河南农大左杏璇：“流光易彩”助力打好农业面源污染防治攻坚战

  近日，中原农谷·2023国际未来农业食品百强大会在河南新乡成功举办。河南农业大学机电工程学院左杏璇博士出席活动，并作《“流光易采”-农业面源氮磷污染自动分析仪器创制》主旨演讲，本文依据相关分享整理。

  大家好，我们团队来自河南农业大学机电工程学院，我今天的分享题目是《“流光易彩”-农业面源氮磷污染自动分析仪器创制》。

  “流”是流动分析，“光”是光电检测，“易彩”意指方便检测、易于采集。“流光易彩”体现了团队研究的产品功能和关键技术。接下来，我将从项目背景、项目技术、项目团队、项目应用共四个方面展开介绍。

  化肥、农药不合理使用，以及畜禽粪便、水产养殖废弃物、农村里的生活污水处理不当，加剧了农业面源污染的严重性。

  2020年国家生态环境部公布的《第二次全国污染源普查公报》表明，农业面源污染已成为中国当前地表水污染的大多数来自。其中，总氮和总磷排放占地表水体污染总负荷比例分别达36.79%和50.23%。

  自2017年以来，多部门出台治理规划和指导意见，旨在推进绿色农业发展，加快构建我国农业面源污染综合监测体系，坚决打赢农业面源污染防治攻坚战。

  一方面，我国目前广泛使用的流动分析检验测试产品来自于国外，且常规的流动分析技术（专利）掌握在外国人手里，对我国形成了技术封锁；另一方面，国外仪器测试程序固定，检出限高（高于1ppm），仪器售价昂贵（40-80万元）。

  因此，我国亟需自主研发出技术先进、价格适中，且能够很好的满足我国复杂地域环境的农业氮磷污染测试技术和装备。

  针对农业面源污染快速测试技术探讨研究与产业化的现实需求，解决复杂背景光谱信号采集处理、智能化分析和多信息融合的核心问题，我们团队狠抓源头创新，研发出国产化创新型的仪器——“IRFA-6000氮磷流动分析仪”，并进行了应用示范。

  一是创新流动分析方法，提高农业面源污染测试性能。我们提出了扰动扩散流动分析技术，采用恒温反应腔，使测试过程由瞬态转变到稳态，提高了检测灵敏、降低了检测限。

  二是集成光电探测单元，实现光电检测单元的模块化。集成光源、光电探测器和多光程微流池于一体，形成模块化光电探测单元。相较于国外设备的多种限制，我们的设备参数配置可调、测试项目可扩展，可满足国内外多种分析测试标准。

  例如，本产品除了农业面源污染的检测之外，还可用于室内空气中氨含量检测。样品和消化试剂量减少，测试时间小于10分钟（缩短为原来的1/6），检测效率大幅提高。

  同时，也可用于室内空气中甲醛检测。相对于国标方法，检测时间缩短为原来的1/3，检测效率显著提升。

  另外，此设备还适用于饲料总磷测试、粗蛋白检测等领域。消化试剂量减少，检测时间缩短，线性范围更宽，检测程序也更加简化。

  三是仪器国产化，突破技术封锁。设备适配了国产海思芯片、鸿蒙系统，实现了农业面源污染自动化检测芯片的自主可控，在价格这一块具有非常明显优势（20万元以下）。

  仪器经过第三方权威机构检测，本产品与进口德国SealAA3仪器的检测精准度基本一致，在低浓度条件下，本产品测试结果更加出色。

  在我们的项目研发过程中，团队已取得发明专利8项，测试标准2项，仪器规范1项，软件著作权2项，发表论文12篇。同时，有关技术也获得了河南省科学技术进步二等奖2项，河南省教育厅科技成果一等奖2项。因此，本团队具有自主可控的知识产权。

  本项目首席科学家胡建东教授，为浙江大学博士、河南省农业激光技术国际联合实验室主任，长期从事农业检验测试仪器研发，深耕领域20余年。前期已带领团队研发出一系列农业检验测试仪器，如光学表面等离子共振生物分析仪、多通道土壤养分分析仪、YN型农药残留分析仪等。

  另外，由瑞典皇家科学院/工程院院士Sune Svanberg担任项目首席专家；加拿大皇家科学院院士Vijaya Raghavan，农业工程领域最高荣誉奖枫叶奖获得者、加拿大生物工程学会主席Shiv O.Prasher为项目技术顾问。

  同时，在市场化推广方面，团队聘请了河南益民控股有限公司董事长王偌飞担任商业顾问，推广的产品应用于数字辣椒相关领域。

  目前，此项目已在河南、山西、湖北、广东、北京、云南等地进行了应用示范，项目技术也通过了由原农业农村部农业与生态资源保护总站研究员王衍亮、清华大学张新荣教授等行业专家组成的专家组验收。

  本项目将采用技术入股、开放授权等方式推动成果转化。今年上半年已销售3台/套，预计未来五年营收可达3600万元，净利润超1200万元；我们也计划融资1000万元，用于研发技术、招才引智、市场推广和售后服务。

  团队也在技术、市场等方面做了风险分析，并提出对应的防范措施。因此，本项目整体风险可控。

  在社会价值方面，本产品还可用于农田土壤氮磷测试，指导农业种植精准施肥，减少施肥量和工业原料使用量；测试水体资源中的氮磷，降低农业面源污染风险。

  “流光易彩”不仅仅只是停留在纸面上的一句响亮口号，我们大家都希望能真正地助力打好农业面源污染防治攻坚战，促进农业可持续发展，为“碳达峰、碳中和”做出贡献。