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自旋交叉（Spin-Crossover，SCO）化合物作為經(jīng)典的具有磁雙穩(wěn)態(tài)的分子磁體，在分子電子學(xué)、傳感、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，因而在過(guò)去的幾十年里倍受關(guān)注。

團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長(zhǎng)期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國(guó)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(cè)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(cè)靈敏度高達(dá)pg/mm2（10 12g/mm2）量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了高精密測(cè)試，并且針對(duì)裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測(cè)量，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。已通過(guò)在線測(cè)試并在XX工程中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)訂貨。 同時(shí)在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)對(duì)其化學(xué)修飾，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測(cè)，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(cè)/監(jiān)測(cè)各種真空、實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本服務(wù)體系主要依托 SPARROW 模型，它是一款由美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評(píng)估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計(jì)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(guó) TMDL 計(jì)劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)）平臺(tái)運(yùn)行，使用 IML 語(yǔ)言編寫，其嵌套的統(tǒng)計(jì)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(jì)，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺(tái)購(gòu)買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語(yǔ)言開發(fā)了面向我國(guó)特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡(jiǎn)化了原SPARROW 模型中不適用于中國(guó)的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國(guó)水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實(shí)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(guó)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(tái)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(duì)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?yàn)榱饔颍▍^(qū)域）水環(huán)境管理決策的制定與實(shí)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(cè)以及各子流域的污染來(lái)源追溯等，由于監(jiān)測(cè)站點(diǎn)只能評(píng)價(jià)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(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)追溯污染來(lái)源，分析來(lái)自不同污染源的污染量和比例，有針對(duì)性地對(duì)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(shí)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(cè)站點(diǎn)空間布局優(yōu)化與設(shè)計(jì)：利用有限水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)過(guò)去一段時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)外推流域內(nèi)其他未監(jiān)測(cè)河段 的水質(zhì)情況，有效解決布設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)成本高、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位數(shù)量少、代表性差的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)流域整體水質(zhì)狀況的預(yù)測(cè)分析，找出水質(zhì)較差河段，進(jìn)而有效優(yōu)化監(jiān)測(cè)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(kù)、飲用水取水區(qū)、達(dá)標(biāo)考核斷面等，作為考核或評(píng)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(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局（USGS）開發(fā)的非線性流域污染物評(píng)估模型，其介于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型與機(jī)理模型之間，用于估計(jì)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(guó) TMDL 計(jì)劃推薦流域模型方法之一。 原始 SPARROW 模型基于 SAS（統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)）平臺(tái)運(yùn)行，使用 IML 語(yǔ)言編寫，其嵌套的統(tǒng)計(jì)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(jì)，雖然SPARROW 本身可以免費(fèi)使用，但是 SAS 平臺(tái)購(gòu)買費(fèi)用不菲，為此我們基于 SPARROW 模型的原理，使用 FORTRAN 語(yǔ)言開發(fā)了面向我國(guó)特點(diǎn)的具有空間響應(yīng)特性的水環(huán)境管理模型，簡(jiǎn)化了原SPARROW 模型中不適用于中國(guó)的模塊，并增加 jackknife 不確定性分析模塊，按照中國(guó)水環(huán)境管理需求補(bǔ)充可能實(shí)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(guó)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(tái)將模擬結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)。

本項(xiàng)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(duì)高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時(shí)回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價(jià)易得，加工方便，壽命長(zhǎng)，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時(shí)，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(jià)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(wèn)題。

團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事納米材料及納米結(jié)構(gòu)研究，在長(zhǎng)期納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究基礎(chǔ)上，與我國(guó)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(cè)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(cè)靈敏度高達(dá)pg/mm2（10?12g/mm2）量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了高精密測(cè)試，并且針對(duì)裝置運(yùn)行環(huán)境中不同有機(jī)污染物的復(fù)雜情況，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、高靈敏度測(cè)量，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。已通過(guò)在線測(cè)試并在XX工程中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)訂貨。同時(shí)在高靈敏度聲表面波傳感器的研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)對(duì)其化學(xué)修飾，以實(shí)現(xiàn)化學(xué)、生物毒劑的高靈敏度監(jiān)測(cè)，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(wèn)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(zhēng)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(shí)間較短，而土壤淋洗技術(shù)是利用淋洗液將重金屬?gòu)耐寥乐兄脫Q出來(lái)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究并且應(yīng)用于野外實(shí)際治理中。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)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(duì)高濃度有機(jī)廢氣，回收經(jīng)冷凝的 VOCs 物質(zhì)，同時(shí)回收廢氣中的溫度生產(chǎn)熱水。設(shè)備內(nèi)表面均采用實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)際應(yīng)用，負(fù)載材料廉價(jià)易得，加工方便，壽命長(zhǎng)，具有巨大的比表面積，能夠在吸附 VOCs 物質(zhì)的同時(shí)，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(jià)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(wèn)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(chǎng)分散，需求多樣化，企業(yè)要想把規(guī)模做大很困難。正因?yàn)槭袌?chǎng)分散，VOCs 治理行業(yè)要壟斷也不容易，市場(chǎng)完全開放，各家企業(yè)憑借自身的技術(shù)、策略來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)市場(chǎng)在未來(lái)幾年將以30%的速度增長(zhǎng)。 VOCs 污染治理正在起步，有望撬動(dòng)近 700 億產(chǎn)值。目前，國(guó)內(nèi)VOCs 污染平均治理成本約 500-600 萬(wàn)元，按每座工業(yè)園 5 家企業(yè)參 102與治理，省均 150 個(gè)工業(yè)園區(qū)，全國(guó) 20 個(gè)省保守估算，市場(chǎng)空間將達(dá)到 625~750 億元。未來(lái)，隨國(guó)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(jì)：投資 500 萬(wàn)元， 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益：利潤(rùn)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(guò)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(xiàng)目 VOCs 污染控制欲核算方法研究項(xiàng)目，對(duì)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(jī)效進(jìn)行評(píng)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(yàn)。 南開大學(xué)清潔生產(chǎn)研究中心以南開大學(xué)科研平臺(tái)為依托，自身?yè)碛?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(jì) 25 臺(tái)，價(jià)值合計(jì) 300 余萬(wàn)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(duì)在國(guó)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(yàn)對(duì)地下水修復(fù)具有重要意義。徑向示蹤試驗(yàn)解析模型存在因子參數(shù)物理意義不完整的問(wèn)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(jì)算耗時(shí)兩個(gè)問(wèn)題。本篇論文完善了徑向示蹤試驗(yàn)?zāi)Ｐ停x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(guò)含水層厚度、彌散度、特性長(zhǎng)度三者組成的無(wú)量剛參數(shù)設(shè)置觀測(cè)井，實(shí)際的三維污染傳輸可簡(jiǎn)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(jì)反問(wèn)題的計(jì)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(duì)推動(dòng)示蹤試驗(yàn)的高效應(yīng)用以及實(shí)現(xiàn)地下水修復(fù)、解決實(shí)際的水資源需求具有重要意義。