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磺酰脲类除草剂快速分析装置研制

2021-11-25

 

长残留磺酰脲类除草剂在我国被广泛应用,其残留会破坏土壤微生物生态系统,影响土壤质量及后茬作物。中国科学院沈阳应用生态研究所针对氯嘧磺隆等磺酰脲类除草剂性质特点,筛选出具有高效降解功能的微生物菌株,通过室内模拟实验证实其对土壤微生物菌群恢复有明显效果。在复合降解菌系田间样地实验中,需要频繁监测并绘制除草剂降解曲线,然而当前传统检测仪器不能满足课题对氯嘧磺隆快速降解的检测需求。
2019年1月至2020年12月,中国科学院沈阳应用生态研究所承担完成了中国科学院科研仪器设备研制项目“磺酰脲类除草剂快速分析装置研制”(项目编号:YJKYYQ20180068),该项目研制出一种操作简便、分析快速灵敏的磺酰脲类除草剂分析装置,满足了除草剂复合降解菌系筛选的科研需求,为环境有机污染物的快速检测提供了新的参考技术。
 
1 研究内容
项目拟通过研制分子印迹光子晶体传感器,解决氯嘧磺隆的专一性识别、富集和测定问题;通过设计搭建传感信号采集处理分析系统,解决传感信号的高精度分辨问题;通过建立氯嘧磺隆快速分析方法,为快速分析氯嘧磺隆提供全新的思路和途径。项目主要研究内容如图1所示。该研究以氯嘧磺隆为磺酰脲类除草剂代表分子进行研究,其他磺酰脲类除草剂采用相同的方法研究。
 
2 主要成果
项目研制的磺酰脲类除草剂快速分析装置(图2)携带方便,操作简单,无需净化处理,适用于实验场地现场测试;装置分析快速准确,检测用时2030 min,在1 h内即可完成样品的采集和检测工作,实现氯嘧磺隆的高频率采样监测。
项目解决了土壤微生物研究领域氯嘧磺隆的检测不及时问题,减少样品保存过程中由于微生物的持续降解对除草剂残留量的影响。后续可根据各个领域的研究目标和需求,制备相对应的传感器,扩展装置检测范围。该项目研究的装置具有原创性和探索性,提升了分子印迹化学传感器技术在分析装置领域的应用价值,具有很好的发展前景。
 
3 社会效益
项目结合分子印迹技术的专一性识别和光子晶体的自表达特性研制快速识别、富集氯嘧磺隆的传感器,实现高精度感应信号识别,研制了定量准确、分辨率高、灵敏度高的分析装置,装置还可用于缓解社会关注的农产品质量安全问题。针对当前大型仪器农残检测前处理过程繁琐、耗时长,农残速测方法检测种类受限、易出现假阳性等问题,该装置通过后续功能扩展可以为农产品农残速测提供便携装置,用于农药的应急性筛查和检测。项目的顺利实施对促进快速检测技术升级、推动相关仪器设备国产化具有重要意义。