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基于目前世界上亟需解決的環境污染和能源危機兩大問題，開發一種同時凈化環境與能源轉化的裝置將具有巨大的應用潛力。因此對于水體環境污染處理和清潔能源生產本課題組已開發出有效的技術——光電催化有機污染物降解協同產氫。開發了新型金屬氧化物納米管陣列異質結雜化光電催化體系,在電場誘導下，使光生電子與空穴分別于陰極和陽極氧化降解有機污染物與析氫，實現光電催化同步去污與制氫。通過增強納米管陣列與基底相互作用，納米管本體結晶度提高或單晶化，納米管管壁表面形成異質結光催化雜化體系和導電碳基材料的修飾等途徑，提高光生電子傳輸速率，促成電子與空穴有效分離，拓寬體系的光響應范圍，提高光的吸收效率與量子效率。結合表征等手段及分析，闡明光電催化體系的構效關系，設計出高效、穩定的新型光電催化構筑應用于污水的資源化。通過兩個反應過程的相互促進，不僅提高了光催化效率，而且符合變“廢”為寶的綠色能源化學理念；構建了新型光催化反應器和高性能光電催化劑；發展了光電協同催化理論在同步去污-制氫反應中的應用。

1. 痛點問題 水中內分泌干擾物、微囊藻毒素等微量有毒污染物對生態環境和人體健康帶來潛在不利影響，已經演變成為全球性關注的重大環境問題。因此，發展微量有毒污染物的快速監測技術，對于應對微量有毒污染物環境與健康風險具有重要的支撐作用和現實意義。 儀器分析技術是水中微量有毒污染物標準檢測技術，然而這類技術需要昂貴的儀器，冗長費力的樣品準備過程和專業的操作人員，限制了此類技術在污染事故應急、現場快速監測等領域的應用。此外，對于總微囊藻毒素這類包含上百種結構變異體的混合物，依賴于化合物結構實現濃度分析的儀器分析技術無法窮盡，特別是捕捉到尚未鑒定出來的微囊藻毒素變異體。免疫分析技術利用抗體對抗原的特異性親和作用，可實現對一種或一類微量污染物的快速高靈敏分析。基于免疫分析原理構建的酶聯免疫檢測試劑盒具有快速、高靈敏、操作簡便、易于標準化等優點，其核心是抗體材料。特別是，為了篩查總微囊藻毒素結構變異體并預警藍藻水華，美國環境保護署于2016年公布了最新的未管制污染物監測規則，其明確推薦發展基于酶聯免疫檢測試劑盒的總微囊藻毒素快速檢測方法，其中，具有微囊藻毒素結構變異體廣譜識別能力的抗體是發展該技術的核心材料支撐。 本項目攻克水中微量有毒污染物免疫檢測中的關鍵瓶頸，有望解決現有技術痛點，為發展水中微量有毒污染物快速ELISA檢測技術提供支撐。 2. 解決方案 針對水中藍藻毒素，發明了一種廣譜型微囊藻毒素單克隆抗體及其制備方法。該抗體能夠特異性識別總微囊藻毒素與節球藻毒素Adda基團，檢出限達到0.1 ng/ml，對12種微囊藻毒素結構變異體交叉反應率55~125%，線性范圍跨越一個數量級，為研發總微囊藻毒素ELISA試劑盒提供了材料支撐。針對水中痕量內分泌干擾物，發明了固相識別雌激素受體的雌二醇衍生物篩選方法，可以篩選出與雌激素受體具有高特異性高親和力的衍生物，進而可以縮短固相雌二醇與雌激素受體結合的時間，增加體外環境下的結合穩定性與親和力；建立了一種利用間接競爭ELISA 高通量快速篩查多種內分泌干擾物的方法，可以實現水中多種內分泌干擾物的同步快速檢測，典型標準曲線測試結果顯示該方法對雙酚A檢出限為3.6 μg/L，定量檢測區間為8.2-264.7 μg/L；對雌二醇檢出限為3.2 μg/L，定量檢測區間為4.2-12.0 μg/L；對壬基酚檢出限為24.8 μg/L，定量檢測區間為8.2-264.7 μg/L。 合作需求 1、尋求在水環境監測系統研發、生產和銷售及運營服務的企業開展技術研發合作； 2、尋求在生態環境、水利、市政等政府部門或事業單位及受環保部門重點監管的污染源企業的環境監測相關應用場景對接資源。

本技術的功能是這樣實現的：對雨水排放口作一定改造，在雨水口兩側設置雨水滯留小室和溢流堰，使初期雨水流入小室并截留污染物，后期雨水通過溢流堰直接進入水體。雨水滯留小室是一種生物填料床，能有效截留有機污染物并生物降解。本技術的效果是：無機械、電子設備，結構簡單，效果可靠，維護方便，可顯著去除初期雨水顆粒有機物，適用于控制城市景觀河初期雨水污染物的入河量。

該成果圍繞燃煤電廠燃燒后深度節水節能和凈化技術開展系列新技術研發工作，包括開發了一套綜合考慮水系統、熱力系統和煙氣系統的綜合模擬仿真平臺，開發了煙氣－乏汽提質利用新工藝、節能型廢水零排放技術、褐煤機組全鏈條取水工藝，在此基礎上研發了均流式靜電除塵器、低能耗煙氣換熱器及吸收式熱泵系統等關鍵部件，同時基于多維多尺度多物理場及人工智能算法，開發出環保島數字孿生技術。部分產品已完成小試、中試，靜電除塵器已實現產業化。 該成果圍繞燃煤電廠燃燒后深度節水節能和凈化技術開展系列新技術研發工作，包括開發了一套綜合考慮水系統、熱力系統和煙氣系統的綜合模擬仿真平臺，開發了煙氣－乏汽提質利用新工藝、節能型廢水零排放技術、褐煤機組全鏈條取水工藝，在此基礎上研發了均流式靜電除塵器、低能耗煙氣換熱器及吸收式熱泵系統等關鍵部件，同時基于多維多尺度多物理場及人工智能算法，開發出環保島數字孿生技術。部分產品已完成小試、中試，靜電除塵器已實現產業化。

持久性有機污染物（POPs）是《斯德哥爾摩公約》的控制對象，是全球關注的環境污染物，其環境污染特征和去除控制原理是環境學科重要的基礎科學問題。該項目緊緊圍繞鹵代POPs 污染水平和存在形態、脫鹵機理和降解原理、吸附特性和去除機理三個關鍵科學問題，通過深入剖析典型受污染環境，揭示了傳統POPs 和新增列POPs 的污染水平和賦存狀態等環境污染特征；針對鹵代POPs 難降解特點，突破了高效催化脫鹵降解和吸附去除等物化技術原理，持續研究15 年，成果得到國內外同行的高度認可。

流域模型 GWLF 平臺介紹：通用流域污染負荷模型（簡稱 GWLF 模型）是 1987 年由美國康奈爾大學提出的一種半分布式、半經驗式 流域模型算法，主要用于在中尺度流域(幾百～萬 km2 左右)模擬水文 及污染物負荷通量，可以提供逐月的模擬結果并對關鍵斷面（如國家、 省級考核斷面，跨區域（跨行政區）分界斷面，生態補償斷面）污染 源構成進行來源解析。其所需數據類型及數據量與我國的水環境、水 資源管理部門所能提供的數據類型相匹配，保證了該模型在我國流域 管理中的適用性和可達性，為流域尺度或區域尺度（一般市級行政區 域大小為幾百～萬 km2）水環境及水資源規劃、決策與管理提供可靠 支持。該模型為美國 TMDL 計劃實施推薦流域模型之一。利用該模 型所得結論可以進一步加工分析并結合 GIS 等空間分析軟件，得出時 圖 1：南開大學國家環境保護 城市空氣顆粒物污染防治重點實驗 室“顆粒物來源解析及污染防治技 術研究與應用”城市分布圖空差異分析結果，為區域或城市水環境管理急需的決策提供支持與建 議。

近些年，工業發展導致環境污染越來越嚴重，其中粉塵作為環境 惡化的重要污染源,嚴重危害著我們的生活環境和人們的身心健康。 因此,采取及時有效的措施對環境中的粉塵濃度進行檢測,然后進行 除塵降塵,可有效提高人生安全系數和環境質量。 目前，現有的粉塵檢測設備中,所用的傳感器穩定性差,致使測量 精度不夠高,且校準調節難度大,這也對產品的推廣和后期維護帶來 不便。課題組采用激光散射法在線監測粉塵濃度,并采用 3D 打印技術 設計系統總體及光路結構，采用串口通訊模塊對系統進行了數據校準 及穩定性分析,測量精準度高。

流域模型 GWLF 平臺介紹：通用流域污染負荷模型（簡稱 GWLF模型）是 1987 年由美國康奈爾大學提出的一種半分布式、半經驗式流域模型算法，主要用于在中尺度流域(幾百～萬 km2 左右)模擬水文及污染物負荷通量，可以提供逐月的模擬結果并對關鍵斷面（如國家、省級考核斷面，跨區域（跨行政區）分界斷面，生態補償斷面）污染源構成進行來源解析。其所需數據類型及數據量與我國的水環境、水資源管理部門所能提供的數據類型相匹配，保證了該模型在我國流域管理中的適用性和可達性，為流域尺度或區域尺度（一般市級行政區域大小為幾百～萬 km2）水環境及水資源規劃、決策與管理提供可靠支持。該模型為美國 TMDL 計劃實施推薦流域模型之一。利用該模型所得結論可以進一步加工分析并結合 GIS 等空間分析軟件，得出時空差異分析結果，為區域或城市水環境管理急需的決策提供支持與建議。

本發明公開了一種鹵代有機固體污染物的處理方法，包括將過硫酸鹽與鹵代有機污染物混合后加入到球磨罐中，然后采用直徑不等的多個磨球在常溫常壓條件下執行研磨處理。

環境中高毒性有機污染物通過各種途徑進入環境水體，對環境、生物體系和人類健康造成危害。目前，對環境水體中苯、苯酚、苯胺、硝基苯、多環芳烴等高毒性有機污染物的測定主要是離線測定方式，處理步驟復雜、檢測時間長，易造成采樣誤差。現有軍用便攜式快速檢測高毒性有機污染物的設備只是半定量分析，且未在環保部門普及。本項目擬開發環境水體中苯、苯酚、苯胺、硝基苯、苯并芘等高毒性有機污染物的便攜式監測儀器，以特異性熒光試劑標記不同污染物，用高靈敏熒光檢測技術，現場、快速檢測痕量高毒性有機污染物。具體來說，采用新型深紫外發光二極管（LED）為光源，充分利用 LED 光源小體積、低功耗、長壽命的優點；基于光電二極管，自主研制低噪音、低漂移的光電放大電路探測；將光機電集成一體化，研制出小型、高靈敏、長壽命原位水中高毒性有機污染物熒光檢測儀，并將其在山東省內重點流域示范應用。