针对矿区地表径流和河道的重金属污染问题，结合矿区流域特点，在矿区径流汇集区构建以改性生物质材料、天然矿物以及甲壳质和微生物为填充材料三级拦截箱，当地表径流流经拦截箱时，在填料和微生物的共同作用下，吸附径流中重金属离子，实现地表径流中重金属有效削减。在河道构建挺水、浮水和沉水植物搭配的水生植物修复带，并辅以自主研发的生态浮床，利用不同植物对各重金属的富集特征及各植物间的协同强化作用，构建水生植物生态削减缓冲屏障，以进一步削减河道水体重金属。通过滨岸拦截沟和河道植物修复带，实现河道水体中重金属 V、Cr、As、Cd、Pb、Hg 浓度稳定低于地表 II 类水标准。

我国人均年消费1.3 kg化学表面活性剂，为日本和北美的1/3，我国潜在年需求量超300万吨，因此采用绿色的生物表面活性剂替代化学表面活性剂迫在眉睫。 浙大团队主要从事细胞组织工程和生物表面活性剂发酵及应用研究。在生物表面活性剂研究方向，采用细菌在优化设计的反应器中高表达生物表面活性剂－鼠李糖脂，并将它用于生物农药、绿色农药助剂、储油罐罐底油泥的原油回收、污油破乳和油泥处理等。在细胞组织工程方面，主要开展动物或人器官（肝、肾和小肠等）细胞的三维组织工程反应器设计与构建，高表达其体内器官功能，并发展其成为可替代体内器官的组织工程反应器，或将其微型化后成为可预测体内药物代谢和毒性的新药体外评价平台。

本项目从仿生模拟蛋白质促进牙本质及牙釉质再矿化的角度出发，合成表征一系列具有不同代数及改性基团的PAMAM型树枝状高分子，考察其对牙本质及牙釉质再矿化过程中晶核形成、矿物质沉降和富集的促进作用及其作用机理，包括相关的细胞、动物实验研究。主要研究成果如下： 1.成功合成了磷酸和羧酸改性的聚酰胺-胺树枝状高分子（PAMAM-PO3H2和PAMAM-COOH）。通过体外和体内实验研究发现，这两种改性的PAMAM都能诱导牙本质和牙釉质矿化，修复受损牙体硬组织。 2.成功合成了阿伦磷酸（ALN）改性的羧酸化聚酰胺-胺树枝状高分子ALN-PAMAM-COOH，并通过体外模拟实验及动物实验发现ALN-PAMAM-COOH具有原位诱导牙釉质再矿化的功能，并对HA有强特异吸附和诱导再矿化的功能，且诱导矿化四周后的牙釉质表面硬度可恢复至95.5%，涂层附着力强。 3.在进一步研究中发现，羧酸改性的四代聚酰胺-胺树枝状大分子能同时实现药物缓释和诱导受损牙本质矿化的功能，利用树枝状高分子本身可载药的特点将三氯生载入PAMAM-COOH，制备的复合体系可以吸附在牙本质表面。可实现三氯生的缓慢释放并能同时诱导牙本质矿化，因此该材料同时具有负载活性物质（如抗菌药物）和修复受损牙齿的功能。

 纳米表面结构引导骨再生是当前骨替代修复材料领域一个新的研究方向及研究热点。目前的研究主要集中在纳米表面结构对成骨细胞系成骨分化的调控机制，而对成骨微环境中免疫细胞的调控作用研究甚少。本研究系统比较了巨噬细胞对不同纳米颗粒大小（16，38，68 nm）和不同表面化学成分（富含胺基的丙烯胺及富含羧基的丙烯酸）的纳米表面结构生物材料的免疫应答差异，发现纳米表面结构可以改变巨噬细胞的形态，将胞外的理化信号转入胞内，激活自噬反应，从而调控免疫微环境，影响间充质干细胞的成骨分化。      该研究从骨形成免疫微环境的角度提出了“纳米表面引导成骨”的新机制，提示通过精准控制生物材料的纳米表面结构，可靶向调控免疫细胞，营造有利于骨形成的免疫微环境，最终实现纳米成骨，为纳米骨生物材料的研发提供了新的策略。

本发明属于土壤修复技术领域，具体为一种微生物和植物联合修复盐碱地土壤的方法，步骤一：挑取保藏管菌株，接入LB液体培养基试管，5 mL/瓶，在30℃，200 rpm下振荡培养过夜；按照1%的接种量将种子液接入15 mL的LB液体培养液试管基中，在30℃,200 rpm下振荡培养24 h，制成菌株发酵液，然后取每株菌发酵液15 mL。本发明当中使用的微生物菌株不仅有耐盐碱的能力，同时还有能促进水稻抗逆促生的能力，由于水稻在盐碱地中很难生存致使产量甚微，本实验所使用的是耐盐碱水稻，施用本菌株可改善土壤盐碱程度，提高水稻产量，而水稻根茎会疏松土壤、提升土壤透气性，进一步为菌株改善生存环境。经水稻耐盐碱微生物联合修复后的土壤EC值能降低78.9%。

成果介绍通过预制透水钢筋混凝土箱体与插板的组合型结构，相邻箱体插板连接、插板固定与箱体两侧外壁中部卡槽，有效消减船行波，节约施工材料，降低工程造价，实现生态和经济效益。技术创新点及参数1、内核限制性航道中，优化硬质结构竖向尺度及纵向布置，增强消浪性能和临近岸坡水体的水流多样性。2、在迎水立面形成格栅型消浪结构，降低航道内船行波的反射，提高船舶航行安全与效率，尤其是在低水位期。3、上部形成透空板式防浪结构，在高水位时消减入射的船行波。减小在护岸平台和二级柔性护坡上荷载，提高植被和生态保护，凹凸错落形态提高水流多样性，利于水生动植物栖息。4、预制结构，实现工厂制作和机械化施工，提高施工效率，降低造价。插板结构，降低钢筋混凝土用量，工程造价节约15％～20％。市场前景与河道改造企业合作或承接政府的内河航道改造的设计与技术优化。短期成熟技术投入重点应用场景，可以1年回收投入成本。

我校生态研究中心王传宽教授研究组在生态学著名学术期刊Global Ecology and Biogeography（环境科学与生态学1区，IF = 6.045）和土壤科学著名学术期刊Soil Biology and Biochemistry（农林科学1区，IF = 4.857）上相继发表了题为“Effects of forest degradation on microbial communities and soil carbon cycling: A global meta-analysis”和“Trends in soil microbial communities during secondary succession”的系列研究成果，首次从两个不同微生物分类尺度探索了宏观生态学的演替干扰理论在微观土壤微生物生态学中的应用，全球数据整合分析发现：生态对策理论和演替干扰理论可以成功地解释生态系统进展演替和逆行演替中土壤微生物群落组成和结构的演变过程，不但推动了土壤微生物生态学研究的发展，而且对土壤固碳效应、生态系统模型等都有重要意义。 土壤微生物是陆地生态系统不可或缺的组分，是生物地球化学循环的重要调节者，在生态系统的稳定性、生产力和固碳效应的维持、生态系统服务功能的提供、生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用。然而，土壤微生物群落结构极其复杂，1克土壤就含有高达10亿个细菌和真菌细胞、由数万种分类单元组成，从而给微观生态学研究带来了巨大挑战。据论文的第一作者周正虎（博士生）和通讯作者王传宽教授介绍，该研究团队成功地将宏观生态学理论应用到微生物研究中，发现生态系统进展演替过程中K-对策微生物越来越占优势，而森林退化过程中（逆行演替）r-对策微生物越来越占优势。他们还发现K-对策占优势的微生物群落有利于土壤有机碳的固存，r-对策占优势的微生物群落则会将更多的土壤碳排放到大气中。这些成果不仅将激发微生物生态学的理论研究，而且将推进土壤微生物介导的碳循环过程的机理研究。

我校黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站（生态研究中心）教师王兴昌（王传宽教授研究团队）,在农林科学著名学术期刊Agricultural and Forest Meteorology（农林科学1区，IF = 3.887）上先后发表了题为“Improving the CO2 storage measurements with a single profile system in a tall-dense-canopy temperate forest”、“Quantifying and reducing the differences in forest CO2-fluxes estimated by eddy covariance, biometric and chamber methods: A global synthesis”等系列研究论文，推进了森林生态系统碳通量的测定，对改进陆地生态系统碳通量观测技术有重要意义。 地球系统碳循环与全球气候变化息息相关，但目前陆地生态系统（特别是森林生态系统）CO2收支的定量测定依然是全球碳循环估测中不确定性的主要来源之一。精确测定森林生态系统碳通量是合理评估森林生态系统在生物地球化学循环及其调节气候变化作用的基础。据论文第一作者王兴昌博士和通讯作者王传宽教授介绍，目前森林生态系统尺度CO2通量测定的3种主要方法（测树学方法、箱式法、涡动协方差法），各有优缺点，其中涡动协方差方法以其高时间分辨率、原位无干扰连续监测等优点而应用越来越广泛。然而，全球森林生态系统复杂多样、冠层高大、地形起伏多变等因素，给涡动协方差方法的有效应用带来了很大的挑战。经过在帽儿山森林生态站历时10年的连续观测研究发现：利用常用的单点观测或标准廓线估计森林冠层CO2储存通量，均会明显低估森林与大气之间的净CO2交换，从而带来显著的测定误差。进一步的全球数据整合分析发现：涡动协方差方法获得的森林净固碳量比测树学法的测定结果高25%，但其生态系统呼吸又比箱式法的测定结果低10%，而且这种误差在地形复杂和冠层浓密的森林生态系统更为突出。究其原因，与开路涡动协方差系统的表面加热效应显著相关。这些研究结果有利于提高森林碳收支的估算精度，而且为全球CO2通量观测网络的数据融合与评估提供了重要的方法学依据。

本成果已获授权发明专利CN201310260592.6。本发明公开了一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料及其制备方法，采用工业废渣中的高强高弹球形纳米颗粒大量取代水泥，同时使用减水率50％以上的高性能外加剂及高强超细镀铜钢纤维，通过水泥、生态纳米颗粒、化学外加剂、钢纤维及其多元复合技术的有效和高效利用，大大促进了混凝土材料组成与结构优化，各组分优势叠加、成份互补。本发明解决了现有水泥基复合材料在标准养护和蒸汽养护条件下无法达到抗压强度300MPa以上、抗弯强度60MPa以上的难题，大大提升了工业废渣的高效再生利用率和核心技术价值，降低水泥基复合材料中水泥熟料的用量，适用于混凝土设计抗压强度为300MPa的大型土木工程结构材料。

1 成果简介我国山区河流众多，许多河流的河床侵蚀下切，并以溯源冲刷方式传播到上游沟谷，引起沟坡增大，岸坡失稳和整个流域的土壤侵蚀，在汛期暴雨作用下，常常引发崩塌、滑坡和泥石流等自然灾害。阶梯深潭系统是山区河流中常见的一种河流地貌形态，由一段陡坡和一段缓坡相间组成，在纵剖面上呈阶梯状。天然阶梯深潭系统是在水流冲刷过程中自然形成的，是一种增加河床阻力、消减水流能量、抑制河床侵蚀下切的健康河床结构，这种结构在自然界具有较大的稳定性。然而，自然发育阶梯-深潭系统往往需要经过较长的时间，在具备一定条件的山区河流，模仿天然阶梯深潭系统建造人工阶梯深潭系统，也可以取得控制河流下切、避免或减少地质灾害的效果。自 2006 年开始，清华大学先后在云南、四川、甘肃等省，开展了人工阶梯深潭系统在山区河流治理方面的野外试验研究。研究成果显示，人工阶梯深潭系统不仅能够有效地控制河流（沟谷）下切、改善河流生态环境，对于泥石流灾害也具有明显的防治作用。目前，对于阶梯深潭系统发育程度（河床结构强度）的研究正在进一步量化；同时研制了一批专用的测量工具，如用于测量河床结构的“ 河床结构测量排” 、用于阶梯深潭系统流速场测量的“ 湍流脉动流速仪” 等；阶梯深潭系统的消能减灾机理研究正在不断深入。通过对阶梯深潭系统生物栖息地多样性的定量研究，采用大型无脊椎底栖动物对山区河流的生态多样性进行评价，为山区河流生态评价量化指标体系的建立奠定了基础。  治理前                                              治理后生态条件改善，河床稳定 图 1 吊嘎河人工阶梯深潭治理前后  修建前沟道内碎石散乱                            修建后沙石沉积水沙分离，控制了泥石流发生 图 2 建造人工阶梯-深潭系统前后的文家沟  汛期前                                                  汛期后阶梯深潭系统泥沙淤埋 图 3 拦山沟人工阶梯-深潭系统治理汛期前后2 应用说明实例 1：云南东川市吊嘎河（小江流域支流）人工阶梯深潭方法试验。近年来吊嘎河的河床下切迅速，同时带来了一系列的地质灾害与生态环境问题。 2006 年，课题组在吊嘎河设立了试验站，开展了人工阶梯深潭方法试验研究。试验结果表明，试验段水面面积有所增大，河床底质、水深和流速多样性也得到提升，河床侵蚀下切得到有效控制，维持了较为稳定的河床环境。人工阶梯和深潭段的河床底质、流速和水深环境交替出现，在空间层次上塑造了富于变化和多样性的水生动物栖息环境。对大型底栖无脊椎动物的采样及评价结果显示，人工阶梯深潭布置后，随着水生栖息地多样性增加，单位面积底栖动物密度、物种丰度及生物群落多样性指数均呈上升趋势，水生生态得到改善。吊嘎河的试验成果，还为 2009年以来采用人工阶梯深潭方法治理泥石流奠定了基础。 实例 2：四川省绵竹市清平乡文家沟滑坡堆积体泥石流治理方法试验。文家沟滑坡是汶川地震造成的第二大滑坡，滑坡堆积体总量达 8160 万方，文家沟内堆积体厚度达 20-180 米。2008 年暴雨在滑坡体上形成深达 50 米的 V 型冲沟，并引发了多次泥石流灾害。暴雨使沟床不断下切，两岸坡度变陡而坍塌，碎屑物进入水流就形成泥石流。 2009 年，课题组在文家沟滑坡体上的冲沟内建造了 33 级人工阶梯深潭对泥石流进行治理，取得了良好的效果。所建造的人工阶梯深潭试验工程虽然十分简易、单薄，但是工程造成的巨大阻力消减了水流能量，使沙石沉积、水沙分离，成功地控制了沟床下切，对于控制泥石流发挥了重要作用，避免了泥石流灾害的发生。 实例 3：甘肃省礼县拦山沟泥石流治理。长江上游白龙江、西汉水等流域是典型的干旱河谷，其特点是高原上深切宽阔河谷，河谷比周围高原明显干旱。区域内植被覆盖度低，由于长期干旱和风化，流域内积累了大量的土石碎屑，遭遇突发暴雨时可能发生滑坡和特大泥石流，对城镇和村庄造成极大威胁。甘肃武都地区礼县的拦山沟是西汉水的支流，由于沟谷深切，侵蚀极为强烈，泥石流常常发生，据调查沟口泥石流堆积泥沙约 170 万吨。 2009 年 6月课题组在拦山沟开展了泥石流治理试验，建造了 17 级人工阶梯深潭试验工程。试验结果表明，沟道在人工阶梯深潭系统的保护下不再下切，维持了沟岸的稳定，且阶梯深潭系统消散水流能量，使得泥石流不能起动，当年 6、 7、 8 月降雨 196.8 mm，其中最大日降雨量达31.9 mm， 拦山沟仅有不足 100 吨泥沙物质进入西汉水，达到了控制泥石流的目标。3 效益分析阶梯深潭系统发育较好的山溪常常伴随着良好的河流生态环境和优美的溪流景观，因此仿照天然的人工阶梯深潭系统常用于河流的生态修复与景观塑造，用于山溪森林公园建设可带来额外的休闲旅游经济收益。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 所属行业领域能源环境。