我國成功研發(fā)全球首套面源污染智能監測系統，引領(lǐng)水體污染監測新變革
近日，中國農業(yè)科學(xué)院農業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所（質(zhì)標所）農業(yè)環(huán)境污染物研究室在農業(yè)面源污染監測領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出全球首套面源污染智能監測系統，并制定了《農業(yè)面源污染智能監測技術(shù)規范》。這一成果填補了全球在流動(dòng)水體中高風(fēng)險抗生素、農藥殘留等新發(fā)面源污染物實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、動(dòng)態(tài)監測的空白，標志著(zhù)我國在農業(yè)面源污染監測技術(shù)上達到國際領(lǐng)先水平。相關(guān)系列研究成果已在《聚集體》《分析化學(xué)》《美國化學(xué)會(huì )材料快報》等國際權威期刊發(fā)表，并獲得2項發(fā)明專(zhuān)利授權。目前，該系統已在海河、太湖等流域的示范工程中投入應用，成效顯著(zhù)。農業(yè)面源污染作為水體污染的重要來(lái)源之一，其監測工作長(cháng)期面臨諸多挑戰。傳統監測手段往往存在效率低、精度差、無(wú)法實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測等問(wèn)題，難以滿(mǎn)足對日益復雜的新發(fā)污染物的監測需求。此次研發(fā)的智能監測系統圍繞“無(wú)人值守、長(cháng)效穩定”的技術(shù)要求，在多功能材料創(chuàng )制、多靶標動(dòng)態(tài)識別技術(shù)研發(fā)以及全自動(dòng)分析裝備研制三方面開(kāi)展創(chuàng )新性研究，取得了一系列原創(chuàng )性、突破性成果。
在材料領(lǐng)域，科研團隊成功創(chuàng )制出多功能傳感材料。這種具有分子識別與信號增強功能的納米復合材料，能夠同時(shí)捕獲多類(lèi)污染物，極大地提升了監測的全面性和準確性。與傳統吸附劑相比，其穩定性提高了5倍以上，有效保障了監測設備在復雜環(huán)境下的長(cháng)期穩定運行。
技術(shù)層面，多靶標動(dòng)態(tài)識別技術(shù)的研發(fā)是一大亮點(diǎn)。該技術(shù)結合先進(jìn)的人工智能算法，實(shí)現了對3類(lèi)9種農藥和3類(lèi)10種抗生素的同步檢測。檢測靈敏度達到ng/mL級，意味著(zhù)能檢測出極微量的污染物，如同在一滴水中檢測出十億分之一的污染物。同時(shí)，響應時(shí)間縮短至1分鐘以?xún)?，大大提高了監測效率，能夠及時(shí)發(fā)現水體中的污染變化。
裝備方面，系統集成了全自動(dòng)分析裝備，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構建起完整的智能監測體系。該體系集成了自動(dòng)采樣、預處理、分析等多個(gè)功能模塊，可實(shí)現連續180天無(wú)人值守運行，不僅大幅減少了人力投入，運維成本也降低了70%，顯著(zhù)提升了監測工作的便捷性和經(jīng)濟性。
該智能監測系統的成功研發(fā)，實(shí)現了從傳統監測到智能化 “慧” 監測的跨越，為我國面源污染物監測提供了全新的技術(shù)路徑和有力支撐。目前，該系統已在海河、太湖等流域的示范工程中發(fā)揮重要作用，有效助力當地的水環(huán)境治理和保護工作。未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步成熟和完善，該系統有望在日常水質(zhì)監測、水產(chǎn)養殖等更多領(lǐng)域得到廣泛應用，為我國乃至全球的水環(huán)境監測和保護事業(yè)做出更大貢獻。
值得一提的是，這一重大科研成果離不開(kāi)國家“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目和農科英才“優(yōu)秀青年英才”項目的大力支持。在政策和資金的雙重保障下，科研團隊得以集中力量開(kāi)展攻關(guān)研究，最終取得了這一具有里程碑意義的成果。