农产品质量安全是社会广泛关注的重大民生问题。 近年来, 农产品生产过程中农药的广泛使用和滥用会导致农药残留, 对人类健康和环境造成潜在危害。 吡虫啉是一种硝基亚甲基类新烟碱内吸杀虫剂, 因其具有广谱、 高效和低毒的特性已广泛用于农业生产中, 但其过量残留也给人类的健康带来了威胁。 首先对超材料结构的透射谱进行了分析, 对共振频率的形成原因进行了解释; 其次分别在超材料结构和二氧化硅基底上涂覆了500 mg·L-1的吡虫啉溶液并进行了测量, 排除了二氧化硅基底的影响; 接着制备了3个梯度15个浓度的吡虫啉溶液, 分别为: 100~500 mg·L-1（梯度为100 mg·L-1）、 10~50 mg·L-1（梯度为10 mg·L-1）、 1~5 mg·L-1（梯度为1 mg·L-1）; 测量了喷涂在超材料结构上的吡虫啉薄膜的太赫兹时域光谱, 根据太赫兹透射谱峰值频率红移量的不同实现了对不同溶液浓度的鉴别, 建立了峰值频率红移量和吡虫啉浓度的函数关系。 实验结果表明, 借助超材料的调制特性, 太赫兹光谱法可以检测到浓度低至1 mg·L-1的吡虫啉薄膜。 将实验测得的不同浓度吡虫啉溶液的折射率, 代入CST软件进行仿真验证, 结果说明不同浓度的吡虫啉的透射曲线具有不同程度的红移, 且红移量随着浓度的增大而增加。 实验和仿真结果表明, 超材料对太赫兹光谱透射峰值频率的调制可用于低浓度吡虫啉含量的太赫兹时域光谱检测。 此研究为食品基质中农药残留的检测提供了一种新方法。

制备出H3PW12O40/La-N-TiO2催化剂并采用红外光谱， N2吸附-脱附分析， 透射电镜和紫外漫反射进行结构表征。 红外光谱检测表明， 复合催化剂中H3PW12O40保留了Keggin结构； 掺杂La-N之后， 复合催化剂的BET比表面积是母体TiO2的两倍； 透射电镜检测表明， 催化剂由相对均匀的球形颗粒组成， 分散性良好； 紫外漫反射检测表明， 掺杂La和N元素后所制备的复合催化剂对可将光的光响应性能明显提高。 对吡虫啉的光催化实验表明， 所制备的不同负载量催化剂中30%H3PW12O40/0.3%La-1.0%N-TiO2具有最好的光催化活性（≥400 nm），光照3 h后吡虫啉降解率为91.57%， 光照6 h后吡虫啉降解率达98.89%， 基本上完全降解。

以介孔分子筛MCM-48为载体, 采用水热法制备了负载磷钨酸H3PW12O40(HPW)的多金属氧酸盐催化剂HPW/MCM-48。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、 小角度X射线粉末衍射(XRD)、 氮气吸附检测和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其结构进行了表征, 并以农药吡虫啉和百草枯为对象, 考察了所制备的HPW/MCM-48的光催化降解活性。结果表明, 采用水热法制备的催化剂保持了MCM-48的介孔分子筛结构和HPW的Keggin结构, 比表面积783.35 m2·g-1, 孔体积1.46 cm3·g-1, 平均孔径2.76 nm, 相比于母体HPW, HPW/MCM-48的比表面积大大增加; 在365 nm紫外光下反应14h后, 20 mg剂量HPW/MCM-48催化剂能使50 mL, 10 mg·L-1吡虫啉和百草枯的降解率分别达57.38%和63.79%, 而HPW对两种农药的降解率在25%左右, 空白组降解率均低于5%, 说明负载后HPW对两农药的降解活性显著增强。动力学考察表明, HPW/MCM-48对农药降解过程符合一级动力学方程, 对吡虫啉和百草枯这两种农药的降解速率常数Ka分别为0.089和0.117 h, 半衰期t1/2为7.8和5.9 h。

根据有机物受激发射荧光的基本原理, 研究了杀虫剂吡虫啉的荧光特性。 利用荧光光谱仪对吡虫啉及苹果汁-吡虫啉混合体系进行了研究, 得到了苹果汁中不同农药含量下的荧光谱图, 分析了荧光强度与农药含量的关系。 实验表明: 当234 nm作为激发波长时, 苹果果汁几乎没有荧光峰出现, 而吡虫啉有很强的荧光, 荧光峰值在373 nm左右。 向果汁中逐量添加吡虫啉药液后, 得到苹果汁中吡虫啉含量最佳预测模型, 决定系数达到0.996 74, 预测准确率高于90%。 研究结果表明, 利用荧光光谱法直接对苹果果汁中农药残留检测是快速和可行有效的。

本文采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术研究了吡虫啉对不同发育阶段星豹蛛酯酶同工酶活性的影响。结果表明, 星豹蛛酯酶同工酶酶带可分为三个区域, 其中EST-3区的酶带颜色最深, 酶活性最强; EST-1区和EST-2区酶带颜色较浅, 酶活性较弱。星豹蛛不同发育阶段酶带数由多到少的顺序为: 雌成蛛＞卵袋＞雄成蛛＞若蛛, 酶活性由强到弱的顺序为: 雌成蛛＞雄成蛛＞若蛛＞卵袋。农药处理星豹蛛后, 其酯酶同工酶活性受到了不同程度的抑制, 且随着吡虫啉浓度的增大, 同一发育阶段和同一性别的星豹蛛酶带的颜色逐渐变浅, 边缘逐渐变模糊。在体和离体施药方法对酶活性的影响研究结果可知, 在体施药与对照组差异不显著; 离体施药后, 只在EST-3区出现酶带而且颜色较浅, 说明离体施药对星豹蛛酯酶同工酶酶活性的抑制作用较在体更强。研究结果表明, 蜘蛛施用杀虫剂后通过抑制酯酶同工酶对毒物的消化, 从而降低杀虫剂对其毒害作用, 提高耐药能力。本研究结果为探讨蜘蛛对杀虫剂的抗性生化机制, 合理使用杀虫剂以及协调生防与化防的关系具有重要意义。

在实验室条件下,研究了吡虫啉在4种土壤中的降解动态.结果发现,吡虫啉在浙江土壤中降解最快T0.5为10.3d,在江西红壤中降解最慢T0.5为12.9d.土壤有机质含量和农药浓度对吡虫啉在土壤中降解有一定影响,土壤有机质含量越高降解越快,反之亦然.此外微生物对吡虫啉在土壤中的降解起了主要作用.