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團(tuán)隊長期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國XX工程結(jié)合，開展高功率固體激光裝置運(yùn)行環(huán)境污染檢測方法研究，基于各種納米結(jié)構(gòu)制作的聲表面波傳感器檢測靈敏度高達(dá)pg/mm2（10 12g/mm2）量級，實現(xiàn)了高精密測試，并且針對裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測量，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。已通過在線測試并在XX工程中應(yīng)用，實現(xiàn)訂貨。 同時在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊在聲表面波傳感器的敏感芯片區(qū)建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化鋅薄膜、SiO2/ZnO復(fù)合薄膜，實現(xiàn)了對環(huán)境污染氣體的高靈敏度響應(yīng)，特別是在聲表面波傳感器芯片上建立了三維納米結(jié)構(gòu)敏感材料，同時對其化學(xué)修飾，以實現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測，目前正在和中電集團(tuán)進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)合工作。 該傳感器可用于定量檢測/監(jiān)測各種真空、實驗室、大氣環(huán)境中的微量有機(jī)污染物、化學(xué)毒劑和生物毒劑。

項目成果/簡介:本服務(wù)體系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美國國家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計流域地表水體中污染物負(fù)荷與污染源之間的關(guān)系。是美國 TMDL 計劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計分析系統(tǒng)）平臺運(yùn)行，使用 IML 語言編寫，其嵌套的統(tǒng)計模塊可以輕松調(diào)用非線性加權(quán)最小二乘法（NWLS）進(jìn)行方程的求解，完成所需參數(shù)的估計，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺購買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語言開發(fā)了面向我國特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡化了原SPARROW 模型中不適用于中國的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實現(xiàn)的模塊，優(yōu)化模型功能，改善人機(jī)交互形式，使數(shù)據(jù)輸入及模型運(yùn)行更加方便易學(xué)并符合中國的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。利用 ArcGIS 生成河網(wǎng)、劃分子流域等，提取與整合必要的與流域河流屬性相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，并利用該平臺將模擬結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。應(yīng)用范圍:模型已應(yīng)用于東北松花江流域、黃山新安江流域，成功完成對這些地區(qū) N、P、COD 等污染負(fù)荷的空間解析，并設(shè)置敏感斷面（松花江流域的同江斷面，新安江流域的跨省斷面--街口斷面）進(jìn)行溯源分析，能夠為流域（區(qū)域）水環(huán)境管理決策的制定與實施提供技術(shù)支持。效益分析:（1）污染源空間解析：進(jìn)行各子流域污染源組成比例分布預(yù)測以及各子流域的污染來源追溯等，由于監(jiān)測站點(diǎn)只能評價靜態(tài)的理化指標(biāo)，SPARROW 模型則綜合考慮流域內(nèi)的地質(zhì)地貌、氣象要素等，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)追溯污染來源，分析來自不同污染源的污染量和比例，有針對性地對水質(zhì)進(jìn)行控制和管理，找出污染貢獻(xiàn)最大的區(qū)域加以治理，實現(xiàn)投入產(chǎn)出的效益最大化； （2）面向水質(zhì)達(dá)標(biāo)的監(jiān)測站點(diǎn)空間布局優(yōu)化與設(shè)計：利用有限水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)過去一段時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)外推流域內(nèi)其他未監(jiān)測河段 的水質(zhì)情況，有效解決布設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)成本高、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位數(shù)量少、代表性差的問題，通過對流域整體水質(zhì)狀況的預(yù)測分析，找出水質(zhì)較差河段，進(jìn)而有效優(yōu)化監(jiān)測站點(diǎn)的空間設(shè)置，為水環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)提供支持。 （3）面向敏感區(qū)（達(dá)標(biāo)斷面）的削減措施優(yōu)化：例如海岸帶、湖庫、飲用水取水區(qū)、達(dá)標(biāo)考核斷面等，作為考核或評估斷面進(jìn)行污染物傳輸分析，分析上游各子流域?qū)ζ湮廴矩暙I(xiàn)大小，甄別污染貢獻(xiàn)最大的區(qū)域，優(yōu)化管理措施的設(shè)置。

本服務(wù)體系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美國國家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計流域地表水體中污染物負(fù)荷與污染源之間的關(guān)系。是美國 TMDL 計劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計分析系統(tǒng)）平臺運(yùn)行，使用 IML 語言編寫，其嵌套的統(tǒng)計模塊可以輕松調(diào)用非線性加權(quán)最小二乘法（NWLS）進(jìn)行方程的求解，完成所需參數(shù)的估計，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺購買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語言開發(fā)了面向我國特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡化了原SPARROW 模型中不適用于中國的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實現(xiàn)的模塊，優(yōu)化模型功能，改善人機(jī)交互形式，使數(shù)據(jù)輸入及模型運(yùn)行更加方便易學(xué)并符合中國的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。利用 ArcGIS 生成河網(wǎng)、劃分子流域等，提取與整合必要的與流域河流屬性相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，并利用該平臺將模擬結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。

本項目包括三大核心技術(shù)： 1、強(qiáng)制冷凝 VOCs 廢氣處理設(shè)備，創(chuàng)造性地將強(qiáng)制換熱技術(shù)改造后應(yīng)用于 VOCs 強(qiáng)制冷凝處理工藝中，針對高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實驗室自行研發(fā)的特殊拒油涂層處理，以防止有機(jī)物質(zhì)對冷凝器的污染，提高冷凝裝置穩(wěn)定運(yùn)行效率并降低設(shè)備維護(hù)成本。 2、開發(fā)的光催化氧化劑和附著技術(shù) 克服納米光催化劑易團(tuán)聚、易流失的弊端，開發(fā)出新型快速的光催化劑負(fù)載技術(shù)，能夠大大推進(jìn)光催化劑在廢水、廢氣中的實際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價易得，加工方便，壽命長，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時，直接發(fā)生光催化反應(yīng)，將 VOCs 物質(zhì)完全礦化。 3、開發(fā)的高效苯吸收液及分層技術(shù) 采用特殊吸收液配方制備能夠分層的高效苯吸收液，能夠有效地 吸收廢氣中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物質(zhì)，凈化 VOCs 廢氣。吸收的 VOCs 物質(zhì)能夠靜置分層，從而能夠更快速地富集，方便下一步的回收分離，吸收液可以重復(fù)使用。 三大技術(shù)可以互相結(jié)合為工藝組合，在高濃度有機(jī)廢氣的凈化與有價值物質(zhì)的回收、油煙凈化、企業(yè) VOCs 治理等方面具有廣闊地應(yīng)用前景。已成功解決了河北省三家企業(yè)的 VOCs 處理與排放問題。

團(tuán)隊長期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國XX工程結(jié)合，開展高功率固體激光裝置運(yùn)行環(huán)境污染檢測方法研究，基于各種納米結(jié)構(gòu)制作的聲表面波傳感器檢測靈敏度高達(dá)pg/mm2（10?12g/mm2）量級，實現(xiàn)了高精密測試，并且針對裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測量，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。已通過在線測試并在XX工程中應(yīng)用，實現(xiàn)訂貨。同時在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊在聲表面波傳感器的敏感芯片區(qū)建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化鋅薄膜、SiO2/ZnO復(fù)合薄膜，實現(xiàn)了對環(huán)境污染氣體的高靈敏度響應(yīng)，特別是在聲表面波傳感器芯片上建立了三維納米結(jié)構(gòu)敏感材料，同時對其化學(xué)修飾，以實現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測，目前正在和中電集團(tuán)進(jìn)行相關(guān)的聯(lián)合工作。

隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在各地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市布局調(diào)整中出現(xiàn)了許多工業(yè)企業(yè)遺留地塊的重金屬 污染問題。有一些廠區(qū)由于土壤污染比較嚴(yán)重，在土地的重新利用上存在著很多爭議，有的廢棄廠區(qū)閑置 至今。嚴(yán)重的土壤污染已經(jīng)成為制約城市地區(qū)土地可持續(xù)開發(fā)利用的主要因素。城市污染土地的處理一般 要求時間較短，而土壤淋洗技術(shù)是利用淋洗液將重金屬從土壤中置換出來的技術(shù)，正以其廣泛的適應(yīng)性和 快速性而被廣泛地在實驗室進(jìn)行研究并且應(yīng)用于野外實際治理中。

項目成果/簡介:本項目包括三大核心技術(shù)： 1、強(qiáng)制冷凝 VOCs 廢氣處理設(shè)備，創(chuàng)造性地將強(qiáng)制換熱技術(shù)改造后應(yīng)用于 VOCs 強(qiáng)制冷凝處理工藝中，針對高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實驗室自行研發(fā)的特殊拒油涂層處理，以防止有機(jī)物質(zhì)對冷凝器的污染，提高冷凝裝置穩(wěn)定運(yùn)行效率并降低設(shè)備維護(hù)成本。 2、開發(fā)的光催化氧化劑和附著技術(shù) 克服納米光催化劑易團(tuán)聚、易流失的弊端，開發(fā)出新型快速的光催化劑負(fù)載技術(shù)，能夠大大推進(jìn)光催化劑在廢水、廢氣中的實際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價易得，加工方便，壽命長，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時，直接發(fā)生光催化反應(yīng)，將 VOCs 物質(zhì)完全礦化。 3、開發(fā)的高效苯吸收液及分層技術(shù) 采用特殊吸收液配方制備能夠分層的高效苯吸收液，能夠有效地 吸收廢氣中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物質(zhì)，凈化 VOCs 廢氣。吸收的 VOCs 物質(zhì)能夠靜置分層，從而能夠更快速地富集，方便下一步的回收分離，吸收液可以重復(fù)使用。 三大技術(shù)可以互相結(jié)合為工藝組合，在高濃度有機(jī)廢氣的凈化與有價值物質(zhì)的回收、油煙凈化、企業(yè) VOCs 治理等方面具有廣闊地應(yīng)用前景。已成功解決了河北省三家企業(yè)的 VOCs 處理與排放問題。應(yīng)用范圍:VOCs 治理工況復(fù)雜、技術(shù)路線眾多也決定了這一行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)：市場分散，需求多樣化，企業(yè)要想把規(guī)模做大很困難。正因為市場分散，VOCs 治理行業(yè)要壟斷也不容易，市場完全開放，各家企業(yè)憑借自身的技術(shù)、策略來獲得競爭優(yōu)勢，這個市場在未來幾年將以30%的速度增長。 VOCs 污染治理正在起步，有望撬動近 700 億產(chǎn)值。目前，國內(nèi)VOCs 污染平均治理成本約 500-600 萬元，按每座工業(yè)園 5 家企業(yè)參 102與治理，省均 150 個工業(yè)園區(qū)，全國 20 個省保守估算，市場空間將達(dá)到 625~750 億元。未來，隨國內(nèi) VOCs 排放標(biāo)準(zhǔn)有望提高，VOCs治理投資有望進(jìn)一步增加。 投資估計：投資 500 萬元， 經(jīng)濟(jì)和社會效益：利潤率 20-30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著，污染物減排效果顯著。效益分析:自 2005 年企業(yè)進(jìn)行 VOCs 產(chǎn)生全過程分析，積累了大量第一手資料， 2013 年于宏兵承擔(dān)了環(huán)保部大氣污染治理應(yīng)急項目 VOCs 污染控制欲核算方法研究項目，對工業(yè)企業(yè) VOCs 排放特征、排放量核算技術(shù)方法和 VOCs 處理技術(shù)績效進(jìn)行評估，建立了天津的 VOCs污染控制體系。在 VOCs 污染前端預(yù)防、后端治理技術(shù)研究中積累了豐富的經(jīng)驗。 南開大學(xué)清潔生產(chǎn)研究中心以南開大學(xué)科研平臺為依托，自身擁有 XRD、同步熱重分析儀、便攜式氣相色譜儀、液相色譜儀等大中型儀器共計 25 臺，價值合計 300 余萬元，擁有非常雄厚的技術(shù)力量支撐科研工作。

地下水，全世界普遍的淡水資源，是農(nóng)業(yè)灌溉、民生用水、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的重要水源。2019年9月河海大學(xué)水文院黃璟勝教授團(tuán)隊在國際期刊《Journal of Hazardous Materials》（2019年影響因子達(dá)7.650，環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程領(lǐng)域排序前5%）發(fā)表題為“Analysis of radially convergent tracer test in a two-zone confined aquifer with vertical dispersion effect: Asymmetrical and symmetrical transports”高水平論文，在地下水修復(fù)人才培養(yǎng)與科學(xué)研究方面邁出重要步伐。隨著地下水污染的急劇增加，示蹤試驗對地下水修復(fù)具有重要意義。徑向示蹤試驗解析模型存在因子參數(shù)物理意義不完整的問題，非徑向數(shù)值模型雖然避免了因子參數(shù)，但存在網(wǎng)格建構(gòu)困難與計算耗時兩個問題。本篇論文完善了徑向示蹤試驗?zāi)Ｐ?，定義模型的因子參數(shù)、示蹤劑初始濃度、穩(wěn)態(tài)濃度三者的本構(gòu)關(guān)系，賦予因子參數(shù)完整的物理意義，闡明了徑向與非徑向兩種模型在特定情況下存在相同的濃度穿透曲線。通過含水層厚度、彌散度、特性長度三者組成的無量剛參數(shù)設(shè)置觀測井，實際的三維污染傳輸可簡化為二維、甚至一維傳輸，不僅揭示了彌散現(xiàn)象與稀釋機(jī)理，更能有效排除不敏感參數(shù)，大幅提高參數(shù)估計反問題的計算性能，提升獲得全局最佳解的概率。研究成果開啟了地下水溶質(zhì)運(yùn)移的新思維、新見解，對推動示蹤試驗的高效應(yīng)用以及實現(xiàn)地下水修復(fù)、解決實際的水資源需求具有重要意義。

作為TFT液晶材料的“領(lǐng)軍者”，偕二氟雙環(huán)己烷的市場前景可想而知。目前，該材料技術(shù)由日本壟斷，本項目新技術(shù)的出現(xiàn)將有望打破該格局，為本土TFT液晶材料研究和產(chǎn)業(yè)化作出貢獻(xiàn)。本技術(shù)采用經(jīng)濟(jì)易得的工業(yè)原料4-丙基環(huán)己基酮和二氟氯乙酸（鈉）為起點(diǎn)，以反式烯丙醇和二氟氯乙酸酯化，由Reformatsky-Claisen重排反應(yīng)將偕二氟亞甲基重排到目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)中的所需位置，得到關(guān)鍵中間體γ、δ-不飽和酸；最終通過分子內(nèi)烷基化反應(yīng)完成閉環(huán)以及Barton-McCombie自由基去氧反應(yīng)，完成了偕二氟雙環(huán)己烷液晶材料（單體）的合成。

(1) 課題組應(yīng)用研發(fā)的便攜式空氣甲醛現(xiàn)場檢測儀、VOCs快速自動檢測儀 等在內(nèi)的樣機(jī)及相應(yīng)實驗室標(biāo)準(zhǔn)檢測技術(shù)方法開展了典型功能房間的建筑室內(nèi) 環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)及現(xiàn)場檢測校準(zhǔn)技術(shù)研究，以及工程現(xiàn)場建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量 監(jiān)測檢測關(guān)鍵技術(shù)的實驗室測試比對研究；結(jié)合完成的現(xiàn)場儀器測試實驗平臺, 進(jìn)行了成果樣機(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)參數(shù)的測試；(2) 建設(shè)了公共建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量公眾平臺，平臺覆蓋全國氣候帶、經(jīng)濟(jì) 帶的十個典型城市的測試數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析，獲得了公共建筑室內(nèi)環(huán)境最新現(xiàn)狀 及室內(nèi)環(huán)境影響因素。同時公眾平臺面向普通大眾用戶，具有開放性、包容性, 為以后室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的豐富及相應(yīng)調(diào)控策略提供了技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐；(3) 采用數(shù)值分析的方法，結(jié)合在環(huán)境測試艙開展的建筑材料TVOC實驗擬 合，得到TVOC釋放衰減曲線，分析了辦公建筑室內(nèi)的TVOC濃度累積情況及預(yù) 通風(fēng)后其濃度的衰減情況，得到不同工況下辦公建筑最佳預(yù)通風(fēng)時間，構(gòu)建了室 內(nèi)空氣質(zhì)量調(diào)控策略，開發(fā)軟件一套；(4) 針對公共建筑能源監(jiān)管的需求，研發(fā)完成了公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)和 可再生能源監(jiān)測系統(tǒng)，并進(jìn)行了應(yīng)用，建設(shè)完成了兩個市級監(jiān)測平臺的研發(fā)建 設(shè)一一重慶市公共建筑能源監(jiān)管平臺和可再生能源建筑應(yīng)用監(jiān)管，出版專著一 部；(5) 集成能源監(jiān)管平臺的內(nèi)容和特點(diǎn)，在室內(nèi)空氣質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫和監(jiān)測 系統(tǒng)主要設(shè)備性能選擇原則的基礎(chǔ)上，研發(fā)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，建立了室內(nèi)空 氣質(zhì)量與運(yùn)行能耗綜合在線監(jiān)測運(yùn)行管理平臺，研發(fā)產(chǎn)品一項，編寫應(yīng)用手冊 —套；(6) 基于系統(tǒng)運(yùn)營和空氣質(zhì)量監(jiān)測平臺的研發(fā)與建立，開展了關(guān)于公共建 筑室內(nèi)空氣質(zhì)量運(yùn)行控制管理關(guān)鍵技術(shù)的研究，包括新風(fēng)預(yù)警調(diào)控技術(shù)、建筑 預(yù)通風(fēng)調(diào)控策略、污染物擴(kuò)散與防控策略、通風(fēng)與節(jié)能舒適相關(guān)性調(diào)控等，形 成了針對降低污染物濃度、降低能耗和滿足人體舒適度的集中空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行 管理策略，申請專利2項，立項編寫技術(shù)規(guī)程一部；(7) 開展了公共建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與運(yùn)營管理系統(tǒng)構(gòu)建研究，包括單 一典型功能房間的室內(nèi)多參數(shù)和建筑能耗綜合監(jiān)測和控制體系，構(gòu)建建筑室內(nèi) 空氣質(zhì)量和建筑能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動化的管理和共享系統(tǒng), 并進(jìn)行片區(qū)示范工程與技術(shù)應(yīng)用，示范工程總面積達(dá)11.05萬平方米。.