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汪幼蓉 2025-05-14 【国内】 9819 人已围观

●马爱平⑧、近日▓，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⑭，并同步制定《农业面源污染智能监测技术规范》❷。

这一创新成果首次实现对流动水体中高风险抗生素⑤、农药残留等新发污染物的实时❷、在线⑳、动态监测⑫。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①，并获得2项国家发明专利授权▓。

破解多项技术难题⑳、面源污染作为非点源污染的主要形式①，具有分散性⑮、隐蔽性和复杂性等特点①，其监测治理长期面临技术挑战⑥。

质标所研究员③、博士生导师程劼带领团队❸，针对流动水体中污染物种类多⑮、含量低❶、干扰物多等难点⑭，在材料⑨、技术和装备领域实现三重突破⑳。“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⑪，能够同时捕获多类污染物⑳。相比传统吸附剂⑩，新材料稳定性提升5倍以上②，显着提高了对污染物的传感性能⑭。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❶，可作为后续进行高灵敏传感分析的基础功能材料❸。”程劼说⑭。

在多靶标动态识别技术方面⑨，团队结合人工智能算法❶，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⑮。检测灵敏度达到纳克/毫升级②，相当于在1毫升水中检测出十亿分之一克的污染物⑱，且响应时间缩短至1分钟以内⑭。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⑪，为实现实时预警监测提供了有力的技术支撑⑯。“通过采用物联网技术⑨，集成自动采样⑤、预处理⑯、传感分析等模块⑳，监测系统实现连续180天无人值守稳定运行⑯。系统运维成本降低70%⑯，显着提升了监测效率⑫。全自动设计使得系统可在河流⑲、沟渠❷、养殖塘等复杂水文环境中稳定运行⑦，耐受零下20摄氏度至50摄氏度的极端温度②，防腐蚀设计更使其适用于高盐度水域❸。”程劼说⑲。

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⑩，耗时费力①。新系统可实现无人值守运行⑯，大幅减少了人力投入⑤，有效提高了监测效率⑱。在海河流域的示范工程中⑭，人力成本降低约60%⑳，监测频次却提高了3倍⑱。”程劼说⑤。

目前⑳，该系统已在太湖①、海河等流域投入示范应用⑦，成效显着⑮。

通过将监测数据实时上传至云端平台⑱，并结合GIS技术生成污染热力图⑥，系统预警准确率超过90%①。在太湖流域的试点中⑯，系统成功捕捉到水体中抗生素和农药残留的异常波动❸，为管理部门提供了精准的污染溯源依据⑥。

该系统的研发不仅解决了技术难题⑯，更在环境监测领域带来了科学范式的转变⑤。“传统监测侧重于单一污染物的静态分析❸，而新系统通过多靶标动态识别和大数据分析⑩，实现了污染物的关联性分析②。”程劼说⑲。

结合污染热力图⑬，管理部门可精准定位污染高发区域⑭，制定靶向治理措施⑫。例如⑦，该系统可助力农药残留超标源头的精准溯源❷，使相关部门可快速对周边农田进行重点监管⑲，有效减少了污染物入河量⑳。

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⑳，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⑩，填补了抗生素❷、农药残留等新发面源污染智能监测领域的空白⑪，而且推动了监测体系的规范化建设❸。

程劼表示①，下一步该系统将新增全氟化合物④、内分泌干扰物⑬、微塑料等新污染物的检测功能③，进一步拓宽监测范围⑫。同时⑳，系统有望应用于更多领域⑥，在城市供水③、饮用水源地等场景部署⑰，保障居民饮水安全⑩。“该系统还可在规模化养殖场推广③，监测养殖尾水中的污染物②，助力绿色养殖⑩。广东某对虾养殖基地已计划引入该系统⑲，以控制抗生素残留⑥，提升产品竞争力⑭。在河流⑥、湖泊生态修复工程中❸，该系统可动态评估修复效果❸，为生态管理提供数据支持❶。”程劼说❸。据《科技日报》