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世界各國科學家長期致力于食品中農藥殘留檢測技術的研究,這為保障消費者舌尖上的安全提供了重要的技術支撐。但是,這種方式是在農藥殘留造成危害的時候去解決問題,相對較為被動。農藥殘留結果往往與樣品、地域、時間等信息交織在一起,如何實時、直觀地了解復雜的農藥殘留分析結果,并從中找出分布規律,最終進行預測和預警是農藥殘留領域的另一重要研究內容,從而使農藥殘留研究變被動為主動。
借助地理信息系統(GIS)方法,開展農藥殘留的研究已有較為成熟的應用。例如,Brody?等應用?GIS?和歷史記錄信息重現了大規模農藥應用的殘留暴露情況。Wan應用?GIS?方法在較大范圍內研究了特定農藥成分的人口暴露信息。Akbar?等基于?GIS?對從土壤到地下水中可能存在的農藥進行了空間模擬。Pistocchi?等以擬除蟲菊酯農藥為例,建立了基于?GIS?模型對土壤和水中潛在污染物進行分析的方法。Aguilar?等應用?LC-MS/MS?測定了地表水樣品中的?50?種農藥,并結合?GIS?和綜合統計分析建立了西班牙橋卡河流域中農業化學品的確證方法。
隨著互聯網(Web)技術的發展,Web?與?GIS?技術相融合而產生了?Web-GIS?技術,用戶通過瀏覽器便可以從?Web-GIS?服務器上獲取地理數據和地理處理服務,這使得相對較為專業的?GIS?走向了大眾化。
Web-GIS?技術的優勢在于能夠將具有獨特視覺效果和地理分析功能的網絡化地圖與具體學科領域的系統應用和數據庫操作便捷地集成在一起,從而使得?GIS?技術在不同領域的應用更加廣泛。科研工作者已經將?Web-GIS?技術應用于對作物病蟲害的監測與防控,以及重金屬污染決策支持系統的開發和應用等。但是,有關農藥殘留高分辨質譜篩查技術與?Web-GIS?技術結合,構建農藥殘留風險監控可視化系統的相關研究未見報道。
本研究基于高分辨質譜篩查技術偵測我國?31?個省會城市及直轄市所售水果和蔬菜樣品中農藥殘留結果,首次結合?Web-GIS?技術,并應用數據統計分析方法,創新性地以專題地圖的形式,綜合使用形象直觀的地圖、統計圖表、報表等表達方式,多形式、多視角、多層次地呈現我國農藥殘留現狀。
目前我國關于農藥殘留專題地圖及其制圖方法與規范鮮有報道。在本研究中還開發了《中國?31?省會/直轄市市售水果蔬菜農藥殘留水平地圖集》,系統呈現了農藥殘留的空間分布、農藥種類、農產品類型、殘留量、毒性、超標情況等多種維度的信息,具有單幅圖多任務的特點。
在線制圖系統與紙質地圖相互補充,以不同的方式反映農藥殘留監控結果,共同組成了我國農藥殘留風險監控可視化系統。隨著該系統的推廣應用,我國水果和蔬菜中農藥殘留監控將會實現由點到面,由面到體,全方位、多維度的動態實時監控,為我國食品安全風險監控提供支撐,為我國農藥使用監管和政府決策提供科學數據。
基于高分辨質譜的農藥殘留大數據來源
研究農藥殘留大數據來源的統一檢測技術
利用高分辨質譜建立了1?200?多種世界常用農藥化學污染物一級精確質量數據庫和二級碎片離子譜圖庫,為研發非靶向偵測技術奠定了理論和方法基礎。在此基礎上為?1?200?多種農藥建立了自身獨有的電子身份證(電子識別標準)。研究了一次樣品制備技術,同時適用于?GC-Q-TOF/MS(下文簡稱“GC”)和?LC-Q-TOF/MS(下文簡稱“LC”)兩種技術同時偵測?1?200?多種農藥化學污染物的高通量檢測方法。實現了高速度(0.5 h)、高通量(700/500?種以上)、高精度(0.0001 m/z)、高可靠性(10?個以上確證點)、高度信息化和自動化,其方法效能是傳統方法不可比擬的。該方法適用于?18?類?150?多種水果蔬菜,涵蓋中國水果蔬菜名錄中?85%?以上的品種,具有很強的殘留農藥偵測能力。方法靈敏度可以滿足?70%?以上的農藥,檢測精準實現標準10?μg/kg?的技術要求。
果蔬農藥篩查結果已建成農藥殘留數據庫
基于農藥精確質量數數據庫,采用?LC?和?GC?技術對水果蔬菜中農藥殘留完成非靶向高通量檢測,可獲得相關農藥殘留原始數據。2012—2015?年在全國?31?省會/直轄市?284?縣區的?638?個采樣點,采用?LC?檢測了?12?551?例樣品,檢出農藥化學污染物?174?種,檢出?25?486?頻次;采用?GC?檢測了?9?727?例樣品,檢出農藥化學污染物?329?種,檢出?20?412?頻次,以此為基礎,建成了農藥殘留數據庫。