1、宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告1大 学 生 暑 期 社 会 实 践 活 动调 研 报 告 书实 践 项 目 名 称 ：宁波市菜篮子工程绿色蔬菜无农药化检测实践项目负责人： 负 责 单 位 ： 上 报 日 期 ：2014 年 9 月 16 日宁波工程学院创新社会实践行动计划领导小组办公室 制宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告2【摘要】利用在 600l 100 nnl 波段范围内可见一近红外反射光谱分析技术，对常见的高残留农药在绿色植物活体上的允损检测进行丫研究。首先将采集到的漫反射光谱数据进行小波变换提取光谱特征，然后再利用主成分分析方法进一步对光谱特征进行分析，最后
2、把这些光谱的前两个主成分得分作为神经网络的输入信息，建立_r 多神经元的神经网络感知器。对农药残留检测的结果表明，该方法可有效甄别农药残留和种类。识别得到较好的分类效果。总之，该研究为蔬菜和瓜果表面的农药残留快速无损检测和识别提供了一条新途径。一、前言：农药是防治农作物避免受有害生物危害的重要农业生产资料,它在农业生产中具有十分重要的作用。但是农药在杀灭有害生物的同时对人体、有益的生物以及人类赖以生存的环境也会造成不同程度的危害。随着栽培技术的不断进步，蔬菜的生长期越来越短，而蔬菜在生长过程中会受到多种病虫害的危害，因此施用农药是保证蔬菜正常生长的必要措施。但是，许多菜农盲目追求产量、对农药施
3、用技术不了解，加剧了蔬菜农药残留问题，市场上的蔬菜有不同程度的农药污染。更有甚者，有些菜农为了追求利益，大量使用禁用农药，严重威胁到了百姓的生活和健康。检测蔬菜中农药残留对百姓的健康有直接关系，因此就显得异常重要。二、农药残留及其危害农药残留农药残留是指在农业上使用农药后残存在生物体、食品和环境中的微量农药原体、有毒代谢产物、降解物和杂质的总称。农药残留超过法定最高允许浓度时，除了会对直接食用者产生毒害作用，还可能进入食物链中对生态系统造成各种危害，农药应严格按照规定的施药剂量和方法使用。目前，社会上较多的中毒死亡事件就是食用高农残的农产品所致，我国也出现了农产品出口被拒甚至被退回的事件，这也
4、是因为农药残留严重超标。农药残留的危害粮食、蔬菜、水果直接受到农药污染，同时还可通过食物链进入生态系统中造成鱼、虾、肉、蛋、奶的污染，对人的健康有较大危害。有机氯农药对人体的危害较大，累积时间长，如 DDT 主要存在于人的血液、大脑、肝的脂肪组织中，其中以肝组织的 DDT 残存量最大。鉴于农药残留的危害较大，我国应严格管理农药的施用，规定食品的最大农药残留量，并严格检测食品的农药残留。三、主要检测农药在我国广泛使用的农药中，常见的并且对人类造成很大危害的主要有三种：有机氯农药，有机磷农药和氨基甲酸酯类农药。在这三类农药中，有机氯未见有关荧光方法检测地报告。有机磷农药由于分子结构等原因，自身不能
5、发荧光，由研究人员研究发现：有机磷宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告3农药对胆碱酯酶有抑制作用，有机磷农药的浓度越大，对胆碱酯酶的抑制越强，产生的 萘酚越少，则荧光的变化值越小，从而判断是否存在有机磷农药。四、方法及方法的筛选可用检测方法目前，我国农药残留检测方法主要有以下几种:( 一) 气相色谱法。色谱法的理论依据是不同物质在两相中的分配系数不同，将混合物溶于两相中时，各物质有相对移动，通过多次分配达到分离的效果，是一种效能高、选择性好、灵敏度高、分辨率高、应用广泛的物理化学分析方法，普遍应用于农药残留的检测，能够对各类农药的浓度及种类进行较准确地定量的检测。( 二) 生物测定方
6、法。活体生物测定、生化生物测定及免疫生物测定是农药残留生物测定的三种方法。三种方法的操作方法不同，活体生物测定的供试材料主要是活体生物( 如敏感性家蝇) 进行测定; 生化生物测定则是进行离体试验，分离生物体内的的乙酞胆碱醋酶进行检测; 免疫生物测定法是利用动物的免疫机理，注射农药与大分子化合物的复合体，使其产生抗体，分离抗体提取物中的农药残毒，再用比色法测定出该种农药的残毒含量。该方法可以定量的测定农药残毒含量，且灵敏度高; 但每一种免疫体只能测定一种农药的残毒，在实际生产很难应用于多种农药残毒的检测和管制。而活体生物测定和生化生物测定的应用更为广泛，应根据其性能的异同，配合使用，充分发挥各自
7、的优点，是农药残留的检测工作更加有效。氨基甲酸酯类农药的检测有气相色谱法、 高效液相色谱紫外检测法、 高效液相-柱后衍生法以及新近发展起来的气质联用法和液质联用分析法等。方法的利弊及筛选由于氨基甲酸酯类杀虫剂气相色谱检测时存在不稳定的问题，部分氨基甲酸酯类农药，如涕灭威、甲萘威易发生分解，导致检测结果不稳定 ；高效液相色谱-紫外检测的灵敏度达不到要求，出现有些样品低浓度时无法响应等问题。利用高效液相色谱柱后衍生技术使一些氨基甲酸酯类农药通过衍生化技术产生荧光物质，用荧光检测器进行测定，大大提高了检测的灵敏度，灵敏度可达 0.1ng 以下，而且由于绝大多数杂质不产生荧光物质，避免了杂质的干扰。此
8、方法以灵敏度高、 方便快捷、 被测组分稳定、重现性好等优点越来越受到人们的关注。因此我们选用高效液相色谱柱后衍生技术。五、实验基本原理荧光产生荧光是光致发光。 有机分子在紫外光的照射下,吸收光能后其分子能级中的 电子、 电子或 n 电子跃迁到能量较高的 或 轨道上而成为激发态,即激发过程。 在这些跃迁中, 的跃迁几率最大,激发态的分子很不稳定,经过很短的时间(10-8s),将会发射出光子产生荧光重新回到分子基态 荧光产生与有机分子结构的关系在荧光分析中， 并非所有物质都能产生荧光,有机分子产生荧光主要取决于它自身的化学结构及能量状态，由文献知道荧光强度与分子结构关系一般具有如下普遍规律：.荧光
9、通常是发生在那些带有延伸的 电子轨道的分子或带有共轭双键体系的有机分子中，这种体系中的 电子共轭度越大，能量越低，离域 n 电子越容易激发，荧光越易产生，而且荧光光谱将向长波方向移动。具有芳环或杂环的物质，其芳环越大， 其荧光峰越移向长波方向宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告4(红移),荧光强度也越强。具有强烈荧光的有机分子，应具有刚性的、不饱和的、 平面型的多烯体系。 如果一个有机分子具有共轭双键的非刚性链，并且存在着重叠的原子轨道,而使其分子处于非平面构型,那么这样的有机分子大多不会发射荧光。在芳香化合物的芳香环上，进行不同基团的取代，对该化合物的荧光强度和荧光光谱将产生很大的
10、影响。（1）给电子取代基: 当化合物中含有 NH2 、NHR 、 NR2 、 OH 、 OR 、 CNOCH3、OC2H5 等给电子基团时，这些基团上的 n 电子可通过共轭效应向芳环离域，使共轭体系中电子云密度增大，分子基态激发能降低，故能增强分子的荧光。但要注意的是,这类基团的 n 电子容易与极性溶剂生成氢键,荧光强度相应变弱。（2) 吸电子取代基：当化合物中含有 C O 、CHO、 COOH、 NO2 和重氮类等基团时，由于吸电子基的诱导效应，使共轭体系中 n 电子云的密度降低, 削弱了分子的荧光。这类基团也含有 n 电子，对溶剂的极性和酸碱度敏感。（3）取代基的位置：邻位及对位取代基对荧
11、光影响较大，间位取代基影响不大，两种性质不同的取代基共存时，其中一个取代基起主导作用。此外，有机物分子溶于某些溶剂中后将与溶剂中的水分子形成氢键,从而增加分子的平面性，则荧光加强。例如苯甲酸虽不发生荧光,但羟基苯甲酸却会发生荧光。另外有的物质在碱性条件下发荧光，而在酸性条件下不发荧光；或者是与其他物质反应，由原本不发荧光的物质转变为强荧光的物质。六、实验前准备蔬菜的采购：小组成员分成五个小组，分别奔赴宁波市的江北区、江东区、海曙区、鄞州区、镇海区、北仑区的五个中大级菜市场进行采购，主要的蔬菜有青菜、生菜、平菇、豇豆及韭菜，进行农药检测实验。实验仪器及试剂：实验试剂：蒸馏水、丙酮、二氯甲烷、石油
12、醚、硫酸钠、浓硫酸实验仪器：分液漏斗（4 个） 、滤纸、胶头滴管、玻璃棒、烧杯、具塞三角瓶、具塞试管、铁架台、锥形瓶（12 个） 、漏斗、高速离心机、恒温振荡仪蔬菜匀浆的制备：将蔬菜进行市区、菜场及种类的区分标签，后没取一种蔬菜200g，加入少量蒸馏水，将其榨汁，用纱布滤除残渣，取得滤液贴标签待用。七、实验步骤样品的处理 ：称取具有代表性的样品（适用于生的及烹调加工过的蔬菜、水果或谷类、豆类、肉类、蛋类）约 200g，加适量水，于捣碎机中捣碎，混匀。农药的提取：称取匀浆 2.005.00g，于 50ml 具塞三角瓶中，加 1015ml 丙酮，在振荡器上振荡 30min，过滤于 100ml 分液
13、漏斗中，残渣用丙酮洗涤四次，每次 4ml，用少许丙酮洗涤漏斗和滤纸，合并滤液 3040ml，加石油醚 20ml，摇动数次，放气。振摇1min，加 20ml 硫酸钠溶液(20g/L)，振摇 1min，静置分层，弃去下层水溶液。用滤纸擦干分液漏斗颈内外的水，然后将石油醚液缓缓放出，经盛有约 10g 无水硫酸钠的漏斗，滤入50mL 三角瓶中。再以少量石油醚分三次洗涤原分液漏斗、滤纸和漏斗，洗液并入滤液中，将石油醚在 60-90温度下浓缩至 5-10ml，移入 10mL 具塞试管中，定容至 5.0mL 或10.0mL。净化：5.0mL 提取液加 0.50mL 浓硫酸，盖上试管塞。振摇数次后，打开塞子放
14、气，宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告5然后振摇 0.5min，于 1600r/min，离心 15min，取上层清液。紫外光分析农药：取上步不同蔬菜对应的清液于锥形瓶，将锥形瓶放置于紫外灯下照射，观察溶液是否出现红色荧光。宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告6八、结果统计（有荧光出现就表示超过国家标准残留农药含量）菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 镇海区西门菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 镇海区勤勇菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品
15、有 无 偏高 正常青菜 粉红生菜 豇豆 韭菜 镇海区南街菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 北仑区星阳菜场韭菜 粉红宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告7蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜北仑区凤凰菜场蘑菇 微黄菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 黄色韭菜江北区白沙菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 江北区孔浦菜场蘑菇 黄色 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含
16、量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 粉色 韭菜 江北区孔浦菜场蘑菇 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告8菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 江北区庄桥菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 粉色 生菜 豇豆 韭菜 江北区西草菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 江东区老庙菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 江东区曙光菜场豇豆 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告9韭菜
17、 蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 江东区东海菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 黄色 生菜 粉色 豇豆 韭菜 江东区福明菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 粉色 生菜 豇豆 韭菜 江东区东柳菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 黄色 生菜 黄绿色 海曙区中心菜场豇豆 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告10韭菜 蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇
18、豆 黄色 韭菜 黄色 海曙区白云菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 海曙区联丰菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 海曙区月湖市场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 鄞州区信谊菜场豇豆 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告11韭菜 蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 鄞州区宋诏桥菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 鄞州区邱隘菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 豇豆 韭菜 鄞州区金家漕菜场蘑菇 菜场 有无荧光 相对于国家标准残留农药含量样品有 无 偏高 正常青菜 生菜 鄞州区藕池菜场豇豆 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告12韭菜 蘑菇 宁波工程学院 2013 年暑期社会实践调研报告13九、结语更快速、更准确、更环保是农残检测发展的要求和趋势。更快速要求一方面分析过程要简便快速; 另一方面分析操作要尽量实现自动化，可以测定更多的样本; 更准确要求人为操作的误差要尽可能的避免; 更环保要求减少农药的使用量，使环境污染降到最低。
