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1、科技与社会 S & T and Society 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 1 2 2 1 2 1 庞国芳 庞小平 任 福 范春林 秦 雨 陈 辉 1 中国检验检疫科学 研究院 北京 100176 2 武汉大学 资源与环境科学学院 武汉 430072 摘要 如何获得海量农药残留检测结果数据并将其直观、实时地展现在地图上，是当前大数据时代背景下农药残 留分析领域的重要研究内容。经过 10 多年的深入研究，在建立气相色谱 -四极杆 -飞行时间质谱（ GC-Q-TOF/MS） 485 种和液相色谱 -四极杆 -飞行时间质谱（ LC-Q-TOF/MS） 5
2、2 5 种农药精确质谱库的基础上，研究开发了非靶向、 高通量 GC-Q-TOF/MS 和 LC-Q-TOF/MS 联用农药残留检测技术，可适用于 1 20 0 种残留农药检测。这使得农药残留 检测效率得到了飞跃性的提高，为获得准确可靠的海量农药残留检测结果奠定了基础。文章将海量农药残留检测结 果数据与互联网和地理信息技术相结合，研究建立了农药残留可视化系统，该系统由两部分构成：（ 1）在线制图 系统。与 Web-GIS 技术相结合，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；（ 2）纸质地图
3、。 采用系统 的思想集成表达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。目 前，农药残留可视化系统已经应用于 20 12 2015 年采集于全国 31 省会 /直辖市 284 县区 638 个采样点的 22 27 8 批 水果和蔬菜样品的高分辨质谱农药残留筛查结果中。结果表明，基于三元融合技术构建的农药残留可视化系统，可 以直观、实时展现海量农药残留数据，实现了农药残留结果的地图可视化，并将成为我国食品安全风险监控的强有 力的工具。这项研究将为“十三五”国家战略发展规划中提 出的实现“农药零增长”和“推进健康中国建设”提供 技术和科学数据的支撑。 关键词
4、 高分辨质谱，互联网 -地理信息系统，三元融合技术，农药残留，监控，可视化 DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2018.01.011 资助项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（ 2012BAD29B01），国家科技基础性工作专项（ 2015FY111200） 修改稿收到日期： 2018 年 1 月 10 日 . . 94 2018 年 第 33 卷 第 1 期 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 食品中农药及化学污染物残留问题是引发食品安全 金属污染决策支持系统的开发和应用 12 等。但是，有关 事件的重要因素，是世界各国及国际组
5、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 1 000 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造成新的潜在危害的同 时，也给农药残留检测技术提出了越来越高的要求和新 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，这种方式是在农药残留造成危害的时 候去解决问题，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
6、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 可能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 染物进行分析的方法。 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
7、中农业化学品的确证方法。 随着互联网（ Web）技术的发展， Web 与 G IS 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 技术的优势在于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 在不同领域的应用更加广泛 。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 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
8、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
9、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。 1 基于高分辨质谱的农药残留大数据来源 1.1 研究农药残留大数据来源的统一检测技术 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）。
10、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 1 2 3 4 5 6 7 8-11 院刊 95 科技与社会 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
11、% 以上 的农药，检测精准实现标准 10 g/kg 的技术要 求。 1.2 果蔬农药筛查结果已建成农药残留数据库 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 。 20122015 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 17 4 种 ，检 出 25 4 8 6 频 次；采用 G C 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。 2
12、 农药残留可视化系统设计 在农药残留基础数据库的基础上，结合相关制图需 求的指标，构成绘制残留农药地图的主题数据库；然后 根据系列标准地图建立基础地理底图数据库，将这两个 数据库通过空间位置关联；最终通过 Web-GIS 技术构建 了中国农产品农药残留检测在线制图系统。与此同时， 设计完成线下纸质地图形式的中国 31 省会 /直辖市市售 水果蔬菜农药残留水平地图集。农药残留可视化流程 图见图 1。 （ 1）在线制图系统设计。 将农 药残留检测数据与 地理数据相关联，在统计分析 大量农药残留数据的基础 1200 图 1 农药残留可视化地图系统设计流程图 上， 归纳总结了 2 0 项统计 文件，首
13、次以专 题地图的形 式展示农药残留结果。通过专题地图的形式，可以有效 地将高分辨质谱筛查的大量、复杂的农药残留结果与地 图系统融合在一起。支持用户自主选择和过滤统计数据 以凸显兴趣数据或关键数据 ；支持用户定制专题地图符 号类型和色彩，提高数据展示和分析能力，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，这既便于现有数据的汇聚，也可以实现未来数据 的动态添加和实时更新 。 （ 2）纸质地图集设计。 为 便于表观，研究组将原 始的农药检测数据转化为专题地图，并组织这些地图来 制作地图集。在农药侦测概况、检出农药分析和不同农 药最大残留限量（ MRL）标准比较三个方面，数据
14、被转 换成不同主题的专题地图。以北京市为例，图 2 给出了 北京市农药侦测概况，从该图上可以了解该城市的采样 情况 、检出农药的总体情况、检出农药种数等情况。图 3 是对北京市检出农药情况进行解剖分析，可以从该图 上了解检出农药类别，检出农药残留水平，毒性情况， 含有剧毒、高毒水果蔬菜的分布情况，以及一些特例水 果蔬菜中农药 分布状况。图 4 主要是应用不同 MRL 标 准对北京市检出农药情况进行对比，在该图中可以了解 到 MRL 中国、欧盟和日本标准下北京市超标水果蔬菜的 分布情况。 2.1 农药残留数据处理与转换 采样概况与农药检出情况 单例样本检出农药种数与占比 1: 750 000 1
15、 城区 2 城区 3 朝阳区 1: 1 200 000 1 城区 2 东城区 4 景山区 4 石景山区 3 朝阳区 2022 单例样本平均检出 无数据 1. 2 无数据 检出不同种数农药的样本占比 检出 10 农药 未检出 检出 25 种农药 蔬菜、水果的农药残留占比 检出超标 1: 1 200 000 采样点及其编码 检出农药种数与频次前 10 的农产品 番茄 种数（种） 20 15 10 5 0 频次（次） 80 60 40 20 0 未未超超标标 生菜 蔬菜 图 2 北京市市售水果蔬菜样品农药侦测概况图 13 . . 96 2018 年 第 33 卷 第 1 期 高分辨质谱 - 互联网
16、- 地理信息系统三元融合技术绘制中国农药残留地图 农药残留专题制图属于统计制图的范畴，用常见的 统计方法包括计数、分类、分级、求和、期望和百分比 等从不同的角度和不同的程度上描述一个现象。数据功 检出农药类别 1 : 1 00 00 频次 1 城区 2 东城区 3 阳区 4 石景山区 茄子检出农药及频次 1 西城区 2 城区 3 朝阳区 4 石景山区 检出农药残留水平 1: 1 200 000 检出农药频次（种） 80 50 20 （ g/kg） 6090 30 无数据 能和地图目标需要纳入到翻译原始数据转化为地图设计 和开发地图数据。在计算中集成了多种统计方法，以确 保最终的数据是高度集成的
17、。 农药种数（种） 30 20 10 农药类别 其他 除草剂 杀菌剂 （次） 10 8 6 4 2 0 脒灵啉威胺胺嗪威 1 : 200 000 3 朝阳区 4 石景山区 平均检出农药含量 等级（ g/kg） 10100 510 检出剧毒、高毒农药的农产品采样地 1 : 1 00 00 2 东城区 4 石景山区 农药 百克威 茄子超标农药及频次 （ 1）为了呈现检出农药品种与占比，以北京市为 例，图 5 给出了北京市市售水果和蔬菜样品检出农药类 别（如除草剂，杀虫剂，杀菌剂、植物生长调节剂等） 及占比分 布图： 首先，对 农药残留 检出结果 按照各类 每格代表农药超 标 1 次 检出频次前 1
18、0 的农药 频次 （次） 140 120 100 80 60 40 20 啉 翁 含剧毒、高毒农药 检出频次占比（ %） 35 3 0 无数据 不同毒性、违禁性 中毒 高毒 含剧毒、高毒农药的 样本检出率（ %） 57 5 0 无数据 含剧毒、高毒农药的农产品 剧毒蔬菜 高毒蔬菜 剧毒水果 高毒水果 别进行数量 统计；其次，统计出每个类别下农药的种类 数；最后，根据每个类别下农药的种类数在检出结果的 总种类数中的比例，计算出每个农药类别下农药种类数 的占比。 （ 2）为了解水果蔬菜样品中检出的农药品种比例， 图 6 以天津市为例。首先需要将样品分成 5 组：未检出农 药的样品（无农药残留或残留
19、水平低于仪器的检出灵敏 度），检出 1 种农药的样品，检出 25 种农药的样品， 检出 610 种农药的样品和检出 10 种以上农药的样品。 之后，对每一组样品的数量进行统计，并计算每组样品 在样品总量中所占的百分比。 （ 3）为了呈现 农药残留水平及占比情况，在农药 残留地 图中，将 检出农药 残留水平 的记录 分成 5 组： 15 g/kg（含）， 510 g/kg（含）， 10100 g/kg （含），在 1001 000 g/kg（含）， 1 000 g/kg。然后 统计出每组的记录数量，并计算每组记录在总量中所占 的百分比。图 7 给出了上海市各地区农药残留水平及占 比情况。 （ 4
20、）为了呈现检出农药的毒性，按照剧毒、高毒、 中毒、低毒 4 种毒性类别进行分类，首先计算出这 4 种 毒性下农药的种类，再对其 占比进行计算；另外，对于 这 4 类农药可以按照禁用和非禁用进行统计，同样，先计 算禁用和非禁用下农药的种类，再对其占比进行计算。例 如图 8 给出了重庆市各地区农药毒性及占比情况。 图 3 北京市市售水果蔬菜样品检出农药残留分析图 不同 MRL 标准下农药超标情况 中国 MRL 标准下超标农产品分布 检出农药可与各 MRL 标准参照的比例 1 : 1 00 000 1 200 00 1 城区 2 城区 中国标准 3 阳区 4 石景山区 欧盟标准 有标准 无标准 不同
21、 MRL 标准下超标频 次前 10 的农药 不同 MRL 标准下 10 欧盟 MRL 标准 检出超标 无数据 4 灵 不同 MRL 标准下超标次数前 10 的农产品 农产品 草莓 茄子 豆角 1 西城区 1 西城区 蘑菇 芹菜 2 东城区 3 朝阳区 生菜 菠菜 4 石景山区 4 石景山区 猕猴桃 每格代表农产品超标 1 次 图 4 北京市市售水果蔬菜样品不同 MRL 标准比较图 1 : 1 200 000 4 石景山区 N 市级行政中心 县级行政中心 省级行政区界 县级行政区界 农药种数（种） 4 1 50 30 10 农药类别 其他 除草剂 植物生长 杀虫剂 调节剂 杀菌剂 图 5 北京市
22、水果蔬菜样品检出农药的类别及占比 院刊 97 平均检出农药含量 0 3060 植物生长 调节剂 啶多吡克嘧灭噻霜 农 虫菌虫百霉蝇虫霉 检出农药毒性 1 西城区 2 东城区 1 00 1001 00 0 多啶吡嘧烯霜甲甲戊嘧 农 菌虫虫霉酰霉霜呱唑菌 灵脒啉胺吗威灵金醇酯 5 农药种数占比 违禁 低毒 剧毒 7 日本标准 科技与社会 N 单例样本检出农药种数与占比 1 : 1 200 000 和平区 河北区 河东区 河西区 红桥区 南开区 2.2 标准化设计 2.2.1 农药残留地图图形语言的标准化 在对上文筛选后的农药专题制图数据审查后，形成 了农药残留制图的统一标准： 不同区域的地理底图。
23、 同 一城市的 不同农药 残留专题 地图须采 用同一 地理底 图，以方便读者对不同专题要素之间的对比。 在图表 中需要按一定逻辑顺序进行排列的要素（图 9）。例如： 检出不同种数农药的样本占比 农药 农药 种农药 检出 25 种 农药 单例样本平均检出 农药种数（种） 2.5 2.02.5 10 种 未检出 检出 610 市级行政中心 高速铁路 检出农药残留水平 县级行政中心 1: 3000 000 检出农药含量等级 平均检出农药含量 检出农药频次（次） g/kg g/kg （ g/kg） 80 50 1 000 1 3050 50 1001 000 30 高分辨质谱 - 互联网 - 地理信息
24、系统三元融合技术绘制中国农药残留地图 检出农药毒性 1 : 800 000 N 渝中区 市级行政中心 县级行政中心 省级行政区界 县级行政区界 剧毒、高毒农药检出 频次占比（ %） 6 7 6 不同毒性、违禁性农药 种数占比 非禁性 禁性 低毒 剧毒 中毒 高毒 农药。该系统从统计用户的角度出发，对统计用户制作 专题地图进行分步引导（图 11）。 2.3.2 纸质地图农药残留数据组织方式 在纸质地图中，专题内容主要通过统计、分析 “31 个省会 /直辖 市及重点城市的市 场果蔬农药化学污染 物 残留侦测结果 ”得到，其他数据和文档作为辅助或指导 资料。微软公司的 Excel 软件即可满足所有统
25、计分析的需 求。其多维度信息模型如图 12。 2.4 农药残留可视化系统功能设计 2.4.1 农药残留在线制图系统功能设计及示例 在线制图系统包括三大功能模块：地图模块负责专 题地图制图功能、图表模块负责统计图表生成和源数据 模块负责数据查询功能，其系统初始界面 如图 13。 检出 未超标 图 8 重庆市水果蔬菜样品检出农药毒性分类 欧盟 低毒 剧毒 中毒 高毒 中国 检出超标 （ a） （ b） （ c） 图 9 农药残留地图语言标准化设计示例 检出未超标 未检出 检出超标 地图 模块是 该系统 的核心 模块， 其提供 了地图 的 基本功 能，包括 浏览、缩 放、平移 、全屏等 操作。 统
26、计图表 功能，即 统计数据 地图可视 化的功能 ，包括 统 计数据 选择，统 计图表的 类型选择 、样式修 改、颜 色 搭配等 ，以及分 级图中的 分级方法 、分级数 量、分 级 （ a）农药检出情况图例；（ b）不同毒性、违禁性农药种数占比图例； （ c）检出农药不同标准衡量图例 检出农药残留水平 1 : 600 000 市级行政中心 县级行政中心 省级行政区界 县级行政区界 N 平均检出农药含量 （ g/kg） 100 检出农药含量等级 （ g/kg） 1 000 1 1001 000 15 10100 510 图 10 南宁市水果蔬菜样品检出农药残留水平 色系等 的选择。 数据查询 ，辅
27、助地 图可视化 分析的 功 能，包 括地图的 交互和统 计图表的 交互。其 中，地 图 的交互 可以实现 天气预报 效果的区 域间互联 互通， 以 及从全 国、省到 市和从市 、省到全 国的同内 容查看 ； 统 计图 表 的 交互 可 以 查看 统 计 图表 各 部 分的 具 体 含 义，包括指标、数值等。地图模块功能介绍见图 14。 基于此模块功能图，可以从空间分辨率 国家尺 度、省区尺度和区县尺度等多维度表达农作物农药残留特 征。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，也有利于未 来数据的动态添加和实时更新，从而可以实现 31 个省会 /
28、 直辖市市售水果和蔬菜样品农药残留情况的产地溯源、农 药溯源和农产品类型溯源 。 （ 1）产地溯源。 以样品采样情况为例，图 15 为山 东省各采样城市的农产品样品数量分布图，其左下方是 图例部分，通过图例可以看出是以饼状图的形式给出了 院刊 99 : 7 未检出 非禁性 禁性 : 45 40 45 120 100120 科技与社会 图 11 农药残留在线制图系统数据组织方式图 图 12 农药残留多维度原始数据描述模型（带 * 的变量为特征变量） 图 13 农药残留在线制图系统初始界面 本研究过程中山东省各区县的采样数量。左上方的工具 条与图 14 中的地图操作相对应；最右侧的地图编辑区域 对
29、应于图 14 中的主题地图部分，在专题中的类别和内容 可以选择地图显示的相关内容，在指标中则可以对统计 的内容进行勾选（例如可以只选择水果或蔬菜，也可以 同时选择水果和蔬菜）分级内容则是负责整个地图底色 的显示。本文关于在线制图系统的相关图例均是按照上 述操作实现的。图 16 给出了济 南市各区农产品样品数量 分布，通过该图可以了解济南市各区县不同城市的采样 数量分布。从该图上可以看出各区县均是蔬菜样品数量 多于水果，大多数辖区采样数量比较接近。 （ 2）按农药溯源 。 图 17 和图 18 分别给出了山东 省和济南 市检出频次最多的 10 种农药分布情况。这两 级分布图均以扇形图的形式给出了
30、该层级统计下的农药 分布情况，可以迅速地对检出农药进行溯源。例如，在 图 17 中山东省检出频次前 3 位农药分别是多菌灵、啶虫 脒和烯酰吗啉；在图 18 种济南市检出频次前 3 位的农药 分别是多菌灵、吡虫 啉和啶虫脒。在地图右侧的统计指 标中也可以对用户关心的前 10 位农药中的任意一个进行 选择，了解其在全国、省级和市级的分布。 （ 3）按农产品类型溯源。 根据本系统的设计，逐 级展开后可以对检出农药品种最多的蔬菜进行溯源，例 如，全国 31 省会 /直辖市检出农药品种最多的前 3 种蔬 图 14 农药残留在线制图系统架构 . . 100 2018 年 第 33 卷 第 1 期 高分辨质
31、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 山东省农产品样品数量分布 水果样品数 蔬菜样品数 单位：例 总样品数 单位：例 88123 123158 158192 192227 227262 济南市农产品样品数量分布 水果样品数 蔬菜样品数 单位：例 总样品数 单位：例 2425 2527 2728 2830 3031 山东省检出频次最多的 10 中农药 a 多菌灵 b 啶虫脒 a 烯酰吗啉 a 吡虫啉 b 乐果 a 霜霉威 a 甲霜灵 a 噻虫嗪 a 双苯基脲 a 嘧霉胺 单位：次 单位：次 1.82 22.3 图 15 山东省水果蔬菜样品数量分布图 图 16 济南市水
32、果蔬菜样品数量分布图 菜 分别是芹菜 、青椒和 番茄，根 据图例颜 色可以查 看 这 3 种蔬菜在全国 的分布情况；在黑龙江省，检出农药 品种最多的前 3 种蔬菜分别是芹菜、黄瓜和番茄。据此 可以详细了解不同层级检出农药品种最多的 10 种蔬菜的 分布情况，实现农产品溯源。 源数据模块提供统计数据常用的统计功能，使用结 构化查询语言（ SQL）对统计需求实时查询，一个需求 关联一 条 SQL 语句，便于 添加和修改统计需求。 常用 功能包括最大值、最小值、平均值、中值等的计算。例 如，检出频次最多的 N 种农药的查询；检出农药平均频 次数最多的 N 种蔬菜；中国标准下超标倍数最大的 N 种 农
33、药等的统计。 2.4.2 农药残留纸质地图功能设计 在纸质地图中，将相关指标结合，表达采样点检出 情况、农药残留情况、农药毒性分布情况、高剧毒农药检 出情况、不同 MRL 标准比较情况等主题。再将各种图表 归纳为农药侦测概况、检出农药分析、不同 MRL 标准比 较三个方面内容。根据不同区域确定每个方面内容的幅面 篇幅，大部分省会城市分市区域制作 3 个展开页，个别内 容较少的区域制作 2 个展开页。以北京市为例，第 1 个展 开页给出了北京市农药侦测概况，从该图上可以了解该 城市的采样情况，检出农药的总体情况、检出农药种数等 情况。第 2 个展开页是对北京市检出农药情况进行解剖分 析，可以从该
34、图上了解检出农药类别、检出农药残留水 图 17 山东省检出频次最多的 10 种农药分布 山东省检出频次最多的 10 中农药 a 多菌灵 a 吡虫啉 b 啶虫脒 a 烯酰吗啉 a 嘧霉胺 a 甲霜灵 a 霜霉威 a 噻虫嗪 a O 去津 a 苯醚甲环唑 14 单位：次 0 平均检出农药频次 单位：次 2. 2.4 2. 2.6 2. 2.8 图 18 济南市检出频次最多的 10 种农药分布 平，毒性情况，含有剧毒、高毒农产品的分布情况，以及 一些特例农产品中农药分布状况。第 3 个展开页主要是应 用不同 MRL 标准对北京市检出农药情况进行对比，在该 图中可以了解到中国、欧盟和日本 MRL 标准
35、下北京市超 标农产品的分布情况。全国 31 省会 /直辖市共计 492 个展开 页，其中 GC 共计 243 个展开页， LC 共计 249 个展开页， 现已绘制成中国 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜农药残留 水平地图集（ GC 检测数据版）和 中国 31 省会 /直辖市 市售水果蔬菜农药残留水平地图集（ LC 检测数据版） （图 19）。 院刊 101 平均检出农药频次 科技与社会 图 19 中国 31 省会直辖市市售水果蔬菜农药残留水平地图集纸质版） 3 农药残留可视化系统示范应用实例解读 3.1 全国 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜农药残留监测情况 基本达标 统 计 发现，按照中国
36、MRL 标准，对于蔬菜样品， 应用 LC 进行侦测，未检出农药样品的占比为 31.1%，检 出但是不超标的样品的占比为 65.4%，检出且超标样品 的占比为 3.5%，合格率为 96.5%；应用 GC 进行侦测， 未检出农药样品的占比为 20.9%，检出但是不超标的样 品的占比为 75.4%，检出且超标样品的占比为 3.7%，合 格率为 96.3%。对于水果样品，应用 LC 进行侦测，未检 出农药样品的占比为 24.4%，检出但是不超标的样品的 占比为 73.9%，检出且超标样品的占比为 1.7%，合格率 为 98.3% ；应用 GC 进行侦测，未检出农药样品的占比 为 30.3%，检出但是不
37、超标的样品的占比为 68.4%，检 出且超标样品的占比为 1.3%，合格率为 98.7%。因此， 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜农药残留合格率在 96.3% 98.7% 之间，安全水平有基本保障。 3.2 全国 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜检出农药种类 所有检出农药按功能分类，包括杀虫剂、杀菌剂、 除草 剂、植 物生长调 节剂、增 效剂、 驱避剂共 6 类。 图 20 给出了纸质地图按照农药品种数统计出 的 31 个省会 /直辖市水果和蔬菜中检出农药种类分布情况，其中以杀 菌剂和杀虫剂为主。 3.3 全国 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜检出农药残留水平 图 21 给出了纸质地图统计出的
38、 31 省会 /直辖市检出 农药残留水平分布图，可以看出 50% 以上的农药检出残 留水平不超过 10 g/kg。统计发现，目前我国蔬菜和水果 检出农药以低、中残留水平为主，在 LC 检出结果中残留 水平不超过 10 g/kg 的占比为 54.1%，在 GC 检出结果中 残留水平不超过 10 g/kg 的占比 51.9%。 3.4 全国 31 省会 /直辖市市售水果蔬菜检出农药毒性分布 图 2 2 给 出了 纸质 地图 中 3 1 省 会 /直 辖市 市 售果 蔬 检 出 农药 的 毒 性分 布 情 况， 各 地 检出 农 药 以低 毒 和 中毒农 药为 主。统 计发现 ，在 LC 侦测 结果
39、中 ，低 毒农 药为 126 种，占比 6 8.1%； 中毒农药为 32 种，占 比 17.3%；高毒和剧毒农药分别为 13 种和 3 种，占比分 别为 7% 和 1.6%；另外，禁用农药有 11 种，占比 5.9%。 在 G C 侦测结果中，低毒农药为 229 种，占比 64.3%； 中毒 农药为 68 种，占比 19 .1%；高毒 和剧毒农药分别 为 36 种和 4 种，占比分别为 10.1% 和 1.1%；另外，禁 用农药有 19 种，占比 5.3%。按照低毒和中毒农药合计 统计， LC 和 GC 检出中低毒农药种类占比分别为 85.4% 和 83.4%，显然目前我国蔬菜和水果中检出农药
40、残留以低 毒和中毒农药为主。 3.5 违禁高剧毒农药检出反映出我国农药科学使用的漏洞 从图 22 可以看出，我国市售水果 、蔬菜样品检出 农 药中高剧 毒农药仍 然存在， 其中部分 甚至是 禁用农 药。本项目对京津冀区域进行统计发现，在 LC 侦测结 果中， 5 095 例样品中有 27 种蔬菜和 18 种水果的 243 例 样品检出了 18 种 283 频次的剧毒和高毒农药，占样品总 量的 4.8%。在检出的剧毒和高毒农药中，有 12 种是我国 早已禁止在果树和蔬菜上使用的，分别是：克百威、甲 拌磷、磷胺、久效磷、甲胺磷、氧乐果、灭多威、灭线 磷、苯线磷、特丁硫磷、水胺硫磷和硫线磷。在 GC
41、 侦测 结果中， 5 095 例样品中有 21 种蔬 菜和 15 种水果的 312 例 样品检出了 20 种 350 频次的剧毒和高毒农药，占样品总 量的 6.1%。在检出的剧毒和高毒农药中，有 12 种是我国 . . 102 2018 年 第 33 卷 第 1 期 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 检出农药类别 1 : 26 200 0000 000: N 国界 省界 农药种数（种） 农药类别 60 80 植物生长 杀虫剂 60 调节剂 杀菌剂 图 20 全国 31 省会 / 直辖市市售水果蔬菜样品检出农药类别 检出农药残留水平 1 : 2:6 06
42、0 0 0000 000 N 北 京 天津 平均检出农药含量 （ g/kg） 0 40 50 30 40 0 无数据 国界 省界 检出农药频次（次） 检出农药含量等级 1 00 （ g/kg） 500 000 1 00 1 10 00 5 0 重庆 图 21 全国 31 省会 / 直辖市市售水果蔬菜样品检出农药残留水平 检出农药毒性 1 : 26 000 000 N 早已禁止在果树和蔬菜上使用的，分别是：克百威、艾 氏剂、甲拌磷、治螟磷、杀扑磷、甲胺磷、特丁硫磷、 灭线磷、甲基对硫磷、水胺硫磷、对硫磷和硫线磷。 3.6 中国 MRL 标准数量与欧盟、日本等发达国家相比的 状况 图 23 给出了
43、纸质地图中，中国、欧盟和日本 MRL 标 准下， 31 个省会 /直辖市市售果蔬未检出农药样品数、检 出农药未超标样品数和超标农药样品数的占比情况，其 中绿色为未检出，黄色为检出未超标，红色为超标。对 比发 现，按照中国 MRL 标准进行衡量，超标样品占比明 显低于欧盟和日本 MRL 标准。统计发现，应用 LC 进行 侦测，按照欧盟和日本 MRL 标准 衡量，超标样品数是 中国 MRL 标准下的 7 倍左右（表 1）；应用 GC 进行侦 测，按照欧盟和日本 MRL 标准衡 量，超标样品数是中 国 MRL 标准下的 8 倍和 10 倍左右（表 2）。 表 1 LC 侦测结果不同 MRL 标准衡量对比 衡量 占比（ %） 占比（ %） 占比（ %） 中国 MRL 3652 29.1 8533 68.0 366 2.9 欧盟 MRL 3652 29.1 7116 56.