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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(fù)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(xué)基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點項目、清華大學(xué)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(yù)警和污染識別原理，并研發(fā)出污染預(yù)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(yù)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(xué)基礎(chǔ)研究基金、教育部科技重點項目、教育部清華大學(xué)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(xué)化工與材料、生命科學(xué)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(dǎo)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(fù)雜、污染程度較高，亟待合理修復(fù)，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(fù)合污染特征，難以通過單一技術(shù)一步完成修復(fù)。因此，針對工業(yè)遺留場地有機-重金屬復(fù)合重度污染土壤需要快速修復(fù)的需求。

城市黑臭水體給群眾帶來極差的感官體驗，嚴重影響城市形象。城市黑臭河道的治理工作已得到政府部門高度重視（國務(wù)院“水十條”、住建部《城市黑臭水體整治工作指南》）。 城市黑臭水體一般位于老居民區(qū)、早期拆遷安居房等區(qū)域，雨污分流、 污水收集等擴建改造工程難度和政府財政資金壓力較大。 項目所開發(fā)的微生物治理技術(shù)，3-5 天即可消除河道黑臭現(xiàn)象，逐步凈 化水體，恢復(fù)河道健康狀態(tài)。使用時，只需向黑臭水體直接潑灑微生態(tài)制劑即可，無需曝氣、無需種植水生植物或者放養(yǎng)螺螄、魚類等水生動物。該技術(shù)已在多地進行實地應(yīng)用，水質(zhì)數(shù)據(jù)符合住建部要求，治理效果令人滿意。治理成本下降至 30 元/m3水體?年以下。 

本項工作通過在線工藝參數(shù)、力能參數(shù)及軋制溫度的綜合測試和試驗，找出了軋件扣頭生成的主要原因。摸清了形成扣頭的條件和下扣變形的規(guī)律，首次提出了軋件扣頭與上下輥之間力矩不無均勻分配、軋制線高度、輥徑差之間的定量關(guān)系。上述成果填補了軋制理論中的空白，對完善軋機設(shè)計和控制理論具有重要意義。為控制軋件扣頭的措施的提出和實施提供了科學(xué)依據(jù)。 基于上述理論提出了控制軋件扣頭問題的技術(shù)措施方法。該方法在不改變鋼坯加熱條件的前提下，通過適當調(diào)配軋制制線高度，并匹配軋機的壓下量和輥徑差等參數(shù)即可控制軋件扣頭問題。 這一方法不需增加設(shè)備投入，即可基本消除軋件扣頭現(xiàn)象，并將上下輥力矩不均控制在10%以內(nèi)。該成果曾通過湖北省技術(shù)鑒定，被評定為國際領(lǐng)先水平，并獲得武漢市成果二等獎。自1996年4月起此項成果已成功應(yīng)用于生產(chǎn)。

中國礦業(yè)大學(xué)長期進行煤礦沖擊礦壓災(zāi)害監(jiān)測與治理研究。針對目前煤礦堅硬頂板區(qū)域沖擊危險性預(yù)測及治理、煤柱區(qū)沖擊危險的預(yù)測與治理等關(guān)鍵技術(shù)問題，以巖層運動與圍巖應(yīng)力場為基礎(chǔ)，研究煤巖體強度弱化減沖理論，巷道圍巖的強弱強結(jié)構(gòu)效應(yīng)，形成以綜合指數(shù)法、礦震法、電磁輻射法和鉆屑法為一體的沖擊礦壓礦震預(yù)測預(yù)報技術(shù)，以松散煤巖體為主的治理技術(shù)，以柔性蓄能為主的防沖支架與支護技術(shù)，從而建立煤礦沖擊礦壓防治理論與技術(shù)體系。研究成果位居世界先進水平。 （1）深入研究了煤層型沖擊礦壓發(fā)生的機理，提出了煤巖體彈塑脆性模型，建立了煤巖破壞的流變沖擊模型和較為統(tǒng)一的沖擊危險前兆信息識別模型。 （2）解釋了煤巖體沖擊破壞的脆性沖擊和延時沖擊現(xiàn)象，提出了煤巖沖擊破壞的危險性評價方法和沖擊礦壓預(yù)測預(yù)報的電磁輻射監(jiān)測技術(shù)，率先采用電磁輻射技術(shù)成功地預(yù)測沖擊礦壓危險，建立了相應(yīng)的預(yù)測準則和技術(shù)。形成以綜合指數(shù)法、礦震法、電磁輻射法和鉆屑法為一體的沖擊礦壓礦震預(yù)測預(yù)報技術(shù)。 （3）建立了煤巖強度弱化減沖理論，巷道圍巖的強弱強結(jié)構(gòu)效應(yīng)，設(shè)計試驗了柔性防沖支架并在現(xiàn)場得到了試驗應(yīng)用，形成了獨特的沖擊礦壓發(fā)生機理、電磁輻射儀器預(yù)測、松散煤巖體治理技術(shù)以及柔性防沖支架的整套理論與技術(shù)體系。

目前我國的城鎮(zhèn)水環(huán)境普遍存在污染源強高居不下，水體污染嚴重；自凈能 力嚴重不足；生態(tài)環(huán)境變差，生態(tài)服務(wù)功能喪失等問題。本項目由江南大學(xué)鄒華教授主持完成針對城鎮(zhèn)水環(huán)境（河流，小型湖泊，景觀水體等）的污染和治理現(xiàn)狀，研發(fā)、集成了以修復(fù)受污染水環(huán)境的自然生態(tài)為目標的綜合治理關(guān)鍵技術(shù)。 項目通過對城鎮(zhèn)水環(huán)境的外源污染控制，水質(zhì)改善和生態(tài)重建技術(shù)開展研發(fā)、集成和應(yīng)用推廣