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贺翠彤 2025-05-14 【国内】 8545 人已围观

●马爱平⑯、近日⑧，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所农业环境污染物研究室成功研发出全球首套面源污染智能监测系统⑦，并同步制定《农业面源污染智能监测技术规范》❶。

这一创新成果首次实现对流动水体中高风险抗生素⑪、农药残留等新发污染物的实时⑳、在线⑲、动态监测⑰。相关研究成果已发表于《聚集体》《分析化学》《美国化学会材料快报》等国际权威期刊▓，并获得2项国家发明专利授权⑰。

破解多项技术难题⑯、面源污染作为非点源污染的主要形式⑯，具有分散性②、隐蔽性和复杂性等特点❷，其监测治理长期面临技术挑战⑲。

质标所研究员①、博士生导师程劼带领团队⑲，针对流动水体中污染物种类多⑪、含量低③、干扰物多等难点⑧，在材料▓、技术和装备领域实现三重突破⑪。“我们开发出具有分子识别与信号增强功能的纳米复合材料❷，能够同时捕获多类污染物⑧。相比传统吸附剂⑮，新材料稳定性提升5倍以上❶，显着提高了对污染物的传感性能⑳。这种材料可实现对水体中的抗生素③、农药残留等痕量污染物的高效富集与‘分子指纹’信号增强⑱，可作为后续进行高灵敏传感分析的基础功能材料⑮。”程劼说⑭。

在多靶标动态识别技术方面⑤，团队结合人工智能算法⑥，系统实现了对3类9种农药和3类10种抗生素的特异性识别与同步检测⑲。检测灵敏度达到纳克/毫升级⑪，相当于在1毫升水中检测出十亿分之一克的污染物⑲，且响应时间缩短至1分钟以内⑳。这一技术突破解决了多类多种污染物同时动态识别的难题⑫，为实现实时预警监测提供了有力的技术支撑①。“通过采用物联网技术❶，集成自动采样⑨、预处理⑲、传感分析等模块⑦，监测系统实现连续180天无人值守稳定运行①。系统运维成本降低70%❶，显着提升了监测效率⑯。全自动设计使得系统可在河流▓、沟渠⑭、养殖塘等复杂水文环境中稳定运行①，耐受零下20摄氏度至50摄氏度的极端温度④，防腐蚀设计更使其适用于高盐度水域⑮。”程劼说⑱。

示范应用成效显着“传统监测方式依赖人工采样和实验室分析⑰，耗时费力⑨。新系统可实现无人值守运行▓，大幅减少了人力投入⑳，有效提高了监测效率⑬。在海河流域的示范工程中⑭，人力成本降低约60%⑪，监测频次却提高了3倍⑦。”程劼说▓。

目前⑳，该系统已在太湖⑩、海河等流域投入示范应用⑩，成效显着❸。

通过将监测数据实时上传至云端平台⑨，并结合GIS技术生成污染热力图⑥，系统预警准确率超过90%⑲。在太湖流域的试点中❸，系统成功捕捉到水体中抗生素和农药残留的异常波动⑳，为管理部门提供了精准的污染溯源依据①。

该系统的研发不仅解决了技术难题❷，更在环境监测领域带来了科学范式的转变④。“传统监测侧重于单一污染物的静态分析⑤，而新系统通过多靶标动态识别和大数据分析▓，实现了污染物的关联性分析⑤。”程劼说⑮。

结合污染热力图▓，管理部门可精准定位污染高发区域⑨，制定靶向治理措施④。例如⑫，该系统可助力农药残留超标源头的精准溯源⑳，使相关部门可快速对周边农田进行重点监管⑫，有效减少了污染物入河量⑦。

在面源污染智能监测系统不断应用于众多流域监测的基础上⑥，团队制定了《农业面源污染智能监测技术规范》②。该规范不仅为行业提供了标准化框架❸，填补了抗生素③、农药残留等新发面源污染智能监测领域的空白⑩，而且推动了监测体系的规范化建设⑫。

程劼表示⑳，下一步该系统将新增全氟化合物⑮、内分泌干扰物⑭、微塑料等新污染物的检测功能⑰，进一步拓宽监测范围⑲。同时⑫，系统有望应用于更多领域①，在城市供水⑩、饮用水源地等场景部署❷，保障居民饮水安全⑨。“该系统还可在规模化养殖场推广⑦，监测养殖尾水中的污染物❸，助力绿色养殖⑮。广东某对虾养殖基地已计划引入该系统⑫，以控制抗生素残留①，提升产品竞争力⑯。在河流⑦、湖泊生态修复工程中⑦，该系统可动态评估修复效果⑬，为生态管理提供数据支持⑰。”程劼说⑲。据《科技日报》