Widma fluorescencji pestycydów
Kolejnym etapem badań było sprawdzenie, które pestycydy emitują sygnał fluorescencji po wzbudzeniu UV (λwzb = 300–365 nm). Pomiarów dokonywano przy użyciu spektrofluorymetru w laboratorium, a następnie próbowano przenieść część pomiarów do spektrometru terenowego.
- Fluksapyroksad (Sercadis): przy wzbudzeniu 340 nm wykazywał najsilniejsze widmo emisji w zakresie 400–500 nm. Emitował zdecydowanie intensywniej niż przy wzbudzeniu 300 nm lub 365 nm, co wskazuje na ścisłą korelację z jego widmem absorpcyjnym.
- Cyprodynil (Ozzy 75 WG): przy wzbudzeniu 300 nm osiągał najwyższy sygnał emisji spośród wszystkich testowanych substancji, co oznacza, że ma wysoką wydajność fluorescencji i jest łatwy do wykrycia.
- Difenokonazol: dawał słabszy sygnał przy tym samym wzbudzeniu, co powoduje, że jego detekcja metodą fluorescencji jest trudniejsza.
- Inne fungicydy i insektycydy zwykle wykazywały bardzo słabą lub zerową fluorescencję; ich widma emisji były na poziomie szumu tła.
Ograniczenia metody i optymalizacje
- Autofluorescencja roślin: silny sygnał chlorofilu (czerwony obszar 650–700 nm) może zakłócać detekcję słabo świecących pestycydów, dlatego należy stosować filtry optyczne (np. pasmowe 420–480 nm) skoncentrowane na emisji danego pestycydu.
- Wybór zakresu detekcji: zamiast mierzyć pełne widmo (190–1100 nm), można ograniczyć detektor do najważniejszych fragmentów (np. 400–600 nm), co pozwoli emfazować rozdzielczość w kluczowym regionie.
- Wielopasmowe źródła UV: użycie kilku diod LED (np. 310 nm, 365 nm, 405 nm) umożliwi wzbudzanie różnych grup pestycydów, co zwiększy zakres wykrywalnych substancji, ale podniesie złożoność układu pomiarowego.
- Selektywność: nie każdy pestycyd jest „widoczny” spektroskopowo. Najsilniejsze sygnały optyczne dają fungicydy o strukturze aromatycznej, natomiast wiele prostszych związków alifatycznych wymaga dalszej weryfikacji laboratoryjnej.
Wnioski dla systemu EkoSad
Dzięki analizie widm absorpcyjnych i fluorescencji zidentyfikowano kluczowe substancje, na których warto skoncentrować pomiary terenowe:
- Ditianion: silny sygnał w obszarze widzialnym (ok. 430 nm) pozwala na natychmiastową detekcję.
- Fluksapyroksad: mocna fluorescencja przy wzbudzeniu 340 nm umożliwia wizualny screening.
- Cyprodynil: najwyższa emisja przy wzbudzeniu 300 nm ułatwia identyfikację przy użyciu przenośnego spektrometru.
Projekt EkoSad przewiduje wykorzystanie:
- Filtrów pasmowych dla selektywnej detekcji wybranych pestycydów,
- Wielofalowych źródeł UV w celu rozszerzenia wykrywalności,
- Algorytmów klasyfikacji sygnałów: automatyczne rozpoznawanie charakterystycznych pików (np. pik przy ~430 nm) będzie w praktyce wskazywać obecność konkretnego pestycydu „od razu”.
Ostatecznie system on-line in-situ zostanie zoptymalizowany pod kątem najważniejszych pestycydów stosowanych w sadownictwie. Dzięki temu sadownicy uzyskają narzędzie do szybkiego i precyzyjnego monitorowania pozostałości środków ochrony roślin – co wpisuje się w cele unijnej strategii Zielonego Ładu i redukcję chemii w produkcji owoców.
