有机磷农药残留快速检测的电化学/生物传感器研究

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有机磷农药(OPs)是用于防治植物病、虫、害的有机化合物。这一类农药品种多、药效高,易分解,在人、畜体内一般不积累,在农业生产中应用极为广泛。甲基对硫磷俗称甲基1605,学名,二甲基-(4-硝基苯基)硫代磷酸酯,是一种有机磷杀虫剂。乙酰胆碱酯酶(AChE)是与神经化学传递有关的乙酰胆碱(ACh)的水解酶,有机磷农药能与胆碱酯酶不可逆结合形成性质稳定的磷酰化胆碱酯酶,使其失去活性,难于发挥正常作用而引起中毒。全氟有机化合物尤其是其代表性化合物,全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)以及它们的盐类作为持久性有机环境污染物新成员,其所造成的全球性生态系统污染已成事实。   电化学传感器在污染物的检测中有广泛的应用,近年来,有许多关于建立在化学修饰电极基础上的电化学传感器的文献报道。经过电化学预处理的玻碳电极能使不同物质的反应速率、可逆性、灵敏度等显著提高,对电化学的反应呈现出很强的电催化效应。本论文主要将贵金属纳米粒子、纳米管等纳米材料应用于构建电化学传感器和生物传感器。   1、本文通过在Nafion膜修饰的玻碳电极表面电沉积金微粒,制备了甲基对硫磷电化学传感器(Au/Nafion/GCE)。利用循环伏安法研究了甲基对硫磷在该传感器上的电化学行为,优化了实验参数,并且在此基础上建立了用方波伏安法测定甲基对硫磷的定量方法。当富集时间为2min时,在磷酸盐缓冲溶液(pH7)中,甲基对硫磷的还原峰电流与其浓度在5.0×10-7~1.2×10-4 mol/L范围内成良好的线性关系。(r=0.9988)。检测限为1.0×10-7mol/L。   2、本文报道了一种用于检测有机磷农药的生物传感器,通过戊二醛交联牛血清白蛋白和乙酰胆碱酯酶,将酶固定在修饰了纳米金粒子和碳纳米管的玻碳电极表面,制成生物电极,并确定了最佳实验条件。在pH7的磷酸盐缓冲溶液中,当甲基对硫磷的浓度在8.0×10-7~5×10-4 mol/L的范围内,硫代胆碱的氧化峰电流与甲基对硫磷浓度呈良好的线性关系,检测限可达到5.0×10-7mol/L。本文所提出的测定甲基对硫磷的方法具有较高的灵敏度和较好的重现性。   3、本文制备了Au/过氧化聚吡咯/DNA电化学生物传感器,以亚甲基蓝为指示剂,研究了新型有机污染物全氟辛酸在该电极上的电化学响应。通过电化学沉积方法制备了DNA-过氧化聚吡咯修饰金电极,并对该电极进行了形貌表征,通过一系列实验研究全氟辛酸(PFOA)对DNA的损伤。通过损伤时间、体系离子强度和电子传递性能对响应的影响,发现全氟化合物PFOA对DNA存在着一定程度上的损伤作用。   本论文考察了以上三种纳米微粒电化学传感器和生物传感器对于不同污染物的检测,实验结果表明,上述三种传感器具有响应速度快、灵敏度高,选择性好、重现性利稳定性好等优点,在环境污染物的快速检测中具有良好的应用前景。
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