我國研究人員建立食品農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)庫
[2017/11/24]
吃水果怕有農(nóng)藥，買蔬菜也怕有農(nóng)藥，“談農(nóng)藥色變”成為當下中國比較普遍的現(xiàn)象，完全禁止農(nóng)藥的使用并不現(xiàn)實，研究出一套科學的農(nóng)藥殘留監(jiān)測體系是當務之急。
筆者獲悉，中國工程院院士、中國檢驗檢疫科學研究院研究員龐國芳團隊圍繞世界常用的1200多種農(nóng)藥和化學污染物展開研究，在高分辨質(zhì)譜技術+互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)科學、地理信息多元融合技術研發(fā)等3個方面取得了原創(chuàng)性突破，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留監(jiān)測技術信息化、監(jiān)測大數(shù)據(jù)處理智能化及風險溯源可視化，并達到世界先進水平。
在上述多元融合技術的支持下，目前我國農(nóng)藥殘留監(jiān)測結果數(shù)據(jù)庫已具雛形，31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留狀況可一覽無余�！斑@將促使我國食品安全狀況大大改觀�！饼媷几嬖V筆者，這項工作不只是食品安全問題，還關系到國泰民安、國家形象。
每種農(nóng)藥都有電子身份證
實踐證明，農(nóng)藥在保護農(nóng)作物生長、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、保障農(nóng)產(chǎn)品儲存質(zhì)量等方面起到了至關重要的作用。但由于其生物活性，殘留農(nóng)藥對食品安全、生態(tài)環(huán)境的影響不可避免，也使農(nóng)藥飽受詬病。
事實上，并不只有中國使用農(nóng)藥，歐盟、美國、日本等國都在使用。相比較而言，他們均建立了較完善的法律法規(guī)和殘留監(jiān)控體系，制定了農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥最大殘留限量。
據(jù)悉，農(nóng)藥最大殘留限量是食品安全標準，也是國際貿(mào)易進出口的門檻，更是食品安全監(jiān)控體系的重要標準之一。
龐國芳介紹，目前歐盟、美國和日本已制定的農(nóng)藥最大殘留限量標準分別為162248項、39147項和51600項。今年6月，我國實公布的新版《食品安全國家標準——食品中農(nóng)藥最大殘留限量》，但僅規(guī)定了食品中433種農(nóng)藥的4140項最大殘留限量標準。
我國作為農(nóng)業(yè)大國，是世界上農(nóng)藥生產(chǎn)和消費比較高的國家。數(shù)據(jù)顯示，2000~2015年我國化學農(nóng)藥原藥產(chǎn)品從60萬噸/年增加到374萬噸/年，農(nóng)藥化學污染物已經(jīng)是當前食品安全源頭污染的主要來源之一。
龐國芳團隊研究發(fā)現(xiàn)，我國“菜籃子”中殘留農(nóng)藥風險隱患依然不能忽視，高劇毒和違禁農(nóng)藥仍有檢出�！拔覈形葱纬捎袊栏裣到y(tǒng)法律法規(guī)做保障的殘留監(jiān)控體系。”
作為農(nóng)藥殘留監(jiān)控體系的重要支撐技術手段，監(jiān)測方法的科學性和可操作性被看作是確保殘留監(jiān)控體系有效運轉(zhuǎn)的基石和保障。
據(jù)介紹，目前歐盟、美國和日本農(nóng)藥殘留監(jiān)控體系采用的監(jiān)測技術多為氣相色譜和液相色譜技術，以及低分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術。近年來，發(fā)展起來的高分辨質(zhì)譜是質(zhì)譜技術的一種，逐漸成為農(nóng)藥殘留非靶向篩查的發(fā)展方向，近年來其應用數(shù)量顯著增加，常見的高分辨質(zhì)譜包括傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜、四極桿—飛行時間質(zhì)譜等。
筆者在采訪中了解到，龐國芳團隊采用液相色譜—四極桿—飛行時間質(zhì)譜和氣相色譜—四極桿—飛行時間質(zhì)譜研究，開發(fā)了世界常用1200多種農(nóng)藥和化學污染物的一級精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、二級碎片離子譜圖庫。
在此基礎上，他們?yōu)?200多種農(nóng)藥和化學污染物的每種都建立了一個自身獨有的電子身份證，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留的檢測，以電子標準取代農(nóng)藥實物標準作參比的傳統(tǒng)鑒定方法，并實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留由靶向檢測向非靶向篩查的跨越式發(fā)展。
“其檢測能力遠遠超過了目前歐盟、美國和日本農(nóng)藥殘留監(jiān)測技術的實力，從而大大提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障能力�！饼媷几嬖V筆者。
據(jù)悉，這項新技術檢測的水果蔬菜種類覆蓋范圍達到18類150種，其中85%屬于國家農(nóng)藥最大殘留限量標準列明品種，緊扣國家標準反映市場真實情況。
農(nóng)藥殘留報告實現(xiàn)“一鍵下載”
但問題隨之而來，鑒于非靶標農(nóng)藥殘留偵測技術的高度數(shù)字化、信息化和電子化，產(chǎn)生了海量分析數(shù)據(jù)，向傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法提出了挑戰(zhàn)，急需建立新的大數(shù)據(jù)的采集、傳送、統(tǒng)計和智能分析系統(tǒng)。
龐國芳團隊圍繞食品農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)分析中目前難以解決的數(shù)據(jù)維度多、數(shù)據(jù)關系復雜、分析要求高等難題，在深入分析農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)特征和分析需求的基礎上，做出了多項具有創(chuàng)新性的工作，為農(nóng)藥殘留偵測結果的判定提供了標準依據(jù)。
比如，解決了“多國最高殘留量標準—農(nóng)產(chǎn)品分類—千余種農(nóng)藥特性”的關聯(lián)存儲與查詢關鍵技術;提出了面向農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)的多維度交叉分析方法、農(nóng)藥殘留污染綜合評價與預警模型;建立了多國農(nóng)藥殘留最高限量標準等四大基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留基礎數(shù)據(jù)的關聯(lián)存取與調(diào)用。
與此同時，龐國芳團隊自主研發(fā)了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構建了農(nóng)藥殘留偵測結果數(shù)據(jù)庫。
“我們提出了‘數(shù)據(jù)獲取—信息補充—衍生物合并—禁藥處理—污染等級判定’的數(shù)據(jù)融合與處理模型，實現(xiàn)了對農(nóng)藥多殘留檢測結果數(shù)據(jù)進行快速在線采集、融合。”龐國芳告訴筆者。
隨后，再參照多國農(nóng)藥殘留限量標準的精準判定，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留偵測結果數(shù)據(jù)庫的動態(tài)添加與實時更新，為國家食品安全決策提供了科學數(shù)據(jù)支持。
值得一提的是，龐國芳團隊自主研發(fā)的農(nóng)藥殘留海量數(shù)據(jù)智能分析軟件，實現(xiàn)了從農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)藥、地域、多國農(nóng)藥殘留最高限量標準等多維度進行的20項農(nóng)藥殘留指標的自動統(tǒng)計和5項報表的自動生成，以及根據(jù)統(tǒng)計結果的綜合評價和預警信息的自動生成，最終實現(xiàn)“一鍵下載”。
龐國芳介紹，一本圖文并茂的農(nóng)藥殘留偵測報告30分鐘自動生成，大大提高了偵測報告的精準度，“其制作效率是傳統(tǒng)分析方法不可想象的，為國家農(nóng)藥殘留大數(shù)據(jù)分析提供了有效工具”。
風險溯源像氣象預報一樣
農(nóng)藥殘留檢測目的是什么？“農(nóng)藥殘留檢測就是要實現(xiàn)風險的溯源�！饼媷急硎�，通過高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息系統(tǒng)三元融合技術，可實現(xiàn)農(nóng)藥殘留風險溯源的視頻化。
據(jù)介紹，其具體操作是：將農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)相關聯(lián)，完成了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)驅(qū)動方式下地圖的新應用。其研發(fā)的核心技術包括：第一，從多空間分辨率，全國—省級—地市級多尺度表達農(nóng)作物農(nóng)藥殘留特征;第二，按照不同農(nóng)產(chǎn)品類型對各類農(nóng)藥殘留特征進行統(tǒng)計分析與制圖;第三，反映各類農(nóng)藥殘留在空間上和農(nóng)作物類型上的分布特征與數(shù)量指標;第四，參照中國、歐盟和日本等多國農(nóng)藥殘留最高限量標準，按地區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品種類展現(xiàn)農(nóng)藥殘留超標情況。
“采用多元技術融合，設計編制了目標農(nóng)藥—食品名稱—食品產(chǎn)地等多維空間特征的可視化系統(tǒng)�！饼媷颊f。
目前已形成兩個產(chǎn)品，分別是“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留水平地圖集”和“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留在線制圖系統(tǒng)”。
針對后者，龐國芳形象地介紹道，可以像氣象預報一樣，實現(xiàn)農(nóng)藥殘留的在線預報，讓食品安全監(jiān)管前移，預防為主。
在龐國芳看來，這實現(xiàn)農(nóng)藥殘留檢測、溯源和預警三個關鍵點的“智慧一張圖”管理，為產(chǎn)業(yè)自律、政府監(jiān)管和第三方監(jiān)督提供了基于空間可視化的科學數(shù)據(jù)支撐。
此外，還構建了面向“全國—省—市(區(qū))”多尺度的開放式專題地圖表達框架，既便于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的匯聚，也實現(xiàn)未來數(shù)據(jù)的動態(tài)添加和實時更新。
據(jù)介紹，高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息系統(tǒng)三元融合技術將地理信息、互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)分析方法引入農(nóng)藥多殘留同時偵測、檢測結果的可視化以及在非靶向農(nóng)藥殘留檢測品種數(shù)量上均居國際領先水平。
龐國芳還希望，未來能夠創(chuàng)建國家市售食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留監(jiān)控工程研究中心和中國市售食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)庫，并將農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的“31省會/直轄市農(nóng)藥殘留偵測報告”納入國家購買計劃，“盤活龐大的數(shù)據(jù)庫，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M的生產(chǎn)力”。
據(jù)悉，這項研究是供給側(cè)結構性改革在農(nóng)藥殘留檢測技術領域的一個重要突破，為落實國家“十三五”規(guī)劃綱要中“增強農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障能力”和“推進健康中國建設”的需求，將發(fā)揮重要的技術保障作用。
筆者獲悉，中國工程院院士、中國檢驗檢疫科學研究院研究員龐國芳團隊圍繞世界常用的1200多種農(nóng)藥和化學污染物展開研究，在高分辨質(zhì)譜技術+互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)科學、地理信息多元融合技術研發(fā)等3個方面取得了原創(chuàng)性突破，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留監(jiān)測技術信息化、監(jiān)測大數(shù)據(jù)處理智能化及風險溯源可視化，并達到世界先進水平。
在上述多元融合技術的支持下，目前我國農(nóng)藥殘留監(jiān)測結果數(shù)據(jù)庫已具雛形，31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留狀況可一覽無余�！斑@將促使我國食品安全狀況大大改觀�！饼媷几嬖V筆者，這項工作不只是食品安全問題，還關系到國泰民安、國家形象。
每種農(nóng)藥都有電子身份證
實踐證明，農(nóng)藥在保護農(nóng)作物生長、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、保障農(nóng)產(chǎn)品儲存質(zhì)量等方面起到了至關重要的作用。但由于其生物活性，殘留農(nóng)藥對食品安全、生態(tài)環(huán)境的影響不可避免，也使農(nóng)藥飽受詬病。
事實上，并不只有中國使用農(nóng)藥，歐盟、美國、日本等國都在使用。相比較而言，他們均建立了較完善的法律法規(guī)和殘留監(jiān)控體系，制定了農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥最大殘留限量。
據(jù)悉，農(nóng)藥最大殘留限量是食品安全標準，也是國際貿(mào)易進出口的門檻，更是食品安全監(jiān)控體系的重要標準之一。
龐國芳介紹，目前歐盟、美國和日本已制定的農(nóng)藥最大殘留限量標準分別為162248項、39147項和51600項。今年6月，我國實公布的新版《食品安全國家標準——食品中農(nóng)藥最大殘留限量》，但僅規(guī)定了食品中433種農(nóng)藥的4140項最大殘留限量標準。
我國作為農(nóng)業(yè)大國，是世界上農(nóng)藥生產(chǎn)和消費比較高的國家。數(shù)據(jù)顯示，2000~2015年我國化學農(nóng)藥原藥產(chǎn)品從60萬噸/年增加到374萬噸/年，農(nóng)藥化學污染物已經(jīng)是當前食品安全源頭污染的主要來源之一。
龐國芳團隊研究發(fā)現(xiàn)，我國“菜籃子”中殘留農(nóng)藥風險隱患依然不能忽視，高劇毒和違禁農(nóng)藥仍有檢出�！拔覈形葱纬捎袊栏裣到y(tǒng)法律法規(guī)做保障的殘留監(jiān)控體系。”
作為農(nóng)藥殘留監(jiān)控體系的重要支撐技術手段，監(jiān)測方法的科學性和可操作性被看作是確保殘留監(jiān)控體系有效運轉(zhuǎn)的基石和保障。
據(jù)介紹，目前歐盟、美國和日本農(nóng)藥殘留監(jiān)控體系采用的監(jiān)測技術多為氣相色譜和液相色譜技術，以及低分辨質(zhì)譜聯(lián)用技術。近年來，發(fā)展起來的高分辨質(zhì)譜是質(zhì)譜技術的一種，逐漸成為農(nóng)藥殘留非靶向篩查的發(fā)展方向，近年來其應用數(shù)量顯著增加，常見的高分辨質(zhì)譜包括傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜、四極桿—飛行時間質(zhì)譜等。
筆者在采訪中了解到，龐國芳團隊采用液相色譜—四極桿—飛行時間質(zhì)譜和氣相色譜—四極桿—飛行時間質(zhì)譜研究，開發(fā)了世界常用1200多種農(nóng)藥和化學污染物的一級精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、二級碎片離子譜圖庫。
在此基礎上，他們?yōu)?200多種農(nóng)藥和化學污染物的每種都建立了一個自身獨有的電子身份證，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留的檢測，以電子標準取代農(nóng)藥實物標準作參比的傳統(tǒng)鑒定方法，并實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留由靶向檢測向非靶向篩查的跨越式發(fā)展。
“其檢測能力遠遠超過了目前歐盟、美國和日本農(nóng)藥殘留監(jiān)測技術的實力，從而大大提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障能力�！饼媷几嬖V筆者。
據(jù)悉，這項新技術檢測的水果蔬菜種類覆蓋范圍達到18類150種，其中85%屬于國家農(nóng)藥最大殘留限量標準列明品種，緊扣國家標準反映市場真實情況。
農(nóng)藥殘留報告實現(xiàn)“一鍵下載”
但問題隨之而來，鑒于非靶標農(nóng)藥殘留偵測技術的高度數(shù)字化、信息化和電子化，產(chǎn)生了海量分析數(shù)據(jù)，向傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法提出了挑戰(zhàn)，急需建立新的大數(shù)據(jù)的采集、傳送、統(tǒng)計和智能分析系統(tǒng)。
龐國芳團隊圍繞食品農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)分析中目前難以解決的數(shù)據(jù)維度多、數(shù)據(jù)關系復雜、分析要求高等難題，在深入分析農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)特征和分析需求的基礎上，做出了多項具有創(chuàng)新性的工作，為農(nóng)藥殘留偵測結果的判定提供了標準依據(jù)。
比如，解決了“多國最高殘留量標準—農(nóng)產(chǎn)品分類—千余種農(nóng)藥特性”的關聯(lián)存儲與查詢關鍵技術;提出了面向農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)的多維度交叉分析方法、農(nóng)藥殘留污染綜合評價與預警模型;建立了多國農(nóng)藥殘留最高限量標準等四大基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留基礎數(shù)據(jù)的關聯(lián)存取與調(diào)用。
與此同時，龐國芳團隊自主研發(fā)了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構建了農(nóng)藥殘留偵測結果數(shù)據(jù)庫。
“我們提出了‘數(shù)據(jù)獲取—信息補充—衍生物合并—禁藥處理—污染等級判定’的數(shù)據(jù)融合與處理模型，實現(xiàn)了對農(nóng)藥多殘留檢測結果數(shù)據(jù)進行快速在線采集、融合。”龐國芳告訴筆者。
隨后，再參照多國農(nóng)藥殘留限量標準的精準判定，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留偵測結果數(shù)據(jù)庫的動態(tài)添加與實時更新，為國家食品安全決策提供了科學數(shù)據(jù)支持。
值得一提的是，龐國芳團隊自主研發(fā)的農(nóng)藥殘留海量數(shù)據(jù)智能分析軟件，實現(xiàn)了從農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)藥、地域、多國農(nóng)藥殘留最高限量標準等多維度進行的20項農(nóng)藥殘留指標的自動統(tǒng)計和5項報表的自動生成，以及根據(jù)統(tǒng)計結果的綜合評價和預警信息的自動生成，最終實現(xiàn)“一鍵下載”。
龐國芳介紹，一本圖文并茂的農(nóng)藥殘留偵測報告30分鐘自動生成，大大提高了偵測報告的精準度，“其制作效率是傳統(tǒng)分析方法不可想象的，為國家農(nóng)藥殘留大數(shù)據(jù)分析提供了有效工具”。
風險溯源像氣象預報一樣
農(nóng)藥殘留檢測目的是什么？“農(nóng)藥殘留檢測就是要實現(xiàn)風險的溯源�！饼媷急硎�，通過高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息系統(tǒng)三元融合技術，可實現(xiàn)農(nóng)藥殘留風險溯源的視頻化。
據(jù)介紹，其具體操作是：將農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)相關聯(lián)，完成了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)驅(qū)動方式下地圖的新應用。其研發(fā)的核心技術包括：第一，從多空間分辨率，全國—省級—地市級多尺度表達農(nóng)作物農(nóng)藥殘留特征;第二，按照不同農(nóng)產(chǎn)品類型對各類農(nóng)藥殘留特征進行統(tǒng)計分析與制圖;第三，反映各類農(nóng)藥殘留在空間上和農(nóng)作物類型上的分布特征與數(shù)量指標;第四，參照中國、歐盟和日本等多國農(nóng)藥殘留最高限量標準，按地區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品種類展現(xiàn)農(nóng)藥殘留超標情況。
“采用多元技術融合，設計編制了目標農(nóng)藥—食品名稱—食品產(chǎn)地等多維空間特征的可視化系統(tǒng)�！饼媷颊f。
目前已形成兩個產(chǎn)品，分別是“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留水平地圖集”和“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留在線制圖系統(tǒng)”。
針對后者，龐國芳形象地介紹道，可以像氣象預報一樣，實現(xiàn)農(nóng)藥殘留的在線預報，讓食品安全監(jiān)管前移，預防為主。
在龐國芳看來，這實現(xiàn)農(nóng)藥殘留檢測、溯源和預警三個關鍵點的“智慧一張圖”管理，為產(chǎn)業(yè)自律、政府監(jiān)管和第三方監(jiān)督提供了基于空間可視化的科學數(shù)據(jù)支撐。
此外，還構建了面向“全國—省—市(區(qū))”多尺度的開放式專題地圖表達框架，既便于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的匯聚，也實現(xiàn)未來數(shù)據(jù)的動態(tài)添加和實時更新。
據(jù)介紹，高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息系統(tǒng)三元融合技術將地理信息、互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)分析方法引入農(nóng)藥多殘留同時偵測、檢測結果的可視化以及在非靶向農(nóng)藥殘留檢測品種數(shù)量上均居國際領先水平。
龐國芳還希望，未來能夠創(chuàng)建國家市售食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留監(jiān)控工程研究中心和中國市售食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)庫，并將農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的“31省會/直轄市農(nóng)藥殘留偵測報告”納入國家購買計劃，“盤活龐大的數(shù)據(jù)庫，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M的生產(chǎn)力”。
據(jù)悉，這項研究是供給側(cè)結構性改革在農(nóng)藥殘留檢測技術領域的一個重要突破，為落實國家“十三五”規(guī)劃綱要中“增強農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障能力”和“推進健康中國建設”的需求，將發(fā)揮重要的技術保障作用。
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