我國成功研發(fā)全球首套面源污染智能監(jiān)測系統(tǒng)，引領(lǐng)水體污染監(jiān)測新變革
近日，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所（質(zhì)標所）農(nóng)業(yè)環(huán)境污染物研究室在農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)，并制定了《農(nóng)業(yè)面源污染智能監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》。這一成果填補了全球在流動水體中高風險抗生素、農(nóng)藥殘留等新發(fā)面源污染物實時、在線、動態(tài)監(jiān)測的空白，標志著我國在農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)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》《美國化學會材料快報》等國際權(quán)威期刊發(fā)表，并獲得2項發(fā)明專利授權(quán)。目前，該系統(tǒng)已在海河、太湖等流域的示范工程中投入應(yīng)用，成效顯著。農(nóng)業(yè)面源污染作為水體污染的重要來源之一，其監(jiān)測工作長期面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)監(jiān)測手段往往存在效率低、精度差、無法實時在線監(jiān)測等問題，難以滿足對日益復雜的新發(fā)污染物的監(jiān)測需求。此次研發(fā)的智能監(jiān)測系統(tǒng)圍繞“無人值守、長效穩(wěn)定”的技術(shù)要求，在多功能材料創(chuàng)制、多靶標動態(tài)識別技術(shù)研發(fā)以及全自動分析裝備研制三方面開展創(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，能夠同時捕獲多類污染物，極大地提升了監(jiān)測的全面性和準確性。與傳統(tǒng)吸附劑相比，其穩(wěn)定性提高了5倍以上，有效保障了監(jiān)測設(shè)備在復雜環(huán)境下的長期穩(wěn)定運行。
技術(shù)層面，多靶標動態(tài)識別技術(shù)的研發(fā)是一大亮點。該技術(shù)結(jié)合先進的人工智能算法，實現(xiàn)了對3類9種農(nóng)藥和3類10種抗生素的同步檢測。檢測靈敏度達到ng/mL級，意味著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，響應(yīng)時間縮短至1分鐘以內(nèi)，大大提高了監(jiān)測效率，能夠及時發(fā)現(xiàn)水體中的污染變化。
裝備方面，系統(tǒng)集成了全自動分析裝備，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建起完整的智能監(jiān)測體系。該體系集成了自動采樣、預(yù)處理、分析等多個功能模塊，可實現(xiàn)連續(xù)180天無人值守運行，不僅大幅減少了人力投入，運維成本也降低了70%，顯著提升了監(jiān)測工作的便捷性和經(jīng)濟性。
該智能監(jiān)測系統(tǒng)的成功研發(fā)，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)監(jiān)測到智能化 “慧” 監(jiān)測的跨越，為我國面源污染物監(jiān)測提供了全新的技術(shù)路徑和有力支撐。目前，該系統(tǒng)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?shù)氐乃h(huán)境治理和保護工作。未來，隨著技術(shù)的進一步成熟和完善，該系統(tǒng)有望在日常水質(zhì)監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖等更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為我國乃至全球的水環(huán)境監(jiān)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國家“十四五”重點研發(fā)計劃青年科學家項目和農(nóng)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展攻關(guān)研究，最終取得了這一具有里程碑意義的成果。