客觀日本

神戶大學、用近紅外光光檢測農作物污染

2020年11月27日 農林牧漁

日本神戶大學的幹秀之副教授與Tzenkova Roumiana教授等人開發出了利用近紅外光光便利地調查化學物質對農作物等造成的污染的技術。向農作物的葉子等照射近紅外光光,即可應答是否有污染物質以及污染情況。利用以往的技術需要數天至一週的檢測,新技術可以縮短到1天以内。該技術可以對所有農作物進行篩檢。

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利用普通的近紅外光線照射裝置測量吸亮度(圖片由神戶大學幹秀之副教授提供)

有機氟化合物和PCB(多氯聯苯)等有害物質即使釋放到大氣和河流等環境中,也不容易被熱和微生物等分解。這些物質會透過土壤和水被農作物及微生物吸收,然後透過食物鏈在人類和大型動物活體內產生高濃度的「生物濃縮」。活體內的污染物質超過一定濃度後,會顯示出致癌性等毒性,因此需要持續監測農作物的污染狀態等。

以前透過對田裏成長的蔬菜等進行部分採樣來調查農作物的污染。由於一種農作物中所含的污染物質濃度比較低,測量時需要進行初步處理,比如將農作物粉碎,濃凝相關的污染物質等。因此測量需要時間和成本。另外,污染情況僅透過田中成長的部分農作物來判斷,所以大部分都是透過推測來評估的。

新開發的技術採用對水分子結構的微細變化進行分析的「水光譜組學(Aquaphotomics)」和方法。蔬菜等含有的水分子即使污染物質的濃度只有通常能測量到的濃度的100萬分之1左右,其結構也會受影響發生變化。結構發生變化後,近紅外光光的吸收程度也會改變。近紅外光線的吸亮度變化特徵因污染物質而異,因此可以確定污染物質的種類。

在實驗中,研究團隊在含有目前禁用的農藥「狄氏劑」的土壤中栽培了很多綠皮密生西葫蘆,測量了污染情況。改變土壤中的狄氏劑濃度後,即使照射相同波長的近紅外光光,吸亮度的特徵也會出現差異。因此可以判斷污染情況。

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利用在污染情況各異的土壤中栽培的綠皮密生西葫蘆進行了實驗(神戶大學幹秀之副教授提供)

另外,以往的技術是利用成熟的農作物進行檢測,而此次的技術還可以利用農作物成長程序中的葉子等來測量。有助於早期發現污染。幹秀之副教授表示:「還打算用來檢測田裏成長的雜草,在種植農作物前調查流入土壤和田地裏的水污染狀態」。

今後將進一步提高性能,實施向在污染物質與其他物質混合的田裏收穫的蔬菜等照射近紅外光線來調查吸亮度變化的用途。據介紹,分析性能可在3年左右的時間裏達到足夠實用化的精度。

日文:鈴木遊哉、《日經產業新聞》、2020年11月17日
中文:JST客觀日本編輯部