高分辨质谱-互联网-地理信息系统三元融合技术绘制中国农药残留地图

  中国网/中国发展门户网讯 看食品中农药及化学污染物残留问题是引发食品安全事件的主要的因素，是世界各国及国际组织共同关注的食品安全重大问题之一。目前，世界上常用的农药种类超过1000种，而且不断有新的农药被研发和应用，农药残留在对人类身体健康和生存环境能够造成新的潜在危害的同时，也给农药残留检测技术提出了慢慢的升高的要求和新的挑战。

  世界各国科学家长期致力于食品中农药残留检测技术的研究，这为保障消费者舌尖上的安全提供了重要的技术支撑。但是，这样的形式是在农药残留造成危害的时候去处理问题，相对较为被动。农药残留结果往往与样品、地域、时间等信息交织在一起，如何实时、直观地了解复杂的农药残留分析结果，并从中找出分布规律，最终进行预测和预警是农药残留领域的另一重要研究内容，从而使农药残留研究变被动为主动。

  借助地理信息系统（GIS）方法，开展农药残留的研究已有较为成熟的应用。例如，Brody 等应用 GIS 和历史记录信息重现了大规模农药应用的残留暴露情况。Wan应用 GIS 方法在较大范围内研究了特定农药成分的人口暴露信息。Akbar 等基于 GIS 对从土壤到地下水中有几率存在的农药进行了空间模拟。Pistocchi 等以拟除虫菊酯农药为例，建立了基于 GIS 模型对土壤和水中潜在污染物做多元化的分析的方法。Aguilar 等应用 LC-MS/MS 测定了地表水样品中的 50 种农药，并结合 GIS 和综合统计分析建立了西班牙桥卡河流域中农业化学品的确证方法。

  随着互联网（Web）技术的发展，Web 与 GIS 技术相融合而产生了 Web-GIS 技术，用户通过浏览器便可以从 Web-GIS 服务器上获取地理数据和地理处理服务，这使得相对较为专业的 GIS 走向了大众化。

  Web-GIS 技术的优点是能够将具有独特视觉效果和地理分析功能的网络化地图与具体学科领域的系统应用和数据库操作便捷地集成在一起，从而使得 GIS 技术在不相同的领域的应用更广泛。科研工作者已经将 Web-GIS 技术应用于对作物病虫害的监测与防控，以及重金属污染决策支持系统的开发和应用等。但是，有关农药残留高分辨质谱筛查技术与 Web-GIS 技术结合，构建农药残留风险监控可视化系统的相关研究未见报道。

  本研究基于高分辨质谱筛查技术侦测我国 31 个省会城市及直辖市所售水果和蔬菜样品中农药残留结果，首次结合 Web-GIS 技术，并应用数据统计分析方法，创新性地以专题地图的形式，综合使用形象直观的地图、统计图表、报表等表达方式，多形式、多视角、多层次地呈现我国农药残留现状。

  目前我国关于农药残留专题地图及其制图方法与规范鲜有报道。在本研究中还开发了《中国 31 省会/直辖市市售水果蔬菜农药残留水平地图集》，系统呈现了农药残留的空间分布、农药种类、农产品类型、残留量、毒性、超标情况等多种维度的信息，具有单幅图多任务的特点。

  在线制图系统与纸质地图相互补充，以不同的方式反映农药残留监控结果，共同组成了我国农药残留风险监控可视化系统。随着该系统的推广应用，我国水果和蔬菜中农药残留监控将会实现由点到面，由面到体，全方位、多维度的动态实时监控，为我国食品安全风险监控提供支撑，为我国农药使用监管和政府决策提供科学数据。

  利用高分辨质谱建立了1 200 多种世界常用农药化学污染物一级精确质量数据库和二级碎片离子谱图库，为研发非靶向侦测技术奠定了理论和方法基础。在此基础上为 1 200 多种农药建立了自身独有的电子身份证（电子识别标准）。研究了一次样品制备技术，同时适用于 GC-Q-TOF/MS（下文简称“GC”）和 LC-Q-TOF/MS（下文简称“LC”）两种技术同时侦测 1 200 多种农药化学污染物的高通量检测的新方法。实现了高速度（0.5 h）、高通量（700/500 种以上）、高精度（0.0001 m/z）、高可靠性（10 个以上确证点）、高度信息化和自动化，其方法效能是传统方法不可比拟的。该方法适用于 18 类 150 多种水果蔬菜，涵盖中国水果蔬菜名录中 85% 以上的品种，具有很强的残留农药侦测能力。方法灵敏度可以满足 70% 以上的农药，检测精准实现标准10 μg/kg 的技术要求。

  基于农药精确质量数数据库，采用 LC 和 GC 技术对水果蔬菜中农药残留完成非靶向高通量检测，可获得相关农药残留原始数据。2012—2015 年在全国 31 省会/直辖市 284 县区的 638 个采样点，采用 LC 检测了 12 551 例样品，检出农药化学污染物 174 种，检出 25 486 频次；采用 GC 检测了 9 727 例样品，检出农药化学污染物 329 种，检出 20 412 频次，以此为基础，建成了农药残留数据库。