「100家實驗室」專題:訪北京農產品質量檢測與農田環境監測技術...

　　為廣泛徵求用戶的意見和需求，了解中國科學儀器的市場情況和應用情況，儀器信息網自2008年6月1日開始，對不同行業有代表性的「100家實驗室」進行走訪參觀。近日，儀器信息網工作人員參觀訪問了本次活動的第四十二站：北京農產品質量檢測與農田環境監測技術研究中心。

　　北京農產品質量檢測與農田環境監測技術研究中心(以下簡稱中心)成立於2007年4月，是北京市科委和北京市農林科學院公益型院所科研體制改革的試點單位。中心整合了北京市農林科學院六個研究所專業檢測技術資源，形成了擁有「中國實驗室國家認可(CNAS)」、「農業部果品及苗木質量監督檢驗測試(CMA)」、「農業部蔬菜種子質量監督檢驗測試(CMA)」、「北京市肥料質量監督檢驗(CMA)」、「農業部農藥登記試驗單位」、「北京市實驗室計量認證資質(CMA)」等6項認證資質的綜合性科研機構。近日儀器信息網工作人員拜訪參觀了北京農產品質量檢測與農田環境監測技術研究中心(以下簡稱中心)，中心潘立剛博士熱情接待了到訪人員，並介紹了中心的基本情況。

　　中心由北京市農林科學院李雲伏院長親自兼任主任。中心採取學術委員會領導下的首席專家負責制，聘請院內外12名本領域知名專家組成學術委員會，委任在檢測技術信息化方面具有突出貢獻的王紀華研究員任首席專家，帶領一支高效、精幹、勇於創新的科研隊伍。目前直接從事農產品質量與農田環境相關研究工作的在職科研人員40多人，客座研究及科研輔助人員近百人。此外，中心還和高校合作招收研究生，目前已有1名博士後在站，3名博士在讀，4名碩士在讀。

　　北京農產品質量檢測與農田環境監測技術研究中心

　　承擔新標準制定

　　潘立剛博士介紹說：「目前中心承擔了農業部的兩項方法標準制定：一是快速檢測採樣方法規則：當下快速檢測的應用非常多，快速檢測具有精度低、速度快、覆蓋範圍大的特點。快速檢測大多數採用了表面採樣的方法，這種方法雖然簡單方便但沒有統一的標準。因此需要深入研究確定採樣方法、採樣數量、採樣步驟等具體的標準。」

　　「二是農業科學儀器分類與代碼標準：這是和中國農科院合作的一個項目，希望能有利於對國內的農業科學儀器進行管理。這項工作重點在於確定分類的標準，分類標準要得到行業內的普遍認可才行，現在該標準的初稿已經完成，農業部準備正式發布公告徵求意見。」

　　聯合發起成立北京農產品質量安全學會　

　　2009年11月，中心與中國農科院農業質量標準與檢測技術研究所、北京市植物保護站、北京市農業環境監測站、農業部農產品質量安全中心、中國農業大學食品學院等多家單位於聯合發起成立了北京農產品質量安全學會(以下簡稱學會)，中心為學會辦事機構掛靠單位。學會主要開展檢測技術服務、科研需求調研、知識普及、學術交流、成果展示、基地建設等六個方面的工作。

　　潘立剛博士介紹說：「學會目前已經開展了房山汙染農田治理、懷柔西洋參重茬現象、大興區西瓜產地土壤中碘分布以及西瓜果實中能否富碘等科研項目，為首都農業的健康發展提供實際的技術支持。此外，學會還組織參加一些展覽培訓活動，向市民宣傳農產品質量安全方面的知識。今後學會還會繼續深入的開展農業科研、檢測技術服務、公益性的宣傳培訓等方面的活動。」　

　　農田環境監測——對北京的農田進行全面評價

　　潘立剛博士介紹說「農田環境監測是我們的一個特色，其包括兩大部分，一是對農田的土壤質量和灌溉水質進行分析監測;二是對田間作物生理的監控，即農田的植物生理指標測定，如光合作用、呼吸效率、葉片大小以及最後的產量估測等。」

　　「目前，中心與地勘局，農業環境監測站合作對北京地區的農田土壤質量進行全面評價。由於北京農田面積比較小，都市型現代農業要求高，所以有望在全國率先『摸清家底』。中心已在大興區、順義區以及京承路沿線獲得大量有關土壤中重金屬、養分數據。獲取數據只是第一步，之後還需要分析大量數據，尋找規律，如風、河流、工礦企業、道路等對農田環境的影響。最理想的是能建立農田環境監測系統，輸入歷史數據，對汙染物的分布和遷移規律建立數學模型，甚至建立專家系統，這樣就可以進行預警或指導農業種植布局。」　　

　　檢測信息化技術——自主開發新儀器，構建近紅外穀物品質分析網絡

　　「由於中心的前身依託國家農業信息化工程技術研究中心組建，因此在檢測信息化技術研究方面獨具優勢」，潘立剛博士表示：「這也是中心的一個特色，一些信息化技術如遠程數據傳送可以實現在田間採樣分析的同時將檢測結果傳送回監控中心，進行實時監控;數據可視化表達讓分析檢測結果表達的更加清楚，這樣不僅是專業人員，每個人都能看懂;數據鎖定技術可以確保樣品檢測結果更加可靠，分析人員不去田間就沒法獲得當地的GPS。並且在檢測的同時能夠獲得採樣點的檢測結果和坐標定位，並且能同時對數據加密，數據不能隨意篡改。」

　　潘立剛博士介紹說，結合檢測信息化技術，研究中心自主研發了兩款儀器：可攜式X射線重金屬分析儀、果蔬汙染物三合一可攜式檢測儀，並與普析通用儀器有限公司和韓國美卡西斯(北京)科技公司共同開展分析儀器研發平臺建設。

　　可攜式X射線重金屬分析儀中引入GPS定位和上位機軟體空間分析功能，不僅可以在田間快速同步檢測20多種重金屬，而且使重金屬定量信息與取樣點的位置信息在米級精度上實時匹配，還可以對土壤中重金屬含量進行空間插值、分布特徵分析、汙染原因查找、汙染等級評價和專題圖可視化表達，當數據累積到一定程度甚至可以實現預警。該儀器先後獲得國家發明專利和實用新型專利授權。目前該儀器已在北京、天津、河北、吉林、遼寧、雲南、山東、江蘇、湖北、重慶等10個示範區進行示範應用。

　　自主研發的XRF7可攜式X射線重金屬檢測儀

　　果蔬汙染物三合一可攜式檢測儀採用了酶抑制法和化學法，通過自主研發的多通道專利技術，集成了果蔬類農產品中有機磷和氨基甲酸酯農藥殘留、亞硝酸鹽和重金屬鉛含量三合一檢測功能，實現了儀器小型化、多功能、高效率(可同時檢測多個樣品)、產地現場活體採樣的特點;儀器自帶GPS模塊，使測試信息與取樣點的位置信息在米級精度上實時匹配;具有數據實時遠程傳輸和測定數據安全鎖定功能;與儀器配套的上位機軟體可以對檢測數據進行插值、空間分布特徵分析評價和專題圖可視化表達。

　　自主研發的HISFM-FW果蔬汙染物三合一可攜式檢測儀

　　中心信息化技術方面的另一項工作重點是構建農業部公益性行業科技專項「主要農作物調優栽培信息化技術」中的近紅外穀物品質分析網絡。目前在北京、河北、河南、山東、江蘇、浙江、湖南、黑龍江、吉林等地30多家科研院所、農業推廣站、食品企業、農業科技園等建立了網絡節點，每個網絡節點都配備了福斯InfratecTM 1241近紅外穀物品質分析儀，共同開展樣本獲取、聯網檢測和數據傳輸工作，現在已經積累了近萬份穀物樣品和近十萬條數據，首次在全國糧食主產區構建起近紅外穀物品質分析網絡。中心負責近紅外穀物品質分析網絡中心的建設、運維、數據傳輸、標準下達和分析評價，具有制定定標規範和檢測標準的能力。潘立剛博士介紹說「十二五期間我們打算進一步擴大這一項目，積累更多數據，對穀物品質進行準確評價。為了讓近紅外穀物品質分析網絡中心能健康發展，以後中心也會考慮商業運作。」

　　福斯Infratec^TM 1241近紅外穀物品質分析儀　

　　工欲善其事必先利其器

　　中心承擔了多項國家科研項目，同時還開展公益性的檢測服務工作。這些工作的開展和相應的儀器配置是分不開的。研究中心目前擁有常規分析儀器、無機分析儀器、有機分析儀器和植物生理生化分析儀器等。

　　常規分析儀器

　　裝備電子天平、旋轉蒸發儀、微波消解儀、加速溶劑萃取儀、分光光度計、人工氣候箱等常規儀器和設施，主要開展樣品前處理、比色、滴定、過濾、乾燥、燃燒等基於物理和化學方法的常規分析檢測工作。

　　戴安ASE 300快速溶劑萃取儀

　　圖註：主要用於快速提取固體或半固體樣品，大大縮短萃取時間，提高萃取效率，減少萃取溶劑用量，顯著降低了單個樣品的提取費用，具有節省溶劑、快速、健康環保、自動化程度高等優點。

　　無機分析儀器

　　裝備電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES)、原子吸收光譜分析儀、原子螢光光譜分析儀、元素分析儀、流動注射分析儀、螢光分光光度計、凱氏定氮儀、纖維素測定儀等，開展土壤養分、重金屬汙染物檢測與監測，農產品品質、水質與水環境評價，以及測土配方施肥等科研和分析檢測工作。

　　英國SEAL AutoAnalyzer3 流動注射分析儀

　　圖註：流動注射分析儀基於雙光束分光比色原理，採用空氣片段連續流動分析(CFA)技術進行的自動樣品分析，適用於水、土壤提取液、飲料或混合物中硝酸鹽、氮、氨、硫化物、硼化物和磷酸鹽等多種物質檢測。儀器優點在於全自動操作、低的檢測限、高精度和重複性、低試劑消耗，檢測效率達每小時40～100樣品。

　　德國Elementar VARIO Macro元素分析儀

　　有機分析儀器

　　裝備凝膠滲透色譜氣相色譜質譜聯用儀(GPC-GC-MS)、超高壓液相色譜質譜聯用儀(UPLC-MS/MS)、氣相色譜儀、液相色譜儀、紅外顯微成像儀、半自動快速微生物鑑定儀等，開展有機汙染物、農獸藥殘留、農產品品質和生物技術在檢測中應用等科研和分析檢測工作。

　　瑞士步琪NIRLab N-200近紅外光譜儀

　　珀金埃爾默Spectrum 400傅立葉變換紅外顯微成像儀

　　圖註：紅外顯微鏡技術是在紅外光譜儀的基礎上，將紅外光路引出到外接的顯微鏡上，通過顯微鏡就可得到待測物的直觀圖像。在此基礎上直接選擇待測物的特定區域進行紅外光譜掃描，得到特定區域的高質量紅外光譜圖。具有靈敏度高、吸光度準確、制樣方便等特點。

　　島津 GPC-GC-MS-QP2010凝膠滲透色譜/氣相色譜/質譜聯用儀

　　圖註：與氣相色譜相比，氣質聯用可以通過特徵離子更準確地對待測物進行定性。與凝膠色譜的聯用，大幅度的提高了樣品前處理的效率。

　　沃特世UPLC-MS/MS超高壓液相色譜質譜聯用儀

　　圖註：液相色譜質譜聯用儀在農產品質量檢測方面有著廣泛的應用，主要用於不易揮發性化合物分析測定、極性化合物的分析測定、熱不穩定化合物的分析測定、大分子量化合物(包括蛋白、多肽、多聚物等)的分析測定。　　

　　植物生理生化分析儀器

　　裝備小型自動氣象站、地物光譜儀、冠層分析儀、雷射葉面積儀、葉綠素螢光分析儀、凝膠成像系統，以及多種溫光電傳感器等，開展農業生態環境監測、室內和田間植物生理生化指標測定方法研究和服務。

　　美國Davis 氣象測量站

　　圖註：Davis 氣象測量站，是一臺全自動化氣象數據收集的測量記錄儀，能測量並記錄氣壓、氣溫、溼度、風向、風速、雨量等氣象變化數值，還能計算寒風指數、露點溫度、體感溫度，及做簡易的氣象預報、暴雨警報。

　　美國LI-COR LI-6400可攜式光合作用測定系統

　　圖註：原位獲取植物葉片的光合參數及小環境參數，可用於研究植物光合作用的動態變化、植物光合作用的比較、植物光合作用與環境因子的關係、逆境條件下植物光合作用的變化、抗逆植物的篩選。

　　美國CID CI-203可攜式雷射葉面積儀

　　圖註：利用雷射技術方便、快速地測量植物離體和活體葉片的面積、長度、寬度、周長、長寬比和形狀因子。

　　後記

　　在參觀交流過程中，中心承擔的多項科研任務以及機構管理運行機制給筆者留下了深刻的印象。

　　在科學研究方面，雖然中心在農產品質量監督領域，屬於成立時間較短的研究機構，但它充分發揮了自己的固有優勢獨闢蹊徑，在信息化技術與農田環境監測方面走出一條與眾不同的發展之路，並取得了不錯的成績，在短時間內得到了許多同行的認可。去年中心又申請到了一項經費達400萬元的科研項目，目前根據科研需要中心正在不斷購進儀器設備。

　　在科研管理上，中心整合了北京市農林科學院六個研究所的專業檢測技術人員，共同開展課題研究，改變了檢測技術人員在科研機構的弱勢地位，充分調動了大家工作的積極性，讓每個人都各盡其能，促進了中心的科研工作進展。

　　此外，中心在自我發展的同時，也利用自己的技術優勢，深入到田間，為農業生產遇到的問題提供解決方案，並且能聯繫一線工作者，讓普通老百姓有機會更好的了解農產品質量安全。

採訪編輯：秦麗娟