一种检测草甘膦的方法

1.本发明属于农药检测技术领域，尤其涉及一种检测草甘膦的方法。


背景技术：

2.草甘膦是一种内吸传导型广谱灭生性除草剂，对多年生根杂草非常有效，广泛用于橡胶、桑、茶、果园及甘蔗地，因其较好的效果在全球销量位居前几位。草甘膦的大量使用导致其成为在农产品中易检出的农药，研究表明，在土壤和饮用水中草甘膦残留都有检出，并且可通过水生环境进入食物链，同时其环境稳定性高，对人体健康构成威胁。草甘膦不可逆地灭活乙酰胆碱酯酶，可引起不同的生理反应，如呼吸、心肌和神经肌肉功能障碍，因此，迫切需要开发灵敏、便捷的分析方法来识别环境和农产品中残留的草甘膦。目前我国农产品中草甘膦残留的标准检测方法以液相色谱-质谱/质谱联用法为主，同时，还可用气相色谱衍生化、液相色谱衍生化方法，但这些方法所需要的仪器昂贵、过程耗时较长(在30min以上)、成本较高，限制了其这些技术的推广使用，因此，有必要针对快速检测草甘膦残留的需求，开发合适的草甘膦残留快速检测方法。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种检测草甘膦的方法，采用本技术提供的方法，5min得到样品中草甘膦的浓度，缩短了检测草甘膦的时间。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
5.本发明提供了一种检测草甘膦的方法，包括以下步骤：
6.1)将样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液混合，得到混合液；
7.2)将所述步骤1)得到的混合液振荡，得到振荡液；
8.3)测定所述步骤2)得到的振荡液的荧光强度，将所述荧光强度代入线性方程，得到样品中草甘膦的浓度；
9.所述线性方程为：f＝-4097.888logc+9356.104，c的单位为μm/l。
10.优选的，所述步骤1)样品包括自来水。
11.优选的，所述步骤1)含铈离子溶液包括硝酸铈溶液。
12.优选的，所述硝酸铈溶液的浓度为0.25m～1m。
13.优选的，所述步骤1)焦磷酸钠溶液的浓度为1mm。
14.优选的，所述步骤1)样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液的体积比为3:8～10:2。
15.优选的，所述步骤2)振荡的时间为5min，振荡的转速为600rpm。
16.优选的，所述步骤3)测定的条件包括：在300nm激发下记录346nm处的荧光强度。
17.本发明提供了一种检测草甘膦的方法，包括以下步骤：1)将样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液混合，得到混合液；2)将所述步骤1)得到的混合液振荡，得到振荡液；3)测定所述步骤2)得到的振荡液的荧光强度，将所述荧光强度代入线性方程，得到样品中草甘膦的浓度；所述线性方程为：f＝-4097.888logc+9356.104，c的单位为μm/l。
18.本发明检测草甘膦的机理是：
19.草甘膦与ce
3+
配位形成草甘膦-ce
3+-焦磷酸根(ppi)复合物，干扰ppi的配体场效应(这一效应可使ce
3+
荧光增强)，降低荧光。
20.本发明的有益效果：采用本发明提供的检测草甘膦的方法，检测时间仅需5min，检测限为2.37μg/l(0.014μm)。
附图说明
21.图1为实施例1的ce-ppi的扫描电镜结果；
22.图2为对材料进行元素分析的结果，a图是6μm尺度下的电镜图，b图和c图分别是p元素和ce元素的元素分析结果图；
23.图3为实施例1的ce-ppi的x射线光电子能谱结果；
24.图4为实施例1的ce-ppi的荧光光谱结果；
25.图5为实施例1的ce-ppi的吸收光谱结果；
26.图6为草甘膦对ce-ppi荧光性质的影响；
27.图7为实施例3ce-ppi荧光检测草甘膦结果；
28.图8为根据线性方程做的0.1-5μm的标准曲线图；
29.图9为不同时间点下的相对荧光强度对时间做图，保持草甘膦与材料结合时间为15min，使得ppi与ce3+结合时间分别为0、5、10、15、20min，以每个时间点下的相对荧光强度对时间做图，观察变化，找到最佳结合时间；
30.图10为不同时间点下的相对荧光强度对时间做图，保持草甘膦与材料结合时间为5min，使得ppi与ce3+结合时间分别为0、5、10、15、20min，以每个时间点下的相对荧光强度对时间做图，观察变化，找到最佳结合时间。
具体实施方式
31.本发明提供了一种检测草甘膦的方法，包括以下步骤：
32.1)将样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液混合，得到混合液；
33.2)将所述步骤1)得到的混合液振荡，得到振荡液；
34.3)测定所述步骤2)得到的振荡液的荧光强度，将所述荧光强度代入线性方程，得到样品中草甘膦的浓度；
35.所述线性方程为：f＝-4097.888logc+9356.104，c的单位为μm/l。
36.本发明将样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液混合，得到混合液。
37.在本发明中，所述样品优选包括自来水。在本发明中，当所述样品为自来水时，所述自来水经过滤膜后，再进行检测，所述滤膜的孔径优选为0.45μm。在本发明中，所述含铈离子溶液优选包括硝酸铈溶液。在本发明中，所述硝酸铈优选为六水合硝酸铈。在本发明中，所述硝酸铈溶液的浓度优选为0.25～1mm，更优选为0.5mm。在本发明中，所述焦磷酸钠溶液的浓度优选为1mm。在本发明中，所述样品与含铈离子溶液、焦磷酸钠溶液的体积比优选为3:8～10:2，具体为3:8:2、3:9:2和3:10:2。
38.本发明将得到的混合液振荡，得到振荡液。在本发明中，所述振荡的时间优选为5min，所述振荡的转速优选为600rpm。在本发明中，所述振荡的目的是使得不同组分充分混
合作用，达到荧光稳定。
39.本发明测定得到的振荡液的荧光强度，将所述荧光强度代入线性方程，得到样品中草甘膦的浓度；所述线性方程为：f＝-4097.888logc+9356.104，c的单位为μm/l。
40.在本发明中，所述线性方程优选通过以下步骤得到：
41.通过将6μl不同浓度(10、25、50、100、250、500μm)的草甘膦溶液与20μl ce
3+
溶液(0.5mm)和4μl ppi溶液混合，将混合物在室温下以600rpm振荡5分钟。在300nm激发下记录荧光光谱和346nm处的荧光强度。重复该操作，得到不同浓度草甘膦下的荧光强度(每个浓度重复3次并取平均值，求标准偏差)，以荧光强度对浓度的对数值做图即可得到线性方程。
42.在本发明中，所述线性方程为：f＝-4097.888logc+9356.104，c的单位为μm/l，r2＝0.9972，检测限为2.37μg/l(即0.014μm)，检测草甘膦的线性范围：0.1～5μm。
43.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
44.实施例1
45.铈离子-焦磷酸根配位聚合物网络(简称ce-ppi)的制备：
46.使用超纯水分别配制浓度为50mm的六水硝酸铈溶液和焦磷酸钠水溶液。将2ml六水合硝酸铈溶液和2ml焦磷酸钠水溶液在10ml塑料离心管中快速混合，1500rpm涡旋5min，产生的白色沉淀就是ce-ppi。得到的悬浮液以15000rpm离心10min，弃去上清液，白色沉淀用超纯水洗涤，重复上述操作3次后冷冻干燥得到ce-ppi。
47.对得到的ce-ppi扫描电镜(30kv)，结果见图1。从图1中可以得出，铈离子-焦磷酸根配位聚合物网络的结构为球状纳米节点组成的网络结构，节点粒径为10～25nm。
48.ce-ppi的扫描电镜+元素分布结果见图2。
49.ce-ppi的x射线光电子能谱(xps)结果见图3，从图3中可以得出，ce-ppi的物性参：xps为：铈(3d3/2)904.4ev、铈(3d5/2)885.5ev、氧1s 531.3ev、磷2p 133.8ev。(xps条件：美国热电thermo escalab 250xi，相关参数：单色al ka(hv＝1486.6ev)，功率150w,500μm束斑，电荷校正采用污染碳c1s＝284.8ev进行校正。a constant analyzer pass energy ep通能窄扫20ev,宽扫100ev，真空度1*10-10mba。能谱条件：horiba ex250日本堀场horiba产地日本)
50.ce-ppi的荧光光谱结果见图4，从图4中可以得出，最大激发波长：300nm，最大发射波长：346nm。
51.ce-ppi的吸收光谱结果见图5，从图5中可以得出，吸收峰约300nm。
52.实施例2
53.草甘膦对实施例1的ce-ppi荧光性质的影响：6μl草甘膦溶液(500μm)与20μl ce
3+
溶液(0.5mm)和4μl ppi溶液混合，然后将混合物在室温下以600rpm振荡5min，在300nm激发下记录荧光光谱和346nm处的荧光强度。
54.荧光光谱结果见图6，从图6中可以得出，草甘膦明显降低ce-ppi的荧光强度。
55.实施例3
56.基于实施例1的ce-ppi荧光检测草甘膦：6μl草甘膦溶液与20μl ce
3+
溶液(0.5mm)和4μl ppi溶液混合，然后将混合物在室温下以600rpm振荡5分钟，在300nm激发下记录荧光光谱和346nm处的荧光强度。
57.荧光光谱结果见图7，从图7中可以得出，ce-ppi荧光强度随草甘膦浓度的变化而产生的变化。
58.荧光强度与草甘膦浓度对数间的线性方程(标准方程，图8为标准曲线)：f＝-4097.888logc+9356.104，r2＝0.9972，f代表荧光强度，c代表草甘膦的浓度，单位为μm/l。
59.草甘膦的浓度线性范围：0.1-5μm，检测限为2.37μg l-1(0.014μm)。
60.实施例4
61.检测自来水中的草甘膦浓度：
62.采用标准加入法进行，即使用一定体积的自来水配置成相应浓度草甘膦溶液，溶液过滤膜后进行检测。
63.样品详细配制方法：以2.5μm为例，使用自来水配制250μm的草甘膦自来水溶液，取6μl 250μm的草甘膦自来水溶液与20μl含ce
3+
溶液(0.5mm)和4μl焦磷酸钠溶液(1mm)混合，然后将混合物在室温下以600rpm振荡5min。在300nm激发下记录346nm处的荧光光谱和荧光强度，将得到的荧光强度代入实施例3得到的线性方程中，得到自来水中的草甘膦的浓度。
64.表1实验结果(回收率)
[0065][0066]
从表1中可以得出，基于测定后的荧光强度，代入线性方程后经计算得到对应添加样品浓度为0.44和2.17μm，即测定浓度，经计算回收率在标准范围(70-110％)内，证明该方法可用于自来水中草甘膦的检测。
[0067]
实施例5
[0068]
检测时间的确定：
[0069]
具体实验步骤：第一部分：固定与草甘膦作用15min，即在ce
3+
与ppi结合0、5、10、15、20min后再与草甘膦混合15min，计算荧光相对变化率，确定最佳结合时间为5min。第二部分：与第一部分同样，固定最佳结合时间5min，即在ce
3+
与ppi结合5min后，加入草甘膦与其混合0、5、10、15、20min，计算荧光相对变化率，确定最佳作用时间为0min。
[0070]
由上述可知，检测过程分为两部分，第一部分是ce
3+
与ppi结合生成ce-ppi，第二部分是草甘膦与ce-ppi作用生成三元混合物。通过实验发现，第一部分过程经过5分钟时荧光响应值即可基本稳定(结果见图9)，第二部分过程直接将草甘膦与ce
3+
、ppi一起混合经过第一部分过程荧光响应值即可基本稳定(结果见图10)，故整个过程检测时间为5min。
[0071]
对比例
[0072]
按照以下参考文献来检测草甘膦的浓度，具体结果见表2，参考文献如下：
[0073]
[1]项阳.草甘膦及氨甲基磷酸残留量检测方法综述[j].吉林公安高等专科学校学报,2011,26(02):68-71.
[0074]
[2]郑亚丽,冯小康,朱强.高效液相色谱法测定土壤中草甘膦的残留[j].化工时
刊,2021,35(07):12-15+59.
[0075]
[3]张云峰,赵森,常靖,任昕昕,王爱华,赵鹏,董林沛,吴小军,张景然,刘冰洁.非衍生化高效液相色谱-串联质谱法快速检测生物体液中草甘膦、草铵膦及代谢物[j].分析测试学报,2021,40(04):571-576.
[0076]
[4]de almeida,l.k.s.；chigome,s.；torto,n.；frost,c.l.；pletschke,b.i.,a novel colorimetric sensor strip for the detection of glyphosate in water.sensors and actuators b-chemical 2015,206,357-363。
[0077]
表2检测限结果
[0078]
分析方法参考文献检出限(μgl-1
)荧光法19.8比色法2100电化学方法310荧光法45荧光法本发明2.37(0.014μm)
[0079]
从表2中可以得出，经对比可得，本发明的检出限优于绝大多数现有方法。
[0080]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。