基于光譜吸收-表面增強拉曼光譜的有機磷農(nóng)藥殘留快速分析檢測研究.pdf

1、近年來有機磷農(nóng)藥殘留導(dǎo)致的中毒與貿(mào)易糾紛事件頻發(fā)，為了保障人民生命健康與農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易開展，對有機磷農(nóng)藥殘留進行快速、大批量檢測迫在眉睫。傳統(tǒng)檢測方法如色譜、質(zhì)譜、色質(zhì)聯(lián)用及毛細管電泳等不能實現(xiàn)以上目標，而酶抑制-光譜吸收和表面增強拉曼光譜（全稱SERS）相結(jié)合可實現(xiàn)有機磷農(nóng)藥殘留的快速篩查、定性與定量分析，達到快速、大批量檢測的要求。但仍面臨著一些問題:酶抑制-光譜吸收方法可實現(xiàn)農(nóng)藥殘留的快速篩查，市場上也有相應(yīng)的儀器，但在穩(wěn)定性、功能性

2、上需進一步改進;SERS光譜技術(shù)可實現(xiàn)有機磷農(nóng)藥殘留定性與定量分析，但存在信號穩(wěn)定性差、噪聲干擾大等問題，此外分析檢測中需借助專業(yè)知識和專業(yè)技術(shù)人員，不利于技術(shù)推廣與應(yīng)用。
　　本論文將針對上述問題，深入探討酶抑制-光譜吸收和SERS光譜有機磷農(nóng)藥殘留檢測的相關(guān)理論，開展以下兩方面研究工作:1.基于酶抑制-光譜吸收原理，改進光學(xué)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化弱信號處理和軟件設(shè)計，形成性能良好的有機磷農(nóng)藥殘留快速批量篩查裝置;2.將化學(xué)計量學(xué)方法引入到

3、農(nóng)藥SERS光譜分析中，提升分析穩(wěn)定度，去除噪聲干擾，簡化光譜分析流程，實現(xiàn)基于SERS光譜技術(shù)的有機磷農(nóng)藥殘留快速定性與定量分析檢測。研究工作具體包括以下內(nèi)容:
　　1.設(shè)計單激光器分光型光學(xué)結(jié)構(gòu)，并對光源進行間歇式開關(guān)以抑制溫漂，提高了檢測穩(wěn)定性;采用以ARM微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)，結(jié)合QT架構(gòu)設(shè)計界面友好、功能全面的用戶軟件;集成SD卡與網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地存儲與云端傳輸。
　　2.基于光譜吸收檢測裝置，開

4、展性能參數(shù)評估、蔬菜與土壤中的有機磷農(nóng)藥殘留檢測等實驗。性能參數(shù)評估實驗結(jié)果表明，檢測裝置的重復(fù)性、穩(wěn)定性及檢出限均較好。在蔬菜和土壤中的有機磷農(nóng)藥檢測實驗中，本文設(shè)計的檢測裝置與實驗室分析儀器-分光光度計和氣相色譜儀相關(guān)檢測結(jié)果一致性良好;與商業(yè)速測儀器相比，該檢測裝置檢測穩(wěn)定性更為優(yōu)越，能有效地實現(xiàn)有機磷農(nóng)藥殘留的快速篩查。
　　3.為了進一步實現(xiàn)農(nóng)藥定性定量檢測，將化學(xué)計量學(xué)方法應(yīng)用到有機磷農(nóng)藥SERS光譜分析中，系統(tǒng)地討論

5、了光譜基線扣除、雜波濾除、噪聲平滑、光譜校正、特征提取與變量選擇、分類與回歸模型構(gòu)建等方面的問題，構(gòu)建一套完善的基于SERS光譜的有機磷農(nóng)藥快速定性與定量分析檢測體系。
　　4.針對SERS光譜分析中的實際問題，提出和引入性能優(yōu)越的分析算法。在雜波濾除方面，利用光譜總體均值比較法，有效去除在光譜測量中產(chǎn)生的隨機性雜峰。在多模型融合方面，引入結(jié)合Adaboosting與SVM形成新的定性分析算法，使得有機磷農(nóng)藥定性分析準確度得到有效