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高光谱技术如何应用于果蔬农药残留的检测?

不同物质有它独属的“指纹光谱”,高光谱遥感技术可准确捕获这一重要信息,提高人眼及遥感观测能力。

上周我们知道了高光谱技术能提取古画的颜料信息,推算颜料产地,从而在修复时精准选用颜料。那么除文物检测修复外高光谱技术还可以有哪些应用?我国在高光谱遥感领域的研发水平又如何?

l  借助高光谱技术可检测果蔬农药残留,未来还可能随时检测雾霾

高光谱这双“火眼金睛”的本领可不仅仅是帮助鉴定、修复文物。因其能呈现人眼看不到的细节、辨别不同成分的物质,因此该技术在国防军事、精准农业、水环境监测、地矿勘察等领域都有广阔应用价值。

将一盆绿萝展示在大家面前。从表面看,这盆绿萝的叶子没有什么特别之处,但经过高光谱仪的“眼睛”观察,一块白色区域就在电子屏上显示出来。绿萝中有几片塑料做的叶子,肉眼几乎难以发现,但由于它和正常叶子的光谱信息有很大差别,就躲不过高光谱的“眼睛”。

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利用该原理,高光谱还能用在果蔬农药残留的检测上。有没有残留农药、残留多少农药,呈现的光谱特征会有细微的差别,通过分析这些差别,专业人员就能做出科学的判断。

相较于传统食品安全取样化验等检测方式,高光谱技术检测具有无接触、无损伤的优点,可以大大提升检测效率。此外,根据不同生长日期或产地的果蔬光谱特征也不同的原理,高光谱技术还能用于检测果蔬新鲜度、进行产地溯源等。

基于高光谱原理,科研人员目前正在研发可供智能手机使用的高光谱检测应用系统。希望在未来,手机也能有高光谱检测功能,结合云计算、大数据,人们能够随时随地用手机快速检测食品安全问题。这样,农民拿手机就能检测果蔬病虫害信息,并把这些数据发送到云端,后方科研人员可以根据这些信息预知哪里可能爆发病虫害。

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从果蔬农药残留检测到化妆品重金属检测,水体、土壤等环境污染监测,再到牙齿、皮肤等医学检测,高光谱技术应用有很大的想象空间。不同空气颗粒反射的光谱不同,未来人们甚至都能通过手机及时、准确地监测雾霾。

高光谱技术属于遥感技术范畴。通常人们提到遥感,就往往联想到卫星遥感、航空遥感等,认为遥感和老百姓的日常生活没有直接关系,其实不然。3S技术(地理信息系统、全球定位系统、遥感)中,前两个“S”已经与人们的生活息息相关,人们已在手机中普遍应用,现在缺少的是第三个“S”与老百姓的生活关联起来。高光谱遥感技术的应用,表明遥感技术正在走进人们的生活。而现在我们所做的,就是要使高光谱遥感技术飞入寻常百姓家。遥感与智能手机的结合,将使‘遥感’无处不在。

l  我国在高光谱遥感研究上处于国际领先地位

巨大的应用前景,使高光谱遥感技术成为当前国际上遥感技术的前沿领域。据专家介绍,我国在高光谱遥感研究上,处于国际领先地位。

上世纪90年代,中国科学院遥感应用研究所与上海技术物理研究所合作,研制了系列航空高光谱传感器,并前往日本、澳大利亚、马来西亚等国进行国际合作,为当地环境、农业、海洋、地质等领域的研究提供了重要数据,受到高度评价。

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我国在高光谱技术方面有较强的积累,但光谱仪器的一些关键器件还需要进口,一定程度上影响了我国高光谱技术应用的自主性。高端科学仪器设备制造方面的不足与我国在材料学、制造工艺等方面整体水平不高有关,希望在未来,我们能有更多的、不同领域的科研人员参与到高光谱的研发中,提高光谱仪器制造能力,使我国成为高光谱研究强国。

 

 

 

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