農(nóng)藥的THz檢測(cè)研究.pdf

1、目前我國(guó)大約有600余種人工合成的化合物被用作殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑、殺鼠劑、殺藻劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等類農(nóng)藥，而且每年都有新的農(nóng)藥問(wèn)世。由于農(nóng)藥種類繁多，僅憑感觀和經(jīng)驗(yàn)對(duì)所有種類農(nóng)藥進(jìn)行分辨是不可能的，給農(nóng)藥的辨別帶來(lái)困難。農(nóng)藥的大量使用在發(fā)揮積極作用的同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染及破壞，同時(shí)農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品及食品中的殘留日益成為一個(gè)影響人類安全的社會(huì)問(wèn)題，食品安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此發(fā)展簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確和無(wú)損的農(nóng)藥鑒別方法具有重要

2、意義。
　　太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型的光譜分析技術(shù)，該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):所用波段處于微波和紅外之間，有機(jī)分子的低頻振動(dòng)模式落在該波段范圍內(nèi)，具有指紋特性;太赫茲波可以穿透塑料制品、紙制品、布料、陶瓷等很多非極性分子構(gòu)成的材料，可對(duì)包裝內(nèi)的物品進(jìn)行無(wú)損檢測(cè);光子能量低，對(duì)活性分子幾乎無(wú)光致電離作用;太赫茲光源穩(wěn)定，環(huán)境中的熱輻射對(duì)其影響很小，且其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，散射作用較弱;采用相干測(cè)量技術(shù)，能夠同時(shí)獲得太赫茲瞬時(shí)電場(chǎng)

3、的幅值和相位信息（傳統(tǒng)的光譜技術(shù)只能直接獲得幅值信息）。基于以上特性，該技術(shù)在農(nóng)藥的快速準(zhǔn)確鑒別檢測(cè)方面具有廣闊的前景。
　　本文應(yīng)用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)，結(jié)合密度泛函理論和模式識(shí)別算法，以四種常用農(nóng)藥對(duì)研究對(duì)象，在光譜分析和分類方面做了一些研究工作。本文的主要工作如下:
　　(1)本文利用太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)對(duì)四種常用農(nóng)藥（三氯殺螨砜、敵百蟲(chóng)、亞胺硫磷和六氯苯）與三種蔬菜（菠菜、西藍(lán)花和胡蘿卜）的太赫茲光譜進(jìn)行了檢測(cè)分析，結(jié)果

4、表明四種農(nóng)藥在0.3-2.2THz波段范圍內(nèi)均有不同的特征吸收，而且吸收峰的位置均不相同;在0.3-1.6THz.波段范圍內(nèi)，三種蔬菜中，除了胡蘿卜在1.44THz處有一個(gè)吸收峰外，其他兩種均無(wú)吸收峰，三種蔬菜的吸收光譜與四種農(nóng)藥的吸收光譜均不相同。
　　(2)本文利用Gaussian09量子化學(xué)計(jì)算軟件包，以密度泛函理論的B3LYP/6-311+G**水平模擬計(jì)算了上述四種農(nóng)藥在太赫茲波段的理論振動(dòng)光譜，并與實(shí)驗(yàn)得到的吸收光譜進(jìn)

5、行比對(duì)，對(duì)相匹配的吸收峰的振動(dòng)模式進(jìn)行了指認(rèn)分析。
　　(3)在以上研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用兩種模式識(shí)別算法對(duì)四種農(nóng)藥的太赫茲吸收光譜進(jìn)行分類:1）利用主成分分析方法提取四種農(nóng)藥吸收光譜的主成分，以第一、第二和第三主成分作為特征向量，利用C4.5決策樹(shù)方法對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行分類。2）同樣以第一、第二和第二主成分作為特征向量，利用支持向量機(jī)方法，對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行分類;然后利用支持向量機(jī)方法直接對(duì)四種農(nóng)藥的吸收光譜進(jìn)行了分類。結(jié)果表明支持向量機(jī)方法優(yōu)于C