大气颗粒物源解析技术可定性定量识别环境受体中大气污染来源，识别污染源“罪魁祸首”，为颗粒物来源、成因及影响提供科学依据。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 大气颗粒物源解析技术可定性定量识别环境受体中大气污染来源，识别污染源“罪魁祸首”，为颗粒物来源、成因及影响提供科学依据。 国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室是环保部重点实验室，多年从事颗粒物防治领域相关工作，拥有国内首个大气颗粒物源和受体样品库，积累40余个城市的大气颗粒物源与受体成分谱，保存4000余个颗粒物源与受体的样品及成分数据。 实验室拥有完备的颗粒物样品采集及化学分析系统。目前，大气颗粒物源解析技术已在全国30余个城市推广应用。其中，自主研发的二重源解析技术、因子分析-CMB 复合受体模型和CMB-Iteration模型等新型源解析技术被《大气颗粒物来源解析技术指南（试行）》列为推荐使用模型。同时，因子分析-CMB 复合受体模型被写入美国EPA官方公布的《EPAPMF5.0使用指南》，相关论文被列为“关键文献”。

气溶胶是大气中固态、半固态与液态颗粒的总称，粒径可从几纳米到数百微米，组成涵盖有机物、无机物、生物分子与生物体等多种组分，且具有扩散性强、折光性好等特点。气溶胶的物理化学性质与动态变化，对气候、空气污染、环境工程、军工制造、生物化学循环与人类生命健康具有重要意义。实现气溶胶物理化学性质与动态变化精细表征是气溶胶领域的前沿课题，要求建立悬浮单气溶胶的高端研究平台。基于气溶胶单颗粒悬浮技术的高端测量平台，深刻认识气溶胶表界面反应机制，准确判断气溶胶相变过程，时时跟踪气溶胶非平衡过程，精准测量有机气溶胶的饱和蒸气压，实现气溶胶理化性质广泛而准确的计量，构建气溶胶理化性质的标准测量方法，搭建自主化测量平台，是国家高端仪器研发与国产化亟待解决的前沿课题。 当前气溶胶的表征方法均处于单打独斗的测量状态，无法对单气溶胶进行多性质、多维度、长时间的观测，存在较大局限。2018年荣获诺贝尔奖的光镊技术，作为最前沿的量子计量技术，可以对悬浮单液滴进行长时间精准测量。通过同时测量液滴受激拉曼信号与模态，实现粒径、折射率的绝对测量，进而得到饱和蒸气压等理化性质。同时测量液滴自发拉曼，还可以观测液滴的化学组成演变。 负责人通过在光镊技术近十几年的实践与应用，实现了高精度测量，粒径误差小于1nm，折射率误差小于0.0002，并且能够以天为单位，长时间稳定测量。本项目的目标是基于光镊技术的成长与积淀，建立气溶胶理化性质的标准测量装置与测量方法，优化当前原理样机的光学与工程设计，提升装置的稳定性，实现气溶胶光镊悬浮单颗粒测量技术的工程化与商业化。此外，作为拓展性目标，通过测试，采用国产元器件，推进高端仪器的国产化。 光镊测量装置具有广阔的市场前景。不仅为研究气溶胶的理化性质和环境影响提供了新手段，也可以为发动机研发，生物化学战剂效果提供新启示，还可用于检测和分析环境、药物、食品等液体样品中的微粒物质，为相关行业提供质量控制提供新标准。根据国际权威机构的预测，全球气溶胶监测市场年均增长率为8.2%。该方法具有明显的技术优势和应用潜力，可满足不同领域对气溶胶监测的需求。 本成果已在国内外多个知名期刊发表论文，并已开展相关专利布局，基于拉曼与细颗粒物测量已拥有国家专利2项。另有3项国家专利的申请正在准备中。本成果的升级与完善已得到国家自然基金委国家重大科研仪器研制项目资助，并已与多个科研机构和企业建立合作关系，取得了良好的效果和反馈。

地球表面高山、丘陵、沙漠、河流、潮滩等地貌形态万千，它们是如何在历史的岁月中逐渐形成的呢？放眼宇宙，空气密度极低的冥王星，是如何神奇地拥有丰富的沙丘地貌？被称为沙漠行星的火星会因为大风而刮起沙尘暴吗……这些自然界中的奥秘正是地球物理学科的泥沙运动力学所研究的问题。已有的研究告诉我们，泥沙颗粒输运普遍发生于大气环境和水环境中，是塑造地貌形态最重要和最根本的自然过程之一。如何理解和定量描述地表环境泥沙颗粒的起动、输运和沉降是揭示地貌形态千差万别的核心问题。目前野外和实验数据已经证明，粗颗粒泥沙输运量与流体强度之间的关系，在大气环境表现为线性，在水环境表现为非线性。然而，如此截然不同的输运规律背后的力学机制却一直还是个迷。近日，浙江大学海洋学院百人计划研究员托马斯·派兹（Thomas Pähtz）博士成功揭开了这个谜底，并推导出了描述粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。北京时间2020年4月20日，相关研究成果在物理学学术期刊美国物理学会刊物《物理评论快报》(Physical Review Letters，简称PRL)）上发表，并被该刊物和杂志Physics同时聚焦报道。通过离散元(DEM)精细数值模拟追踪大量泥沙颗粒的运动轨迹并分析其受力特征， 托马斯·派兹首次发现，粗颗粒泥沙的动能耗散机制主导其输运规律。大气环境条件下颗粒和床面间碰撞是主要的耗散机制；而在水环境条件下，颗粒和床面间碰撞以及颗粒之间的碰撞起着同等重要的作用。根据这一新的理论认识，托马斯·派兹推导了能统一描述大气环境和水环境粗颗粒泥沙输运量与流体强度关系的通用方程。这为深入认识地球甚至火星等外星球表面丰富多样的地貌形态提供了有力的理论工具。 统一输沙率公式与水环境（左图）和大气环境（右图）相关实验资料对比“最困难的部分是对模拟的结果进行物理解释和数学描述。在总共7年的时间里，我无数次地用笔和纸进行尝试。特别是在最初的4年里，我大部分时间都在思考这个问题。” 托马斯·派兹说。评审专家认为，这项研究工作是地球物理学科最基础而没有被揭示的问题。而对于未来的进一步应用，托马斯·派兹表示，上述通用方程可以预测任意大气/水体环境下的泥沙输运量，这使我们能够更好地了解这些天体的地貌，还可以通过测量行星的动力地貌来间接推断行星的风况。据悉，托马斯·派兹于2020年1月起受邀担任美国地球物理学会会刊《地球物理学研究杂志-地表过程》的副主编。他是浙大近海环境流体力学团队的重要成员。该团队由贺治国教授领衔，主要从事近海泥沙动力学、海岸动力学、近海环境流体力学等方面的研究，成果已逐步应用于理解河口海岸泥沙运动、深水航道整治、深海地貌演变、深海热液源矿物颗粒沉积等问题，取得了重要的国际影响力。该研究得到国家自然科学基金和浙江大学百人计划研究基金资助。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.168001

针对蛋白质饲料资源短缺，油粕、杂粕含有抗营养因子，液态油脂直接添加到饲料中不方便、 易氧化及养殖业对绿色、环保、安全保健剂需求，开展了环保型饲料原料制备技术研究。     1. 以饼粕为原料制备高效活性饲用肽蛋白技术     以豆粕、棉粕、葵花粕等为原料，利用芽孢杆菌、乳酸菌和酵母菌进行生物发酵，通过温度、湿度、物料配比、发酵时间等优化，形成高效活性饲用肽蛋白制备技术，生产出富含寡肽，易消 化利用肽蛋白，开发出新的蛋白质饲料，并实现了体外预消化的科技创新。采用“气流流化床干 燥或低温负压干燥”技术，在烘干中将主要固态发酵后的物料加入稀释原料，扩大物料表面积比，降低物料粘稠度，保留了产品中有益菌不被过多破坏，增加了产品营养特性。     2. 以液态油脂为原料制备酰羟基化乳化油粉技术     以玉米油、大豆油、棕榈油、磷脂油为原料。①在反应釜内加入磷脂油和 1%~3%乙酸酐，50℃~70℃下搅拌反应 60~90 分钟；②再加入大豆油、玉米油、棕榈油（比例因动物种类不同而 不同）和 1%～2%乙酸酐，70~85℃下搅拌反应 120 分钟；③再加入15%~20%双氧水，70~85℃ 下搅拌反应 90~120 分钟；④最后与一定浓度氢氧化钠（添加比例 1%~3%）进行中和，并在减压条件下脱水，产品即酰羟基化乳化油。酰羟基化乳化油再与膨化玉米粉按比例混合得到酰羟基化乳化油粉。以上工艺优化形成了乳化油粉制备技术，用该技术对油脂进行酰羟基化改性，不仅开发出新的能量饲料，而且在提高油脂抗氧化性、乳化性和水乳液稳定性方面实现突破，有利于动 物吸收与利用。     3. 以畜禽屠宰下脚料为原料制备高氨基酸羽血粉制术     以畜禽屠宰下脚料为原料，采用高温高压水解法，通过优化生产工艺，形成高氨基酸羽血粉 制备技术，制备出新的蛋白质饲料——高氨基酸羽血粉，实现废弃物资源化利用的科技创新。用 该技术生产的羽血粉既保住了羽毛、血粉等应有氨基酸成分，又破坏了角质蛋白壁，使羽毛蛋白 链的硫键、肽氢键断裂，使可消化氨基酸比率提高实现突破，达到 81%以上，提高了营养价值。     4. 功能性保健剂制备技术 ⑴干酪乳杆菌-菊糖-黄多糖合生元菌液制备技术     研制出干酪乳杆菌-菊糖-黄芪多糖合生元菌液，确定其适宜制备条件：培养基初始 pH 值 6.5~6.6，菊糖-黄芪多糖浓度为 8~10g/L，菊糖和黄芪多糖比例 3:7。37℃培养 24~26h。 ⑶复合酸化剂制备技术 通过复合酸化剂缓释能力、酸结合力、体外抑菌、体外模拟消化及断奶仔猪饲养试验研制出 以磷酸、富马酸、苯甲酸为原料，二氧化硅为载体的 2 个复合酸化剂，酸化剂 1（重量百分比： 磷酸 50%，富马酸 10%，苯甲酸 20%，二氧化硅 20%）和酸化剂 2（磷酸 50%，富马酸 15%， 苯甲酸 15%，二氧化硅 20%）。

项目成果/简介:该成果是在近20年专注研究大黄鱼营养需求和饲料利用的基础上，开发可替代鱼粉的新型蛋白源、研制高效免疫增强剂、通过养殖模式选择、投饲策略制定和营养调控改善大黄鱼品质、研究饲料中有毒有害物质对其生长代谢影响及在体内残留，在此基础上开发出大黄鱼养成阶段的高效无公害饲料以及相关的投饲技术。另一方面，研究大黄鱼仔稚鱼的摄食行为（摄食相关激素研究、高效诱食剂开发）、消化生理（发育过程中消化酶基因表达变化等），并进行蛋白源选择、添加剂筛选以及工艺优化，配制出高效大黄鱼人工微颗粒饲料和开发相关的应用技术。项目阶段:工业化生产阶段效益分析:目前，我国大黄鱼养殖还严重依赖于直接投喂下杂鱼，配合饲料的普及率不及20%。“以鱼养鱼”导致野生鱼类资源锐减，甚至出现近海“无鱼可捕”，同时造成资源浪费、环境污染和疾病滋生等严重问题。从长期可持续发展的角度出发，配合饲料代替下杂鱼养殖大黄鱼是必然。根据《中国渔业统计年鉴（2016）》的数据，2015年我国养殖大黄鱼的产量为9万吨。而现在大黄鱼配合饲料的市场容量约为2万吨，如果大黄鱼养殖全用配合饲料，约需25万吨，潜在的配合饲料年产值还可以增加超过20亿元。同时，使用该成果开发的系列配合饲料养殖大黄鱼，将比投喂下杂鱼减少氮、磷排放分别为60%和30%，产生显著的环境效益。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:ZL201210178803.7技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无

该成果是在近20年专注研究大黄鱼营养需求和饲料利用的基础上，开发可替代鱼粉的新型蛋白源、研制高效免疫增强剂、通过养殖模式选择、投饲策略制定和营养调控改善大黄鱼品质、研究饲料中有毒有害物质对其生长代谢影响及在体内残留，在此基础上开发出大黄鱼养成阶段的高效无公害饲料以及相关的投饲技术。另一方面，研究大黄鱼仔稚鱼的摄食行为（摄食相关激素研究、高效诱食剂开发）、消化生理（发育过程中消化酶基因表达变化等），并进行蛋白源选择、添加剂筛选以及工艺优化，配制出高效大黄鱼人工微颗粒饲料和开发相关的应用技术。

已有样品/n本成果主要应用于饲料工业或者养殖业领域。本项目围绕仔猪抗生素替代品营养生理功能及其调控开展系列研究，系统研究了功能性氨基酸、核苷酸和植物提取物从母猪到仔猪、生长肥育猪氨基酸的营养功能，阐明了功能性氨基酸、核苷酸对孕体发育和繁殖障碍的调控作用及机制揭示了其在猪肠道中的高效利用规律，阐明了其调控肠道功能、营养素沉积分配和繁殖生理的作用机制；合理配以中草药调控养分营养代谢，研制出可提高生猪生产性能，改善肉质和机体免疫力的饲料添加剂；通过抗生素的替代系列技术集成在企业进行新产品优化，提高了猪对饲

中试阶段/n该成果公开了一种养成期草鱼饲料及制备方法，它由一定比例的鱼粉、大豆粕、棉粕、菜粕、玉米、小麦、米糠、细麸皮、白酒糟、大豆油、磷酸二氢钙、草鱼预混料组成，步骤：A、将鱼粉、豆粕、棉粕、菜粕、玉米、米糠、小麦、细麸皮配料；B、将配料后的原料进行微粉碎；C、将粉碎好的物料投入混合机，将豆油、白酒糟、磷酸二氢钙、草鱼预混料投入混合机混合；D、将混合好的物料进行调制，调制过程采用双层或者三层调制器，调质蒸汽应为饱和干蒸汽；E、制粒用环模的长径比大于11，环模孔径依草鱼的规格确定；F、冷却；G、计量

研发了仿刺参“高度不饱和脂肪酸添加剂”及“抗病性功能添 加剂”两种添加剂，利用这两种添加剂，成功开发出仿刺参功能性饲料。对比 实验证明,功能性饲料在促进仿刺参生长和抗病力等方面有明显效果，促生长作 用比常规饲料提高 15%，对仿刺参腐皮综合征的主要致病菌灿烂弧菌和假交替单 胞菌的抵抗力提高 30%以上。 生产条件及经济效益预测：按照 2012 年海参产量中有 1/2 使用配合饲料饲 喂，即可 8 万吨配合饲料的市场容量。预计本成果产品第一年生产销售量 1200 吨以上（考虑到产品进入市场所需时间为二到三年），可创利税 240 万元，第 二年生产销售量达 1800 吨，创利税 360 万元。以后随养殖业的发展，需求量会 迅速增长,饲料生产直接经济效益会大幅度提高。