“蜜蜂在授粉作物中起至關重要的作用。隨著蜜蜂死亡率的增加，學者們正研究使用光譜技術監(jiān)測潛在有害殺蟲劑的濃度水平。吡蟲啉是與蜜蜂死亡有關的殺蟲劑之一，本文分析了表面增強拉曼光譜（SERS）測量吡蟲啉的痕量水平的有效性?！?/p>

背景

”蜜蜂是全球生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，每年為歐盟和美國的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟貢獻近250億美元的價值。美國許多種植者依靠租用的蜂箱種植。美國EPA認為，吡蟲啉是商業(yè)蜜蜂群的主要“殺手”。吡蟲啉廣泛用于農(nóng)業(yè)，草皮管理和家庭保護應用中的害蟲控制。根據(jù)美國EPA研究，吡蟲啉痕量濃度大于25ppb可能對蜜蜂有害?！?/p>

“新煙堿類分子吡蟲啉的球形模型”

SERS技術和痕量農(nóng)藥檢測

”在SERS中，分析物會在分析前吸附在三維金表面上，從而產(chǎn)生等離子體共振效應，提高拉曼信號強度。來自海洋光學的SERS芯片將非常微弱的拉曼信號放大了多個數(shù)量級，從而能夠檢測到痕量水平的樣品（如殺菌劑和農(nóng)藥）?！薄皯{借先前使用SERS來測定低濃度其他殺蟲劑的成功經(jīng)驗，我們預想對吡蟲啉會具有相似的結果。“

實驗條件

”使用QEPro-Raman光譜儀，配置了包括拉曼激光器，拉曼探針和樣品支架，使用785nm作為拉曼激發(fā)波長進行測量。我們分別在1000ppm，100ppm，10ppm，和1ppm的丙酮中加入吡蟲啉，每個添加10μL，并讓基底完全干燥。對于溶液的制備，丙酮是比水更好的選擇?！?/p>

實驗結果

“測試時的激光功率設置為15mW，積分時間設置為3s（圖1）。金基底對吡蟲啉濃度>4pg的效果最佳，這主要是因為金基底具有更強的背景信號，因此較低的濃度測量具有挑戰(zhàn)性?！?/p>

”圖1. SERS 基板顯著增加拉曼信號強度“

“我們測得的最低吡蟲啉濃度為4pg，轉換為0.4ppb。這完全在美國EPA報告的對蜜蜂種群有害的25ppb濃度范圍內(nèi)?！?/p>

“本實驗通過計算分析物的體積、濃度、SERS 基板的面積和激光光斑的大小提供更準確的分析。光斑大小從25μm到 158μm。同樣，我們假設沉積和干燥后分析物的覆蓋范圍均勻?！?/p>

總結

“拉曼光譜是一種可實現(xiàn)快速，無損分析的技術，SERS基底具有高靈敏度，可檢測痕量樣品（如殺蟲劑）。海洋光學模塊化拉曼光譜儀和SERS基底已經(jīng)證明對包括福美雙，馬拉硫磷，亞胺硫磷，毒死蜱和三硫磷在內(nèi)的農(nóng)藥具有良好的測量結果。正如我們的測試所示，SERS基底是痕量水平檢測的可行選擇。而且，與市場上許多現(xiàn)有的SERS產(chǎn)品不同，Ocean Insight SERS基板易于使用，價格合理并且可大量生產(chǎn)，具有很高的可重復性，可以在實驗室或現(xiàn)場進行常規(guī)部署。”