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中国近岸海域水质总体稳中趋好，但氮磷污染和富营养化问题仍十分突出，无机氮和活性磷酸盐劣四类海水面积占管辖海域面积的近13％，富营养化海域面积占近16％，集中分布在长江口-杭州湾海域，严重制约海洋生态文明建设。调查表明，陆源输入、大气沉降和海水养殖是海水氮磷的主要来源，总贡献率达95％左右。因此，将流域、近海和大气作为统一系统，研发近海氮磷污染协同防治技术体系，构建海洋生态安全格局，是国家海洋环境安全和管理的重大需求，具有重要战略意义。针对中国近岸海域氮磷污染防治管理需求，以富营养化非常突出的长江口-杭州湾及毗邻海域为研究区，揭示氮磷与海洋生态系统耦合机制，构建“物理-化学-生物”生态动力耦合模型；研发氮磷精准溯源技术，建立中国第二代富营养化评价方法，研发陆海气协同防治费效优化技术；集成氮磷“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”成套技术，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域氮磷排放管控模式并应用示范；发展海洋环境承载力优化调控理论，支撑深入打好污染防治攻坚战，服务海洋生态安全。 研究内容：(1)近海氮磷污染的陆海气精准源解析技术。针对陆域点面源、海水养殖源、大气流动源等，研发高时空分辨率源清单构建技术；结合源强及排放、沉降和断面通量识别氮磷关键源区，突破特异性污染物非靶向快速筛查技术，融合多元同位素、特征化学组成和微生物指纹技术，构建多指标联合示踪因子库；结合图像识别和人工智能算法，研发氮磷污染源类别解析技术；研发多尺度分布式“水文-水质-泥沙”流域模型和陆海一体化嵌套网格空气质量模式，实现氮磷源-流-汇路径追踪、逆向溯源、贡献率分析和负荷精准计算；集成“关键源区识别-污染源类别解析-污染物路径追踪”技术，形成氮磷污染精准溯源与负荷评估技术。(2)氮磷迁移转化关键过程及生态系统响应。基于近海水体营养盐含量、结构及生态系统长期时空变化特征与规律，运用原位观测、界面模拟、端元分析等技术手段，研究陆-海、海-气、海水-沉积物等关键界面和水体内部氮磷迁移转化的生物地球化学过程；基于1980年至2024年海洋生态环境历史数据与项目强化观测，采用实验生态学、经典生物学及分子生态学等方法，研究氮磷时空动态变化与海洋生物生理和群落结构功能之间的关系，揭示氮磷与近海生态系统之间的“胁迫-响应-反馈”机制；自主构建陆海气氮磷强迫下近海三维“物理-化学-生物”生态动力学耦合模型，优化模型参数，改进多过程耦合模拟技术，量化近海生态系统演变和氮磷迁移转化过程。(3)近海分区营养物基准与富营养化评价方法。基于中国近海气候、地理和环境条件的高时空分异特征，采用遥感反演、地理信息系统(GIS)空间分析等方法，提出营养物生态分区方法和分区方案；选取无机氮、活性磷酸盐、溶解氧、透明度和叶绿素a等指标，采用压力-响应模型和参照状态相结合的方法，制定典型海域营养物基准；依据“压力状态-影响-响应”模型，采用多元统计和关键胁迫因子分析等方法，构建物理、化学、生物多要素融合的富营养化评价指标体系；结合生态分区内压力-状态-影响-响应指标之间的梯度反馈关系，确定营养状态等级划分方法和各评价指标阈值，形成陆海统筹的分区富营养化评价方法；确定无机氮、活性磷酸盐、叶绿素a等的富营养化控制目标限值范围，提出海水水质标准修订建议，支撑海洋环境质量管理。(4)氮磷污染负荷优化分配与费效分析技术。围绕近海富营养化控制目标，基于氮磷迁移路径，划定陆海统筹、分区分级的控制单元体系；构建“经济-环境-社会”综合利益博弈模型，研发分区分类环境容量计算和多层次、多目标污染负荷优化分配模型，提出经济技术可行的区域、流域氮磷排放限值。构建多区域、多污染源、多控制措施的近海氮磷污染“陆-海-气”协同防治措施体系，综合运用财务模型、影子价格、投入产出等经济学模型方法，研究陆海气各类污染源的末端治理、生态修复、结构调整等措施的成本评估方法体系，提出成本有效的重点行业污染防治建议；结合情景分析方法，构建经济社会成本低、污染减排效益大的多目标优化模型，研发成本效益佳的区域氮磷污染防治措施优化配置技术。(5)陆海气协同防治技术体系集成与综合示范。基于上述研究成果，集成近岸海域氮磷“精准溯源-迁移转化健康评估-协同防治”技术体系；以长江口-杭州湾及毗邻海域、浙江近海及相关陆域为研究示范区，编制各类典型海域氮磷污染陆海气协同防治技术方案，制定系列污染物排放管控要求、导则规范、政策建议等，提出研究区跨境污染格局及控制策略，支撑国家和地方海洋环境管理工作；凝练河口、海湾、开敞岸线三类典型海域“溯-评-治-管-调”全链条协同防治管理模式，研发智慧决策支持平台并进行业务化运行；研究提出中国海域-流域-区域联防联控机制建议，探索陆海气一体、多源共治的海洋生态环境保护的新路径与新模式。 研究成果：该项目围绕中国近岸海域氮磷污染管控技术的管理需求，聚焦富营养化突出的长江口-杭州湾及毗邻海域，开展了陆海气氮磷污染协同防治关键技术研发与技术体系集成，项目研发了流域、大气、海洋3套污染物输运模型，制定了4项标准规范，构建了1套近岸海域氮磷污染物“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”技术体系，并开展应用示范，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域陆海协同防治管理模式。 科学价值：该项目针对中国近岸海域氮磷污染物来源不清、负荷核算不精准、富营养化评价方法和减排措施不精准等问题，揭示氮磷与海洋生态系统耦合机制，构建“物理-化学-生物”生态动力耦合模型；研发氮磷精准溯源解析技术，建立、完善中国第二代富营养化评价方法，研发陆海气协同防治费效优化技术；集成氮磷“精准溯源-迁移转化-健康评估-协同防治”成套技术，形成河口、海湾、开敞岸线三类典型海域氮磷排放管控模式并开展应用示范。项目成果可显著提升中国近岸海域污染防治科技水平，缩小中国与发达国家之间的技术差距，形成具有中国特色的近岸海域氮磷污染物陆海气协同防治的技术体系和管理模式，并在此基础上发展陆海统筹的海洋生态环境承载力优化调控理论，具有重大科学价值。 社会效益：该项目研究提出的近岸海域氮磷污染陆海气协同防治关键技术研究与示范，将在陆海统筹的氮磷污染物排放管控、海洋环境风险防控等方面为地方政府提供技术支持，提高国家和地方政府管理决策的科学性和可行性，从而逐步改善近岸海域环境质量状况，提升近海生态系统健康状况；同时，通过陆海气协同防治治理措施的优化配置，显著提升污染治理的效能，促进区域经济绿色高质量发展，服务于国家现代环境社会治理体系建设与长三角一体化发展国家战略需求，具有巨大的社会效益。 经济效益：该项目基于经济、社会、环境综合效益最优原则构建“海域-流域-控制单元”污染负荷分区分类、逐级优化分配模型，研发的成本效益最优区域的氮磷污染防治措施优化配置技术，降低了相关企业的减排成本，显著提升了污染减排的科学性、合理性，从而带动沿海地区环保产业的发展，促进沿海地区经济和生态环境协调发展。 生态效益：项目在近岸海域拟开展氮磷污染陆海气协同防治关键技术研究与示范，项目成果有利于促进近岸海域水体富营养化控制，降低赤潮发生频次，改善近岸海域环境质量，促进海洋生态系统健康状况逐步向好，进而提升沿海地区人民生活环境质量，促进人与自然和谐共生。

该系统采用带内胆的水锤消除罐安装在输水系统水锤防护节点。首先在罐内预充一定压力的气体，正常运行时在水锤消除罐内自动充入一定量的水，停泵时管道内压力下降，水在罐内气压推动下，以合理的速度补充进入管道，防止管道中产生负压；当管道中压力上升，水锤消除罐吸收管道内回流水柱的能量，防止出现水锤破坏。 主要性能指标： 1.公称压力：0.6～10MPa； 2.有效容积：5～100m³； 3.适用介质：清水、原水、海水、污水等液体； 4.工作温度：≤120℃； 5.壳体试验压力：1.5倍公称压力； 6.连接方式：法兰连接； 7.结构形式：立式、卧式； 8.检测样品公称压力1.0MPa，有效容积50m³。 适用范围：适用于引调水工程、河湖治理补水工程、大型灌区工程、市政备用水源工程、中水回用等泵站输水工程。

科特迪瓦阿比让四桥工程，主桥跨越Banco海湾，主桥梁全长794.25m，共计10跨，箱梁采用体内预应力筋+体外索的混合配束方案，挂篮悬臂浇筑共计11个块段，合龙段共计9个。桩基最长达到82.5m，桩基直径2.1m。桥梁位于大西洋海湾，最大淤泥厚度34m，潮汐落0.9m。该工程采用法国标准，地质条件复杂，设计与施工难度非常大。为此，专门立项对海洋侵蚀条件下多跨多维变截面连续箱梁施工关键技术进行系统研究，从而确保项目工程优质履约。公路工程预应力连续箱梁施工，现有公开的施工技术较多，如钢栈桥、通航孔、桩基、承台、挂篮悬浇预应力箱梁等，但多数均为基于特定条件下的研究成果，不适用于该项目依托工程复杂的客观条件，尤其是在超厚淤泥层超长桩基施工、大潮汐出海口高桩承台海上施工、多跨多维变截面箱梁线形精准控制、多维变截面连续梁桥悬浇施工挂篮及模板体系设计、多跨变截面挂篮悬浇连续梁桥体外与体内束混合布置等方面，施工技术仍然存在一些亟待填补的空白。 1.主要创新成果： 1.1海洋环境下钢栈桥施工及防腐关键技术。(1)针对钢栈桥通行需求，设计了垂直提升式钢栈桥通航孔，通过同步控制电机安装、限位装置设置、加强弦杆安装、限位保险装置设置，保证了通航孔安全平稳提升。(2)针对超厚淤泥、潮汐、洋流影响，研发了一种钢栈桥钢管桩施工导向架，利用导向装置将多组贝雷梁横向连接成一个整体，实现对钢管桩的定位导向与垂直度控制。(3)基于电化学反应原理，采用活性较钢管桩更强的金属与钢管桩连接，在氧化反应过程中保护钢管桩，从而延长了海水中钢管桩的使用寿命，解决了因工期延长对钢栈桥使用安全性的影响。 1.2海洋侵蚀环境下桩基及承台耐久性施工关键技术。(1)通过比较环境和材料等因素的影响，分析了海洋环境中桩基混凝土的耐久性变化规律；基于氯离子的扩散方程，提出了环境和材料耦合效应下的氯离子扩散模型；通过工程实测数据验证模型的合理性，基于该耦合模型，预测了混凝土了使用寿命，为桩基耐久性设计提供了依据。(2)针对桩长82m，水深12m，淤泥最大厚度34m，钢护筒自稳前总重超过60t，作业平台局部无法承受吊车与钢护筒总荷载，水上吊装设备租赁困难且费用昂贵的问题，研发了钢护筒下放方法，解决了钢平台作业条件受限的问题，同时充分利用自身资源节约了成本。(3)利用有限元分析软件建立了桩基与土体相互作用的有限元模型，研究了竖向荷载下的桩基沉降规律，分析了桩-土荷载沉降曲线及荷载的传递规律，揭示了桩顶沉降和荷载的关系；结合钢筋锈蚀导致的桩基混凝土弹性模量和泊松比的变化规律，分析了桩基在氯离子慢蚀下的承载力变化，证实了桩基承载力满足设计要求。(4)针对水中高桩承台施工难题，采用把大型的模板构件化整为零，进行现场拼装，机械千斤顶与精轧螺纹钢筋组合整体下放钢套箱，在箱底桩基钢护筒上增加反牛腿装置等方式，形成了承台有底钢套箱施工技术。避免了采用水上大型吊装设备，减少吊装风险，提高了封底混凝土、底架、钢护筒之间的整体性，保证了整体结构的稳定性。 1.3多维变截面连续梁桥悬浇施工挂篮及模板体系。针对箱梁顶宽度逐渐变宽的难点，研发了多维变截面连续梁桥悬浇施工挂篮及模板，开发了可变轨距行走机构、活动式锚固系统、滑动式吊笼及多维可调节模板等装置，并充分考虑了左、右幅桥的通用性。解决了挂篮变宽截面混凝土浇筑和行走问题，有效避免了锚杆与混凝土箱梁预应力束冲突。 1.4多跨变截面挂篮悬浇连续梁桥体外束合理布置。(1)基于有限元分析，建立了体内、体外混合配束模型，分析了不同体内、体外混合配束比对跨中正弯矩、挠度及支点负弯矩的影响，提出了科学配束比。确定了连续梁的体内与体外科学配束比为4：1。(2)分析了不同预应力损失下张拉不同的体外钢束及不同的体外钢束组合，结构产生的位移、弯矩，以及体外束不同张拉时间对结构的影响，提出了单独对E6束二次张拉主动控制跨中下挠。(3)研发了一种新型预应力箱梁体外预应力组件，揭示了一种体外束多重防腐结构，提出了现场穿索、单根钢绞线张拉的方法施工，形成了海洋侵蚀环境下一种新型多重防腐体外预应力体系施工技术。解决了箱梁内整体张拉千斤顶安装和转移困难以及整体张拉时聚乙烯(PE)小套管及高密度聚乙烯(HDPE)大套管移动问题。 1.5多跨多维变截面箱梁线形控制技术基于有限元计算模型分析，揭示了多跨箱梁施工顺序调整与桥梁预拱度变化要因；提出了挂篮悬浇不平衡施工中钢绞线临时锚固、合理配重、合龙高差控制方法，形成了一套多跨多维变截面箱梁线形控制技术。解决了箱梁不平衡挂篮悬浇施工的预拱度、配重等难点，确定了混合合龙方案，节省了工期。 2.项目成果对推动行业进步的作用：项目成果鉴定总体达到国际领先水平，获得授权实用新型专利9件(ZL202022854057.1、ZL202020539073.9等)、发明专利3件(ZL201910920504.8等)，发表学术论文8篇，编制省级工法3项。项目成套技术已在科特迪瓦阿比让四桥工程建设中应用，成功解决了工程的施工难题，取得了显著的经济、社会、环境效益，对今后类似工程的建设具有较高的参考与借鉴价值。

该设备由水文绞车与运载车辆组装而成，以运载车辆携带测流设备到达测流断面，通过运载车辆提供的动力来驱动绞车液压系统或由汽车发电机提供的电能直接驱动全电动水文绞车，通过控制系统控制各动作，将测流设备投放到测流位置进行测流。具有性能稳定、操作灵活方便、自动化程度高、机动性好、安全可靠等特点。 主要性能指标： 1.监测方式：开放式； 2.绞车旋转角：≤360°； 3.吊臂最大仰角：≤75°； 4.测速范围：≤4m/s； 5.最大起吊额定载荷：≤100kg； 6.吊臂伸出车外最大长度：2.4m； 7.吊臂伸缩速度：≤0.2m/s； 8.装备重量(不含铅鱼)：≤325kg； 9.信号传输方式：水下信号无线传输。 适用范围：适用于监视河流、湖泊、水库的水利运行情况，及时反映各水域的水文特征，防范洪涝灾害事故的发生。

福建是渔业养殖大省，对虾、鳗鲡、大黄鱼等品种产业规模位居全国前列。但随着养殖规模扩大，集约化程度提高，病害频发问题成为影响上述品种养殖业高质量发展的关键技术瓶颈。项目组通过多年联合攻关，建立对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害诊断技术，系统开展主要病害流行病学调查，构建全省水生动物病害监控级联网络平台和防控体系，集成创新健康养殖技术并推广应用。创新点如下： 一、创新建立对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害诊断技术。首创基于CRISPR/Cas12a、RPA快速核酸扩增和胶体金层析显色的对虾急性肝胰腺坏死病检测技术，被国内外十余个研究团队引用借鉴；首创靶向rep基因序列鳗鲡圆环病毒PCR检测方法，创新应用欧洲鳗鲡肾脏细胞系开展鳗鲡疱疹病毒敏感性实验；集成开发对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害快速诊断试剂盒68种及配套设备2种并推广应用。 二、系统开展对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害流行病学调查，建立全省水生动物病原库。创新开展大黄鱼虹彩病毒病流行病学调查，首次明确病原组织分布及疾病研究优先采样组织；首次开展大黄鱼养殖环境中微生物群落和抗生素抗性基因分布特征研究，揭示抗性基因分布特征；全面分析鳗鲡源气单胞菌毒力基因及其耐药性，揭示毒力基因携带、多重耐药性及耐药基因组合特征；获得大黄鱼内脏白点病、虹彩病毒病、海水鱼病毒性神经坏死病、鳗鲡气单胞菌病、对虾急性肝胰腺坏死病等流行病学数据，建立全省水生动物病原库，形成“病原资源保藏-病害数据挖掘-防控技术开发”研发链条，为病原研究和防控技术创新提供物质基础。 三、建立对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害防控体系，构建“省-市-县-乡”四级联动水生动物病害监控级联网络平台。率先建成福建省内唯一一家中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的水生动物疫病监控中心，辐射构建“省-市-县-乡”四级联动水生动物病害监控级联网络平台，研发病害快速诊断应用移动平台。总结形成对虾、鳗鲡、大黄鱼等主要病害防控一览表并推广应用，为保障生物安全提供有力技术支撑。 四、集成创新以对虾、鳗鲡、大黄鱼等病害防控为核心内容的健康养殖技术并推广应用。构建多元化、多层次水生动物病害防控技术培训模式和“产学研推”联合推广应用机制，累计开展专题培训113场，培训4600余人次。创建国家级水产健康养殖和生态养殖示范区16个。近3年在福建、广东、浙江、山东累计推广面积8.39万亩，新增产量6.61万吨，新增产值32.80亿元，增收节支总额6.89亿元，有效保障水产品质量安全，经济、社会、生态效益显著。 项目组出版编著1本；发表论文45篇（其中SCI收录3篇）；授权国家发明专利1件、实用新型专利5件；制定并发布福建省地方标准1项、企业标准15项。经专家组评价，认为该成果总体达到国际先进水平，其中基于CRISPR/Cas12a、RPA快速核酸扩增和胶体金层析显色的对虾急性肝胰腺坏死病检测技术达到国际领先水平。

植物多酚，又称单宁，是自然界中一类广泛存在的具有多元酚结构的天然产物，在全球形成了数以亿吨的可再生绿色资源。植物多酚具有丰富的化学反应性质，与生物大分子、多种金属离子等具有较高的亲和能力。人类最早对其有意识地利用是将其作为制革鞣剂(又名栲胶)。例如，植物多酚通过与胶原蛋白分子发生多点氢键结合，产生胶原纤维间的交联，被称为“植鞣”法。尽管植物多酚已广泛应用于食品、纺织和饲料等传统领域，其附加值较低。同时，其独特的分子结构和丰富的化学反应性质却蕴含巨大潜力，尤其是在生物医学与先进制造领域发挥着重要作用。该项目基于多学科交叉领域知识，对植物多酚的化学性质和反应原理进行了创新性挖掘，获得一系列跨领域研究成果： 1.利用植物多酚与多种金属离子络合作用，构建MPN界面组装与功能化体系。植物多酚特有的邻苯二酚或连苯三酚基团可以与金属离子发生稳定的络合作用，通过选择多种原子尺寸、价态、化学及生物属性的金属离子(如主族金属、过渡金属和稀土离子等)与不同特性(如分子极性、亲疏水性和结构刚性)的植物多酚络合，构建了可定制化的多酚功能材料库，实现纳米表界面的动态解离与稳定络合的可控调节。例如多酚与铀离子的高络合常数实现高效海水提铀、多酚与稀土离子的络合实现抗肿瘤免疫协同治疗等，充分展现了植物多酚在环境和生物医学领域的应用潜力。 2.揭示了植物多酚时空多层级有序自组装机制，构建了新型多酚介晶体系。通过精细调控多酚分子间多重相互作用，如邻苯二酚形成的氢键、与金属离子的络合键、芳香基团π-π堆叠和疏水相互作用等，以时空控制的方式实现长距离复杂层级结构构建，不仅揭示了多酚作为天然模块进行多层级自组装新机理，同时建立了多酚基精细化学品形态、尺寸和功能的精确调控理论，在国际上引领了多酚介晶体系在催化、生物医学和能源存储等领域的创新应用。 3.首次提出了多酚单细胞表面修饰策略，建立了多酚基工程化细胞平台体系。利用植物多酚分子与细胞表面蛋白、脂质等生物分子的非共价相互结合特性，在不破坏细胞原有生物活性的前提下，实现了多类型细胞(如酵母、细菌、红细胞、免疫细胞)的表面功能化构筑，开发了多酚基工程化细胞平台，应用于肠道菌群免疫调控、肿瘤精准治疗等，其中对肿瘤细胞进行纳米涂层封装，开发了新型多酚全肿瘤细胞疫苗，已进入创新药人体临床试验。 项目组提出了国际公认的先进多酚化学新理论和应用新方法，研究成果在Science、Nat Nanotechnol、Sci Adv、Nat Commun、Chem Soc Rev、Angew Chem等国际顶级期刊发表300余篇，总被引大于12700次，20余篇论文为Top 1-2%高影响力论文。国际著名生物质科学家Orlando Rojas院士在Chem Rev (IF=51.5)综述中将MPN列为生物质转化新体系，并引用项目组标杆性论文19篇。Chad Mirkin院士、赵东元院士、刘维民院士等国际顶尖学者，在Chem Soc Rev(IF=40.4)、Chem Rev(IF=51.5)等论文中对项目组工作进行重点评述。

当今世界，全球水资源逐渐紧张，能源需求进一步增长。在这一境况下，2020年9月，中国明确提出2030年碳达峰与2060年碳中和目标。中国大部分地区，尤其是海岛、山区等边远地区，淡水资源日益缺乏、极端气候日益频发，需要一种绿色、高效的供能与供水系统。传统水资源技术主要包括海水淡化、废水回用、雨水收集，但这些技术方法设备内部结构与现场部署大多十分复杂，并且所需能耗非常高，电力供应往往因布网成本高昂及环境适应性差而受限。雾水是优秀的天然微型水资源，其清洁、可再生，并且使用成本较低，获取相对较为简单，收集、利用过程也环境友好，是资源与能源融合利用的重要进路。江苏科技大学研究团队通过深入观察沙漠中仙人掌在极端干旱环境中如何高效率捕获雾气，以及热带雨林中瓶子草如何超快速定向传输水分，并模仿这些生物的独特结构成功设计出仿生雾水收集器(BFWC)。这种收集器不仅具备仙人掌锥形刺突捕获雾气的能力，还融合了瓶子草表面微通道特性实现快速输水。基于这种收集器，团队开发了高效率雾能利用系统，缓解了淡水短缺现状，助推了清洁能源发展，并为可持续发展开辟了崭新道路。 1.主要研究成果及创新点：团队围绕高湿环境下雾水资源开发与能量自驱动转换这一关键科学问题，提出系统性技术路线，即“仿生结构优化设计-界面材料性能调控-雾水能一体化转化系统集成”，并取得两项代表性创新成果。1.1面向资源协同获取的仿生雾水能转化系统构建与性能提升。基于仙人掌锥刺诱导拉普拉斯压差以及瓶子草毛细导流效应，团队构建出多尺度仿生结构。该结构结合锥形捕雾与渐变沟槽导流，通过超疏水-超亲水表面调控、圆弧过渡区域优化，显著降低了液滴钉扎阻力，提升了导流连续性与冷凝效率。辅以聚二甲基硅氧烷(PDMS)石墨烯导热复合涂层，实现高达48940mg·cm^-2·h-1的收雾效率，较传统集雾器提升超3倍。针对雾滴动能驱动的摩擦电转换机制，团队设计了固液接触型摩擦纳米发电机(TENG)，该结构与集雾结构一体化结合，可实现雾滴动能直接转化为电能。通过定量分析落高、频率、冲击角度等动态参数影响电荷转移效率的方式，发现最大转移电荷量达28.9 nC。通过材料界面电导率调控与接触响应提升，有效提升了固液接触型摩擦纳米发电机在高湿环境下的输出稳定性，使其可满足长期户外部署需求。在系统集成方面，团队实现了收雾、导流、发电三功能模块结构融合与协同布局。结合计算流体动力学(CFD)仿真与实验数据，优化热-流-电场分布，实现系统级协同增益。通过实验验证确认，集成系统在无外部供能条件下可稳定输出微电功率，为偏远地区如边防哨所、无人岛礁提供自主运行能力。1.2面向高湿稳定运行的仿生摩擦电界面构筑与电荷调控策略。仿照梨竹(Melocanna humilis)叶表多级结构，团队开发了微米凸起-纳米纤维耦合界面，并复合低表面能聚四氟乙烯(PTFE)涂层与PDMS基体，从而实现超疏水性能。这一结构接触角达164°、滑动角仅3°，显著缩短了冷凝-脱落时间(从天然叶面冷凝-脱落时间226s大幅降至64s)，有效抑制水膜形成，界面可用性得到显著提升。在电荷调控方面，团队提出了“内部极化增强-表面电荷俘获”协同机制。钛酸钡(BaTiO₃)纳米颗粒增强介电极化与储能性能，形成内部电荷富集区；PTFE涂层提升表面负电荷捕获能力。最终开发出的器件电压输出达230V、电荷量达315nC、峰值功率达83μW，且有能力在90％相对湿度下保持90％以上稳定输出，远优于已报道结果。器件经1.5万次水滴冲击循环与90d高湿稳定性测试后输出性能无明显衰减，展现出良好机械耐磨性，34次砂纸磨损后接触角仍大于155°。在HCl/NaOH浸泡下，器件仍能保持稳定输出，可驱动发光二极管(LED)、计算器及微功耗传感器，具备较强工程实用潜力。 2.项目推广应用情况：项目研究成果已在高效雾水收集、界面能量转化与系统集成等领域实现关键技术突破，为雾能资源多维开发利用奠定坚实基础。团队已初步于边防哨所、无人岛礁等偏远地区部署仿生雾水能转化系统并进行测试，在无外部供能条件之下可实现稳定微电功率输出，为相关区域基础设施运行提供可靠能源支撑。该技术因能够高效收集雾水资源并同步转化为电能，无需复杂管网铺设以及高昂维护成本，可以显著降低偏远地区基础设施投入，具有显著经济效益。同时，这一技术对于改善偏远地区居民生活条件具有重要意义：稳定淡水供应、基础电力保障能有效缓解海岛、边远山区等地区的水电短缺问题。系统环境友好特性符合绿色低碳发展理念，对推动“双碳”目标实现有明显助力。此外，该技术对应急救援、野外作业等场景而言也具有重要应用价值，可为保障人员基本生存需求提供技术支撑。 3.未来展望：仿生策略下雾水能量耦合收集与高湿稳定转化技术为解决偏远地区水电供应难题提供了创新思路，对推动能源转型与生态可持续发展具有重要意义。随着技术不断完善以及不断推广应用，该成果将在更广泛领域发挥重要作用，为构建绿色低碳社会贡献科技力量。后续，团队将围绕“实际场景适配性增强-材料工艺绿色升级多源能协同优化”三大方向，持续深化关键技术体系。

金乌贼是乌贼科中重要的经济种类，是重要的增养殖对象。自20世纪80年代以来，由于过度捕捞和海洋环境破坏等原因，金乌贼自然资源量明显衰退，捕捞产量急剧下降，濒临枯竭。为此，中国水产科学研究院黄海水产研究所、青岛金沙滩水产开发有限公司、青岛市黄岛区薛家岛街道办事处农业服务中心承担完成了“金乌贼全人工繁育与增养殖技术创新应用”项目。项目针对金乌贼资源亟待恢复的现状，率先构建了全人工规模化繁育技术体系，亲体培育数量达5000只/a，苗种繁育数量达500万只/a，市场占有率达90％；建立了金乌贼健康养殖技术体系，确定了最佳养殖工艺并构建了工厂化、池塘单养和混养等养殖模式，引领了产业健康持续发展；开发了增殖放流和效果评估技术，增殖放流规模达500万只/a，自然资源得到有效恢复。自2005年以来，累计培育苗种2900余万只(其中示范养殖400余万只、推广养殖1200余万只、增殖放流1300余万只)，养殖1800t，养殖范围推广到山东、天津、江苏、辽宁和福建等省(直辖市)，增养殖产业正逐步扩大。历经20余年科研攻关，项目组率先突破了金乌贼全人工规模化繁育和增养殖技术，并实现了产业化应用，成果整体达国内领先水平。项目组先后发表论文23篇(其中SCI期刊论文6篇)，发布行业标准1项，培养研究生5名，创建金乌贼国家保种场、省级良种场和省级原种场3处。 1.突破金乌贼全人工规模化繁育关键技术，解决了规模化繁育技术难题针对金乌贼自然资源匮乏、海捕亲体严重不足、运输喷墨易死亡、驯养成活率低、亲体产卵数量少、苗种培育成活率低、规模化繁育困难等突出问题，项目组实现了金乌贼全人工规模化繁育技术的重大突破。率先突破了金乌贼越冬养殖技术，越冬成活率达到86.8％，不仅保障了第2年繁殖亲体的种群数量，还促进了提前产卵繁殖，增加养殖适宜生长时间2个月以上；发明了“两步降温+两步麻醉”成体长途运输方法，扩大了推广养殖范围，并显著提高了运输成活率；筛选出金乌贼最佳饵料的搭配，确定了适宜生长的温度范围，构建了亲体保活和“温度-光照-营养”综合生殖调控技术，有效提高了亲体驯养成活率，成活率达90％；研制了多种低成本、高效率的网片式、吊绳式、筐式等受精卵附卵装置，显著提高了采卵效率，附卵率达95％；为解决受精卵逐渐膨大通透性强导致消毒难这一瓶颈问题，建立了高浓度药液快速消毒技术，有效防止了因孵化时间长、孵化温度高导致的霉菌滋生而造成受精卵腐烂这一难题，显著提高了受精卵孵化率；研制了金乌贼受精卵孵化装置及卵壳和苗种分离装置，进一步提高了苗种孵化率并解决了苗种和卵壳难分离这一技术难题；根据金乌贼幼体营养需求特性，优选出卤虫成体、糠虾等活饵系列，创建了糠虾室外土池规模化培养方法，实现了饵料保质保量供应；发明了金乌贼苗种与鱼苗幼体混合培育方法，提高了苗种培育成活率，为金乌贼生态育苗开辟了一条新路。近些年，金乌贼全人工规模化繁育技术示范应用稳步推进，合作企业亲体培育规模达每年5000只，苗种培育数量达每年500万只，市场占有率高达90％。 2.创建了金乌贼健康高效养殖技术，开启养殖新产业针对金乌贼无现成养殖技术可供借鉴的现状，结合乌贼喜食活饵、苗种饵料驯化难、养殖过程中易应激喷墨、养成率低等技术难题，项目组创建了金乌贼健康高效养殖技术。研制了“卡条式”活饵转冰鲜饵料的驯化装置，吸引乌贼摄食，达到诱食驯化的目的，摄食率和驯化成功率均达95％，保障了饵料供应并显著降低了养殖成本；研究确立了规格筛选时间间隔、分选规格和适宜养殖密度，有效避免了生长差异造成的等级化摄食的负面影响；明确了金乌贼不同规格最佳的饵料种类与投喂量，满足了各阶段营养需求，提高了养殖密度和产量，养殖产量达10kg/m³；建立了快速生长品系的选育方法，创建金乌贼省级良种场，有效地避免了养殖性状的衰退；针对金乌贼生活习性和不同地区养殖环境条件，陆续构建了金乌贼工厂化、池塘单养、与海参池塘混养等高效养殖模式；制定了养殖技术规范，出版了《金乌贼养殖技术》光盘，受到养殖业者的普遍欢迎。金乌贼养殖范围已推广到山东、天津、江苏、辽宁和福建等省(直辖市)，养殖产业已逐步形成。 3.开发了金乌贼增殖放流和效果评估技术，自然资源得到有效恢复针对金乌贼自然资源量亟待恢复、形态分类鉴定难度大、缺乏有效评估放流效果的手段等现状，项目组开发了金乌贼增殖放流和效果评估技术。创建了国家金乌贼保种场和省级原种场，保障了原种子一代放流苗种需求；通过对自然海域金乌贼产卵场附近产卵季节水文因子及生殖群体组成调查，确定了金乌贼苗种适宜放流时间、温度和地点，并制定了大规格苗种放流和分批放流技术要求，缓解了集中规模化放流导致自然水域饵料不足的压力，优化和完善了增殖放流技术，显著提高了放流成活率；在形态学分类鉴定的基础上，基于转录组学数据获得大量金乌贼微卫星标记位点，解析了产卵群体的种群遗传结构及野生群体与增养殖群体的遗传多样性差异，建立了利用金乌贼胚胎制备染色体标本的方法，解决了因染色体数目多(2n=92)而导致的制备难题，并发布了SC/T 2084-2018《金乌贼》行业标准，为增殖放流效果评估提供了技术支撑。 项目组在青岛、烟台、威海和汉沽等海域开展了20余次增殖放流，累计放流苗种1300余万只。其中，2019年项目组在青岛灵山湾、崂山湾和鳌山湾等海域指导放流金乌贼苗种500余万只。经估算，山东沿海金乌贼捕捞量由放流前的不足100t/a上升到5000t/a，放流回捕率高达21.87％，社会经济效益显著。项目的实施推动了中国金乌贼增养殖产业的形成与发展，为海水养殖提供了一个性状优良的养殖品种。同时，通过开展金乌贼规模化增殖放流，改变了自然资源濒临枯竭的局面。项目技术成果的推广应用，有助于促进渔业的结构调整，带动饲料、加工、餐饮等相关行业的发展，对解决广大渔民转产转业、增加就业产生了积极作用。

根据国务院《水污染防治行动计划》，城市黑臭及富营养化水体治理是生态文明建设的核心任务。其中，溢流污染已成为城市水体污染的主要来源。现有治理采用的“截流-调蓄-处理”模式系统性差、技术粗放，难以应对复杂降雨与排水压力。具体表现为： 截污与调蓄能力有限：强降雨期间易发生溢流污染；连续降雨又导致过度截流，冲击排水管网和污水处理厂，削弱系统应急能力与运行稳定性。 调蓄池管理效率低：现有设施污泥识别与分离能力差，需频繁冲洗，且效果不佳，维护成本高。 磁絮凝处理技术受限：污染物去除率不高、磁载体回收效率低、永磁体寿命短，限制其在大流量水体中的推广。 微生态调控适用范围窄：滨海城市河道受海水入侵影响盐度波动大，溢流污染物进入河道易致水体富营养化与底层缺氧。现有微生态技术难适应复杂盐度和低氧环境，净化效果不佳。 针对上述难题，该项目构建了融合智能化截污、高效调蓄、先进絮凝与微生态修复于一体的城市溢流污染精准长效治理技术体系，实现从“工程控制”向“智能+生态协同”治理模式的转变。主要创新如下： 智能精准截污与高效调蓄调控技术：提出“系统化精准截污+可调堰门溢流+无动力调流”新模式，开发四电极高精度水质检测、快速启闭闸门、可调堰门、恒定调流器与可视化智能控制系统，实现污水截流与溢流量的智能调控。污染物截流提升15%，溢流量减少20%，污染物浓度降低35%，调蓄池容积缩减15%。 智能高效调蓄池冲洗技术：研制移动式精准智能喷射冲洗装置，结合自动控制系统，显著提升冲洗效率。相较传统方式，单位面积节水50–100吨，冲洗成本降低20–30%，有效解决污泥积累与冲洗不彻底问题。 高效磁絮凝水处理技术：构建“高密度澄清+板式磁分离”深度耦合系统，开发强弱磁场分区、非接触式富集和薄膜布水等关键技术，实现污染物去除率超过95%、磁性载体流失率低于0.5%，永磁体寿命延长10年，大幅提升处理效率和耐用性。 微生态水质净化技术：创新构建广盐性细菌-原生动物协同作用的微生态水质净化技术，利用原生动物对水华藻类、有机污染物和悬浮颗粒的摄食能力，与细菌降解协同提高水体净化功能，实现在盐度波动、低氧等滨海复杂环境下的高效污染去除与系统长期运行稳定。 该项目累计获授权专利37项，发表论文10篇，制定团体标准3部。2019年起在国家财政部PPP示范工程“福州市新店片区水系综合治理PPP项目”中首次应用，而后技术广泛推广于福州市仓山会展中心片区水系综合治理、南宁市朝阳溪河道综合整治工程等20余个重大水环境整治项目，治理河道里程超过661.5公里。相关成果获得2023年“环境技术进步奖”一等奖、2024年度中国五矿科技进步奖二等奖和2024年度中国循环经济协会科学技术奖三等奖。 该项目的实施推动了城市水环境治理从粗放式向“精准控制、智能调蓄、生态修复”转型，为构建城市水生态安全屏障提供了力量。

在人类探索能源与信息传输新途径的征程中，如何实现高效、环保、可持续的能量转换和信息处理一直是一项重大挑战。界面载流子调控为高效能量转换和信息传输提供了革命性解决方案，是未来科学技术发展的关键基础之一。自然界的动植物在亿万年的进化中拥有了精巧的能量-信息传递系统，正是受其启发，人们可通过纳米材料仿生设计和多物理场耦合调控，使离子载流子在纳米限域空间模拟自然界高效的能量与信息流，这一方法学突破将为高能效电子器件、新一代储能及类脑计算等前沿领域提供颠覆性解决方案。受控电荷流既提供了能源(Energy)与信息(Information)的载流子，也是反应动力学的探针(Probe)。近5年，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究团队通过对纳米限域空间双电层(EDL)的调控，实现了受控离子电荷流，在能源、信息以及反应动力学探针等方向取得了一系列原创性研究成果。 1.主要研究成果：通过纳米尺度双电层结构的调控，团队实现了受控离子电荷流(兼具能源、信息与反应探针三重功能)，为高效能量转换、低功耗离子电子学逻辑控制及界面催化机制研究提供了新范式。 1.1突破渗透能能量瓶颈。渗透能是利用海水和河水盐差的绿色能源，非常环保，但是渗透膜的离子选择性和传导性一直是限制其效率的瓶颈。同时，渗透能高度依赖液相环境，这一固有特性严重限制了其在移动电子器件(如可穿戴设备、无人机电源等)中的直接应用，难以满足高能量密度需求。通过精确调控纳米限域空间的几何尺寸，使其与双电层德拜长度形成最优匹配，最终实现了选择性离子定向传导，突破了困扰传统渗透能多年的瓶颈。通过分子动力学(MD)模拟优化二维纳米流体通道中的选择性离子传输，结合电极界面限域氧化还原反应设计，创新性地采用超声喷涂技术在亚微米级聚合物薄膜侧壁边缘存储盐差能，成功开发出具有突破性性能的垂直结构离子电子学储能器件。该器件输出功率密度达到159.00W·m^-2，体能量密度为9.46W·h·cm^-3，高于常规的锂薄膜电池，并具备以下显著优势：①全打印超薄(10μm)结构适用于便携式设备，已成功应用于血糖监测隐形眼镜；②利用二维纳米流体通道内选择性离子动力学增强特性实现湿度驱动，不再依赖液相环境；③通过自愈型离子液体凝胶技术，使器件具备插拔自组装能力和-40℃的低温工作性能。这一研究为渗透能在移动电子设备中的实用化提供了创新解决方案。 1.2创新信息与自驱动传感系统。团队提出摩擦离子电子学(Triboiontronics)概念，利用摩擦电场诱导双电层内界面离子电荷极化，通过摩擦电场动态控制双电层紧密层及扩散层的离子电荷极性和大小，实现信息的存储与传输。通过接触起电方式构建的双向电场，可动态调控双电层内的离子电荷分布，将接触起电过程中的物理接触信息存储为扩散层中的离子电荷极性信息，最终转换为对应的电子学信息。该技术可用于构建仿生神经回路和创新人机交互接口，实现无外接电源的神经拟态离子逻辑控制以及高保真水下信息传输。通过固-液接触起电诱导的带电去离子水雾调节绝缘体表面的纳米限域扩散层内的离子电荷密度，团队开发了直流摩擦离子电子学纳米发电机(DC-TING)。基于原位离子电荷补充策略，DC-TING可以产生高效的离子-电子耦合直流输出，在0.10Hz的低运行频率下，达到了126.40W·m^-2的高峰值功率密度。结合纳米材料阵列增强驻极表界面电荷，团队还提出了远程感知(Tele-perception)概念，利用人工智能算法在3m内精准识别物体形状和种类，为低能耗类脑计算与自驱动感知奠定基础。 1.3反应动力学探针。团队开展接触电致化学(CE-Chemistry)前沿研究，利用摩擦电荷调控双电层紧密层界面电子转移，实现液相自由基可控生成，并建立物理摩擦起电序列与电化学标准电对的定量关系。团队开创性地利用摩擦电荷驱动化学荧光、高分子聚合及氧化还原反应，在水系/非水体系中建立了泛化学反应新范式，相关成果促成与斯坦福大学教授、美国国家科学院Richard Zare院士的合作研究。 2.项目落地和推广应用情况：团队矢志做“既能上书架又能上货架”的科研，落实“基础研究+工程应用”的定位，从实际问题和需求出发，与宝泰隆新材料股份有限公司、复星集团等企业，以及北京积水潭医院、北京大学口腔医院等医院开展横向项目合作，致力于推动成果在各领域的应用。截至2025年6月，团队申请含PCT国际专利在内的专利200余件。基于零维纳米角、一维纳米管及二维石墨烯构建的多维纳米结构体系，团队通过调控固-液界面双电层与钝化膜(Nano-structured lithium-sulfur battery and method of making same，EP2489088B1等)，开发出兼具高功率/能量密度的电池技术并成功转化至美国Lyten公司。此外，团队参与修订中国工程院新材料领域技术路线图，并担任芬兰科学院FennoFlake项目四位国际顾问委员之一，推动了二维材料在能源与信息领域的产业化进程；主编的Electrochemical Nanofabrication：Principles and Applications被时任国际电化学学会(ISE)主席的Robert Hillman教授高度评价并写序推荐；参与编著基于纳米技术的未来移动通讯器件Nanotechnologies for Future Mobile Devices一书，主导能源与传感两个章节编写，该书在剑桥大学出版社出版，并被Science专题推介；团队参与了Contact Electrification of Matter编写，负责固液接触起电章节，该书由施普林格·自然(Springer Nature)出版。 3.经济效益和社会效益：团队曾代表英国剑桥诺基亚贝尔实验室承担欧盟“石墨烯旗舰计划”子项目，推动技术在欧洲产业化落地；在高性能柔性储能器件与新型离子电子学方向取得的创新成果具有显著经济和社会效益。通过提升电化学活性物质与柔性非金属集流体之间的界面黏附性，并开发高稳定性凝胶电解质，团队成功构建出可耐15万次机械弯折且容量保持率近100％的超耐久柔性锂离子电池。该成果发表后受到国内外广泛关注，入选多家学术期刊亮点文章推荐，并被30余家媒体报道。2020年9月，在“创客中国”智能制造创新创业大赛中，基于该技术的“石墨烯柔性锂离子电池”项目从全国200余支队伍中脱颖而出，荣获创客组全国总决赛一等奖，展示了该成果的产业化潜力与市场前景。团队一直致力于北京市新型研发机构建设，与原科技部火炬高技术产业开发中心合著《国家科技战略引擎：新型研发机构》，首次提出科学技术-市场之间“两个死亡之谷”的概念，为硬科技产业结构、研发机制及人才梯度研究提供了重要参考。在基础研究方面，团队聚焦双电层这一纳米尺度下离子-电子耦合的关键界面，提出了基于双电层调控的离子电子学(Iontronics)新范式。通过纳米通道构型设计和接触起电调控机制，团队构建了可调式离子电子学器件，支撑了类脑计算等前沿信息技术发展。该研究不仅为后摩尔时代高效能量与信息流协同提供了新路径，也为仿神经递质限域化学反应设计提供了新思路，具有深远的学术影响和广阔的应用前景。