化学发光酶生物传感器,为农药残留检测提供了更灵敏的手段与方法。1.基于硅胶表面的毒象磷分子印迹聚合物制备、吸附性能研究及应用本研究以贵州大学自主研发的抗病毒剂毒氟磷为研究对象,制备了硅胶表面的分子印迹聚合物,提出了用于毒氟磷的分子印迹固相萃取的前处理方法。实验以2,4-二氯苯酚衍生化β-环糊精键合硅胶(DCDS )为载体,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为致孔剂,按照模板分子毒氟磷(Dufulin):功能单体(MAA):交联剂(EGDMA)的浓度比为1:4:15,制备了基于硅胶表面的毒氟磷分子印迹聚合物。运用红外光谱和扫描电镜对硅胶、聚合载体以及印迹聚合物的结构和形貌进行表征。等温吸附试验结果表明制备的MIPs对模板分子的亲和性较高,且吸附过程符合Langmuir模型;吸附动力学结果显示毒氟磷在MIPs中的吸附速率高,传质阻力小。选择性吸附试验验证了 MIPs对毒氟磷具有较好的选择识别特性。将MIPs作固相萃取填料,MIP-SPE与高效液相色谱(HPLC)联用建立了水、土壤和小麦植株中毒氟磷的残留分析方法。毒氟磷在水中的平均回收率在88.98-102.16%之间,相对标准偏差为0.75-2.59%, 土壤中的平均回收率为85.31-99.57%,相对标准偏差为1.50-4.85%,小麦植株中回收率为87.84-100.19%,相对标准偏差为3.87-6.25%。用MIP-SPE-HPLC方法检测水、土壤和小麦植株中毒氟磷的最低检出限分别为0.0008 mg L-1 0.010 mg kg-1和0.023 mg kg-1。自制的MIP-SPE小柱可重复使用多次,与传统的固相萃取相比效率更高,成本更低,具有明显的优越性。2.基于硅肢表面的磺挽脲类除草剂磁性分子印迹聚合物的制备、表征及应用以双键修饰的包硅Fe304纳米粒子为载体,甲基丙烯酸(MAA )为功能单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中合成了以磺酰脲类除草剂苄嘧磺隆(BSM )为模板分子的具有核壳式结构的磁性印迹聚合物微球。通过紫外光谱和分子模拟软件对分子印迹的识别机理进行了研究,表明在预聚合溶液中模板分子与功能单体形成两种类型氢键:一种是模板分子BSM的硫羰基上氧原子与功能单体MAA氢原子形成两个分子间氢键,另一种是BSM的38位H与27位O的分子内氢键。用透射电镜、扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射、磁滞回线分析等手段对聚合物的结构、形貌及磁性进行了表征。等温吸附试验结果表明制备的磁性印迹微球(MIP1 )对BSM的亲和性较高,其中MIP1对BSM的吸附容量是非印迹聚合物(NIP1 )的2.02倍。吸附动力学结果显示MIP1对BSM的吸附效率高,在1小时内可达到平衡吸附量的86%。选择性吸附试验验证了 MIP1对BSM、醚苯磺隆(TS)、氟丙磺隆(PS)和吡嘧磺隆(PSE)等4种磺酰脲类除草剂具有交叉选择性。磁性印迹微球MIP1可直接作为吸附剂用于稻田水中磺酸脲类除草剂的分离富集,并利用材料的磁性可反复回收使用。将MIP1作为固相萃取填料,与高效液相色谱(HPLC)联用建立了稻田水、稻田土壤和稻米中磺酰脲类除草剂的多残留分析方法。该MIP-SPE小柱能较好地去除杂质干扰,实现了对4种磺酰脲类除草剂的同步分离和富集,且添加回收率和相对标准偏差均能满足农药多残留检测的要求。3.基于纳米材料的电化学发光生物传感器的组装及在有机磷农药检測中的应用利用纳米材料和过氧化氢对鲁米诺发光体系的增敏作用,成功构建了用于有机磷农药定量分析的电致化学发光酶生物传感器。传感器的组装过程如下:首先在玻碳电极表面滴涂碳纳米管,接着电镀纳米粒子Pt和Au,然后在半胱氨酸的交联作用下将乙酰胆碱酯酶(AChE)和胆碱氧化酶(ChOx)固定于修饰电极表面。利用扫描电镜、循环伏安、交流阻抗以及电化学发光等参数对修饰电极进行表征,且表征结果符合实验预期。对底物浓度、检测液pH值及鲁米诺的浓度等检测条件进行优化,找到了检测有机磷农药的最适条件。建立了基于该生物传感器的马拉硫磷、毒死蜱、甲基对硫磷和毒氟磷的定量分析方法,分别得到了 AChE酶活性抑制率与农药浓度的回归方程。将其用于卷心菜中有机磷农药的残留分析,4种农药的加标回收率在77.60% ～108.43%,相对标准偏差在1.78%～11.14%,符合农药残留检测的标准。构建的生物传感器体现了较好的稳定性,较高的检测灵敏度,以及对有机磷农药的选择性,可长期存放等优越性,为环境介质中有机磷农药的痕量残留分析提供了新的手段和方法。