本發(fā)明屬于農(nóng)藥檢測技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種利用比色傳感器，通過富集，達到快速、高靈敏度以及高選擇性檢測含重金屬類農(nóng)藥的方法。

背景技術(shù)：

世界范圍內(nèi)人口的增長促使人類對糧食的需求日益劇增，為了提高糧食產(chǎn)量，農(nóng)藥的使用必不可少。目前市場上農(nóng)藥產(chǎn)品種類主要包括殺蟲劑、除草劑和殺菌劑。其中，殺菌劑的需求量不斷攀升，且增速較快。有報道指出，2015年殺菌劑需求量較大的品種包括銅素殺菌劑、代森類、福美類、百菌清、多菌靈、三環(huán)唑等，這些殺菌劑中的前三類均含有重金屬元素。

含重金屬類農(nóng)藥的廣泛使用所帶來的問題包括兩個方面。一方面，由于含重金屬類農(nóng)藥獨特的性質(zhì)，使其在與其他類農(nóng)藥混配不當時會產(chǎn)生化學反應(yīng)，從而影響藥效甚至產(chǎn)生藥害，導致農(nóng)作物收成下降。另一方面，由于該類農(nóng)藥的作用機制在于金屬可以破壞菌體的細胞結(jié)構(gòu)，使菌體蛋白質(zhì)凝固，其在食品上的殘留會最終被人體攝取，從而使人體蛋白產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變性，干擾正常生理功能，產(chǎn)生毒害作用。此外，該類農(nóng)藥還會在水體，土壤等環(huán)境中釋放重金屬，對水體和土壤生物造成危害，致使生態(tài)環(huán)境惡化。

為降低重金屬類農(nóng)藥所帶來的環(huán)境及健康風險，有必要對該類農(nóng)藥殘留進行評估。然而目前市面上的農(nóng)藥殘留快檢方法僅局限于有機磷類和氨基甲酸酯類農(nóng)藥，并沒有針對該類農(nóng)藥的快速檢測手段，因此亟需發(fā)展一種高靈敏、可視化的簡便方法實現(xiàn)對含重金屬類農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場實時監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高靈敏度快速簡便檢測含重金屬類農(nóng)藥的方法，為現(xiàn)存的農(nóng)藥殘留快檢方法進行補充。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

將指示劑固載于多孔材料上制備得到傳感器；

檢測過程：將傳感器與農(nóng)藥接觸，通過指示劑與含重金屬類農(nóng)藥中的重金屬之間的螯合作用使傳感器上的指示劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，并通過傳感器對定量農(nóng)藥進行富集來提高指示劑的顏色變化強度，然后利用成像設(shè)備采集指示劑反應(yīng)前后圖像，提取其中紅、綠、藍(RGB)三個通道的顏色變 化值；然后利用公式計算得到傳感器與農(nóng)藥反應(yīng)前后的顏色變化值ED；

1)對含有已知不同濃度的重金屬農(nóng)藥按照上述檢測過程進行操作，分別以濃度、顏色變化值ED為橫縱坐標，構(gòu)建含重金屬類農(nóng)藥與之對應(yīng)的濃度梯度標準曲線；

2)對待檢測含重金屬類農(nóng)藥按照上述檢測過程進行操作，獲得顏色變化值ED，通過標準曲線獲得其對應(yīng)的濃度含量。

所述的傳感器的制備過程為：取0.5－5mg指示劑加入到1m硅膠溶膠凝膠溶液或聚合物溶液中，超聲溶解，取1－3μL溶液滴涂于多孔材料上，在氮氣保護下室溫干燥，

所述的硅膠溶膠凝膠溶液或聚合物溶液，其制備方法如下：

1)硅膠溶膠凝膠的合成：①將硅氧烷試劑、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、有機溶劑、催化劑、表面活性劑和水以1：(2－4)：(1－2)：(0.2－0.8)：(0.1－0.8)：(0.005－0.04)：(0.5－1)體積比混合，30－60℃攪拌水解4－10小時，得硅膠溶膠凝膠溶液A；或②將硅氧烷試劑、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、催化劑、表面活性劑和水以1：(1－5)：(1－4)：(0.1－1)：(0.05－0.9)：(0.5－1)體積比混合，15－40℃攪拌水解20－30小時，得硅膠溶膠凝膠溶液B；

2)聚合物的合成：①將聚乙烯醇、增塑劑、有機溶劑和水以1：(2－6)：(50－100)：(30－70)質(zhì)量比混合，15－40℃下攪拌反應(yīng)0.5－5小時，得聚合物A溶液；或②將聚乙烯醇縮丁醛、聚乙二醇-400、增塑劑和有機溶劑以1：(2－6)：(3－7)：(80－120)質(zhì)量比混合，15－40℃下攪拌反應(yīng)2－4小時，得聚合物B溶液；或③將聚氯乙烯、增塑劑、聚乙二醇和有機溶劑以1：(2－6)：(1－5)：(50－100)質(zhì)量比混合，15－40℃下反應(yīng)2－4小時，得聚合物C溶液；

所述指示劑為金屬螯合指示劑，其中包括氨基比林、茜素、1,2-環(huán)己二酮二肟、偶氮氯膦Ⅲ、雙硫腙、2,2'-聯(lián)吡啶、1-吡啶偶氮-2-萘酚、變色酸2B、二苯偶氮碳酰肼、紫脲酸銨、水楊醛肟中的一種或二種以上；

所述的多孔材料為多孔濾紙、硝酸-醋酸混合纖維樹脂膜、聚偏氟乙烯膜或聚四氟乙烯膜。

所述的硅氧烷試劑包括：四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛烷三乙氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、(3-氯丙基)三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷中的一種或二種以上；催化劑為0.05-1.5M的鹽酸、醋酸、硫酸或硝酸中的一種或二種以上；表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、吐溫20、L7001、司班60、曲拉通X-100、司班80以及羧甲基纖維素鈉中的一種或二種以上。

所述硅膠溶膠凝膠溶液或聚合物溶液合成過程中所用的有機溶劑為甲醇、乙醇、乙醚、乙腈、丙酮、四氫呋喃、二甲亞砜、三氯甲烷、環(huán)己烷、甲苯中的一種或二種以上。

所述增塑劑為癸二酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、磷酸三辛酯、鄰苯二甲酸二甲酯中的一種或二種以上。

所述的含重金屬類農(nóng)藥包括硫酸銅、氫氧化銅、氧化亞銅、氧氯化銅、波爾多液、王銅、絡(luò)氨銅、乙酸銅、喹啉銅、噻菌銅、壬菌銅、松脂酸銅、噻唑鋅、代森鋅、代森錳、代森錳鋅、丙森鋅、福美鐵、福美鋅、代森錳銅、代森聯(lián)、三唑錫、苯丁錫、氯化汞中的一種或二種以上。

所述的成像設(shè)備為CCD、數(shù)碼相機、帶照相功能的手機或掃描儀。

所述的含重金屬類農(nóng)藥檢測過程如下：配制含重金屬類農(nóng)藥的純水溶液0.1－10mg/L，取5－50μL滴到傳感器上，固載的指示劑能夠與農(nóng)藥中的重金屬發(fā)生螯合反應(yīng)從而使指示劑的顏色發(fā)生變化，多余的溶液透過多孔材料，被墊在傳感器下方的吸水濾紙吸收；在不斷地滴加農(nóng)藥待測液的過程中，利用吸水濾紙的毛細作用實現(xiàn)對農(nóng)藥的富集，從而使得顏色變化增強，提高了檢測器的檢測靈敏度；在樣品測試過程后，利用成像設(shè)備采集傳感器反應(yīng)前后的圖像，并利用軟件選定顏色均一的特定區(qū)域，求得其對應(yīng)的色彩平均RGB值，將直觀的圖像數(shù)字化，并進行差減；通過顏色變化值與濃度梯度構(gòu)建含重金屬類農(nóng)藥的標準濃度曲線。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點:

1.提供了一種針對含重金屬類農(nóng)藥的快速檢測新方法，為現(xiàn)存的可檢測的農(nóng)藥進行了補充；

2.本方法通過將指示劑固載于多孔材料上，能夠通過富集提升檢測靈敏度；

3.本方法利用指示劑與含重金屬類農(nóng)藥中的重金屬之間的強螯合作用產(chǎn)生顏色變化，因此該類農(nóng)藥在與其他種類農(nóng)藥共存時具有較高的選擇性；

4.本方法成本低廉，操作簡便，所制備的傳感器便于攜帶，適用于現(xiàn)場快速檢測。

附圖說明：

圖1為所制備的含金屬類農(nóng)藥傳感器的選擇性圖；

圖2(a)傳感器的富集效果(富集體積單位為μL)圖，圖2(b)傳感器測定福美鋅的標準濃度曲線圖。

具體實施方式

實施例1.

含重金屬類農(nóng)藥比色傳感器的制備：稱取2mg的1-吡啶偶氮-2-萘酚于0.5mL硅膠溶膠凝膠A(四甲氧基硅烷：乙二醇甲醚：丙二醇甲醚醋酸酯：四氫呋喃：0.05M硫酸：吐溫20：水以1：3：2：0.5：0.8：0.03：0.6體積比混合，50℃水解8小時，得硅膠溶膠凝膠溶液A)中，超聲溶解，然后用移液槍吸取1μL上述溶液，滴涂在孔徑0.22μm的多孔濾紙上，氮氣保護下室溫干燥后即制備成含重金屬類農(nóng)藥傳感器。

實施例2.

含重金屬類農(nóng)藥傳感器對不同種類農(nóng)藥的選擇性：利用平板掃描儀記錄傳感器與不同種類農(nóng)藥反應(yīng)前后的圖像。將反應(yīng)前后圖像的顏色用軟件數(shù)字化，提取紅綠藍(RGB)通道值，并對反應(yīng)前后各通道顏色數(shù)值進行差減，得到各通道顏色變化值ΔR、ΔG、ΔB，然后利用公式計算得到傳感器與不同種類農(nóng)藥反應(yīng)前后的顏色變化值ED，如圖1所示。從圖1可以看出，傳感器對1ppm的含重金屬類農(nóng)藥(以丙森鋅、代森聯(lián)、福美鋅、代森錳、代森錳鋅、代森鋅、氫氧化銅、王銅、氧化亞銅、喹啉銅、噻唑鋅為代表)具有明顯的顏色響應(yīng)，而對其他類殺菌劑包括百菌清、甲基立枯磷，殺蟲劑包括有機磷類(毒死蜱)、氨基甲酸酯類(異丙威)、擬除蟲菊酯類(氯氰菊酯)和除草劑如氰氟草酯即使在5ppm的濃度下也不會產(chǎn)生顯著的顏色變化，說明所制備的傳感器對含重金屬類農(nóng)藥具有高選擇性，適用于多種農(nóng)藥共存的實際樣品中含重金屬類農(nóng)藥的檢測。

實施例3.

實施例1中所制備的傳感器的富集效果和其對含重金屬類農(nóng)藥響應(yīng)的濃度標準曲線：以含重金屬類農(nóng)藥中的福美鋅為代表，結(jié)果如圖2所示。從圖2(a)可以看出，含1ppm的福美鋅水溶液滴加到傳感器上時，隨著滴加農(nóng)藥的體積不斷增大，傳感器顏色變化逐漸增強，說明通過富集，可以大大提升傳感器的檢測靈敏度。為使操作方便快速，取400μL的農(nóng)藥溶液作為建立標準濃度曲線實驗中的富集體積。分別配制濃度為0.5,1,1.5,2,2.5ppm的福美鋅水溶液。各取400μL上述溶液分別滴加到傳感器上，待溶液被墊在傳感器下方的吸水濾紙吸干后，利用平板掃描儀記錄圖像，以富集400μL純水的傳感器為反應(yīng)前圖像，富集各濃度福美鋅溶液的傳感器為反應(yīng)后圖像，將反應(yīng)前后圖像利用軟件數(shù)字化，提取紅綠藍(RGB)通道值，并對反應(yīng)前后各通道顏色數(shù)值進行差減，得到各通道顏色變化值ΔR、ΔG、ΔB,然后利用公式計算得到傳感器與各濃度福美鋅溶液反應(yīng)前后的顏色變化值ED，如圖2(b)所示。結(jié)果顯示，隨著福美鋅濃度的增大，傳感器顏色變化增強。將顏色變化值ED與福美鋅濃 度做圖，得到含重金屬類農(nóng)藥傳感器檢測福美鋅農(nóng)藥的標準曲線，y＝28.82x+15.44(R²＝0.9981)，可見，在0.5～2.5ppm的濃度范圍內(nèi)指示劑顏色變化與福美鋅濃度之間具有良好的線性關(guān)系，因此可以利用該濃度標準曲線對樣品中的福美鋅濃度進行定量測定。