CN103411953A - 一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农药检测技术领域，尤其涉及一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，本发明基于拉曼光谱原理，现场检测农药乳油制剂的有效成分、是否含违禁成分及成分浓度，可分辨成分包括30多种常用农药及10多种禁用或限用农药，单样品测试可在30分钟内完成。经与包括农药检测权威机构的检测结果在内的客观结果对照验证，本发明的定性检出率达76.7%，总准确率达73.3%，定量测量误差在30%以内的准确率达59.3%，定量测量误差在20%以内的准确率达48.1%。对比测试实验室的色谱、质谱方法，具有操作简单，可现场测试，测试时间短等优点。

Description

一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法

技术领域

本发明涉及农药检测技术领域，尤其涉及一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法。

背景技术

目前在农药检测领域仍没有可用于现场的快速检测技术，市场上农药的监测一般采用抽样送到农业部门的检测实验中心检测的方法，主要检测手段为色谱仪、色质联动仪，由于检测设备昂贵、检测技术复杂，具备资质的检测点很少，许多地方只有地级市甚至省级机构才能进行检测，造成送检成本高、反馈时间长的问题，严重影响基层监控、执法部门打击违禁、超标农药的工作效率。

拉曼光谱技术是近10年发展起来的技术，具有快速、简便、无损和直接检测样品等优点，很适合作为现场快速检测手段，但目前所有拉曼光谱仪只配备纯物质图谱数据库，物质识别的功能仍然局限于纯物质识别的范畴，不能直接用于检测农药这种混合物的检测。科研机构及院校针对拉曼光谱用于农药检测的研究，大部分仍局限于对少种类、已知成分农药作定性、定量检测的初步可行性研究，而对于拉曼光谱技术是否对多种类、成分未知、复杂的农药具有检测及辨别能力，尚未见有系统研究报道。

因此，亟需针对现有技术的缺陷，提供一种基于拉曼光谱技术进行多种类、成分未知、复杂的农药进行检测的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种基于拉曼光谱原理，可现场对农药乳油制剂进行快速检测的方法。

本发明是通过以下技术本发明来实现的。

一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，它包括以下步骤：

a.准备：收集若干种农药乳油制剂在溶液体系的拉曼特征，为若干种农药乳油制剂分配分辨特征，将这些特征存入数据库，供数据处理软件进行成分识别时调用；

b.配制荧光消除剂，测量农药乳油制剂的密度；

c.第一轮测试：取农药乳油制剂到样品瓶，逐倍数加入荧光消除剂，然后启动拉曼光谱仪的测试程序，测试农药乳油制剂；当观察到信号基线水平接近30000时，开始第一轮测试，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；

d.第二轮测试：第一轮测试完成后，再逐倍数加入荧光消除剂并试测农药乳油制剂，当观察到信号基线水平接近20000时，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；

e.数据处理分析：用数据处理软件处理数据，得到每次定性测试结果，若某一轮测试有两次或以上结果显示含有某成分，则判断农药乳油制剂含有此成分。

其中，所述步骤b中，配制荧光消除剂具体为：把50mg荧光消除原药剂溶入1ml水，完全溶解后注入9ml纯丙酮，充分混合均匀，配制成荧光消除剂。荧光消除原药剂为上海申致化工科技有限公司提供的编号为YZ-903的产品，它是高分子硫硅化合物，是一种纺织业较广泛使用的一种荧光增白剂的荧光消除剂，它可以与荧光官能团产生反应而将其转化为非荧光基团；其呈白色颗粒状，略带刺激性气味，水溶解度可达20%，1%水溶液pH值为6-7。在酸性环境（pH为4）及较高水温（60℃）时效果较好。

其中，所述步骤b中，测量农药乳油制剂的密度具体为：把样品瓶置于电子天平上，清0，取1ml农药乳油制剂，完全注入样品瓶中，记录此时质量；然后清0，在重复以上步骤两次，最后求三次质量的平均值得出农药乳油制剂的密度。

其中，所述步骤c中，启动拉曼光谱仪的测试程序具体为设定：启动拉曼光谱仪，打开测试软件界面，设定激光光强为100%，积分时间为2×35000毫秒。

进一步的，所述步骤e之后，还包括步骤f换算浓度值：根据稀释倍数、农药乳油制剂的密度及数据处理提供的峰强度，以及峰强度与浓度关系公式，换算出农药乳油制剂的浓度值。

其中，所述步骤f换算浓度值中，峰强度与浓度关系的测定方法具体为：把农药原药纯品剂溶入荧光消除剂，分别配成浓度分别为0.5%、1%、2%、5%、10%的五组溶液，对每组溶液进行测试，重复三次，然后对每组数据进行处理，求出每组溶液的强度测量峰的峰值，取三次平均值得出每组溶液的强度测量峰的平均峰值；同样求出每组溶液的内标峰信号1706cm^-1的峰值，取三次平均值，所得平均峰值除以9/10得到100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值；每组的强度测量峰的平均峰值与100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值之比为该组溶液的相对强度，取五组溶液的相对强度与该组的浓度进行线性回归分析，得到峰强度与浓度关系的线性关系。

其中，所述步骤f中，峰强度与浓度关系的测定方法具体为：把农药原药纯品剂溶入荧光消除剂，分别配成浓度分别为0.5%、1%、2%、5%、10%、25%的六组溶液，对每组溶液进行测试，重复三次，然后对每组数据进行处理，求出每组溶液的强度测量峰的峰值，取三次平均值得出每组溶液的强度测量峰的平均峰值；同样求出每组溶液的内标峰信号1706cm^-1的峰值，取三次平均值，所得平均峰值除以9/10得到100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值；每组的强度测量峰的平均峰值与100%浓度的丙酮的1706cm^-1平均峰值之比为该组溶液的相对强度，取六组溶液的相对强度与该组的浓度进行线性回归分析，得到峰强度与浓度关系的线性关系。

其中，所述步骤f中，换算出农药乳油制剂的浓度值具体为：根据目标信号峰的强度值，通过峰值相对强度与浓度关系公式换算出稀释后的浓度值，稀释后的浓度值乘以质量稀释倍数得到稀释前的浓度值。

其中，所述峰值相对强度等于目标信号峰的强度值与100%浓度的丙酮1706cm^-1信号之比；根据稀释倍数推算出溶液中的丙酮体积占比，实测的丙酮1706cm^-1信号强度除以丙酮体积占比就换算出100%浓度的丙酮1706cm^-1内标信号的强度；其中，丙酮体积占比与稀释倍数关系为

质量稀释倍数与稀释倍数关系为

其中，所述步骤a中，农药乳油制剂包括以下49种：滴滴涕T、三氯杀螨醇、γ-六六六、滴滴涕D、涕灭威、克百威、特丁硫磷、甲胺磷、水胺硫磷、甲基异柳磷、α-六六六、甲基对硫磷、对硫磷、滴滴涕E、氰戊菊酯、久效磷、磷胺、氟虫腈、嘧霉胺、乙酰甲胺磷、杀扑磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、溴氰菊酯、氯氰菊酯、敌敌畏、乐果、甲氰菊酯、毒死蜱、二嗪磷、丙溴磷、苯醚甲环唑、灭多威、甲萘威、三唑磷、吡虫啉、哒螨灵、三唑酮、联苯菊酯、除虫脲、辛硫磷、伏杀硫磷、高效氯氟氰菊酯、阿维菌素、腐霉利、异菌脲、乙烯菌核利、定虫脒、百菌清。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，基于拉曼光谱原理，现场对农药乳油制剂进行快速检测，现场检测农药乳油制剂的有效成分、是否含违禁成分及成分浓度，可分辨成分包括30多种常用农药及10多种禁用或限用农药（涵盖范围可扩展），单样品测试可在30分钟内完成。经与包括农药检测权威机构的检测结果在内的客观结果对照验证，本发明的定性检出率达76.7%，总准确率达73.3%，定量测量误差在30%内的准确率达59.3%，定量测量误差在20%以内准确率达48.1%。对比测试实验室的色谱、质谱方法，具有操作简单，可现场测试，测试时间短等优点；对比传统的拉曼光谱技术，本发明把其物质识别功能由纯物质拓展到混合物范畴，是对拉曼光谱技术应用的巨大的进步。

附图说明

图1为10%的毒死蜱溶液的拉曼光谱与纯品的毒死蜱的拉曼光谱的拉曼位移值对比图示。

图2为3%定虫脒溶液在不同稀释条件下拉曼信号图示。

图3为拉曼光谱仪获得的暗信号图示。

图4为拉曼光谱仪获得的原始信号图示。

图5为扣减暗信号后的信号图示。

图6为圆滑处理前后的信号图示。

图7为拉曼光谱的谱线的走势极性图示。

图8为乐果纯品溶入定虫脒溶液及丙酮的658cm^-1信号强度与浓度的关系图示。

图9为丙酮稀释二甲苯而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系图示。

图10为丙酮稀释高效氯氟氰菊酯乳油（GLFQ）而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系图示。

图11为丙酮稀释甲苯而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系图示。

图12为乐果纯品溶入定虫脒溶液及丙酮的658/1706相对强度与浓度的关系图示。

图13为定虫脒的浓度曲线图示。

图14为毒死蜱的浓度曲线图示。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行详细的描述。

发明包括硬件装置及软件系统，硬件包括如下部分：

一、便携式拉曼光谱仪1部

参数：激发波长：785nm±1nm，光谱范围：175cm^-1-3150cm^-1，光谱分辨率10cm^-1912nm，检测器：TE致冷CCD阵列，像元2048×1像元14μm×200μm每个像元，激光输出功率>300mW，积分时间5毫秒–2分钟。

二、直径22mm样品瓶、溶剂瓶若干；5ml移液器1支，配备移液管若干；便携式电子天平1部；荧光消除剂原药剂（固体，由上海申致化工科技有限公司提供的编号为YZ-903的产品）、分析纯丙酮、蒸馏水若干。

三、测试夹具。

本发明的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法的具体方法步骤如下：

a.准备：

收集49种农药乳油制剂在溶液体系的拉曼特征，为49种农药乳油制剂分配分辨特征，将这些特征存入数据库，供数据处理软件进行成分识别时调用。

49种农药乳油制剂为：滴滴涕T、三氯杀螨醇、γ-六六六、滴滴涕D、涕灭威、克百威、特丁硫磷、甲胺磷、水胺硫磷、甲基异柳磷、α-六六六、甲基对硫磷、对硫磷、滴滴涕E、氰戊菊酯、久效磷、磷胺、氟虫腈、嘧霉胺、乙酰甲胺磷、杀扑磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、溴氰菊酯、氯氰菊酯、敌敌畏、乐果、甲氰菊酯、毒死蜱、二嗪磷、丙溴磷、苯醚甲环唑、灭多威、甲萘威、三唑磷、吡虫啉、哒螨灵、三唑酮、联苯菊酯、除虫脲、辛硫磷、伏杀硫磷、高效氯氟氰菊酯、阿维菌素、腐霉利、异菌脲、乙烯菌核利、定虫脒、百菌清。

b.配制荧光消除剂，测量农药乳油制剂的密度：

b1.配制荧光消除剂：把50mg荧光消除原药剂溶入1ml水，完全溶解后注入9ml纯丙酮，充分混合均匀，制得质量百分比约0.6%的荧光消除剂（以下简称“0.6%荧光消除剂”）；

b2.测量农药乳油制剂的密度:把装载样品的样品瓶置于电子天平上，清0，用移液器取1ml样品，完全注入样品瓶，记录此时质量，然后清0，在重复以上步骤两次，最后求三次质量平均值就是农药乳油制剂的密度。

c.第一轮测试：

c1.取农药乳油制剂到样品瓶，逐倍数加入荧光消除剂；

具体地为：用移液器移取0.5ml农药乳油制剂到样品瓶，逐倍数加入荧光消除剂（每次加入的荧光消除剂的量为农药乳油制剂的倍数，如0.5ml、1ml、1.5ml、2ml等），把样品瓶放置到测试点，令探头激光窗口中心对准样品瓶中线，窗口距离样品瓶表面2～3mm，窗口高度中心应高于样品沉淀层表面至少1mm；每次加入荧光消除剂后到测试前样品应静置1分钟；

c2.启动拉曼光谱仪的测试程序，打开拉曼光谱仪，打开测试软件界面，设定激光光强为100%，积分时间为2×35000毫秒；

c3.测试农药乳油制剂；当观察到信号基线水平接近30000时，开始第一轮测试，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；每次测完后转动样品瓶约90度角，再进行下一次测量。

d.第二轮测试：第一轮测试完成后，再逐倍数加入荧光消除剂并试测农药乳油制剂，当观察到信号基线水平接近20000时，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；每次测完后转动样品瓶约90度角，再进行下一次测量。

e.数据处理分析：用数据处理软件处理数据，得到每次定性测试结果，若某一轮测试有两次或以上结果显示含有某成分，则判断农药乳油制剂含有此成分。

f换算浓度值：根据稀释倍数、农药乳油制剂的密度及数据处理提供的峰强度，以及峰强度与浓度关系公式，换算出农药乳油制剂的浓度值。

峰强度与浓度关系的测定方法具体为：把农药原药纯品剂溶入荧光消除剂，分别配成浓度分别为0.5%、1%、2%、5%、10%的五组溶液；若农药乳油制剂的浓度较高，再增加浓度分别为25%的溶液。对每组溶液进行测试，重复三次，然后对每组数据进行处理，求出每组溶液的强度测量峰的峰值，取三次平均值得出每组溶液的强度测量峰的平均峰值；同样求出每组溶液的内标峰信号1706cm^-1的峰值，取三次平均值，所得平均峰值除以9/10得到100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值；每组的强度测量峰的平均峰值与100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值之比为该组溶液的相对强度，取五组（六组）溶液的相对强度与该组的浓度进行线性回归分析，得到峰强度与浓度关系的线性关系。

换算出农药乳油制剂的浓度值具体为：根据目标信号峰的强度值，通过峰值相对强度与浓度关系公式换算出稀释后的浓度值，稀释后的浓度值乘以质量稀释倍数得到稀释前的浓度值。

其中，所述峰值相对强度等于目标信号峰的强度值与100%浓度的丙酮1706cm^-1信号之比；根据稀释倍数推算出溶液中的丙酮体积占比，实测的丙酮1706cm^-1信号强度除以丙酮体积占比就换算出100%浓度的丙酮1706cm^-1内标信号的强度；其中，丙酮体积占比与稀释倍数关系为

质量稀释倍数与稀释倍数关系为

本发明的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法的工作原理如下：

要从农药乳油制剂中检测是否含有某一成分，就需要清楚这一成分在溶液体系中拉曼特征。纯品的农药乳油制剂的拉曼特征在溶液体系中会被部分掩盖，但其主特征仍然可以显现，且拉曼位移值基本不变，由图1的10%的毒死蜱溶液的拉曼光谱与纯品的毒死蜱的拉曼光谱的拉曼位移值对比图示可知，图1中的上图为10%的毒死蜱溶液的拉曼光谱，下图为纯品的毒死蜱的拉曼光谱。

本发明采用的农药成分识别方法，完全不同于传统的拉曼光谱技术对于纯物质的全谱识别方法，对某一成分的识别是基于由其溶液体系拉曼特征抽取出来的数个分辨特征进行，这一方法在有限的检测物质范畴内有较高的可靠性，而且检测范围随更多种类物质的分辨特征被确认而可扩展。

本发明共收集了18种禁用、限用农药及31种常用农药在溶液体系的拉曼特征并为所有农药分配了分辨特征，这些特征被存入数据库供数据处理软件调用进行成分识别。

18种禁用、限用农药包括：滴滴涕T、三氯杀螨醇、γ-六六六、滴滴涕D、涕灭威、克百威、特丁硫磷、甲胺磷、水胺硫磷、甲基异柳磷、α-六六六、甲基对硫磷、对硫磷、滴滴涕E、氰戊菊酯、久效磷、磷胺、氟虫腈。

31种常用农药包括：嘧霉胺、乙酰甲胺磷、杀扑磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、溴氰菊酯、氯氰菊酯、敌敌畏、乐果、甲氰菊酯、毒死蜱、二嗪磷、丙溴磷、苯醚甲环唑、灭多威、甲萘威、三唑磷、吡虫啉、哒螨灵、三唑酮、联苯菊酯、除虫脲、辛硫磷、伏杀硫磷、高效氯氟氰菊酯、阿维菌素、腐霉利、异菌脲、乙烯菌核利、定虫脒、百菌清。

作为一种现场快速检测方法，本发明配备的是便携式拉曼光谱仪，一般来说便携式拉曼光谱仪的使用测试条件是很宽的，但由于对农药乳油制剂的成分分析需要较高的信噪比，本发明仍对测试条件进行必要的优化及确定，包括光强、积分时间、样品装载容器、探头与样品距离、测试用夹具等，所有附加条件都符合现场操作要求。

优化后的测试条件为100%光强、2×35秒积分时间、用直径22mm的样品瓶装载样品且探头距离样品瓶2～3mm。

绝大多数农药乳油制剂含有大量的荧光物质，测试时被拉曼光谱仪的激光照射会产生强烈的荧光，干扰甚至掩盖拉曼信号。本发明采用添加荧光消除剂对乳油稀释的方法来减弱或消除荧光，相对于拉曼光谱测试中常用的偏振调制法、移频激发法、高频调制法、门控法等，具有简单、效果好、不需改造设备及成本低等优点。本发明的荧光消除剂配方，针对不同环境温度效果进行了优化，性质稳定且不对测试结果造成影响、干扰。图2为3%定虫脒溶液在不同稀释条件下的拉曼信号图示，从上至下依次为3%定虫脒原液（图中带◇标记的曲线），3%定虫脒在丙酮24倍稀释条件下，3%定虫脒在荧光消除剂10倍稀释条件下（图中带＋标记的曲线）、3%定虫脒在荧光消除剂20倍稀释条件下（图中带■标记的曲线）的拉曼信号，测试条件为100%光强、2×35秒积分时间，显示荧光消除剂对荧光的消除作用。

考虑到实施的难度、成本等因素，本发明采用自主开发的简单算法处理信号圆滑、峰识别、基线值计算、峰强度计算及定性判断、定量计算等任务，此方法运算时间短，易于实现自动处理，并提供了宇宙射线残迹消除这一独特功能，对减少误判有较大帮助。

本发明的定量测量是通过计算物质特征峰强度并根据该物质峰强度与浓度关系换算而实现，研究中发现不同的溶液体系对峰强度与浓度关系有很大影响，使用内标法可较有效地减低这种影响。本发明使用的内标法与一般采用的在体系内加入固定内标物不同，它直接采用荧光消除剂的丙酮1706cm^-1特征信号，不需要另外加入内标物，大大简化了操作。但该特征信号强度因稀释倍数变化，是动态的，本发明则根据该特征信号强度与丙酮在溶液体系中的体积占比成正比关系，换算出对应的丙酮100%浓度的信号强度作为内标信号强度，从而解决这一问题。

拉曼光谱仪在激光未打开对样品照射时也会接收到一些信号，主要来源是包括宇宙射线在内的高能谱线，称为“暗信号”，图3为拉曼光谱仪获得的暗信号图示。拉曼光谱仪进行测试时，先在激光关闭的情况下进行暗信号扫描并记录信号，然后再打开激光进行信号扫描，获得的原始信号扣减掉暗信号后作为最终测试信号，图4为拉曼光谱仪获得的原始信号图示。如图3所示，图3为拉曼光谱仪获得的暗信号图示，可以看到暗信号中有一些强度特别大的谱线就是宇宙射线，它的特点是强度并不稳定，甚至时有时无。由于本发明采用的积分时间较大，暗信号扫描与信号扫描间的间隔较大，就会导致两次扫描的暗信号各个谱线，尤其是宇宙射线强度值不相等，造成扣减后留下或负或正的信号“残迹”，影响信号的判断，为此要设法消除。宇宙射线出现时，单步长（拉曼位移）强度骤然增加，然后又在下一步骤然下降。因此可以设置一表征暗信号强度变化率的“暗信号强度斜率（DarkR）”，其数值为本步暗信号强度与上一步强度差与两步间距之比，然后设置一阀值r，当本步DarkR大于r而下一步DarkR小于-r时，即判定本步出现宇宙射线。对于出现宇宙射线的步点，不管其最终信号强度如何，都硬性将其设为前一步和下一步强度的平均值，这样就能有效消除信号“残迹”。图5为扣减暗信号后的信号图示，图6为圆滑处理后的信号图示，由图6可以看到，由1513cm^-1处出现的宇宙射线引起的“残迹”经以上方法处理被“抹掉”了。

对于光谱仪提供的其它步点的“最终信号”，为消除一些小跳动，本发明采用以下方法作进一步圆滑处理，设In,In-1,In+1分别为本步、上一步、下一步的“最终信号”强度，则圆滑后的本步信号强度Ins为：Ins=0.15×（In-1）+0.7×In+0.15×（In+1）。

峰的识别主要通过判断由一段范围内的谱线走势极性形成的模式是否符合指定的阀值要求来完成。首先计算出本步相对上一步的强度增加值（SLP）及强度增加率（强度增加值除以两步间距，SLPR），再根据SLPR的正负，判断本步的走势极性，SLPR为正时，记为P，负时记为N，图7为拉曼光谱的谱线的走势极性图示。在处理实际问题时，会发现存在一些步点，其SLPR很接近0，大约在-20到20之间，难以判断它是属于上升还是下降的趋势。这样的点如果出现在峰顶位置，往往会破坏一个峰形成的完整过程，影响峰识别，而实际上这样的点只是由于信号随机波动引起的。因此本发明规定一阀值p，SLPR在-p到p之间时，本步的走势极性跟随上一步，大过p为P，小过-p为N，以避免这种影响。

确定了每一步的走势极性后，当考察一小段的谱线后，就会产生一系列的极性模式，如PPNN表示连续两个上升步再接两个下降步，再针对每一个模式设定相应的SLP或SLPR的阀值，就可以之判断峰是否出现。目前使用的峰识别条件如表1所示。

表1

极性模式	峰出现条件
		PNP	N的SLPR值小于-150，第二个P的SLPR值大于75
NPN	P的SLPR值大于150，第二个N的SLPR值小于-75
		PPNN	两个P的SLP值总和大于300，两个N的SLP值总和小于-300
PPPNN	三个P的SLP值总和大于225，两个N的SLP值总和小于-225
		PPPPNN	四个P的SLP值总和大于150，两个N的SLP值总和小于-150
PPPPNNN	四个P的SLP值总和大于150，三个N的SLP值总和小于-150
		PPNNN	两个P的SLP值总和大于225，三个N的SLP值总和小于-255
PPNNNN	两个P的SLP值总和大于150，四个N的SLP值总和小于-150
		PPPNNNN	三个P的SLP值总和大于150，四个N的SLP值总和小于-150

。

应该指出，在算法中设定的阀值，是根据计算结果与实际情况多次对照而得出的经验值，并不是一成不变的，应根据设备状态、波谱特征等因素的变化作出调整。如设备经长期使用后，激光功率下降，信号减弱，此时可考虑根据标准样品的检测结果适当降低阀值。又如目前系统的波谱特征，1750cm^-1之后的基线较之前的简单，平坦，物质特征峰起伏也较平缓，因此可考虑对1750cm^-1之后的峰识别采用较低的阀值。总之，阀值的确定指标就是保证计算结果尽可能接近实际情况，是可调整的，但同时必须保证检验用的标准是稳定不变、可靠的。在设计算法软件时应考虑把阀值存在可方便修改的可引用的数据库内。

一种成分通过分辨特征被定性分辨出来后，要获取它的浓度，即实现定量测量，就必须要知道它某一特征峰的峰强度，还要知道峰强度与浓度的对应关系，才能换算出浓度。在讨论峰强度与浓度的关系时，本发明首先提出的问题是哪些因素影响峰强度与浓度的关系？根据拉曼光谱的原理，拉曼散射光谱不但与样品的组分，还与结构、形态等因素有关。对于实际要测量的商品农药乳油制剂，即使是同一种有效成分，其它辅剂配方也有较大差别，因此对整个溶液体系，组分、结构、形态都有很大差别，同一成分在差别较大的背景中，其信号强度受到影响是完全可能的。为了证实这一理论，本发明把乐果纯品分别溶入纯丙酮及经过荧光消除处理（以0.6%荧光消除剂稀释）的定虫脒溶液中，然后在不同浓度水平测量乐果658cm^-1信号强度。图8为乐果纯品溶入定虫脒溶液及丙酮的658cm^-1信号强度与浓度的关系图示，由图8可见，乐果纯品溶入定虫脒溶液的658cm^-1信号强度与浓度的关系(图中带■标记的线条)公式为y=5E-06x+0.006，R²=0.99；乐果纯品溶入纯丙酮的658cm^-1信号强度与浓度的关系(图中带▲标记的线条)公式为y=4E-06x+0.001，R²=0.998。如表2所示，在不同的浓度水平下，乐果在两种溶液体系的658cm^-1信号强度都有较大的差别，这证实了不同的溶液体系确实对溶入其中的成分信号强度有影响。

表2

浓度	定虫脒658cm-1平均强度	丙酮658cm-1平均强度	偏差
				0.2%	-	530	-
0.5%	-	967	-
				1.0%	1453	1999	37.6%
2.0%	2152	4160	93.3%
				5.0%	9337	12886	38.0%
10.0%	19465	24840	27.6%

。

对于因测量体系内在或外在因素波动造成的影响，测试技术上常用内标法来消除或抵消，其原理是，选取体系内固有的内标物信号作为参考信号，与目标信号组成相对信号强度。当体系因素变化时，它对目标信号的影响也作用于参考信号，因此对相对信号强度的影响就会被削弱。在本发明中，由于荧光消除剂的使用，把丙酮作为内标物，而丙酮的1706cm^-1信号因与其它已知特征峰信号无重叠很适宜作为内标参考信号。

但一般的内标物在体系中其含量都是不变的，而丙酮在体系中的浓度因所需的稀释倍数（丙酮在体系中的体积占比）不同而变化，如何由实测信号强度获得对应的固定浓度（100%）信号值呢？

研究了丙酮分别稀释甲苯、二甲苯、高效氯氟氰菊酯乳油（GLFQ）而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系，图9～图11为丙酮1706cm^-1强度与体积占比关系图示，由图9～图11的数据可知，对于不同的溶液，丙酮的体积占比都与1706cm^-1信号强度有很好的线性正比关系。图9为丙酮稀释二甲苯而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系(图中带■标记的线条)公式为y=37404x，R²=0.960；图10为丙酮稀释高效氯氟氰菊酯乳油（GLFQ）而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系(图中带▲标记的线条)公式为y=38773x，R²=0.909；图11为丙酮稀释甲苯而得到的丙酮体积占比与1706cm^-1信号强度的关系(图中带◆标记的线条)公式为y=38164x，R²=0.956。因此只要知道所测溶液的丙酮体积占比，就可给出此条件下100%丙酮的1706cm^-1信号值，作为内标参考信号值。

采用内标法再对乐果的数据进行处理，得到图12所示结果，图12为乐果纯品溶入定虫脒溶液及丙酮的658/1706相对强度与浓度的关系图示，乐果纯品溶入定虫脒溶液的658/1706相对强度与浓度的关系(图中带▲标记的线条)公式为y=0.148x+0.007，R²=0.991；乐果纯品溶入纯丙酮的658/1706相对强度与浓度的关系(图中带◆标记的线条)公式为y=0.142x+0.001，R²=0.999。由表3可见，采用内标法处理，在浓度较高时（5%、10%），偏差明显减少。

表3

浓度	定虫脒658/1706平均强度	丙酮658/1706平均强度	偏差
				0.2%	-	1.4%	-
0.5%	-	2.6%	-
				1.0%	3.8%	5.5%	44.9%
2.0%	5.5%	11.4%	107.8%
				5.0%	30.9%	34.1%	10.4%
10.0%	61.5%	69.0%	12.1%

。

由以上讨论可知，为减少背景溶液对峰强度的影响，在进行各农药乳油制剂样品的峰强度与浓度关系的测定时，所使用的溶液应尽量接近于实测时的溶液，由于实测时必须使用0.6%荧光消除剂对农药乳油制剂进行稀释以消除荧光的影响，稀释倍数多数情况大于3倍以上，实测时溶液将含有较大量的荧光消除剂成分，因此本发明选定0.6%荧光消除剂作为测定用溶液。

用于定量测量的拉曼特征峰信号选自分辨特征中的某一特征，选择的原则是该峰信号必须较强且稳定不易受干扰，且各成分间的峰选择不要有过多的重叠，因为如果两具有重叠强度测量峰的成分同时出现，将直接影响测量精度，当然，这样的概率不会太大。

峰强度与浓度关系的测定方法如下：把纯品溶入0.6%荧光消除剂，先配成0.5%浓度溶液按优化条件进行测试，重复三次，然后逐步增加浓度。一般分0.5%、1%、2%、5%、10%等5组，如果该农药的乳油制剂的浓度较高，还会增加测试25%浓度组。对每组数据进行处理，求出强度测量峰的峰值，取三次平均。同样求出内标峰信号1706cm^-1峰值，取三次平均。由于0.6%荧光消除剂水与丙酮比例是1:9，所得平均峰值还要除以9/10才得到100%浓度的丙酮1706cm^-1峰值。强度测量峰的平均峰值与1706cm^-1平均峰值之比就是该组的相对强度，取5组（或6组）相对强度与对应的浓度进行线性回归分析，就可以得到两者的线性关系如图13、14所示。对于50种农药成分，绝大多数都具有较好的线性关系，R²一般都在0.95以上。得出各成分的线性关系公式用于实际测量的浓度换算。

实测时，只要知道目标信号峰的强度值，就可以通过峰值强度与浓度关系公式换算出浓度值，在换算过程中，当然还要根据稀释倍数推算出溶液中的丙酮体积占比，再换算出100%浓度时对应的1706cm^-1内标信号的强度。对于使用0.6%荧光消除剂的情况，丙酮体积占比与稀释倍数关系如下：

经上面步骤换算出的浓度值是稀释后的，还需要乘以稀释倍数才是原液的浓度值。在实际操作中，为了方便，采用的是按体积定量的方法，即用移液器量取一定的0.6%荧光消除剂体积量进行稀释，而一般浓度值是按质量计量的，因此还要把体积稀释倍数转换成质量稀释倍数，这就需要知道原农药乳油制剂及0.6%荧光消除剂的密度。0.6%荧光消除剂的密度是基本恒定且已知的，原液农药乳油制剂的密度则需要测量，方法是用移液器取1ml乳油，用便携式电子天平称量其质量，重复三次取平均值，这一方法在现场也可以实施。

采用本发明的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法对37种农药样品进行快速检测验证，其中9个市面购买商品农药乳油制剂，根据其标称成分测试作定性检验。另外8个市面购买商品农药乳油制剂及13个某农检所定检商品农药乳油制剂，先用本发明测试，再交某农检所作定性及定量测定，定性测定使用色谱质谱联动仪。再有7个在市面购买商品农药样品，掺入一定量的不同种类禁用农药纯样品，自测作定量定性检验。结果总结如表4所示。

表4

根据测试结果，可对本发明作出如下判断及评价：

本发明的测出率76.7%（漏报率：23.3%），测出后准确率为95.7%（误报率：4.3%），定性总准确率为73.3%。漏报主要原因是原液或稀释后成分浓度低。

有3个样品含有3种或4种有效成分（皆含有哒螨灵、氟虫腈），定性测试除一种成分无法测出外，其它都正确，显示本发明对多成分混杂溶液有较好的侦测分辨能力。

对于分辨特征在1750cm^-1以上的成分，如定虫脒、氟虫腈、百菌清等具有较强的检测能力。如针对氟虫腈的9次定性侦测，有1次漏报（原液浓度仅为0.05%），2次误报（其中一次在色质联动仪上发现非常接近氟虫腈峰的干扰峰17.19，氟虫腈峰为17.22），检测极限可达原液3%。

7个违禁成分掺杂样品（分别为40%立本辛硫磷中掺入26%久效磷、40%速扑杀杀扑磷中掺入9.7%三氯杀螨醇、5%定虫脒-NYJC12154中掺入8.7%γ-六六六、48%乐斯本毒死蜱中掺入15.5%甲基对硫磷、40%速扑杀杀扑磷中掺入21.1%甲基异柳磷、5%定虫脒-NYJC12154中掺入23.2%涕灭威、2.5%龙信高效氯氟氰菊酯中掺入28.4%克百威）中5个可被检出（久效磷及涕灭威未被检出），可见本发明对有违禁成分掺杂的农药有较好的检测能力。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

a.准备：收集若干种农药乳油制剂在溶液体系的拉曼特征，为若干种农药乳油制剂分配分辨特征，将这些特征存入数据库，供数据处理软件进行成分识别时调用；

b.配制荧光消除剂，测量农药乳油制剂的密度；

c.第一轮测试：取农药乳油制剂到样品瓶，逐倍数加入荧光消除剂，然后启动拉曼光谱仪的测试程序，测试农药乳油制剂；当观察到信号基线水平接近30000时，开始第一轮测试，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；

d.第二轮测试：第一轮测试完成后，再逐倍数加入荧光消除剂并试测农药乳油制剂，当观察到信号基线水平接近20000时，连续测试三次并记录稀释倍数，存储数据；

e.数据处理分析：用数据处理软件处理数据，得到每次定性测试结果，若某一轮测试有两次或以上结果显示含有某成分，则判断农药乳油制剂含有此成分。

2.根据权利要求1所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤a中，所述农药乳油制剂包括以下49种：滴滴涕T、三氯杀螨醇、γ-六六六、滴滴涕D、涕灭威、克百威、特丁硫磷、甲胺磷、水胺硫磷、甲基异柳磷、α-六六六、甲基对硫磷、对硫磷、滴滴涕E、氰戊菊酯、久效磷、磷胺、氟虫腈、嘧霉胺、乙酰甲胺磷、杀扑磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、溴氰菊酯、氯氰菊酯、敌敌畏、乐果、甲氰菊酯、毒死蜱、二嗪磷、丙溴磷、苯醚甲环唑、灭多威、甲萘威、三唑磷、吡虫啉、哒螨灵、三唑酮、联苯菊酯、除虫脲、辛硫磷、伏杀硫磷、高效氯氟氰菊酯、阿维菌素、腐霉利、异菌脲、乙烯菌核利、定虫脒、百菌清。

3.根据权利要求1所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤b中，配制荧光消除剂具体为：把50mg荧光消除原药剂溶入1ml水，完全溶解后注入9ml纯丙酮，充分混合均匀，配制成荧光消除剂。

4.根据权利要求1所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤b中，测量农药乳油制剂的密度具体为：把样品瓶置于电子天平上，清0，取1ml农药乳油制剂，完全注入样品瓶中，记录此时质量；然后清0，在重复以上步骤两次，最后求三次质量的平均值得出农药乳油制剂的密度。

5.根据权利要求1所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤c中，启动拉曼光谱仪的测试程序具体为设定：启动拉曼光谱仪，打开测试软件界面，设定激光光强为100%，积分时间为2×35000毫秒。

6.根据权利要求3所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤e之后，还包括步骤f换算浓度值：根据稀释倍数、农药乳油制剂的密度及数据处理提供的峰强度，以及峰强度与浓度关系公式，换算出农药乳油制剂的浓度值。

7.根据权利要求6所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤f换算浓度值中，峰强度与浓度关系的测定方法具体为：把农药原药纯品溶入荧光消除剂，分别配成浓度分别为0.5%、1%、2%、5%、10%的五组溶液，对每组溶液进行测试，重复三次，然后对每组数据进行处理，求出每组溶液的强度测量峰的峰值，取三次平均值得出每组溶液的强度测量峰的平均峰值；同样求出每组溶液的内标峰信号1706cm^-1的峰值，取三次平均值，所得平均峰值除以9/10得到100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值；每组的强度测量峰的平均峰值与100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值之比为该组溶液的相对强度，取五组溶液的相对强度与该组的浓度进行线性回归分析，得到峰强度与浓度关系的线性关系。

8.根据权利要求6所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤f中，峰强度与浓度关系的测定方法具体为：把农药原药纯品溶入荧光消除剂，分别配成浓度分别为0.5%、1%、2%、5%、10%、25%的六组溶液，对每组溶液进行测试，重复三次，然后对每组数据进行处理，求出每组溶液的强度测量峰的峰值，取三次平均值得出每组溶液的强度测量峰的平均峰值；同样求出每组溶液的内标峰信号1706cm^-1的峰值，取三次平均值，所得平均峰值除以9/10得到100%浓度的丙酮1706cm^-1平均峰值；每组的强度测量峰的平均峰值与100%浓度的丙酮的1706cm^-1平均峰值之比为该组溶液的相对强度，取六组溶液的相对强度与该组的浓度进行线性回归分析，得到峰强度与浓度关系的线性关系。

9.根据权利要求7或者8所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述步骤f中，换算出农药乳油制剂的浓度值具体为：根据目标信号峰的强度值，通过峰值相对强度与浓度关系公式换算出稀释后的浓度值，稀释后的浓度值乘以质量稀释倍数得到稀释前的浓度值。

10.根据权利要求9所述的一种对农药乳油制剂进行现场快速检测的方法，其特征在于：所述峰值相对强度等于目标信号峰的强度值与100%浓度的丙酮1706cm^-1信号之比；根据稀释倍数推算出溶液中的丙酮体积占比，实测的丙酮1706cm^-1信号强度除以丙酮体积占比就换算出100%浓度的丙酮1706cm^-1内标信号的强度；其中，丙酮体积占比与稀释倍数关系为

质量稀释倍数与稀释倍数关系为

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