叶菜，是一种绿色烹饪食品，是日常生活饮食中不可缺少的食品之一。在叶菜的整个生产、存储过程中，由于生产模式、种植结构、环境等方面的原因，叶菜不可避免会被喷洒农药甚至多次施药，而农药残留严重威胁人们的身心健康。为了保护生活环境以及人们的身体健康，各国的研究者们一直在关注与探索农药残留检测技术。传统的色谱检测农药残留方法前处理复杂、检测时间长、成本高，难以实现农药残留的实时和快速检测。本论文在分析了国内外现有农药残留检测技术的基础上，综合表面增强拉曼技术、纳米技术、量子理论和化学计量学等最新研究成果，研究探索了叶菜中农药残留快速检测的表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，简称SERS）光谱方法。主要的研究工作如下：　　（1）基于密度泛函理论的农药分子结构及其特征光谱研究　　应用密度泛函理论（density functional theory，简称DFT）的B3LYP/6-31G(d，p)基组计算8种农药（西维因、伏杀硫磷、苯醚甲环唑、噻菌灵、啶虫脒、亚胺硫磷、马拉硫磷和福美双）的理论特征拉曼光谱，并与它们在400~1800 cm-1范围内的实验拉曼光谱和表面增强光谱对比，找到了这8种农药的特征拉曼峰。西维因农药的拉曼特征峰位于704、1153、1374和1560 cm-1处；伏杀硫磷农药的主要拉曼振动峰出现在597、752、1097、1232和1282 cm-1处；苯醚甲环唑农药的拉曼特征峰在507、696、808、1088、1159、1194和1604 cm-1处；噻菌灵农药的拉曼特征峰在787、1012、1273、1329和1595 cm-1处；啶虫脒农药的拉曼特征峰，分别位于550、634、832、1044、1111和1495cm-1处；亚胺硫磷农药的拉曼特征峰在500、604、1012、1190和1770cm-1处；马拉硫磷农药的拉曼特征峰，位于764、816、862、1096、1152、1448和1724 cm-1处；福美双农药的拉曼特征峰在559、933、1149、1385和1519 cm-1处。这些特征峰可以用来作为鉴定这8种农药的依据，研究结果为农药的SERS定性定量分析提供了理论基础。　　（2）基于SERS技术的叶菜单一农药残留的快速定量检测研究　　以叶菜为载体，西维因、苯醚甲环唑、马拉硫磷和伏杀硫磷农药为研究对象。利用快速溶剂前处理方法提取叶菜中西维因、苯醚甲环唑、伏杀硫磷和马拉硫磷农药残留，采用SERS技术结合偏最小二乘（partial least squares，简称PLS）回归方法对叶菜中农药残留进行快速检测研究。小白菜中西维因农药的残留检测浓度值能够达到0.976mg/L以下，建立的西维因农药残留预测相关系数（correlation coefficient in the prediction set，简称Rp）为0.9865，均方根误差（root mean square error of prediction，简称RMSEP）为1.71 mg/L；小白菜中苯醚甲环唑农药残留的检测浓度值能够达到0.4143 mg/L以下，建立的苯醚甲环唑农药残留预测Rp为0.9485，RMSEP为3.27 mg/L；小白菜中伏杀硫磷农药残留的检测浓度值能够达到0.8265 mg/L以下，建立的伏杀硫磷农药残留预测Rp为0.9807，RMSEP为0.886 mg/L；大白菜中马拉硫磷农药残留的检测浓度值能够达到1.082 mg/L以下，建立的马拉硫磷农药残留预测Rp为0.9732，RMSEP为2.37 mg/L。整个试验包括样品前处理、光谱采集等过程可在15 min内完成，远低于传统的色谱检测方法所需要的时间。四种农药的最低检测限都能够满足食品安全国家标准中叶菜的最大残留限量。研究结果表明 SERS技术能够实现叶菜中农药残留的快速定量检测。　　（3）基于SERS技术的叶菜单一农药残留的快速无损定量检测研究　　以叶菜（空心菜、生菜、小白菜和大白菜）为载体，农药（啶虫脒、噻菌灵、亚胺硫磷、福美双和马拉硫磷）为研究目标，在洗净的叶菜表面喷洒农药，室温晾干。使用自搭建拉曼检测系统和金纳米粒子采集叶菜农药残留的表面增强拉曼光谱。选取农药的特征拉曼峰作为校正峰，制定农药浓度与校正峰强度的线性校准方程。生菜中福美双农药残留的检测限能达到2 mg/kg以下，小白菜中福美双农药残留的检测限能达到0.5 mg/kg以下；小白菜中亚胺硫磷农药残留的检测限能达到0.5 mg/kg以下，大白菜中亚胺硫磷农药残留的检测限能达到0.5 mg/kg以下；空心菜中噻菌灵农药残留的检测限能达到1 mg/kg以下，小白菜中噻菌灵农药残留的检测限能达到1 mg/kg以下；空心菜中啶虫脒农药残留的检测限能达到1 mg/kg以下，小白菜中啶虫脒农药残留的检测限能达到1 mg/kg以下；大白菜中马拉硫磷农药残留的检测限能达到0.5 mg/kg以下。这些结果表明SERS技术具备现场实时检测单一农药残留的潜能。　　（4）基于SERS技术的叶菜混合农药残留的快速无损定性检测研究　　使用自搭建拉曼检测系统和金纳米粒子采集混合农药残留的表面增强光谱，应用化学计量学中的基线扣除、噪声平滑对 SERS光谱信号进行前处理。通过叶菜中混合农药残留的SERS光谱与每种农药标准溶液的SERS光谱相对比，判断所测叶菜样本的SERS光谱中是否存在农药的特征拉曼峰，实现混合农药残留的快速无损定性检测。以小白菜为载体，分别实现了亚胺硫磷和马拉硫磷、噻菌灵和福美双、噻菌灵和啶虫脒、西维因和苯醚甲环唑两种混合农药的SERS定性检测，以及三种混合农药（西维因、啶虫脒和苯醚甲环唑）的SERS定性检测；以大白菜为载体，分别实现了西维因和马拉硫磷、啶虫脒和噻菌灵、噻菌灵和福美双两种混合农药的SERS定性检测，以及三种混合农药（噻菌灵、啶虫脒和福美双）的SERS定性检测。这些结果为SERS技术在叶菜中混合农药的检测提供了借鉴。　　本论文采用SERS技术结合光谱分析方法研究探索了叶菜中农药残留的快速有损和无损定量检测，同时又探索了叶菜中混合农药残留的快速无损定性检测，这些结果为今后SERS技术的推广和应用提供了必要的理论依据，以此为基础则可进一步拓展和优化 SERS技术在其他农产品中农药残留的应用。