庞国芳团队建立食品农药残留检测数据库实现在线监测

　　【导语】中国工程院院士、中国检验检疫科学研究院研究员庞国芳团队利用液相色谱—四极杆—飞行时间质谱和气相色谱—四极杆—飞行时间质谱研究，开发了世界常用1200多种农药和化学污染物的一级精确质量数据库、二级碎片离子谱图库，建立农药残留侦测结果数据库，实现了农药残留监测技术信息化、监测大数据处理智能化及风险溯源可视化。

　　 吃水果怕有农药，买蔬菜也怕有农药，“谈农药色变”成为当下中国比较普遍的现象，完全禁止农药的使用并不现实，研究出一套科学的农药残留监测体系是当务之急。

　　记者获悉，中国工程院院士、中国检验检疫科学研究院研究员庞国芳团队围绕世界常用的1200多种农药和化学污染物展开研究，在高分辨质谱技术＋互联网与数据科学、地理信息多元融合技术研发等3个方面取得了原创性突破，实现了农药残留监测技术信息化、监测大数据处理智能化及风险溯源可视化，并达到世界先进水平。

　　在上述多元融合技术的支持下，目前我国农药残留监测结果数据库已具雏形，31个省会／直辖市市售水果蔬菜农药残留状况可一览无余。“这将促使我国食品安全状况大大改观。”庞国芳告诉记者，这项工作不只是食品安全问题，还关系到国泰民安、国家形象。

　　每种农药都有电子身份证

　　实践证明，农药在保护农作物生长、提高农作物产量、保障农产品储存质量等方面起到了至关重要的作用。但由于其生物活性，残留农药对食品安全、生态环境的影响不可避免，也使农药饱受诟病。

　　事实上，并不只有中国使用农药，欧盟、美国、日本等国都在使用。相比较而言，他们均建立了较完善的法律法规和残留监控体系，制定了农产品中农药最大残留限量。

　　据悉，农药最大残留限量是食品安全标准，也是国际贸易进出口的门槛，更是食品安全监控体系的重要标准之一。

　　庞国芳介绍，目前欧盟、美国和日本已制定的农药最大残留限量标准分别为162248项、39147项和51600项。今年6月，我国实公布的新版《食品安全国家标准——食品中农药最大残留限量》，但仅规定了食品中433种农药的4140项最大残留限量标准。

　　我国作为农业大国，是世界上农药生产和消费比较高的国家。数据显示，2000~2015年我国化学农药原药产品从60万吨／年增加到374万吨／年，农药化学污染物已经是当前食品安全源头污染的主要来源之一。

　　庞国芳团队研究发现，我国“菜篮子”中残留农药风险隐患依然不能忽视，高剧毒和违禁农药仍有检出。“我国尚未形成有严格系统法律法规做保障的残留监控体系。”

　　作为农药残留监控体系的重要支撑技术手段，监测方法的科学性和可操作性被看作是确保残留监控体系有效运转的基石和保障。

　　据介绍，目前欧盟、美国和日本农药残留监控体系采用的监测技术多为气相色谱和液相色谱技术，以及低分辨质谱联用技术。近年来，发展起来的高分辨质谱是质谱技术的一种，逐渐成为农药残留非靶向筛查的发展方向，近年来其应用数量显著增加，常见的高分辨质谱包括傅里叶变换离子回旋共振质谱、四极杆—飞行时间质谱等。

　　记者在采访中了解到，庞国芳团队采用液相色谱—四极杆—飞行时间质谱和气相色谱—四极杆—飞行时间质谱研究，开发了世界常用1200多种农药和化学污染物的一级精确质量数据库、二级碎片离子谱图库。

　　在此基础上，他们为1200多种农药和化学污染物的每种都建立了一个自身独有的电子身份证，实现了农药残留的检测，以电子标准取代农药实物标准作参比的传统鉴定方法，并实现了农药残留由靶向检测向非靶向筛查的跨越式发展。

　　“其检测能力远远超过了目前欧盟、美国和日本农药残留监测技术的实力，从而大大提高农产品质量安全保障能力。”庞国芳告诉《中国科学报》记者。

　　据悉，这项新技术检测的水果蔬菜种类覆盖范围达到18类150种，其中85%属于国家农药最大残留限量标准列明品种，紧扣国家标准反映市场真实情况。

　　农药残留报告实现“一键下载”

　　但问题随之而来，鉴于非靶标农药残留侦测技术的高度数字化、信息化和电子化，产生了海量分析数据，向传统数据统计分析方法提出了挑战，急需建立新的大数据的采集、传送、统计和智能分析系统。

　　庞国芳团队围绕食品农药残留检测数据分析中目前难以解决的数据维度多、数据关系复杂、分析要求高等难题，在深入分析农药残留检测数据特征和分析需求的基础上，做出了多项具有创新性的工作，为农药残留侦测结果的判定提供了标准依据。

　　比如，解决了“多国最高残留量标准—农产品分类—千余种农药特性”的关联存储与查询关键技术；提出了面向农药残留检测数据的多维度交叉分析方法、农药残留污染综合评价与预警模型；建立了多国农药残留最高限量标准等四大基础数据库，实现了农药残留基础数据的关联存取与调用。

　　与此同时，庞国芳团队自主研发了农药残留数据采集系统，构建了农药残留侦测结果数据库。

　　“我们提出了‘数据获取—信息补充—衍生物合并—禁药处理—污染等级判定’的数据融合与处理模型，实现了对农药多残留检测结果数据进行快速在线采集、融合。”庞国芳告诉记者。

　　随后，再参照多国农药残留限量标准的精准判定，实现了农药残留侦测结果数据库的动态添加与实时更新，为国家食品安全决策提供了科学数据支持。

　　值得一提的是，庞国芳团队自主研发的农药残留海量数据智能分析软件，实现了从农产品、农药、地域、多国农药残留最高限量标准等多维度进行的20项农药残留指标的自动统计和5项报表的自动生成，以及根据统计结果的综合评价和预警信息的自动生成，最终实现“一键下载”。

　　庞国芳介绍，一本图文并茂的农药残留侦测报告30分钟自动生成，大大提高了侦测报告的精准度，“其制作效率是传统分析方法不可想象的，为国家农药残留大数据分析提供了有效工具”。

　　风险溯源像气象预报一样

　　农药残留检测目的是什么？“农药残留检测就是要实现风险的溯源。”庞国芳表示，通过高分辨质谱＋互联网＋地理信息系统三元融合技术，可实现农药残留风险溯源的视频化。

　　据介绍，其具体操作是：将农药残留数据与地理数据相关联，完成了农药残留数据驱动方式下地图的新应用。其研发的核心技术包括：第一，从多空间分辨率，全国—省级—地市级多尺度表达农作物农药残留特征；第二，按照不同农产品类型对各类农药残留特征进行统计分析与制图；第三，反映各类农药残留在空间上和农作物类型上的分布特征与数量指标；第四，参照中国、欧盟和日本等多国农药残留最高限量标准，按地区和农产品种类展现农药残留超标情况。

　　“采用多元技术融合，设计编制了目标农药—食品名称—食品产地等多维空间特征的可视化系统。”庞国芳说。

　　目前已形成两个产品，分别是“31个省会/直辖市市售水果蔬菜农药残留水平地图集”和“31个省会/直辖市市售水果蔬菜农药残留在线制图系统”。

　　针对后者，庞国芳形象地介绍道，可以像气象预报一样，实现农药残留的在线预报，让食品安全监管前移，预防为主。

　　在庞国芳看来，这实现农药残留检测、溯源和预警三个关键点的“智慧一张图”管理，为产业自律、政府监管和第三方监督提供了基于空间可视化的科学数据支撑。

　　此外，还构建了面向“全国—省—市（区）”多尺度的开放式专题地图表达框架，既便于现有数据的汇聚，也实现未来数据的动态添加和实时更新。

　　据介绍，高分辨质谱＋互联网＋地理信息系统三元融合技术将地理信息、互联网海量数据分析方法引入农药多残留同时侦测、检测结果的可视化以及在非靶向农药残留检测品种数量上均居国际领先水平。

　　庞国芳还希望，未来能够创建国家市售食用农产品农药残留监控工程研究中心和中国市售食用农产品农药残留数据库，并将农药残留数据库产生的“31省会／直辖市农药残留侦测报告”纳入国家购买计划，“盘活庞大的数据库，使之转变为先进的生产力”。

　　据悉，这项研究是供给侧结构性改革在农药残留检测技术领域的一个重要突破，为落实国家“十三五”规划纲要中“增强农产品质量安全保障能力”和“推进健康中国建设”的需求，将发挥重要的技术保障作用。