1 成果简介我国油气田和石油炼化企业普遍存在原油落地污染土壤现象，据统计，我国石油污染土壤面积 500 万公顷。这些土壤不仅不能使农作物很好生长，且代谢产物的毒害作用更是可以通过食物链传递给人类，从而危害人类的健康，极大地影响了我国的农业生产和生态环境。2 应用说明从 2001 年开始，清华大学就一直致力于石油污染土壤的生物修复技术上基础理论和工程实施方面的研究；筛选出几株高效石油烃降解菌株；开发了细菌-真菌协同强化修复技术；研发出一套高效的实际石油污染场地的生物修复工程实施方案，针对不同类型的石油污染土壤的生物治理展开了基础理论研究，并将修复评估体系延伸到微生态角度，建立其标准。本项技术已获得国家发明专利 9 项。并在中原油田实施了 170m2 的污染土壤生物治理小试和11 亩的实际石油污染土壤的中试的工程实施，使得 19 年寸草不生的污染场地恢复种植能力，种植作物为小麦，修复后耕地所种植的小麦能够正常出苗和生长，其产量达到正常耕地种植水平，并经过国家粮油质量监督检验中心和农业部谷物品质监督检验测试中心两家权威检测机构检测，其品质完全符合国家标准。 该项目专家鉴定意见为：“ 该项目开发的技术属原始性创新，已申请国家发明专利 9 项，具有自主知识产权。建议组织好推广应用，深入开展油污土地修复研究”。3 效益分析本项技术可以复耕我国大面积额的石油污染耕地，改善污染耕地的理化性质，从而彻底改变促进我国农业发展，并且解决了污染问题。由于污染造成的耕地污染，石油企业需向当地农民支付每亩每年赔偿金 1300 元。 国际上目前修复成本在 1000~10000$/亩，本项技术的总修复成本在 1500~2050 元/亩， 工程实施开展 3 年内见效，本研究发展的油盐污染土壤修复技术有很好的经济性。图 1 修复前                                                图 2 修复后

本发明公开了一种水文区污染物监测的方法，包括 1：集成 SWAT 土壤水评估模型和地理信息模型， 利用区域地理信息进行评估计算水文区中的 NH4、TN、TP、COD 及泥沙含量；2：根据污染物含量， 利用污染物的等级划分规则，将子区域的颜色分为四个等级：绿色、浅绿色、黄色、红色；3：根据污 染物含量，绘制出指定河流指定污染点源的污染指数的变化趋势；4：根据地理信息模型获取并调整污 染点源参数及新增污染点源，回转执行所述的步骤 1，直至所需的污染点源均执行完毕；5：水文区污染 物数据计算、显示、数据输出及预警。本发明首次将土壤水评估计算模型与地理信息模型结合，提高了 计算精度，解决一般数据模型计算结果不直观、治理难的问题，预警明确直观。 

项目简介： 沉积物的污染修复是彻底改善水体环境质量，整治流域水污染的前提和关键。项目根据相平衡分配理论，利用沉积物污染仿真模拟装置，建立并优化能够模拟不同水文特征的可准确量化沉积物中污染物释放规律的数学模型，用于后续项目的原位修复关键技术的材料筛选、修复工程实施及修复效果评估。筛选经济可行的强化降解沉积物中典型污染物的活性格栅材料；筛选对沉积物中污染物具有强吸附和络合等作用的固化覆盖材料，在此基础上开发出沉积物中典型污染物的原位活性覆盖技术，用于受污染的湖泊和河流沉积物的原位修复。 该成果已成功助力天津市新生态城汉沽污水库和天津大沽排污河先锋河段等污染治理工程的成功实施。

本发明涉及一种基于碳纳米管光热效应的抗污染超滤膜及其制备方法和在蛋白分离中的应用。所述超滤膜具有多孔、疏松的结构，其特征在于引入高分散的碳纳米管，一方面通过增加光的散射和吸收路径提高光吸收效率，另一方面促进热量在膜内的传递和积累，实现高效升温。在光照条件下，超滤膜表面温度显著升高，促使残留蛋白质变性，并通过气液混合冲洗法有效脱除变性蛋白，实现通量恢复。本发明制备的超滤膜具有优异的抗污染性能和通量恢复率，适用于蛋白质分离领域，能够显著提高膜的使用寿命和分离效率。

利用快速计算流体力学方法，获得室内实时气流流场数据；运用概率反计算法，获得污染源所在的位置参数。该方法适用于任何室内空气污染源的探查，可用于公共建筑的危险化学品泄漏和流行病传播事件，特别是在建筑物火灾事故中，可根据烟气浓度数据，实时定位火源位置，指导消防疏散和灭火等。

项目简介： 本技术是利用智能水凝胶的刺激响应性，结合 Fabry-Perot 薄膜 干涉现象提出的新型光学传感方法。本技术使用的水凝胶薄膜厚度仅 数微米，因此具有响应速度快速的特点。可检测的项目包括温度、pHIntensity Wavelength 值、葡萄糖等。可与光纤传感技术相结合，实现远程传感。

一、市场分析 全息薄型CD光学头（含小机芯）是用于笔记本电脑光盘驱动器、移动VCD、便携CD机的重要核心部分。市场需求十分旺盛，并有持续性需求。该项目产品具有较高的技术含量，属于信息产品中的光电存储产品，是国家产业政策重点支持的产业方向，也符合武汉光谷地方经济的产业发展。二、项目简介 本课题组拥有该项目完整的、成套的生产技术，包括产品生产的技术文件、工艺文件等。并能够设计、制造产品生产线所需的全套生产设备（包括：调整机、评价机、工装治具等）。还可完成整条生产线的设计、安装、调试、样品试制、量产全过程。

北京大学物理学院“科技部极端光学创新研究团队”肖云峰研究员和龚旗煌院士领导的课题组利用超高品质因子回音壁模式光学微腔，极大地增强了表面对称性破缺诱导的非线性光学效应，得到的二次谐波转换效率提升了14个数量级。相关研究成果在线发表在《自然•光子学》(Nature Photonics)上，文章题为“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左图：表面二次谐波效应示意图；右图：光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一，被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战：一是非线性转换效率极低，即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子；二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中，北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势，在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应，研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1，相比传统表面非线性光学，该效率增强了14个数量级。左图：实验获得的激发光和二次谐波光谱图；右图：动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”，用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质，为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台；同时，该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性，可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中，有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。 研究论文的共同第一作者是张雪悦和曹启韬同学，现分别在美国加州理工学院应用物理系和北京大学物理学院攻读博士学位，通讯作者为肖云峰研究员。论文合作者包括新加坡国立大学仇成伟教授和王卓博士、清华大学刘玉玺教授、圣路易斯华盛顿大学杨兰教授等。 研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。

西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授研究团队在全光纤光波长转换方面取得重要进展。提出了一种二维材料辅助的全光纤波长转换方案，利用该方案制备的波长转换器，仅需百微瓦量级光功率（远小于一支普通激光笔的输出光功率）即可将近红外光稳定地转换为可见光。该技术在全光纤中实现光波长的高效转换，兼容现有成熟的光纤通信和传感系统，也为其他高性能全光纤非线性器件的实现开辟了新的途径。利用全光纤的二阶非线性效应不仅可以拓展光纤激光器的工作波段，还有望实现全光纤的线性电光调制器、缠绕光子对等，可极大拓展业已成熟的光纤通信、传感技术在信息处理与感知领域的应用范围。然而，石英光纤的中心反演对称性阻碍了其二阶非线性效应的产生和利用。目前，基于二阶非线性效应实现光波长转换，需要对光纤进行特殊掺杂、极化等复杂工艺处理，以及高功率脉冲激光泵浦等苛刻条件，因此如何降低光纤中波长转换的实现条件，成为困扰科学家们的一个难题。针对此问题，研究团队创新性地提出一种层状二维材料硒化镓辅助的全光纤波长转换器，利用微光纤导波模式的强烈倏逝波与硒化镓的相互作用，利用百微瓦级连续光即可实现倍频、和频等非线性参量转换过程，进而将近红外光稳定地转换为可见光。相关研究成果以“High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe”为题，已在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》发表。论文第一作者为团队姜碧强副教授，通讯作者为甘雪涛教授和赵建林教授，西北工业大学为唯一作者单位。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1

围绕回音壁模式微腔和光子晶体微腔，总结了光学微腔传感的两种传感机制：色散性和耗散型传感，并比较了通过透射谱和反射谱两种测量方法所带来的噪声影响；接着介绍了在国际学术界微腔传感的最新进展中，如何通过压制实验噪声，制作增益腔，提高光谱分辨率，从而检测到更小的纳米尺度颗粒；以及如何通过微腔锁模和振铃现象提高测量的时间分辨率。