土壤是微生物生活和繁殖的良好栖息地,在土壤微生物中,黄曲霉菌是普遍存在的一类真菌,其检出率可达80%以上,特别是在种植花生、玉米等农作物的土壤中。土壤中的黄曲霉菌可以侵染生长期和收获后的各种农作物,危害对人类的安全生产和健康生活。黄曲霉菌在代谢过程中会产生黄曲霉毒素,从土壤中分离出的黄曲霉菌中,能产生黄曲霉毒素的占70%左右。黄曲霉毒素(AFT)是一大类结构相似的化合物,其分子结构中均含有一个双呋哺环和一个氧杂萘邻酮结构。最常见的黄曲霉毒素有六种,其中,黄曲霉毒素B1(AFB1)是存在最为广泛、毒性和致癌性最强的一种。土壤中的AFB1会发生吸附、迁移和转化,在此过程中,土壤中大量存在的、电化学活性很强的氧化铁扮演着重要的角色。在土壤中,氧化铁是含量最高的金属氧化物,其常见的形态有针铁矿、赤铁矿、纤铁矿及磁铁矿,各种氧化铁会与土壤中的腐殖质相互作用,形成有机-无机复合体,对土壤中的有机污染物和真菌毒素起到吸附和降解的作用。由于成土和污染的原因,在土壤中还存在铅、铜、锌等重金属离子,它们在土壤中会产生竞争吸附,从而与氧化铁和腐殖质一起,共同影响着有机污染物和真菌毒素的吸附、迁移及降解。为了了解土壤中生物毒素的环境行为,系统地认识土壤中AFB1的吸附、转化和归宿,降低AFB1对农产品的污染危害,探寻秸秆归田等农业生产过程中AFT的污染治理方法,本论文确立了AFB1在氧化铁、氧化铁-腐殖酸以及氧化铁-腐殖酸-Pb2+系统中的吸附研究目标。利用水热法,本研究首先合成了土壤中的四种主要氧化铁,考察了氧化铁与腐殖酸的相互作用,然后研究了氧化铁、氧化铁-腐殖酸及氧化铁-腐殖酸-Pb2+系统对AFB1的吸附反应规律。在合成针铁矿、赤铁矿、纤铁矿和磁铁矿四种土壤中的常见氧化铁过程中,探讨了不同老化反应时间对目标晶体结晶度的影响。利用胡敏酸、富里酸对合成的氧化铁进行了改性研究。经XRD图谱证明,胡敏酸和富里酸不能改变氧化铁的晶体结构,但其XRD图谱的细节发生了变化。胡敏酸和富里酸的作用使针铁矿赤铁矿和磁铁矿晶体的衍射强度降低,衍射峰变宽。胡敏酸与纤铁矿的作用使其衍射强度增加,衍射峰变宽。说明氧化铁与胡敏酸和富里酸发生了相互作用,形成了氧化铁-腐殖酸复合物,且胡敏酸对氧化铁性质的影响大于富里酸。四种氧化铁中,纤铁矿性质受腐殖酸的影响最大,其次是针铁矿,磁铁矿受影响最小。通过SEM和AFM研究了合成的四种氧化铁及其与胡敏酸、富里酸反应后产物的晶体形状、聚集状态和表面变化。经SEM和AFM表征说明,胡敏酸和富里酸都不能改变氧化铁晶体的基本构型,但胡敏酸和富里酸能够与氧化铁晶体相互作用,改变晶体的聚集状态,影响晶体的表面性质。本论文从吸附量、吸附动力学、吸附等温式等几方面探究了四种氧化铁及氧化铁-腐殖酸、氧化铁-腐殖酸-Pb2+系统对AFB1的吸附作用,初步明确了氧化铁体系对AFB1的吸附作用规律。针铁矿、赤铁矿、纤铁矿和磁铁矿四种氧化铁对AFB1的吸附曲线相似,其吸附量均随溶液中AFB1的初始浓度的增加而增加。在低浓度范围内,针铁矿的吸附量最大,纤铁矿次之,赤铁矿的吸附量最小。AFB1的初始浓度较高时,纤铁矿和磁铁矿的吸附量较大,针铁矿次之,赤铁矿的吸附量仍然最小。四种氧化铁对AFB1的吸附量与其比表面积的相关性不显著。纤铁矿的比表面积最大,但在AFB1的初始浓度较低时,其吸附量并不是最大的。磁铁矿的比表面积最小,但其吸附量却比赤铁矿大。说明氧化铁与AFB1的作用并不是简单的物理吸附,还发生了配位络合等化学反应。胡敏酸、富里酸对氧化铁改性形成复合物后,富里酸对氧化铁性质影响较小。四种氧化铁及氧化铁-富里酸复合物的吸附动力学曲线相近,吸附量均随时间而逐渐缓慢增加。在吸附反应的1-8h时间范围内,都有解吸脱附现象的发生,特别是赤铁矿尤为明显。氧化铁-胡敏酸复合物的性质较原氧化铁改变较大,其吸附动力学曲线与原氧化铁差异明显。各氧化铁及氧化铁-腐殖酸系统的吸附可分别用Elovich动力学方程或化学反应的0级速率方程进行描述。利用Langmuir和Freundlich吸附等温式对各种氧化铁吸附AFB1的数据进行了拟合,相关性良好。针铁矿、赤铁矿、纤铁矿和磁铁矿四种氧化铁均为Freundlich吸附类型。形成氧化铁-腐殖酸复合物后,其吸附等温线都发生了较大的变化。胡敏酸改性氧化铁的改变更显著,其吸附类型倾向于由Freundlich类型变为Langmuir类型；而富里酸改性氧化铁趋于保持吸附为Freundlich类型。在氧化铁-腐殖酸复合物中加入不同浓度的Pb2+,使其充分反应,形成“氧化铁-腐殖酸-Pb2+”复合体系。实验探讨了“氧化铁-腐殖酸-Pb2+”复合体系对AFB1的吸附,并比较了Cu2+、Zn2+两种重金属离子的影响。Pb2+的存在使氧化铁、氧化铁-腐殖酸体系对AFB1的吸附受到抑制,其抑制作用随Pb2+浓度的增加而加强。各系统中,单纯的氧化铁对AFB1的吸附受Pb2+的抑制作用最大,氧化铁-富里酸复合物次之,氧化铁-胡敏酸复合物的吸附受Pb2+的抑制作用最小。此结果与胡敏酸、富里酸对氧化铁性质的影响大小是相符合的。比较Cu2+、Zn2+两种离子,其对AFB1吸附的影响与Pb2+类似,都表现出抑制作用,且其抑制强度随金属离子浓度的增加而增加。比较而言,三种离子中,Zn2+的抑制作用最大,Cu2+次之,Pb2+的抑制作用相对较小,但对不同的氧化铁,三种离子的抑制作用大小有差异。在氧化铁-腐殖酸-Pb2+复合体系对AFB1的吸附研究过程中,我们发现由于氧化铁-腐殖酸的强烈吸附,致使水溶液中的Pb2+及AFB1的浓度很小。文献也表明土壤水中的Pb2+及AFB1的浓度通常是很微小的,其检测还容易受到土壤中其他成分的干扰,难以进行准确的测定。但作为有毒有害物质,对极低浓度的Pb2+及AFB1进行检测又是很有必要的,因此,研究建立新的适用于土壤这种复杂体系的、具有高选择性和高灵敏度的Pb2+及AFB1的检测方法具有重要的实践意义。与传统方法比较,生物传感器由于利用了抗体抗原或酶催化等特异性的生化反应为基础进行物质检测,必然具有很高的选择性和灵敏度,所以本论文利用生物传感法建立了土壤复杂体系中Pb2+及AFB1的检测新方法。本研究合成了一种新的银核金壳纳米复合材料,用其标记抗-AFB1原始抗体作为检测要素,构建了一种新的检测AFB1的侧向流动免疫试纸。免疫试纸以0.2μtm孔径硝化纤维膜为反应垫,在检测线中包被了BSA-AFB1,最佳包被量为1μg·cm-1,控制线中包被了1μL·cm-1未被稀释的羊抗-鼠1gG。通过待测分子AFB1与检测线中包被的BSA-AFB1竞争标记抗-AFB1原始抗体,截留银核金壳复合纳米颗粒显色,目视法检测样品中AFB1的含量。该侧向流动免疫试纸的检测下限值为0.1ng.mL1,比传统的金胶免疫层析法,灵敏度提高了10倍。在实际样品的检测中,与经典的ELISA法进行了比较,加标结果正常,方法的再现性、稳定性良好。该方法的试纸组装简单,没有复杂的标记和分离步骤；操作简单、快速,不需要复杂精密的仪器设备以及熟练的操作人员。为污染土壤修复、秸秆还田管理、食品安全分析和监测等提供了一种简单快速的AFB1安全筛查方法,具有潜在的商业应用价值。本论文基于脱氧核酶(DNAzyme)修饰、纳米金标记探针作为信号放大策略,构建了以个人葡萄糖计为基础的土壤及环境中微量Pb2+的检测方法。该方法利用Pb2+特异性诱导DNAzyme裂解,将葡萄糖淀粉酶固载结合到金探针上,根据葡萄糖淀粉酶水解淀粉的量,通过个人葡萄糖计读数实现对Pb2+的检测。该方法利用酶催化进行检测,特异性强、灵敏度很高,检测下限比传统方法低1000倍,能够用于环境中极微量Pb2+的检测,这在土壤环境、食品安全等领域尤为有用。该方法不需要价格昂贵的仪器,操作简单,适合于基层实验室以及普通民众。本方法的建立为土壤安全、环境检测、食品评估等各领域提供了一种可供选择的、简单、灵敏、价廉的Pb2+检测方案。综上所述,本论文的主要创新工作,一是利用胡敏酸和富里酸对土壤中常见的氧化铁进行了改性,通过XRD、SEM等表征,证明胡敏酸对氧化铁的表面性质影响大于富里酸。研究了氧化铁及氧化铁-腐殖酸-Pb2+系统对AFB1的吸附作用,明确了其吸附作用规律。为生物毒素AFB1在土壤环境中的降解归宿提供了依据,为农产品的AFB1吸附降解脱毒提供了新的思路。二是组装了一种新的免疫试纸,以其为基础建立了一种检测土壤和食品中微量AFB1的新型免疫层析分析方法。三是基于目标诱导DNAzyma修饰电极,纳米金标记探针作为信号放大策略,利用便携式血糖计作为检测仪,建立了一种新的检测土壤或环境中微量重金属Pb2+的灵敏方法。