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1 成果簡介水質(zhì)有機污染預警儀（ FF-WY-01 型） 是在課題組自主開發(fā)的水質(zhì)有機污染熒光指紋技術(shù)的基礎(chǔ)上針對突發(fā)性水污染的實時預警研制出的第一代成果。預警儀由主機和其控制軟件（ FWY solution 1.0）組成，可用于水體監(jiān)控斷面、企業(yè)排污口、游泳池以及浴場等污染敏感位置的有機污染在線實時監(jiān)測及預警。2 應(yīng)用說明儀器實現(xiàn)了自動取樣與過濾，恒溫測量，溫控精度達到±0.3％，可以消除環(huán)境溫度變化對測量結(jié)果的負面影響。儀器依靠硬件設(shè)置和軟件設(shè)計實現(xiàn)了對光源的實時監(jiān)控，消除了光源的瞬時抖動及光源衰減對測量的影響，使測量結(jié)果更穩(wěn)定、精確。軟件設(shè)計人性化，能以實時波形圖方式動態(tài)顯示測量結(jié)果；超過污染閾值時，自動報警；所有監(jiān)測數(shù)據(jù)自動保存，數(shù)據(jù)保存格式為 excel 表格，以便于后續(xù)處理；當儀器光源老化時，自動提示更換等。儀器操作簡便靈活，用戶能根據(jù)實際情況設(shè)定報警閾值或使用推薦的閾值。該儀器完成一次測量僅需 30 秒，不加任何試劑，連續(xù) 24 小時使用耗電不足 3 度，維護簡便。儀器主機體積小，僅 450×400×160 mm，便于攜帶和安放，如圖 1 所示。目前二代機也已經(jīng)問世。  圖 1 水質(zhì)有機污染預警儀(FF-WY-01 型) 可用于水體監(jiān)控斷面、企業(yè)排污口、游泳池以及浴場等污染敏感位置的有機污染在線實時監(jiān)測及預警。4 效益分析成本儀器大于 1.5 萬元/臺，運行費 250 元/年。5 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

研究團隊擁有可進行污染物分析的氣質(zhì)聯(lián)用儀和塵螨分析儀，可對室內(nèi) VOC采樣柱、灰塵取樣等進行 SVOC、VOCs、苯系物、塵螨等過敏原進行分析。

水源圖像檢測和分類在監(jiān)測和識別河流冰災(zāi)、洪水、垃圾污染和死水等方面有很多應(yīng)用。然而，海水、河水、湖水和池塘這些稱之為干凈水源的圖像，可能和一些污染水源的圖像重疊，加之冰雪天氣下水體結(jié)冰等因素的存在，使得水源圖像分類的問題更加復雜。在這些情況下，精確的水資源圖像檢測和分類就顯得至關(guān)重要。本項目基于RGB圖像對水源進行分類，達到水污染檢測的目的。本項目的創(chuàng)新點在于提出一種新的圖像頻率域分塊方法，將圖像之間的細微變化放大，有效地提取圖像的紋理特征，區(qū)分污染水源圖像和干凈水源圖像，并且對水體

超濾技術(shù)主要用于含分子量100～1000,000的物質(zhì)的分離，是目前應(yīng)用最廣的膜分離過程之一。超濾是通過膜的篩分作用，將溶液中粒徑大于膜孔徑的大分子溶質(zhì)截留，使小分子組分透過超濾膜，達到分離目的的膜過程。超濾作為一種新型高效的膜分離技術(shù)，具有無相變、操作條件溫和、無第三組分引入、工藝流程簡單等優(yōu)點，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離技術(shù)，如精餾、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶等過程，但是超濾過程中的膜污染嚴重限制了超濾在分離領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。國際純粹和應(yīng)用化學協(xié)會 IUPAC 將膜污染定義為由于懸浮物或可溶性物質(zhì)通過物理化學作用或者機械作用，在膜的表面及膜孔內(nèi)部吸附或沉積，導致膜孔堵塞或變小、膜通量降低的過程。目前，解決高分子超濾膜污染的根本途徑是開發(fā)低污染超濾膜，包括開發(fā)新型高分子材料及對現(xiàn)有超濾膜進行表面改性。前者制膜成本較高，并在大規(guī)模應(yīng)用上存在困難。而對現(xiàn)有膜進行表面改性則成為解決高分子超濾膜膜污染的有效途徑。

近年來，我國突發(fā)性重大環(huán)境污染事件頻繁發(fā)生，對國民健康、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響。從我國當前重大環(huán)境污染事件發(fā)生的實際狀況出發(fā)，研究開發(fā)重大環(huán)境污染事件特征污染物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)系統(tǒng)，是提升我國環(huán)境保護技術(shù)水平，推進環(huán)境友好型社會建設(shè)的迫切要求。特征污染物現(xiàn)場快速檢測作為應(yīng)對突發(fā)性環(huán)境污染事件的前提，首先要求判斷污染物的種類，利用快速檢測手段給出定性、半定量和定量的檢測結(jié)果，確認污染事件的危害程度和污染范圍等。開發(fā)一套功能完善、便攜、快速的特征污染物現(xiàn)場檢測技術(shù)系統(tǒng)，對于現(xiàn)場決策、減少污染危害程度等具有極其重要的意義。本課題采用納米生物技術(shù)、電化學或光化學傳感技術(shù)和信息技術(shù)，并將其有機組合，建立環(huán)境污染事件的現(xiàn)場快速檢測技術(shù)系統(tǒng)，最終形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)境污染物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)和儀器裝備，為國家環(huán)境安全和人民健康提供保障。

技術(shù)團隊圍繞污染場地環(huán)境土壤評估與修復通過環(huán)境修復新材料及修復 新技術(shù)的創(chuàng)新融合，實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)應(yīng)用的協(xié)同創(chuàng)新。通過 研發(fā)環(huán)境修復新技術(shù)與新產(chǎn)品，通過項目技術(shù)應(yīng)用及推廣已形成一整套污染 場地治理修復技術(shù)，項目可培育出完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并最終有望形成國內(nèi)具有競 爭優(yōu)勢的技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。

熒光技術(shù)是近 20 年來興起的新型分析方法，靈敏度高、適用范圍廣。污水和水體的熒光光譜是多物質(zhì)產(chǎn)生的復合光譜，它們與水樣唯一對應(yīng)，被稱為“水質(zhì)熒光指紋”，簡稱“水紋”。該法在污染性質(zhì)快速判斷方面具有獨特優(yōu)勢。熒光指紋是水樣內(nèi)蘊特征的反映，還攜帶了有機物總量信息，可作為新型的水質(zhì)表征方法。課題組從 2003年開始從事水紋研究，在清華大學基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點項目、清華大學自主研究項目、國家重大水專項等項目資助下，掌握了數(shù)百種水紋，創(chuàng)新性開發(fā)出基于水紋比對的新型預警和污染識別原理，并研發(fā)出污染預警溯源儀。獲得 2 項發(fā)明專利，第 16 屆中國國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)二等獎。

1 成果簡介我國水污染事故頻發(fā)， 以有機污染為主。現(xiàn)有技術(shù)不能迅速確定污染類型，因此事故發(fā)生后無法迅速采取恰當?shù)膽?yīng)對， 是產(chǎn)生重大經(jīng)濟和環(huán)境損失以及負面國際影響的主要原因。為維護水環(huán)境安全，保障人民生活和生產(chǎn)， 需要一種能迅速確定污染類型的、環(huán)境友好的水體有機污染預警技術(shù)。 水質(zhì)指紋與水樣唯一對應(yīng)， 簡稱水紋。課題組從 2003 年開始從事水紋研究，在清華大學基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點項目、教育部清華大學自主研究項目、國家十一五重大水專項等項目資助下， 掌握了上百種水紋，創(chuàng)新性開發(fā)出基于水紋比對的新型污染識別原理，并研發(fā)出有機污染溯源儀，填補了迅速確定污染類型的儀器的空白。該儀器由水紋采集儀、水紋比對軟件和豐富的水紋數(shù)據(jù)庫組成，可以識別數(shù)十種有機污染類型。儀器的特點如下：自動取樣，自動測量，自動比對；數(shù)據(jù)庫設(shè)計人性化，可以自動添加新指紋；數(shù)據(jù)自動保存；水紋采集儀性能穩(wěn)定，使用、維護簡便，當儀器光源老化時，自動提示更換等。上述優(yōu)點表明該儀器既適合在線實時監(jiān)測，也可以作為監(jiān)測車和實驗室的專用儀器。查新表明，國內(nèi)外目前尚未發(fā)現(xiàn)有相似原理的儀器。 性能參數(shù)：靈敏度高，信噪比達到 250；完成一次溯源任務(wù)不足 15 分鐘，測量時間短，重現(xiàn)性好；工作溫度/濕度 15-350℃， 45-80%（不可有冷凝現(xiàn)象，350℃以上時濕度為 70%以下)；不加任何試劑，取樣量少，不產(chǎn)生二次污染；連續(xù) 24 小時使用耗電僅數(shù)度，成本低。 圖1 有機污染預警溯源儀2 應(yīng)用說明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水質(zhì)有機污染溯源預警儀在京杭運河江蘇蘇州段進行了為期 3 個月的實地連續(xù)測試運行， 儀器檢測出數(shù)次水質(zhì)異常，并及時進行了報警， 現(xiàn)場測試表明，該儀器能夠靈敏、及時地監(jiān)測到污染的發(fā)生和變化， 預警迅速，并能給污染類型的信息，對于快速確定有針對性的采取污染應(yīng)對措施大有益處。 目前正在太湖水源地進行示范運行。 儀器經(jīng)過了權(quán)威第三方的檢測。3 效益分析由于目前國內(nèi)外尚無同類產(chǎn)品，而污染預警和溯源的需求比較迫切，因此本儀器具有較大的推廣空間。本儀器價格每臺約 60 萬元。而本儀器運行穩(wěn)定、靈敏。總體上，儀器成本低，維護省，快速，無二次污染， 24 小時連續(xù)使用，運行費每月在 3000 元左右，具有明顯的經(jīng)濟和技術(shù)優(yōu)勢。

化學化工與材料、生命科學類等研究與實踐應(yīng)用中，在對樣品進行凍干處理時必須用到冰凍干燥儀，傳統(tǒng)冰凍干燥儀由真空泵（油泵）、制冷壓縮機（-55℃——-60℃）、保護瓶及樣品室等主要部件組成。該設(shè)備的凍干原理是：通過油泵創(chuàng)造一個真空環(huán)境，加速冰凍生物樣品（≤-20℃）中的水分子的升華；通過制冷壓縮機將升華的水分子再次冷凝于-55℃——-60℃的冷阱中，以免與油泵中起密封作用的機油混合。近年來，該設(shè)備的改進主要僅是將樣品冷凍單元并入，實現(xiàn)冷凍、干燥、參數(shù)控制一體化的原位制冷但成本高，不便小規(guī)模市場應(yīng)用。 傳統(tǒng)冰凍干燥儀的不足之處主要體現(xiàn)在以下5個方面：①能耗高，油泵運轉(zhuǎn)、制冷機運轉(zhuǎn)都高耗能；②使用繁瑣，不便捷。機油需要定期更換；③污染嚴重，這種污染主要是油泵啟動初期，大量油煙從排氣口噴出，造成嚴重的污染；④不便移動，為了將油煙排到戶外，通常要連接并固定一根長管到戶外，導致移動不便；⑤噪音大、耗能高，自連續(xù)運轉(zhuǎn)的油泵和短時停運的制冷機需耗能并產(chǎn)生大量噪音。 與傳統(tǒng)冰凍干燥儀器相比，本實用新型具有低能耗、低噪音、無污染、便于移動、使用與維護簡單、工作量低等優(yōu)點，在處理不易受溫度制約樣品的小型干燥儀方面有一定的創(chuàng)新性、優(yōu)越性與市場推廣應(yīng)用價值，有持續(xù)性的市場應(yīng)用前景。目前在本單位內(nèi)部實驗室的實際應(yīng)用中取得了良好效果。 圖1.本項目自制的一體式凍干機

一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 近年來隨著我國生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展和長江黃河大保護等政策的頒布實施，高污染行業(yè)逐步關(guān)停，產(chǎn)生大量工業(yè)污染場地。化工行業(yè)退役場地由于其生產(chǎn)工藝復雜、污染程度較高，亟待合理修復，降低風險，以滿足土地再利用的要求。然而，這些場地通常具有芳烴、石油烴、鹵代物、重金屬等復合污染特征，難以通過單一技術(shù)一步完成修復。因此，針對工業(yè)遺留場地有機-重金屬復合重度污染土壤需要快速修復的需求。