纳米增强激光诱导击穿光谱的苹果表面农药残留检测

摘要：

水果表面的农药残留严重危害身体健康,而常规检测方法需要采样处理,耗时、费力.激光诱导击穿光谱技术具有多元素分析和原位测量的能力,在水果表面农药残留检测方面潜力巨大.但是较差的检测灵敏度,限制了此技术在水果表面微量有害元素检测方面的应用.提高激光诱导击穿光谱系统的检测能力是目前的研究热点领域,研究了纳米粒子表面增强技术对苹果表面残留的毒死蜱农药的激光诱导击穿光谱信号的增强效果.通过在被测样品表面涂抹币族金属纳米粒子,然后利用激光诱导击穿光谱激发样品表面,对诱导出的原子发射光谱信号进行测量,实验结果表明,苹果表面涂抹金属纳米粒子后毒死蜱农药中磷元素的特征峰有4倍的增强.此方法的应用对提高果蔬表面微量有害元素的检测能力具有重要意义.然后我们对币族金属纳米粒子的增强效果进行了优化.研究了金纳米粒子和银纳米粒子的增强能力,同时对纳米粒子的粒径的增强效果进行了比较,通过对20 nm的金纳米粒子、20 nm的银纳米粒子和80 nm的银纳米粒子的增强效果比较,发现80 nm的银纳米粒子对苹果表面毒死蜱农药光谱的增强效果最好.研究了信号采集延时时间对光谱信噪比的影响,确定了0.2μs的延时时间可以获得较为理想的信噪比.在以上研究的基础上,采用最优的实验参数(80 nm银粒子增强、0.2μs的延时时间),以毒死蜱中磷元素在213.62,214.91,253.56和255.33 nm处的特征峰峰强作为依据,对苹果表面残留的毒死蜱农药进行了定量化分析.分别采集了毒死蜱残留浓度分别为30,20,15,12,10和6μg·cm-2的苹果表面的L IBS光谱,然后分别利用磷元素的四个特征峰峰强进行了定量化曲线拟合,结果发现LIBS对残留的毒死蜱具有很好的定量化预测能力,R2在0.89以上.根据定量化拟合曲线,探讨了纳米增强LIBS的检测限,计算得到,利用纳米增强LIBS技术测量苹果表面的毒死蜱农药最低可以做到1.61μg·cm-2的检测限.研究证明了金属纳米粒显著提高了LIBS对苹果表面农药残留的检测灵敏度.

关键词：激光诱导击穿光谱、纳米增强、农残、苹果

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分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFD0801201;国家自然科学基金项目31622040,31600417

在线出版日期：2019-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2210-2216