董大明：对农业污染“捕风捉影”

畜禽舍的有害气体和稻田的温室气体是重要的农业污染源。农产品在收获和储存过程中也会排放不同成分和浓度的气体。这些看不见的气体有可能被捕获吗？

过去，研究人员依靠实验室的采样和分析，无法实现在线连续监测，但对于专注于开发传感器和监测系统的董大明来说，这并不困难。

董大明，北京农业智能设备技术研究中心研究员，曾在三大学科学习，具有电子学和物理学双重知识背景，25岁获得博士学位，33岁获得“优青”称号。董大明以红外和激光光谱学理论为基础，致力于解决农业环境的精细监测技术，创造了多种光学检测方法。他在检测灵敏度、实时监控能力和监控规模方面取得了重要突破。

让污染者无处可逃

董大明真是一个热爱研究和思考的人。在指导研究生时，他经常说，“我们的科研目标是开发能够为农业服务的仪器和设备。我们不能在毕业时发表高水平的文章，但我们必须拥有自己开发的传感器设备。”

目前，我国农业面源污染较为严重，严重危及农产品安全和环境的可持续发展。传统的水质电化学传感器选择性差，反应慢，需要频繁校准，无法测量一些重要的水质污染指标，更难以大面积完成水质三维监测任务。土壤的化学性质复杂，有效养分和重金属的含量总是依赖于取样分析。

董大明在光学传感技术的基础上，提出了多种新的光学传感方法，实现了对畜禽舍有害气体、土壤营养元素、水污染物等农业环境元素的精细、连续、全面的监测。正是由于不断的探索和创新，董大明近年来以第一作者/通讯员的身份在国际权威杂志上发表了42篇SCI论文，获得了40项授权专利(包括2项PCT专利和1项美国专利)，开发了30多种新型传感器和监测系统，并于2016年获得了国家自然科学优秀青年基金的资助，也是农业工程领域的第一个接受者。

用“光犁”推进现代农业

长期以来，董大明一直致力于“以红外和激光光谱技术为理论，以现代电子信息科学为技术，研究农业环境中化学和生物污染的快速检测”，在他的光学传感和物理实验室里*漫游。他的研究不仅着眼于如何检测污染物的组成和浓度，而且深入探索如何将已建立的方法和理论转化为高可靠性和低成本的实际农业应用领域。

董大明也开创了自己的研究方法，并始终坚持“从复杂到简单”的研究特色。他使用最简单的光学结构和最少数量的光学器件来提取光谱特征，作为研究项目的实际目标。例如，他发明了检测污染物和无法实时检测的微量物质的方法。建立新的光学方法提高污染物的检测灵敏度；利用激光扫描等方法实现大规模全球监测；为了造福大众，研制了一种成本较低、可靠性较高的小型化传感器。

同时，他还确立了以“物理机制研究-传感机制研究-实现方法研究”为主线的特色研究思路，即界定了光学方法测量农业环境因子的物理机制；研究了测量过程中的定量测量模型、降噪方法、灵敏度增强方法等测量机制。本文研究了简单、高可靠性、低成本的三步实现系统的方法。

现在，董大明带领团队联合北京农业环境监测中心，建立了“首都农业生态环境监测平台”，拥有355个长期固定监测点，其中农田环境(重金属)155个，农田肥力150个，畜禽养殖场环境36个，渔业养殖水质14个，大大提高了环境污染的监测预警能力，节约了化肥和农药投入，有效提高了农产品的安全水平。 解决农业生产和生态的关键问题，为北京发展现代农业和科技进步做出突出贡献。