畜禽舍有害氣體、稻田溫室氣體是重要的農(nóng)業(yè)污染源，農(nóng)產(chǎn)品在采收和貯藏過程中也會揮發(fā)出不同成分和濃度的氣體，這些無形中的氣體是否有可能被鋪捉到？

 

　　以往，研究人員都是依靠取樣后在實驗室進(jìn)行分析，并不能實現(xiàn)在線、連續(xù)監(jiān)測，但這對于專注于研制傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)的董大明而言，并不是什么難事兒。

 

　　曾跨越三大學(xué)科領(lǐng)域求學(xué)、兼具電子學(xué)和物理學(xué)的雙重知識背景、25歲就獲得博士學(xué)位、33歲問鼎“優(yōu)青”的北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心研究員董大明，以紅外與激光光譜學(xué)為理論，致力于解決農(nóng)業(yè)環(huán)境的精細(xì)化監(jiān)測技術(shù)，創(chuàng)立了多種光學(xué)探測手段，在檢測靈敏度、實時監(jiān)測能力、監(jiān)測尺度等方面取得了重要突破。

 

　　讓污染分子無處可逃

 

　　董大明確實是個愛研究和思考的人。在指導(dǎo)研究生時，他經(jīng)常會這么說：“我們科研的目標(biāo)是研制有望服務(wù)于農(nóng)業(yè)的儀器設(shè)備，畢業(yè)時可以沒有高水平文章發(fā)表，但一定要有自己動手研制的傳感設(shè)備。”

 

　　目前，我國農(nóng)業(yè)面源污染較為嚴(yán)重，極大地危害著農(nóng)產(chǎn)品安全和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展；常規(guī)水質(zhì)電化學(xué)傳感器選擇性差、反應(yīng)慢、需要經(jīng)常標(biāo)定，且不能測量一些水質(zhì)重要污染指標(biāo)，更難以完成大面積水域水質(zhì)的立體監(jiān)測任務(wù)；土壤的化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，有效養(yǎng)分、重金屬元素含量始終依賴于取樣分析……

 

　　董大明在光學(xué)傳感技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了多種新型光學(xué)傳感方法，實現(xiàn)了畜禽舍有害氣體、土壤養(yǎng)分元素、水體污染物等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素的精細(xì)化、連續(xù)、全方位監(jiān)測。正是因為不斷的探索和創(chuàng)造，近幾年，董大明以第一作者/通訊作者身份在國際權(quán)威雜志發(fā)表SCI論文42篇，獲得授權(quán)專利40項（其中PCT專利2項、美國專利1項），研制出新型傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)30余種，并于2016年獲得國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金資助，這也是農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域首位獲資助者。

 

　　用“光學(xué)之犁”助推現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

 

　　一直以來，董大明專注于“以紅外與激光光譜學(xué)為理論，以現(xiàn)代電子學(xué)和信息科學(xué)為技術(shù)，研究農(nóng)業(yè)環(huán)境中化學(xué)和生物污染的快速傳感”，在自己的光學(xué)傳感與物理實驗室里暢快遨游。他的研究不僅停留在如何探測到污染物的成分和濃度，更向縱深探索如何將建立的方法和理論，以高可靠性兼低廉的成本轉(zhuǎn)化于實際農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

 

　　董大明還自己創(chuàng)造并始終秉承“至繁歸于至簡”的研究特色，將光譜的簡易化表達(dá)，用最簡約的光學(xué)結(jié)構(gòu)、最少的光學(xué)器件來實現(xiàn)光譜特征提取，作為研究項目實用化的目標(biāo)。比如，他創(chuàng)造方法來探測原來不能實時檢測的污染物和痕量物質(zhì)；建立新的光學(xué)方法來提高污染物檢測靈敏度；用諸如激光掃描的方式來實現(xiàn)大范圍、全局性監(jiān)測；研制出更低成本、更高可靠性的小型化傳感器以普惠大眾。

 

　　同時，他還建立了以“物理機(jī)制研究—傳感機(jī)理研究—實現(xiàn)方法研究”為主線的特色研究思路，即明確光學(xué)方法用于農(nóng)業(yè)環(huán)境要素測量的物理機(jī)制；研究測量過程中的定量化計量模型、噪聲消減方法、靈敏度提升方法等測量機(jī)理；研究了系統(tǒng)的簡易化、高可靠、低成本實現(xiàn)方法的三步走思路。

 

　　如今，董大明帶領(lǐng)團(tuán)隊聯(lián)合北京市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心，建立的“首都農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測平臺”，布設(shè)了長期固定監(jiān)測點共計355個，包括農(nóng)田環(huán)境（重金屬）155個、農(nóng)田肥力150個、畜禽養(yǎng)殖場環(huán)境36個、漁業(yè)養(yǎng)殖水質(zhì)14個，大大提高了環(huán)境污染的監(jiān)管和預(yù)警能力，節(jié)約了肥料和農(nóng)藥投入，有力地提升了農(nóng)產(chǎn)品安全水平，解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)中的關(guān)鍵問題，為北京市新型現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。