酶傳感器便攜式農藥濃度速測裝置設計與試驗.pdf

1、噴霧監(jiān)測和農產品農藥濃度檢測在某些時候都需要現場檢測?，F在農藥濃度檢測主要在實驗室中檢測，如色譜分析法、光譜分析法、生化測定法中的化學檢測法、免疫分析法。實驗室儀器檢測雖然靈敏、準確，但檢測一次的成本比較高，而且所需儀器笨重，不適合現場快速檢測;適用于現場快速檢測的速測卡等檢測方法，則需要通過圖像處理技術對顯色變化進行處理進而定量檢測農藥濃度。
　　目前，利用酶傳感器檢測農藥濃度是應用于農藥濃度快速檢測的前沿方法。酶傳感器能夠實現

2、現場檢測和快速定性定量分析，有很好的發(fā)展方向。本文是在國家自然科學基金項目脫色反應成像表征內流混藥濃度場均勻性的研究(31271620)資助下，在優(yōu)化三電極電路模型的基礎上，設計了酶傳感器便攜式農藥濃度速測裝置，對裝置性能進行測試，并應用于農藥濃度的現場檢測分析。本文的主要工作如下:
　　1、農藥濃度速測裝置設計
　　首先對原有的三電極體系等效電路進行了優(yōu)化，并針對溫度的影響增加了熱敏電阻。在這個模型的基礎上，進行了控制電壓

3、、采樣精度的測試。測試結果發(fā)現裝置的控制精度電壓的誤差在4mV以內，采樣電流值與實際真實的電流值誤差1μA以內，因此該簡化模型可以作為三電極系統(tǒng)的物理模型。
　　基于農藥濃度速測裝置的便攜性，本研究選取絲網印刷電極作為基底電極。對酶電極進行制備和修飾，同時確定了酶的固定方法，利用碳納米管進行酶的固定;利用電化學方法中的循環(huán)伏安法分析了酶電極的性能，對修飾電極氧化還原峰進行測定。結果表明該碳納米管的氧化還原峰電壓為0.343V，在相

4、同低頻電勢下檢出農藥濃度的最低限達0.1ng/mL。
　　另外設計了農藥濃度檢測的酶電極配套電路，經過信號放大和處理，通過單片機MSP430實現了恒電位條件下的酶電極微電流信號測量。測量結果表明調理電路測量精度達10-8A，最大偏差小于4*10-8A，能夠實現對農藥濃度的定量檢測。
　　2、裝置性能測定實驗
　　在實際測量中，針對毒死蜱農藥，首先測定了裝置在室溫下檢測裝置可檢出的線性濃度范圍、裝置檢出濃度所需時間t(s

5、)和最低檢出限，然后對不同溫度下檢測進行了測定，畫出了不同溫度的I-t曲線。該裝置在毒死蜱農藥濃度為0.1ng/mL-0.12μg/mL范圍內，測試出的酶抑制率與毒死蜱濃度的對數log(x)呈線性關系y=17.01 log(x)+60.83，線性相關系數為0.962，最低檢出限為0.1ng/mL。由計時電流法得出，裝置對農藥濃度的響應達到穩(wěn)定的時間為126.4s。另外還得到了三電極簡化模型的熱敏電阻的電阻-溫度特性。最后，結合前面的三電