点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:十亿分之一克水体污染物,1分钟“揪出”!
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

十亿分之一克水体污染物,1分钟“揪出”!

来源:科技日报2025-04-29 09:50

  近日,中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所(以下简称“质标所”)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,并同步制定《农业面源污染智能监测技术规范》。

  这一创新成果首次实现对流动水体中高风险抗生素、农药残留等新发污染物的实时、在线、动态监测。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。

  破解多项技术难题

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

  质标所研究员、博士生导师程劼带领团队,针对流动水体中污染物种类多、含量低、干扰物多等难点,在材料、技术和装备领域实现三重突破。

  “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,能够同时捕获多类污染物。相比传统吸附剂,新材料稳定性提升5倍以上,显著提高了对污染物的传感性能。这种材料可实现对水体中的抗生素、农药残留等痕量污染物的高效富集与‘分子指纹’信号增强,可作为后续进行高灵敏传感分析的基础功能材料。”程劼说。

  在多靶标动态识别技术方面,团队结合人工智能算法,系统实现了对3类9种农药(包括有机磷类、烟碱类、苯并咪唑类)和3类10种抗生素(涵盖喹诺酮类、四环素类、磺胺类)的特异性识别与同步检测。检测灵敏度达到纳克/毫升级(ng/mL),相当于在1毫升水中检测出十亿分之一克的污染物,且响应时间缩短至1分钟以内。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,为实现实时预警监测提供了有力的技术支撑。

  “通过采用物联网技术,集成自动采样、预处理、传感分析等模块,监测系统实现连续180天无人值守稳定运行。系统运维成本降低70%,显著提升了监测效率。全自动设计使得系统可在河流、沟渠、养殖塘等复杂水文环境中稳定运行,耐受零下20摄氏度至50摄氏度的极端温度,防腐蚀设计更使其适用于高盐度水域。”程劼说。

  示范应用成效显著

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

  目前,该系统已在太湖、海河等流域投入示范应用,成效显著。

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

  该系统的研发不仅解决了技术难题,更在环境监测领域带来了科学范式的转变。

  “传统监测侧重于单一污染物的静态分析,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。”程劼说。

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

  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,团队制定了《农业面源污染智能监测技术规范》。该规范不仅为行业提供了标准化框架,填补了抗生素、农药残留等新发面源污染智能监测领域的空白,而且推动了监测体系的规范化建设。

  程劼表示,下一步该系统将新增全氟化合物、内分泌干扰物、微塑料等新污染物的检测功能,进一步拓宽监测范围。同时,系统有望应用于更多领域,在城市供水、饮用水源地等场景部署,保障居民饮水安全。

  “该系统还可在规模化养殖场推广,监测养殖尾水中的污染物,助力绿色养殖。广东某对虾养殖基地已计划引入该系统,以控制抗生素残留,提升产品竞争力。在河流、湖泊生态修复工程中,该系统可动态评估修复效果,为生态管理提供数据支持。”程劼说。(马爱平)

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 全国第十二届残运会暨第九届特奥会闭幕

  • “冰城”大雪人亮相

独家策划

推荐阅读
长途出行,电动汽车、充电桩随处可见;冬天取暖,不再以烧煤为主,而转为电采暖……今天,我们身边用能电气化的场景愈发常见。
2025-12-16 10:13
记者从2026中国信通院深度观察报告会上获悉:“十四五”时期,我国6G发展处于愿景需求定义清晰、技术突破初见成效、标准研究全面启动的关键阶段。
2025-12-16 10:06
相较西方国家而言,中国现代科研体系起步较晚,直至改革开放后才重建硕博制度,科研力量逐步壮大。(作者系中国科学院院士,本报记者冯丽妃据其在新疆科普专家报告团活动中的发言整理)  《中国科学报》 (2025-12-16 第1版 要闻)
2025-12-16 10:02
种子休眠是指种子在适宜发芽的条件下仍“按兵不动”,直到环境真正安全才“启动”发芽,是农作物在驯化过程中被深刻改造的关键性状之一。研究发现,一个名为MKK3的基因通过“拷贝数+激酶活性”双轮驱动,塑造了大麦在全球不同气候区的休眠节律。
2025-12-16 09:58
区块链、云计算等技术的应用,正推动畜牧业形成从养殖到消费的全程数字化溯源体系,提升整体协同效率,创造产业协同新价值。推动数字技术与畜牧业深度融合,有赖于构建多方参与、协同推进的长效机制。
2025-12-16 09:55
作为国际上首个建成的新一代超大规模、超高精度的中微子实验装置,这里吸引着全世界的目光。细数这一年,更多创新成果从“实验室”走向“生产线”并落地应用场景,创新“势能”向经济“动能”不断转化。
2025-12-16 09:52
深海、极地,这两个词给普通人带来的是神秘又浪漫的感觉。但对于一线科研人员来说,却意味着枯燥与艰辛:在狭小的潜水器球舱里工作9个小时,为了工作甚至不敢多喝水;在零下十几摄氏度的后甲板上作业,海风吹在脸上如刀割般疼痛;在高达13级的风暴中,晕船到无法站立……
2025-12-15 09:56
12月12日中午,在北京中国科学院国家天文台会议室内,研究员刘继峰、王亚楠与中国科学院大学副教授黄样、华中科技大学教授雷卫华等正在聚焦1.2亿光年外的一场“宇宙风暴”—— 一颗恒星被超大质量黑洞撕裂,残骸形成炽热的吸积盘,并驱动喷流同步摆动。
2025-12-15 09:53
 研究团队通过分析271个沉积物样本和86个岩芯的高分辨率记录,构建了迄今为止最完整的南极沿岸冰间湖沉积物数据库,并量化了其碳储存效率。
2025-12-15 09:48
14日从中国海油获悉,随着亚洲第一深水导管架平台“海基二号”最后一口生产井投用,我国首个深水油田——流花油田二次开发项目实现全面投产,标志着我国在深水复杂油藏开发领域实现重大跨越。
2025-12-15 09:47
以市场需求为导向,充分发挥企业创新主体作用,便有利于我们敏锐地捕捉到技术链中的薄弱环节。
2025-12-15 09:44
新华社北京12月12日电 由中央网信办主办的2025中国正能量网络精品征集展播活动12日启动。
2025-12-12 13:08
记者11日从中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称“卫星创新院”)获悉,轻舟货运飞船初样件已完成多项关键技术验证,进入整体测试阶段。
2025-12-12 09:55
近日,中国石油大庆古龙陆相页岩油国家级示范区年产量突破100万吨,实现页岩油规模化效益开采。
2025-12-12 09:50
2026年1月1日起,我国将禁止生产含汞体温计和含汞血压计。
2025-12-12 09:48
11日,中国科学院紫金山天文台“银河画卷”(MWISP)巡天计划(以下简称“巡天计划”)正式向全球公开首批毫米波分子谱线观测数据。
2025-12-12 09:47
截至12月9日24时,哈密—重庆±800千伏特高压直流输电工程(以下简称“疆电入渝”工程)自今年6月10日投运以来,累计外送电量已达101.2亿千瓦时。
2025-12-12 09:45
加快培育壮大数据产业,以区域协同数智化发展带动数据产业集群、数字产业集群做大做强。以兼顾标准互认、质量保障和安全可信的制度体系,护航数据产品服务流通交易、变现增值。数字经济具有数据资源依赖度高、技术知识人才密集、高融合渗透性及行业覆盖面广等特点。
2025-12-11 10:16
光明日报西宁12月10日电 记者万玛加、王雯静日前从国网青海省电力公司获悉,青海电力交易中心与北京电力交易中心、吉林电力交易中心“三网”联动,共同达成跨省跨区中长期外送电力交易,交易电量自12月8日起执行至31日止,累计交易电量1876万千瓦时。
2025-12-11 10:15
2020年12月,科技部在苏州高新区等13家国家高新区启动首批试点,探索实施“创新积分制”,对企业创新能力进行量化评价,引导金融机构精准支持科技创新。联动实施“创新积分制”和科技创新专项担保计划,累计向21家银行推荐超过17万家科技型中小企业,签订贷款合同超2900亿元……
2025-12-11 10:15
加载更多