重慶民泰新農業集團智能檢測產業互聯網項目介紹

一、項目生成依據

1.項目符合國家“十三五”規劃要求。國務院印發的《“十三五”生態環境保護規劃》（以下簡稱《規劃》）中指出，在“十三五”期間，加大對生態環境的保護力度，全力推進大氣、水、土壤污染防治生態環境質量有所改善。在“十二五”期間，國家在重金屬污染及防治方面取得了很大成績，涉重金屬突發環境事件數量大幅減少。但在“十三五”期間經濟社會發展不平衡、不協調、不可持續的問題仍然突出，當前的核心任務則是提高環境質量，加強生態環境綜合治理，加快補齊生態環境短板。

為了完成《規劃》中的核心任務，國家加強重點行業環境管理，嚴格控制涉重金屬新增產能快速擴張，優化產業布局，繼續淘汰涉重金屬重點行業落后產能。但涉及重金屬的行業分布集中、產業規模大、發展速度快，強化涉重金屬工業園區和重點工礦企業的重金屬污染物排放及周邊環境中的重金屬監測就顯得尤為重要。

另外，《規劃》還在防控危險廢物環境風險上提到要繼續開展危險廢物規范化管理督查考核，以含鉻、鉛、汞、鎘、砷等重金屬廢物為重點開展專項整治。“十三五”生態環境保護規劃將會有更大的進展。

正是在這一種背景下，研制適用于重金屬分析的智能化微型原子熒光儀有著廣闊的發展前景，也是適應國家產業政策的一個舉措。重慶民泰新農業科技發展集團有限公司（簡稱重慶民泰）研制的智能化微型原子熒光儀，適用領域廣，市場需求大，推廣價值高。

2.項目的核心技術研發方向符合《重慶市科技創新“十三五”規劃》聚焦重點領域技術創新的明確要求。《重慶市科技創新“十三五”規劃》明確指出，堅持把數字化、網絡化、智能化、綠色化作為提升產業競爭力的技術基點，聚焦先進制造技術、新一代信息技術、大健康技術三大重點方向。在先進制造技術方面，圍繞數字化、網絡化、智能化、綠色化和服務化的方向，重點突破智能制造、綠色制造、精密制造、增材制造等集成技術的科技創新方向。重慶市的“十三五”規劃還對制造業基礎共性技術進行了詳細的界定，鼓勵開展設計技術、可靠性技術、制造工藝、關鍵基礎件、工業傳感器、智能儀器儀表、基礎數據庫、工業試驗平臺等制造業基礎共性技術研發，提升制造基礎能力。

智能化微型原子熒光儀項目的核心技術是以工業級微控制器取代計算機控制，無須再配置單獨的計算機，便可自主完成測量流程控制、數據采集、數據分析、數據儲存、數據輸出打印及顯示等復雜功能。并通過全自動化的操作過程得到準確的砷鉛汞鎘等重金屬檢測結果。該技術可廣泛運用于飼料、飼料原料、飼料添加劑、食品、藥品、醫藥衛生、土壤、水質、地質、冶金、核工業、化工等多個領域，能有效控制有毒有害重金屬對人畜健康的影響，具有重大的民生意義，符合《重慶市科技創新“十三五”規劃》對先進制造智能化的科技創新要求。

3.項目的申報主體符合《重慶市科技創新“十三五”規劃》第五章強化企業技術創新主體地位的要求。本項目申報主體是重慶民泰，是一家有著22年歷史的科技型企業，是重慶市企業技術中心，重慶市中小企業技術研發中心，重慶市創新型試點企業，有以下幾大核心競爭優勢。

（1）研發優勢。該公司一直將自主研發作為公司的核心發展戰略，經過多年的培養和投入，整合動物營養與飼料科學、化工工程、分析化學、電子技術、食品科學、預防獸醫學、精密儀器與制造等專業技術人才，形成了一支行業經驗豐富、創新能力強、跨學科的研發團隊。創造引領了1～6代飼料防霉劑、1～4代飼料甜味劑、1～3代飼料香味劑的發展，攻克了砷鉛汞鎘等有毒有害元素檢測技術的難題。該公司每年投入的研發經費占銷售收入的5%以上，未來公司還將加大研發力度，增加研發經費的投入。同時，該公司非常重視引進先進的管理體系，以提升研發效率和質量，該公司建立了ISO9001：2015質量管理體系和ISO22000：2005食品安全管理體系，以市場為導向，建立了動態的矩陣式研發組織結構，保證了研發協同工作的高效率，并能根據企業發展不斷完善。

（2）營銷服務優勢。該公司從上游原輔材料供應商到下游飼料企業，直至終端的養殖業以及各行業的檢測機構都建立了良好的合作模式以及營銷體系。該公司擁有一支集營銷、技術于一體的專業化營銷團隊，從專業技術的角度為客戶提供更富有價值的產品，實行專業化服務，真正去滿足客戶的不同需求。該公司在全國建立了23個營銷網絡，業務遍布全國30多個省市、區，以及越南、印尼、斯里蘭卡、孟加拉、尼泊爾等國家，可以第一時間發掘客戶需求并提供及時的營銷服務。強大的技術營銷隊伍以及完善的營銷渠道將大大加快該公司新業務的開拓速度和品牌建設力度。

（3）管理團隊優勢。該公司創始人、董事長楊梅女士畢業于東華理工大學工業分析專業和清華大學農牧企業MBA研修班，曾在四川省日用化學品研究所擔任技術工程師，參與研發的“脂肪酸蔗糖聚酯”獲市級成果證書，對國內外前沿的分析檢測技術有著深入的研究和豐富的管理及營銷實踐經驗?，F任中國農業健康產業聯盟副秘書長、南岸區政協委員，南岸區女企業家協會副會長，是重慶市優秀女企業家，重慶百佳五一巾幗示范標兵。

自該公司成立以來，楊梅就高瞻遠矚，制定出企業短期、中期、長期戰略發展規劃，積極引進高層次人才，針對客戶需求和行業發展趨勢，整合農牧領域及相關產業的上下游資源，形成從原料到養殖的產供銷一體化以及原料、成品質量管理體系，為企業的未來發展指明了方向，奠定了堅實的基礎。

在長期的經營過程中，該公司已形成經驗豐富和執行力強的管理團隊，為該公司的集體決策提供了重要支撐，并在具體執行過程中發揮了決定性的作用。

（4）產品優勢。本項目核心技術是以化學原子化器聯用AAS這一研究成果為基礎，該聯用技術已運用到國家地質實驗測試中心、上海市質量監督檢驗技術研究院、上海交通大學、浙江大學、北京市疾病預防控制中心等單位，檢測工作中獲得用戶的一致認同。

項目產品核心技術解決了汞的記憶效應，解決了地質樣品中砷汞同時測定的問題，以及復雜樣品中痕量鉛鎘測定的困難，以水為載流，終結了以硼氫化鈉和鹽酸為載流的歷史，具備強大的技術競爭力。按項目的年度計劃，在2018年8月中旬，該公司將完成工業化生產產品的國內、國際專利保護，建立立體、無縫鏈接的知識產權保護體系。

4.項目的順利推動和實施符合《重慶市以大數據智能化為引領的創新驅動發展戰略行動計劃》方針。該項目可促進檢測行業的智能化技術升級及廣泛運用，增強企業的市場競爭力，提升經濟質量優勢。

5.本項目屬于高新領域先進制造范疇，符合申報指南中的重點支持方向。

二、技術需求分析

重慶作為長江上游城市，工業化、城鎮化發展快速，企業的污染物排放問題也隨之顯現，由于大多數企業治污能力不強，造成的污染比較嚴重，尤其是重金屬污染對人們的健康生活影響巨大。重慶市在“十二五”期間就出臺了《貫徹落實重金屬污染防治工作指導意見實施方案的通知》和《重金屬污染綜合防治規劃的通知》，加大了重金屬污染防治的工作力度，積極預防重金屬污染事件發生。在“十三五”規劃中，重慶市提出了全面加強生態文明建設，但該項任務十分艱巨，任重而道遠，綠色轉型面臨諸多困難。

重慶市總體上仍處于欠發達階段、屬于欠發達地區的基本市情沒有根本變化，經濟社會發展不平衡、不協調、不可持續的問題依然存在，循環經濟發展尚未形成較大規模，經濟結構、能源結構調整任務依然繁重。到2020年，預計全市地區生產總值將達到2.5萬億元，城鎮常住人口累計增加200萬左右，經濟總量不斷擴大，人口呈現凈流入，城鎮人口持續增加，但產業結構的優化調整和環境公共服務水平的提升在短時間內難以實現，工業化、城鎮化快速推進仍將面臨資源環境約束趨緊的重大挑戰。重化工業所占比重仍較大，短期內實現產業結構由“重”轉“輕”較為困難，控制能源消費總量、碳排放總量形勢嚴峻；環境質量改善的拐點尚未到來，污染物排放總量仍然高于環境容量。但目前重慶市的重金屬監控體系仍未完善，重金屬應急監測能力和監測技術手段亟待加強，而智能化原子熒光儀設計制造以及分析技術目前在重慶市場還是空白，重慶各檢測機構在重金屬污染分析檢測方面也亟須有較高靈敏度、輕便、智能化的儀器。

在項目啟動前的市場調研中，我們專門走訪了重慶市獸藥飼料檢測所等檢測機構，了解到他們的儀器配置及使用情況，無論是使用國外原子吸收儀還是國產的原子熒光儀，在測量汞的數據時，始終存在記憶效應的問題。當測量低含量鉛時，也出現無法獲取精確數據的情況。這些問題在檢測行業非常具有代表性和普遍性，尤其是民營性質的檢測公司，由于受經費和其他條件所限，檢測設備的配置標準是參差不齊，不少檢測機構是沒有條件去測量重金屬指標的。而有些檢測機構雖然花重金添置了相關的檢測設備，但由于操作難度大，使用頻率很低，甚至出現設備閑置情況。

而該公司研制開發的智能化微型原子熒光儀在許多方面都有技術創新，智能、便攜、靈敏、操作簡便、測定準確，尤其是解決了原子熒光測定痕量汞的記憶效應這一難題。這一技術應用將對重金屬檢測領域起到積極的推動作用，可廣泛運用于飼料、飼料原料、飼料添加劑、食品、藥品、醫藥衛生、土壤、水質、地質、冶金、核工業、化工等領域痕量砷、鉛、汞、鎘、硒、銻、鉍、錫等重金屬快速檢測中。

截至2017年，重慶共有大大小小248家檢測機構，按30%市場占有率和設備售價15萬～20萬元/臺保守估算，可創造銷售收入1200萬～1500萬元。而全國市場每年需求估計近萬臺以上，具有15億～20億元的經濟效益空間，市場前景十分廣闊。同時，該公司將作為檢測技術西南培訓中心，為購買檢測設備的單位提供配套的技術服務，這也是新的經濟增長點。

三、國內外現狀及發展趨勢

1.國內外相關技術及現狀。我國在原子熒光光譜分析技術的研究開始于20世紀70年代中期。20世紀90年代開始，新原子熒光儀研發的技術基礎，即“蒸氣發生-原子熒光光譜儀”的研制和分析技術得到了飛速發展。

氫化物發生一無色散原子熒光（HGAFS）技術與其他大型儀器相比，它具有結構簡單、靈敏度高、氣相干擾少、多元素同時分析等優點。

（1）原子熒光原理簡述。原子熒光光譜法是介于原子吸收光譜和原子發射光譜法之間的光譜分析技術。它是基態原子（一般為蒸氣狀態）吸收合適的特定頻率的輻射而被激發至高能態，而后，激發態原子在去激發過程中以光輻射形式發射出特征波長的熒光。

（2）原子熒光結構簡析。原子熒光儀主要由激發光源、進樣系統、原子化器和檢測器組成，四者關系如圖1所示。

激發光源在原子熒光的發展和商品化中起到了很重要的作用。目前普遍采用集束脈沖供電方式，相比較于原來的單脈沖供電方式，原子熒光靈敏度提高3倍，光源進入穩定工作狀態更快，信噪比改善2倍以上。

進樣系統和原子化器是原子熒光的核心部分，兩者關系如圖2所示。

圖1 原子熒光結構示意圖

圖2 原子熒光結構示意圖

圖3 斷續/間歇流動進樣裝置

目前國內外普遍采用在酸體系中，試樣與NaHB反應形成氣態氫化物，用高純Ar氣載入，采用低溫氬氫火焰原子化。在進樣方式的發展過程中，主要有連續流動、流動注射、斷續流動、間歇泵、順序注射進樣等。除了順序注射外，其他均為蠕動泵進樣（見圖3）。

順序注射則是近幾年發展起來的一種新型進樣方式，由兩個注射泵，兩個三位閥，一個多位組成的系統，可以完成多種由用戶設定的功能。

檢測器部分主要是光電倍增管和數據處理軟件。目前各個廠家基本上都是使用日本的HAMAMATSU光電倍增管。數據處理軟件均是基于Windows開發的數據處理系統，一般均包含4個程序：元素燈識別及選擇、儀器參數和測量條件的設置標準系列濃度的建立、樣品參數的設置。

2.原子熒光光譜法的發展趨勢及重要態勢。HGAFS法經過近40年的發展，已日益完善。但是，一種新技術如果不繼續進行進一步的研究和完善，便會失去生命力。HGAFS分析今后的發展趨勢和研究方向主要有以下幾點：

第一，加速新型光源的開發、研制和應用。一方面對目前已經研究成功并應用的光源，例如空心陰極燈，借助于新技術進行結構方面以及供電方式的改進，以期大幅提高測定靈敏度；另ー方面，研究并注意新型光源的發展，例如激光二極管在原子熒光方面應用的可能性。

第二，加強新的蒸氣發生體系研究，以期對已經能形成蒸氣的元素提高其蒸氣發生率；對目前尚未報道而有可能發生蒸氣的元素，找出合適的蒸氣發生體系，擴大被測元素數目。

第三，繼續加強干擾的研究，使得分析方法更加特效、實用。

圖4 左一為重慶民泰新農業科技發展有限公司董事長楊梅女士

第四，充分發揮無色散原子熒光儀器結構簡單的優點，研制一些野外現場分析用的小型專門儀器，避免樣品采集及運輸過程中的2次污染。例如環保方面的應急車，消防方面的應急污染檢測和控制。

第五，研究各種形態及價態測定分析方法及與色譜的聯用技術。在食品和農產品快速檢測方面為政府提供更有力的幫助。

原子熒光光譜法是在原子發射光譜法和原子吸收光譜法的基礎上發展起來的一種新的原子光譜分析方法。自從1964年Winefordner和Vickers等提出并論證了原子熒光火焰法可作為一種新的原子光譜分析方法以來，已經過了40多年的發展歷程。1993年，英國PSA公司（PSAnalyticalLtd）推出了蒸氣發生原子熒光光譜儀，該儀器采用空心陰極燈作激發光源，電熱石英管氬氫火焰作原子化器，單道測定砷、銻、鉍、硒、碲等五種元素，汞元素測量采用一種專用的原子熒光測汞儀。但是，該儀器比我國研制成功的蒸氣發生原子熒光儀晚了近10年。

1998年，加拿大Aurora公司（AuroraInstrumentsLtd）也推出了一款蒸氣發生原子熒光光譜儀，該儀器的性能基本上接近于我國早期同類型儀器的水平。

目前，國外最有效和最有發展前景的形態分析技術是采用HPLC-ICP-MS聯用技術。但是ICP-MS價格昂貴，且需要極高的運行和維護成本，以及對操作人員有較高的要求。

色譜與VG-AFS聯用為化學形態分析提供了一個有效方法，從而使砷、汞、硒化合物在食品安全、環境科學、毒理學等諸多領域發揮了重要作用。還需進一步深入研究拓展到鉛、鍺、錫化合物的形態分析中。

環境保護是我國的一項基本國策，在當前環境惡性事件頻發，水質、食品等公共衛生安全問題已嚴重威脅人類健康，為有效監管防控措施的社會大背景下，研制和發展小型化、專用化、現場快速監測和分析的智能化便攜式儀器，也是當前社會公共安全的急需，將成為未來原子熒光儀發展的重點。

中國的原子熒光儀僅限于檢測能形成蒸汽的砷、汞、銻、鉍、硒、碲等元素，實際上是通過化學還原反應來實現原子化的。由于這些元素十分重要，在樣品中的含量又很低，所以原子熒光儀在國內的使用非常普遍。但是我國原子熒光儀生產廠家一味關心儀器如何做得漂亮，而對最重要的化學反應這一核心問題缺乏認識，從一開始至今均未改變過?，F在市面上所有的原子熒光儀的最大缺陷是測定汞的記憶效應嚴重，往往測定空白要花費半小時時間，如測定了高含量樣品，整個儀器會癱瘓。同時對極為重要的元素鉛和鎘，一直不能測定實際樣品，原因是測定條件很苛刻，只能允許2%的酸度。同時，國外檢測汞的儀器也未能突破這一技術難題。徹底解決汞的記憶效應以及鉛、鎘在高酸度下的準確測量，是中國乃至全世界原子熒光這個行業的技術空白，也是未來新一代原子熒光儀重點研究的方向。