一种设施农业抗生素污染风险控制系统及其方法

1.本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种设施农业抗生素污染风险控制系统及其方法。


背景技术：

2.设施农业属于高投入高产出，资金、技术、劳动力密集型的产业。从种类上分，设施农业主要包括设施园艺和设施养殖两大部分。它利用人工建造的设施，使传统农业逐步走向现代工厂化农业，同时也使农产品打破传统农业的季节性，实现农产品的反季节上市。
3.抗生素作为促进生长和预防疾病的饲料添加剂在畜禽养殖业得到广泛使用，由此产生的粪便常被作为肥料在农业种植生产中施用。目前所开发设计的抗生素在受药生物体内选择性提高、吸收量减少，30％-90％的抗生素以母体药物或代谢产物的形式通过禽畜粪便进入土壤和水体环境中，极大地威胁到农产品的安全，也对环境与人体健康造成潜在威胁。
4.抗生素会产生各种毒性效应，影响微生物活性和群落功能多样性，不利于健康、高效地发展设施农业生产。有效监测农业产物中抗生素残留量，评估抗生素的人体健康潜在风险，并根据风险发出预警，对保障农产品质量和人体健康有着重大意义。因此，丞需一种设施农业抗生素污染风险控制方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种设施农业抗生素污染风险控制系统及其方法。
6.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
7.一种设施农业抗生素污染风险控制系统，包括风险管控数据库、抽样频次分析模块、风险计算模块、预警模块；
8.风险管控数据库包含不同类型的设施农业下的生产标准及环境标准；
9.抽样频次分析模块用于根据设施农业的类型、粪肥使用情况、抗生素施用情况，以及设施农业场地的历史生产布局，结合风险管控数据库，获得设施农业产物的抽样频次；
10.风险计算模块用于计算设施农业产物中的抗生素残留量对人体造成的人体健康潜在风险值；
11.预警模块用于根据人体健康潜在风险值对设施农业进行预警。
12.一种设施农业抗生素污染风险控制方法，包括以下步骤：
13.步骤1，将根据设施农业的类型、粪肥使用情况、抗生素施用情况，以及设施农业场地的历史生产布局输入抽样频次分析模块，获取设施农业产物的抽样频次；
14.步骤2，按抽样频次对设施农业中的产物进行抽样，并对抽样样品进行粉碎处理；
15.步骤3，对样品中的抗生素进行检测；
16.步骤4，计算人体健康潜在风险值；
17.步骤5，根据人体健康潜在风险值对设施农业进行预警。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：将生物抗生素监测技术与风险评估组合，将风险分级管控应用在设施农业抗生素污染的长期风险管控中，具有针对性强、成本较低和效率较高等技术优势。可极大限度降低设施农业抗生素污染对人体健康的潜在影响，解决现有风险管控体系所存在的效率低、成本高，且依赖大规模取样监测数据等问题，为高效、精准、低成本地开展设施农业抗生素污染风险管控提供可能。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
20.图1为本发明设施农业抗生素污染风险控制方法的流程图。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
22.一种设施农业抗生素污染风险控制系统，包括风险管控数据库、抽样频次分析模块、风险计算模块、预警模块；
23.风险管控数据库包含不同类型的设施农业下的生产标准及环境标准，基于microsoft sql server建立；
24.抽样频次分析模块用于根据设施农业的类型、粪肥使用情况、抗生素施用情况，以及设施农业场地的历史生产布局，结合风险管控数据库，获得设施农业产物的抽样频次；
25.风险计算模块用于计算设施农业产物中的抗生素残留量对人体造成的人体健康潜在风险值；
26.预警模块用于根据人体健康潜在风险值对设施农业进行预警。
27.构建风险管控的数据应用程序，形成对相关信息进行收集、传递、存贮、加工、管理和使用的循环体系。利用数据的积累辅助预测，从而支持系统作出预警、协助管理人员进行运行控制。
28.一种设施农业抗生素污染风险控制方法，包括以下步骤：
29.步骤1，将根据设施农业的类型、粪肥使用情况、抗生素施用情况，以及设施农业场地的历史生产布局输入抽样频次分析模块，获取设施农业产物的抽样频次；
30.步骤2，按抽样频次对设施农业中的产物进行抽样，并对抽样样品进行粉碎处理；
31.自动取样通过时间继电器控制具有抱闸功能的电动机驱动采样头，按预定的采样周期以恒定的速度横向切入并截取设施农业的带式输送机上的产物，然后回收样品并收集在取样槽内；人工取样只需定时人工取样即可。
32.步骤3，对样品中的抗生素进行检测；
33.具体的，取5g粉碎好的样品，并使用quechers－超高效液相色谱－串联质谱法进行前处理，再通过超高效液相色谱串联质谱仪得到抗生素残留量ir。
34.一次抽样中的样品抗生素残留量如表1所示；
35.表1
36.抗生素种类残留量(μg/kg)
恩诺沙星0.51二氟沙星0.52达氟沙星0.54沙拉沙星0.51四环素0.56金霉素0.55土霉素0.55
37.步骤4，计算人体健康潜在风险值；
38.子步骤4.1，获得不同年龄段及性别下的人均每日食品摄入量和平均体重；
39.子步骤4.2，计算人体的抗生素每日估计摄入量edi，计算公式如下：
[0040][0041]
其中，c为人均每日食品摄入量；ir为抗生素残留量；bw为人体平均体重；
[0042]
子步骤4.3，计算人体健康潜在风险值hq，计算公式如下：
[0043][0044]
其中，adi为抗生素每日允许摄入量；抗生素每日允许摄入量adi为常数，通过查询得到。
[0045]
通过调查统计，获得不同年龄段及性别下的人均每日肉类平均摄入量和平均体重，如表2所示：
[0046]
表2
[0047][0048]
计算得到在不同年龄段及性别下，人体的抗生素每日估计摄入量edi如表3所示：
[0049]
表3人体的抗生素每日估计摄入量edi[ng/(kg
·
bw
·
d)]
[0050][0051][0052]
查询获得抗生素每日允许摄入量adi如表4所示：
[0053]
表4
[0054][0055]
计算得到在不同年龄段及性别下，人体健康潜在风险值hq如表5所示：
[0056]
表5
[0057]
[0058]
步骤5，根据人体健康潜在风险值对设施农业进行预警。
[0059]
当人体健康潜在风险值hq＜1％，说明设施农业不具备明显的健康风险，预警模块不进行预警；当1％≤人体健康潜在风险值hq≤5％，说明设施农业具备明显的健康风险，预警模块对设施农业进行危险预警，提醒设施农业进行设备检查；当人体健康潜在风险值hq＞5％，说明设施农业具备极高的健康风险，预警模块对设施农业进行控制预警，暂停设施农业的生产活动并进行检查。
[0060]
根据表5可以看出，在各年龄段及性别下的人体健康潜在风险值均小于1％，不具有明显的健康风险。
[0061]
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。