南京航空航天大学 硕士学位论文 基于光谱分析技术的血样残留农药检测与研究 姓名：陈会 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：赵志敏 20090301 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 农药残留是指残存在环境及生物体内的微量农药，包括农药原体、有毒代谢物、降解物和 杂质。随着农药的广泛使用，农药残留对人类健康、正常的农业生产以及进出口贸易都带来不 利的影响，农药残留问题的解决除了提倡合理使用农药、加强法制管理外，还要加强农药残留 监测工作，开展全面、系统的农药残留监测工作。及时掌握农产品中农药残留的状况和规律， 探索农药残留形成的原因成为当前的一个重要研究方向。 本文的主要工作包括以下几个方面： （1） 研究了光谱分析技术的理论基础， 主要包括分子光谱的定量分析基础和分子荧光光谱 技术的基本理论，特别列出了三维荧光光谱技术的相关理论。 （2）研究了血液的光谱学特征，包括不同生化指标样本的吸收光谱、荧光光谱、三维荧光 光谱，以及外部环境参数，如温度等，对血液光谱学特征的影响。 （3）研究了实验选定农药的光谱学特征，并将直接光谱技术应用于血样农药残留的定性、 定量检测，实验表明将紫外-可见吸收光谱应用于血样农药残留检测是可行的，具有良好的测量 精度。还尝试将三维荧光光谱技术用于血样残留农药的检测研究，目的是从含有农药残留血样 的三维光谱数据中提取、 选择能够反映残留农药本征光谱特征的特征光谱,要求含有不同残留农 药血样的特征光谱之间有显著差异，并将其用于血样残留农药的定性分析。 （4）构建了基于 MATLAB 语言的药物残留检测综合分析系统。为了使实验数据的处理实 现自动化， 也为了使工作更加具有价值， 在整个论文工作完成过程中针对不同数据的处理方法， 构建了基于 MATLAB 语言的药物残留检测综合分析系统，包括回归分析模块和痕量分析模块， 这一系统利用了基于 Windows 平台的动态连接库文件，功能逐步得到完善。 本文的特色与创新之处在于： （1）提出并测量了血液样本的三维荧光光谱并将其应用于血样农药残留的定性分析。 （2） 研究了含有农药残留和不含农药残留血液样本的光谱学特征， 并将直接光谱技术应用 于血样农药残留的定性、定量检测。 （3） 将光谱技术应用于复杂体系农药残留的定量检测， 并构建了血样农药残留检测综合分 析系统，使实验数据的处理实现了自动化。 关键词：关键词：药物残留，光谱技术，血样，三维荧光，数据处理，回归分析 资助项目：资助项目： 南京航空航天大学科研创新基金(项目编号:1008-905704) 基于光谱分析技术的血样残留农药检测与研究 ii ABSTRACT Pesticide residue is the micro pesticide remains in exterinal environment and organism, which include pesticide promoter, toxic metabolite, degradation products and impurity. Along with the abroad use of pesticide, pesticide residue has unfavorable influence to human health, agriculture production and import and export trade. In order to solve the problem, besides advocate rational pesticide use and strengthen the management of the legal system, we must strengthen pesticide residue monitoring. The main work of this project includes the following aspects: (1) The basic spectral analysis technique theory is studied, it include quantitative analysis of molecular spectrum and basic theory of molecular fluorescence spectrum, and introduce the Excitation-Emission Matrix Spectrum (EEMS) particularly. (2) The spectral characteristics of blood is studied, it include the absorption spectrum, fluorescence spectrum, EEMS of serum sample with different biochemical indexes, and inflorescence of the exterior environment indexes to the spectrum, such as temperature etc. (3) The spectral characteristic of selected pesticide is studied, and applied the direct spectroscopy technique in the qualitative and quantitative analysis of complex system pesticide residue, the experimental results show that it is feasible in the analysis of complex system pesticide residue, and with high precision. The experimental results also show that 3-D fluorescence spectrum can improve the measurement sensitivity and the selectivity to molecular structure, based on this, EEMS can reveal the fluorescence information of testing sample more comprehensive. (4) In order to process the experimental data automatically and perfect the research work, constructed the integrated pesticide residue analysis system based on MATLAB, which can process the experimental data automatically, and is perfected. The innovative points of this paper include the following aspect: (1) The EEM spectrum of blood sample is measured, and it is applied in the qualitative analysis of blood serum pesticide residence. (2) The spectrum characteristics of blood sample with and without pesticed residence is studied, and the spectrum analysis technology is applied in the qualitative and qualitive analysis of blood pesticide residence. (3) Spectrum analysis technology is applied in the pesticide residence analysis of complex system, and in order to compute the experimental data automatically, construct the blood pesticide residence system. Key Words: Pesticide residue, Spectrum technology, Blood samples, EEMS, Data processing, Regress analysis 南京航空航天大学硕士学位论文 v 图、表目录清单图、表目录清单 1.图目录清单图目录清单 图 2-1.光吸收定律 . 8 图 2-2. 弛豫过程示意图 . 14 图 3-1. Excel Link 的配置和工作原理. 17 图 3-2. 光谱定量分析流程图 . 19 图 3-3. 回归分析模块运行界面 . 21 图 3-4. 痕量分析模块的运行界面 . 21 图 4-1. 血清吸收光谱的测试光路示意图 . 25 图 4-2. 同一生化指标正常样品在不同温度下的吸收光谱（:185-400nm） . 26 图 4-3. 同一生化指标正常样品在不同温度下的吸收光谱（:400-900nm） . 26 图 4-4.不同生化指标血清样本的吸收光谱 . 29 图 4-5. 葡萄糖水溶液的吸收光谱 . 29 图 4-6. 荧光光谱测量系统的光路图 . 30 图 4-7. 血清的激发荧光光谱 . 31 图 4-8. 血清的发射荧光光谱 . 31 图 4-9. 血清的三维荧光光谱 . 32 图 5-1. 扑虱灵结构式 . 34 图