《农村绿皮书:中国农村经济形势分析与预测(2015~2016)》调查显示,农业生产者为尽可能增加产量,滥用农药现象相当普遍。其中季铵盐类农药的大量使用所引发的环境水污染、食品安全以及公共安全等问题不容忽视。季铵盐类农药不同于其他有机类农药,属于强碱性的离子型有机化合物,使用气相色谱等常规方法检测操作步骤繁琐,准确度及灵敏度均欠佳;液相色谱-质谱方法灵敏度虽然优于其他方法,然而一是目前市场上还未有能理想分离季铵盐化合物的液相色谱分离柱,二是该类化合物对质谱仪有潜在的损害。而毛细管电泳不仅适用于离子型化合物,且其高效的分离能力很容易实现百草枯与敌草快的基线分离。本论文研究包括两个部分,第一部分是在前人研究的基础上考查优化了两种毛细管电泳富集技术的条件;考查优化了该类离子型除草剂的固相萃取条件。在此基础上,对季铵盐类中毒的常见检材,包括饮用水、鱼塘水、尿液、血液等进行了方法适用性考查。最终建立的方法实现了对鱼塘水、尿液及全血生物样本中三种季铵盐除草剂的同时分离与高灵敏检测;第二部分研究新型智能仿生型分子印迹光子晶体水凝胶快速检测技术,使现场快速检测环境水样中矮壮素农药成为可能。主要研究内容如下:第一:研究和建立毛细管电泳在线富集技术和离线固相萃取富集技术检测水样、尿样及血样中的季铵盐农药的方法。1.考察和优化了电泳条件,建立了场放大区带电泳、扫集-胶束富集电泳分析饮用水、鱼塘水中痕量季铵盐类除草剂的方法;优化了该类除草剂的固相萃取条件;并将固相萃取技术与富集电泳技术结合分析饮用水和鱼塘水中极微量的季铵盐除草剂。在扫集-胶束富集电泳分析中,采用长时间压力进样方式,避免了富集技术常用的电迁移进样中因离子歧视效应对野燕枯检测造成的不利影响,同时达到了百草枯与敌草快的基线分离,实现了三种季铵盐除草剂的同时检测。该方法灵敏度高,鱼塘水中百草枯、敌草快及野燕枯的检出限(LOD)(S/N=3)分别约为0.07ng/mL,0.05ng/mL和0.02ng/mL,均低于美国环保署与欧盟对饮用水中百草枯与敌草快的限定标准,可实际应用于环境水样以及农业鱼塘水中季铵盐类农药的检测分析。2.在上述电泳条件和固相萃取条件考查优化的基础上,针对尿液特点,建立了尿样中季铵盐类除草剂直接稀释进样的场放大电泳分析方法。该方法可快速检测尿样中的百草枯与敌草快,检出限分别为0.4μg/mL和0.9μg/mL,可用于中毒案件中快速检测人尿中的百草枯以及敌草快,并可用于临床医疗中监测这些农药的浓度变化,为临床治疗提供参考。但尿中存在的内源性干扰峰掩盖了野燕枯的峰,为了能检测出尿中微量的野燕枯,实验中采用固相萃取结合扫集-胶束方法,百草枯、敌草快以及野燕枯的检测限分别达到10ng/mL、15ng/mL和5ng/mL,该方法不仅能排除内源性干扰对野燕枯检测的影响,并可同时检测尿样中微量三种季铵盐除草剂,而且大大提高了各物质的检测限。3.运用蛋白沉淀法和蛋白沉淀浓缩法的前处理技术,采用毛细管电泳场放大的富集技术检测全血中的季铵盐除草剂。首先,探讨了季铵盐除草剂的稳定性以及在人全血样中的基质效应,优化了沉淀蛋白前处理以及检测条件,其中蛋白沉淀法中的百草枯和敌草快的最小检测限为0.3μg/mL,野燕枯为0.8μg/mL;其次,蛋白沉淀浓缩法结合场放大富集技术检测全血中的季铵盐除草剂,百草枯和敌草快的最小检测限为0.1μg/mL,野燕枯为0.5μg/mL。该方法前处理简单、快速,可用于季铵盐类除草剂的误服、投毒等案件以及临床中全血样本的快速检测。为了进一步提高检测的灵敏度,采用固相萃取结合胶束富集检测方法,百草枯、敌草快和野燕枯的最小检测限分别为25ng/mL、20ng/mL和7ng/mL。这三种方法分别能满足公安实践以及临床中全血样品中季铵盐的快速及微量检测的需要。第二:研究分子印迹光子晶体水凝胶快速检测技术检测水样中的矮壮素。分子印迹光子晶体水凝胶快速检测技术是新型的智能仿生型快速检测技术,相较于酶联免疫法,该技术具有和天然抗体类似的特异性,且印迹聚合物由人工化学合成,更具备耐腐蚀性的特性。本实验在前人研究的基础上,首次针对强碱性季铵盐离子化合物制备出矮壮素分子印迹光子晶体水凝胶,通过对分子印迹聚合物的合成成分(单体、交联剂、溶剂和致孔剂等)的筛选以及组分比例的逐级调整、聚合方式等的优化来改进印迹高分子聚合物的物化性能及其凝胶内部反蛋白石结构的方式,将所制备的分子印迹聚合物薄膜的特异性识别目标分子过程中所引发凝胶薄膜内部反蛋白石结构参数的变化所导致的衍射光位移过程,以肉眼可观察到的光信号直观呈现,达到仿生智能型快速检测目的。实验对所制备的分子印迹光子晶体水凝胶薄膜从检测灵敏度、特异性(专一性)选择吸附、Scatchard分析以及红外光谱等方面表征了印迹薄膜的传感特性、特异性识别性、吸附特性和凝胶的识别机理。结果显示印迹薄膜抗干扰能力强,响应迅速,最低检出值能达到100pg/mL,反复多次使用不影响检测效果。国际以及国内目前为止还没有矮壮素的酶联免疫吸附法以及分子印迹光子晶体水凝胶法的文献报道,本实验所制备的矮壮素分子印迹光子晶体水凝胶性能优异,能应用于实际水样现场快速筛查,具有良好的继续开发及应用前景。