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水源圖像檢測和分類在監(jiān)測和識別河流冰災(zāi)、洪水、垃圾污染和死水等方面有很多應(yīng)用。然而，海水、河水、湖水和池塘這些稱之為干凈水源的圖像，可能和一些污染水源的圖像重疊，加之冰雪天氣下水體結(jié)冰等因素的存在，使得水源圖像分類的問題更加復(fù)雜。在這些情況下，精確的水資源圖像檢測和分類就顯得至關(guān)重要。本項(xiàng)目基于RGB圖像對水源進(jìn)行分類，達(dá)到水污染檢測的目的。本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出一種新的圖像頻率域分塊方法，將圖像之間的細(xì)微變化放大，有效地提取圖像的紋理特征，區(qū)分污染水源圖像和干凈水源圖像，并且對水體

超濾技術(shù)主要用于含分子量100～1000,000的物質(zhì)的分離，是目前應(yīng)用最廣的膜分離過程之一。超濾是通過膜的篩分作用，將溶液中粒徑大于膜孔徑的大分子溶質(zhì)截留，使小分子組分透過超濾膜，達(dá)到分離目的的膜過程。超濾作為一種新型高效的膜分離技術(shù)，具有無相變、操作條件溫和、無第三組分引入、工藝流程簡單等優(yōu)點(diǎn)，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離技術(shù)，如精餾、蒸發(fā)、萃取、結(jié)晶等過程，但是超濾過程中的膜污染嚴(yán)重限制了超濾在分離領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。國際純粹和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì) IUPAC 將膜污染定義為由于懸浮物或可溶性物質(zhì)通過物理化學(xué)作用或者機(jī)械作用，在膜的表面及膜孔內(nèi)部吸附或沉積，導(dǎo)致膜孔堵塞或變小、膜通量降低的過程。目前，解決高分子超濾膜污染的根本途徑是開發(fā)低污染超濾膜，包括開發(fā)新型高分子材料及對現(xiàn)有超濾膜進(jìn)行表面改性。前者制膜成本較高，并在大規(guī)模應(yīng)用上存在困難。而對現(xiàn)有膜進(jìn)行表面改性則成為解決高分子超濾膜膜污染的有效途徑。

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近年來，我國突發(fā)性重大環(huán)境污染事件頻繁發(fā)生，對國民健康、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。從我國當(dāng)前重大環(huán)境污染事件發(fā)生的實(shí)際狀況出發(fā)，研究開發(fā)重大環(huán)境污染事件特征污染物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)系統(tǒng)，是提升我國環(huán)境保護(hù)技術(shù)水平，推進(jìn)環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的迫切要求。特征污染物現(xiàn)場快速檢測作為應(yīng)對突發(fā)性環(huán)境污染事件的前提，首先要求判斷污染物的種類，利用快速檢測手段給出定性、半定量和定量的檢測結(jié)果，確認(rèn)污染事件的危害程度和污染范圍等。開發(fā)一套功能完善、便攜、快速的特征污染物現(xiàn)場檢測技術(shù)系統(tǒng)，對于現(xiàn)場決策、減少污染危害程度等具有極其重要的意義。本課題采用納米生物技術(shù)、電化學(xué)或光化學(xué)傳感技術(shù)和信息技術(shù)，并將其有機(jī)組合，建立環(huán)境污染事件的現(xiàn)場快速檢測技術(shù)系統(tǒng)，最終形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)境污染物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)和儀器裝備，為國家環(huán)境安全和人民健康提供保障。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)圍繞污染場地環(huán)境土壤評估與修復(fù)通過環(huán)境修復(fù)新材料及修復(fù) 新技術(shù)的創(chuàng)新融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)應(yīng)用的協(xié)同創(chuàng)新。通過 研發(fā)環(huán)境修復(fù)新技術(shù)與新產(chǎn)品，通過項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用及推廣已形成一整套污染 場地治理修復(fù)技術(shù)，項(xiàng)目可培育出完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并最終有望形成國內(nèi)具有競 爭優(yōu)勢的技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。

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(dú)特優(yōu)勢。熒光指紋是水樣內(nèi)蘊(yùn)特征的反映，還攜帶了有機(jī)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(diǎn)項(xiàng)目、清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目、國家重大水專項(xiàng)等項(xiàng)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(xiàng)發(fā)明專利，第 16 屆中國國際工業(yè)博覽會(huì)高校展區(qū)二等獎(jiǎng)。

1 成果簡介我國水污染事故頻發(fā)， 以有機(jī)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(dāng)?shù)膽?yīng)對， 是產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)和環(huán)境損失以及負(fù)面國際影響的主要原因。為維護(hù)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(jī)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(diǎn)項(xiàng)目、教育部清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目、國家十一五重大水專項(xiàng)等項(xiàng)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(jī)污染溯源儀，填補(bǔ)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(jī)污染類型。儀器的特點(diǎn)如下：自動(dòng)取樣，自動(dòng)測量，自動(dòng)比對；數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人性化，可以自動(dòng)添加新指紋；數(shù)據(jù)自動(dòng)保存；水紋采集儀性能穩(wěn)定，使用、維護(hù)簡便，當(dāng)儀器光源老化時(shí)，自動(dòng)提示更換等。上述優(yōu)點(diǎn)表明該儀器既適合在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，也可以作為監(jiān)測車和實(shí)驗(yàn)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(dá)到 250；完成一次溯源任務(wù)不足 15 分鐘，測量時(shí)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(shí)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(shí)使用耗電僅數(shù)度，成本低。 圖1 有機(jī)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(jī)污染溯源預(yù)警儀在京杭運(yùn)河江蘇蘇州段進(jìn)行了為期 3 個(gè)月的實(shí)地連續(xù)測試運(yùn)行， 儀器檢測出數(shù)次水質(zhì)異常，并及時(shí)進(jìn)行了報(bào)警， 現(xiàn)場測試表明，該儀器能夠靈敏、及時(shí)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(jìn)行示范運(yùn)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(jià)格每臺約 60 萬元。而本儀器運(yùn)行穩(wěn)定、靈敏。總體上，儀器成本低，維護(hù)省，快速，無二次污染， 24 小時(shí)連續(xù)使用，運(yùn)行費(fèi)每月在 3000 元左右，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢。