我國(guó)成功研發(fā)全球首套面源污染智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，引領(lǐng)水體污染監(jiān)測(cè)新變革
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所（質(zhì)標(biāo)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(cè)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(cè)系統(tǒng)，并制定了《農(nóng)業(yè)面源污染智能監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。這一成果填補(bǔ)了全球在流動(dòng)水體中高風(fēng)險(xiǎn)抗生素、農(nóng)藥殘留等新發(fā)面源污染物實(shí)時(shí)、在線、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的空白，標(biāo)志著我國(guó)在農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)上達(dá)到國(guó)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(guó)化學(xué)會(huì)材料快報(bào)》等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表，并獲得2項(xiàng)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(lái)源之一，其監(jiān)測(cè)工作長(zhǎng)期面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段往往存在效率低、精度差、無(wú)法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，難以滿足對(duì)日益復(fù)雜的新發(fā)污染物的監(jiān)測(cè)需求。此次研發(fā)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圍繞“無(wú)人值守、長(zhǎng)效穩(wěn)定”的技術(shù)要求，在多功能材料創(chuàng)制、多靶標(biāo)動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù)研發(fā)以及全自動(dòng)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(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)制出多功能傳感材料。這種具有分子識(shí)別與信號(hào)增強(qiáng)功能的納米復(fù)合材料，能夠同時(shí)捕獲多類污染物，極大地提升了監(jiān)測(cè)的全面性和準(zhǔn)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(cè)設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
技術(shù)層面，多靶標(biāo)動(dòng)態(tài)識(shí)別技術(shù)的研發(fā)是一大亮點(diǎn)。該技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的人工智能算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)3類9種農(nóng)藥和3類10種抗生素的同步檢測(cè)。檢測(cè)靈敏度達(dá)到ng/mL級(jí)，意味著能檢測(cè)出極微量的污染物，如同在一滴水中檢測(cè)出十億分之一的污染物。同時(shí)，響應(yīng)時(shí)間縮短至1分鐘以內(nèi)，大大提高了監(jiān)測(cè)效率，能夠及時(shí)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(dòng)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(cè)體系。該體系集成了自動(dòng)采樣、預(yù)處理、分析等多個(gè)功能模塊，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)180天無(wú)人值守運(yùn)行，不僅大幅減少了人力投入，運(yùn)維成本也降低了70%，顯著提升了監(jiān)測(cè)工作的便捷性和經(jīng)濟(jì)性。
該智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)到智能化 “慧” 監(jiān)測(cè)的跨越，為我國(guó)面源污染物監(jiān)測(cè)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(dāng)?shù)氐乃h(huán)境治理和保護(hù)工作。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和完善，該系統(tǒng)有望在日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為我國(guó)乃至全球的水環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。
值得一提的是，這一重大科研成果離不開國(guó)家“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目和農(nóng)科英才“優(yōu)秀青年英才”項(xiàng)目的大力支持。在政策和資金的雙重保障下，科研團(tuán)隊(duì)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。