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新能源汽车电池负极材料的生态设计及应用

新能源汽车电池负极材料的生态设计及应用

作者：高思雯北京工业大学

学位级别：硕士

新能源汽车的发展促进了人们对动力电池的需求,而典型负极材料的工作性能已近乎达到理论极限。为满足工作性能需求,新型负极材料的发展与应用未来可期,开展其生态环境影响的量化评估与生态设计分析,是实现负极材料可持续发展的关键。研... 详细信息

新能源汽车的发展促进了人们对动力电池的需求,而典型负极材料的工作性能已近乎达到理论极限。为满足工作性能需求,新型负极材料的发展与应用未来可期,开展其生态环境影响的量化评估与生态设计分析,是实现负极材料可持续发展的关键。研究首先针对中间相炭微球(MCMB)、钛酸锂(LTO)和硅碳(Si/C)三类新型负极材料,采用生命周期分析方法(LCA)开展生命周期环境影响评价。通过公开数据库,文献检索,企业报告、理论计算等方法建立中温煤沥青、洗油、硫代硫酸钠、碳酸锂、二氧化钛等原料的生命周期编目清单,调研并核算新型负极材料生产的原料、能源消耗与污染物排放等生产过程数据,完成三类材料的生命周期清单编制;采用Re Ci Pe方法体系对多类环境影响进行量化分析,研究结果表明:(1)MCMB的预热阶段和球化阶段造成环境影响严重,其中预热阶段是气候变化(GWP)、颗粒物质生成(PMFP)、化石能源稀缺性(FFP)主要贡献者,分别占比为44.16%、39.72%和75.82%;球化阶段对光化学臭氧形成(HOFP)、陆地酸化(AP)、人体非致癌毒性(CFn )、水资源耗竭(WDP)、矿产资源稀缺性(SOP)具有最大贡献,分别贡献了36.71%、39.08%、53.06%、96.23%和99.88%。(2)焙烧和一次液相融合阶段为LTO的关键阶段,焙烧阶段对HOFP、PMFP、AP、CFn 、FFP贡献较大,所占比重分别为55.60%、53.97%、57.84%、64.96%和46.02%;一次液相融合阶段对GWP、WDP、SOP、FFP均有主要贡献,占比分别为44.95%、98.22%、100%和42.38%。(3)Si/C的硅粉处理、炭化和混合筛分阶段对环境影响具有重要贡献,硅粉处理阶段对GWP、WDP和SOP具有最大贡献,分别贡献了37.60%、100%和100%;炭化阶段对HOFP、PMFP、AP和CFn 占有最大贡献,其贡献比重分别为38.04%、33.65%、39.21%和48.48%;混合筛分阶段对FFP贡献最大,占比为49.34%,同时对GWP、HOFP、PMFP、AP、CFnc具有明显贡献。(4)以生产1 t材料为比较基准,人体健康损害、生态系统多样性损害和资源耗竭性损害三类终点环境影响比较结果均为:MCMBSi/C>LTO>人造石墨>MCMB;生态系统多样性损害排序为:Si/C>天然石墨>LTO>人造石墨>MCMB;资源耗竭性损害结果为:人造石墨>Si/C>LTO>天然石墨>MCMB。最后,采用基于LCA的生态设计方法,从材料性能-环境影响-资源影响三个方面对五类负极材料开展生态设计分析,研究结果表明:基于放电性能参数的生态设计结果为:W>W>W>W>W,其中MCMB材料具有最优实施效果;基于质量参数的生态设计结果为:W’>W’>W’>W’>W’,人造石墨材料具有最佳实施效果。通过对动力电池典型及新型负极材料开展LCA分析和生态设计分析,辨识负极材料生产中造成环境影响的关键环节及具体原因,为锂电池/动力电池负极材料清洁和生态化发展提供参考数据;构建科学的生态设计评价方法,更加全面地多角度判断最具生态效益的负极材料,为负极材料生态设计发展提供示范性实践。

关键词：生命周期评价新型负极材料生态设计动力电池磷酸铁锂电池

基于水体光学分类的近岸叶绿素浓度遥感反演算法研究

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基于水体光学分类的近岸叶绿素浓度遥感反演算法研究

作者：高思雯大连海事大学

学位级别：硕士

叶绿素a浓度(Chl-a)是反映水质状况和生物地球化学状况的重要指标。监测叶绿素浓度的时空变化,不仅有助于了解近岸水体水质状况,还可以为海洋环境管理决策提供依据。海洋遥感提供了传统的采样方法无法达到的足够精细空间分辨率的高频测... 详细信息

叶绿素a浓度(Chl-a)是反映水质状况和生物地球化学状况的重要指标。监测叶绿素浓度的时空变化,不仅有助于了解近岸水体水质状况,还可以为海洋环境管理决策提供依据。海洋遥感提供了传统的采样方法无法达到的足够精细空间分辨率的高频测量,是在大时空尺度上获取叶绿素信息的一种独特手段,因此近些年叶绿素浓度遥感反演算法得到了迅速发展,并在海洋监测中发挥了重要的作用。但是由于近岸水体的光学性质复杂,导致已有算法对近岸叶绿素浓度反演误差较大,同时现有传统的经验算法只能够解释一个局部水域水体的物质浓度可变性,在应用到更大范围的水域时,精确度也会受到很大影响。在此背景下,本研究以中国近岸水体——渤海及黄东海海域为研究区域,通过水体光学分类的方法,即对光学性质相似的水体进行分类,构建分类框架,划分水体类型,在此基础上针对每种水体类型开发适合的算法,再结合Sentinel-3A OLCI卫星数据特点,研究基于OLCI卫星数据的叶绿素浓度遥感反演算法,并对该算法的反演精度进行了评估和验证。论文所获的主要研究成果如下:(1)利用无监督聚类分析方法(K-means)对研究区域水体的归一化遥感反射率光谱进行光学分类,考察聚类分析中的误差平方和(SSE)和轮廓系数这两个评价指标,最终将近岸水体划分为四种光学水体类型,通过分析各水体类型的悬浮颗粒物浓度和叶绿素浓度,确定了四种水体类型的主导因子。(2)本研究构建了一种基于水体光学分类的近岸叶绿素浓度反演模型,整体上,模型的均方根误差(RMSE)和绝对误差中值(APD)的值分别为1.1437、0.3280。此外,利用实测数据调整了前人已有的区域性叶绿素浓度反演算法的参数,与基于分类的算法进行了精度比较,结果表明,分类算法的精度要优于区域性算法,RMSE降低了28.91%-28.92%,APD降低了18.45%-22.66%。(3)本研究利用渤海准同步实测数据验证了基于水体光学分类的叶绿素浓度遥感反演模型的精度,结果表明,RMSE和APD的值分别为5.415和0.4282。同时,本研究还对同步获取的OLCI影像Level 2级叶绿素浓度标准产品Chl-a＿NN及C2RCC大气校正方法的叶绿素浓度标准产品con＿Chl-a的精度进行了评估和比较,Chl-a＿NN与实测值之间的RMSE和APD的值分别为9.191、0.6765;con＿Chla与实测值之间的RMSE和APD的值分别为9.132、0.5348。比较而言,在渤海近岸水体的应用中,本研究基于分类的算法相比于两种叶绿素浓度卫星产品具有更高反演精度,RMSE降低了40.70%-41.08%,APD降低了19.93%-36.70%。(4)基于Sentinel-3A OLCI卫星图像,利用本研究建立的Chl-a浓度反演模型,生成了2020年渤海海域叶绿素浓度季节时空分布图,并分析了叶绿素浓度季节时空分布规律。不同季节,水体的类型分布不同。春季、夏季和秋季水体类型是以叶绿素为主导,而到了冬季,大部分海域是以悬浮泥沙为主导的水体类型。通过反演的叶绿素浓度值发现,在各个季节叶绿素浓度由近岸向渤海中部递减,其中,莱州湾、渤海湾、辽东湾具有相对较高的叶绿素浓度;对于渤海中部区域,叶绿素浓度分布差异较小,如春季时,浓度范围在0-2.549 mg/m,夏季为0.7253-4.398 mg/m,秋季为0.7162-4.376 mg/m,同时发现冬季的叶绿素浓度相比于其他季节则有所升高,浓度范围在12.98-18.97 mg/m,主要是由于冬季浮游植物的生长与放牧损失分离,即使在低光照条件下净生物量累积所致。

关键词：水体分类近岸水体叶绿素浓度反演 Sentinel-3A OLCI

基于人工智能的大型载重汽车识别系统设计及实现

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基于人工智能的大型载重汽车识别系统设计及实现

作者：高思雯东北师范大学

学位级别：硕士

随着社会经济的飞速发展,城市交通环境越来越便捷,这使我们的交通出行得到改善,然而伴随而来的是我们不容忽视的交通安全问题。在各种媒体的报道中不难发现,大型载重汽车的安全隐患指数是非常高,如果能实现大型载重汽车识别智能化,将使... 详细信息

随着社会经济的飞速发展,城市交通环境越来越便捷,这使我们的交通出行得到改善,然而伴随而来的是我们不容忽视的交通安全问题。在各种媒体的报道中不难发现,大型载重汽车的安全隐患指数是非常高,如果能实现大型载重汽车识别智能化,将使智能交通系统更快捷方便地为人们的出行服务。本文主要研究了人工智能的机器学习理论和深度学习理论,设计并实现了基于人工智能的大型载重汽车识别系统,该系统将机器学习方法和深度学习方法应用于大型载重汽车识别,实现了智能交通应用创新。该系统分别采用机器学习中的HOG+SVM方法和深度学习中的VGGNet-16模型,使用这两种方法分别对大型载重汽车进行识别,同时对这两种算法进行了优化,经过实验测试表明使用深度学习模型VGGNet-16识别效率更高,在开发过程中使用OpenCV+Python+TensorFlow工具。该系统的工作流程如下:首先进行区域选择,把所选区域各个路口监控视频通过OpenCV工具实时转换为图像,然后通过建立好的两种具备识别能力的识别模型分别进行识别,如果在城区内禁行时间段识别到大型载重汽车通行则会触发警报。该系统数据库采用MySQL,它存储过往车辆的信息,用来统计大型载重汽车在各个时间段出现的数量,这些信息有助于用户分析载重汽车出行的规律及为后期系统升级做准备。

关键词：深度学习机器学习卷积神经网络 VGGNet-16 车型识别

基于Sentinel-3 OLCI影像的渤海透明度遥感反演研究

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光谱学与光谱分析 2022年第4期42卷 1209-1216页

作者：姜玲玲王龙霄王林高思雯岳建权大连海事大学环境科学与工程学院辽宁大连116026 国家海洋环境监测中心海洋遥感技术室辽宁大连116023

透明度是海洋生态环境监测的关键指标,在军事、航海、渔业等领域均发挥着重要作用。与传统的海洋监测技术相比,遥感技术具有长时序、大范围、近实时获取海洋信息的优势,利用水色卫星观测我国海域透明度的变化,对合理开发和利用我国海洋... 详细信息

透明度是海洋生态环境监测的关键指标,在军事、航海、渔业等领域均发挥着重要作用。与传统的海洋监测技术相比,遥感技术具有长时序、大范围、近实时获取海洋信息的优势,利用水色卫星观测我国海域透明度的变化,对合理开发和利用我国海洋资源有着重要的意义。利用实测透明度数据与Sentinel-3 OLCI传感器中心波段的等效遥感反射率数据构建了渤海透明度反演模型,主要包括单波段法、波段比值法和混合波段法。利用与卫星时空同步的现场透明度数据进行了模型精度验证,最终确定以B6(560 nm)与B7(620 nm)为敏感因子的混合波段模型透明度反演效果最佳,该模型透明度的反演值与实测值间决定系数(R^(2))为0.68,平均相对误差(MRE)为15.93%,均方根误差(RMSE)为0.48 m。在此基础上结合Sentinel-3 OLCI时间序列影像,得到2020年渤海透明度月均遥感产品,发现渤海透明度分布状况有明显的区域性与季节性特征。透明度的整体变化区间为0~10 m,其中夏季7月和8月份透明度较高,局部海域透明度可高于9 m,而冬季相对较低1月和2月份全海域不足2 m;透明度整体呈现近岸海域低、离岸海域高的空间分布特征,渤海中部、秦皇岛近岸海域透明度相对较高,渤海湾、辽东湾、莱州湾透明度常年较低。渤海透明度的分布趋势与渤海沿岸地质属性、周边河流分布情况以及沿岸城市群与工业港口的发展情况密不可分。该研究为渤海透明度遥感估算提供了可靠的理论基础,对监测渤海海洋环境具有重要的意义。

关键词： Sentinel-3 OLCI 水体透明度(SDD) 遥感反演渤海

渤海近岸水体悬浮颗粒物对后向散射特性的影响研究

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光谱学与光谱分析 2021年第1期41卷 156-163页

作者：姜玲玲段家辉王林陈艳拢高思雯郭翔宇大连海事大学环境科学与工程学院辽宁大连116026 国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

进行海洋水体悬浮颗粒物的空间分布及粒径构成对后向散射特性变化影响,研究对于加深水体散射性质的认识、提高水色遥感反演参数的精度及海洋环境监测等具有重要意义。结合渤海海域2017年6月、9月的现场数据,获得了夏季、秋季各站位总悬... 详细信息

进行海洋水体悬浮颗粒物的空间分布及粒径构成对后向散射特性变化影响,研究对于加深水体散射性质的认识、提高水色遥感反演参数的精度及海洋环境监测等具有重要意义。结合渤海海域2017年6月、9月的现场数据,获得了夏季、秋季各站位总悬浮颗粒物浓度(SPM)、颗粒粒径以及后向散射系数等参数并进行研究。结果表明,后向散射系数bbp在可见光波段随波长的增加而减小;同时,夏季和秋季,大多数站位bbp(550)的变化趋势与SPM的变化趋势基本一致;在进行两者之间的相关性研究时发现,相关系数R^2并不高,仅为0.24。该研究还建立了平均粒径(DA)、中值粒径(D50)与bbp的关系,得出DA与bbp呈线性关系,受季节及水体颗粒构成的影响,夏季,水体颗粒物以小颗粒为主,两者之间的相关性高于秋季,两个季节的R^2分别为0.7和0.3;同时得出当水体以小颗粒为主时,bbp随DA增大而增大,以大颗粒为主的时,bbp随DA增大而减小。D50与bbp的关系则不同,两者之间呈现非常好的幂指数关系,在同一季节里,bbp均随着D50的增大而减小,即水体中颗粒物粒径越小,其后向散射系数越大,夏季和秋季两者之间的相关系数分别为0.66和0.5;并且发现如果不分季节差异,现场水体颗粒物的粒径构成对bbp的影响很难确定。

关键词：近岸水体总悬浮物浓度颗粒粒径后向散射特性

几类常见植物对重金属镉污染土壤的修复作用研究

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安徽农业科学 2015年第7期43卷 91-93,103页

作者：高思雯北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

针对土壤中重金属Cd污染的治理开展研究,采用植物修复方法,分析了一串红、皱叶狗尾草、牛筋草3种典型植物在不同的种植方式下对重金属Cd污染土壤的修复能力。研究表明,3种植株对土壤中Cd的修复能力具有独立性,单植株种植方式对土壤中Cd... 详细信息

针对土壤中重金属Cd污染的治理开展研究,采用植物修复方法,分析了一串红、皱叶狗尾草、牛筋草3种典型植物在不同的种植方式下对重金属Cd污染土壤的修复能力。研究表明,3种植株对土壤中Cd的修复能力具有独立性,单植株种植方式对土壤中Cd的修复作用优于组合种植,3类植物中皱叶狗尾草的修复效果最佳;在单株种植造成植物疯长的情况下,适宜采用组合种植方式,组合种植时应将修复能力强的植株分散种植,以增强修复效果。

关键词：土壤重金属污染镉植物修复

基于Sentinel-3 OLCI数据的渤海水色状况时空变化特征

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中国环境科学 2023年第9期43卷 4828-4836页

作者：王林王祥陈艳拢高思雯曾怡乐孟庆辉王新新国家海洋环境监测中心辽宁大连116023

采用福莱尔水色计可将自然水体颜色从深蓝到红棕分为21个级别,用来记录全球海洋和内陆水体的颜色.目前,与福莱尔水色计21个级别颜色相对应的FUI(Forel-Ule index)水色指数已有成熟的卫星遥感提取方法.以渤海为研究区,利用Sentinel-3 OLC... 详细信息

采用福莱尔水色计可将自然水体颜色从深蓝到红棕分为21个级别,用来记录全球海洋和内陆水体的颜色.目前,与福莱尔水色计21个级别颜色相对应的FUI(Forel-Ule index)水色指数已有成熟的卫星遥感提取方法.以渤海为研究区,利用Sentinel-3 OLCI卫星数据提取了2018~2022年近5a渤海月度、年度FUI水色指数,研究了水色状况的时空变化特征.结果表明,渤海FUI时空变化特征显著,辽东湾、渤海湾及莱州湾沿岸海域FUI较高,水体浑浊,水色状况较差;而秦皇岛海域及其它离岸海域FUI较低,水体相对清澈,水色状况较好.1~12月,渤海FUI月平均值呈“V”型变化特征,即FUI由大变小再变大,体现出渤海水色状况由浊变清再变浊的过程.2018~2022年,FUI年平均值整体呈现下降趋势,水色状况转好;2018~2019年FUI年平均值的降幅最高,渤海综合治理攻坚战初见成效,2020年降至攻坚战实施期间最低水平,2021年出现小幅回升,2022年FUI年平均值则降至历年最低;与2020年相比,2022年渤海水色状况转好、稳定、变差的海域面积占比分别为36.05%、50.45%、13.50%,达到近5a最佳状态,可见渤海综合治理攻坚战对其生态环境的改善发挥了重要作用.因此,利用遥感技术监测FUI水色指数可有效提升我国海洋生态环境常态化巡查监管能力,具有非常重要的实际应用价值.

关键词： FUI水色指数时空变化 Sentinel-3 OLCI数据遥感反演渤海

融合翻转课堂的混合式教学在高职内科护理学中的应用

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卫生职业教育 2022年第21期40卷 75-77页

作者：高思雯张丽莉戴雅玥刘舒昕江苏卫生健康职业学院江苏南京210036

目的以高职内科护理学课程为例,探讨融合翻转课堂的线上线下混合式教学模式的应用效果。方法随机抽取江苏卫生健康职业学院2019级4班的学生作为研究对象,对照组采用传统线下教学模式,试验组依托在线开放课程平台,采用线上线下混合式... 详细信息

目的以高职内科护理学课程为例,探讨融合翻转课堂的线上线下混合式教学模式的应用效果。方法随机抽取江苏卫生健康职业学院2019级4班的学生作为研究对象,对照组采用传统线下教学模式,试验组依托在线开放课程平台,采用线上线下混合式教学模式。结果试验组课堂成绩、期末成绩和总成绩均高于对照组,试验组对教学临场感、社会临场感及认知临场感的满意度较高。结论融合翻转课堂的混合式教学模式能激发学生学习兴趣,提高其自主学习能力,但这种新的教学模式部分学生还不能完全接受,教师还需优化教学模式,充分调动学生的积极性。

关键词：翻转课堂混合式教学内科护理学

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GhWAKL39在棉花耐盐反应中的功能分析

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GhWAKL39在棉花耐盐反应中的功能分析

作者：高思琪河南农业大学

学位级别：硕士

棉花是重要的经济作物,土壤盐渍化严重制约着棉花生产。因此,研究棉花耐盐机制,为创制棉花耐盐品种提供新思路具有重要的现实意义。细胞壁相关类受体激酶（Wall-associated kinases-like,WAKs/WAKLs）被发现是特殊的植物类受体激酶,与... 详细信息

棉花是重要的经济作物,土壤盐渍化严重制约着棉花生产。因此,研究棉花耐盐机制,为创制棉花耐盐品种提供新思路具有重要的现实意义。细胞壁相关类受体激酶（Wall-associated kinases-like,WAKs/WAKLs）被发现是特殊的植物类受体激酶,与细胞壁相连,跨越质膜,对胁迫条件下的信号传递至关重要。然而,目前还没有关于Gh WAKs/Gh WAKLs参与棉花耐盐性的报道。在本研究中,研究了GhWAKL39在棉花耐盐反应中的功能。通过实时荧光定量（Quantitative real-time PCR,qRT-PCR）技术,发现GhWAKL39在根系中被盐诱导高丰度表达。利用亚细胞定位技术,明确GhWAKL39定位于细胞膜。说明,GhWAKL39在细胞膜上行使功能,且受到盐离子的显著诱导。在拟南芥中异源表达GhWAKL39,发现转基因植株的根长、鲜重和干重在盐胁迫下明显高于野生型植株,表明其耐盐性增强。通过病毒诱导的基因沉默（Virus-induced gene silencing,VIGS）技术获得了降低表达GhWAKL39的棉花植株,与对照相比,TRV:GhWAKL39植株表现出明显的盐敏表型,在盐胁迫下其ROS和MDA含量增加,叶绿素含量降低,表明TRV:GhWAKL39植株耐盐性降低。据此推测,GhWAKL39可能正向调控陆地棉对盐胁迫的响应。利用GhWAKL39转基因棉花进一步对其关于耐盐性的功能进行验证。正常条件下生长的转基因棉花与对照相比无明显差异。盐处理5天后,过表达株系的叶片鲜重显著高于对照植株,测量生理生化指标发现,其ROS和MDA含量显著高于对照,叶绿素含量显著低于对照。说明过表达植株受到的氧化损伤较小,表明GhWAKL39过表达棉花的耐盐性显著提高。与过表达植株相反,盐处理3天后,基因敲除棉花较对照枯萎程度更重,叶片鲜重降低,ROS和MDA含量增加,叶绿素含量降低,表明GhWAKL39基因敲除棉花耐盐性显著降低。GhWAKL39转基因植株的耐盐实验进一步证明,GhWAKL39是棉花耐盐性的正调控基因。测量转基因棉花的离子含量发现,在盐胁迫下,GhWAKL39过表达植株各组织的Na+含量降低,根中K+含量升高,而基因敲除植株各组织的Na+含量升高,K+含量降低。计算植株Na+/K+发现,GhWAKL39过表达植株的Na+/K+较低,GhWAKL39基因敲除植株的Na+/K+较高。结果表明敲除GhWAKL39后,植株受到更严重的Na+毒性。综上所述,本研究利用qRT-PCR、亚细胞定位对GhWAKL39进行了表达分析,利用转基因拟南芥、基因沉默棉花以及转基因棉花对GhWAKL39进行了功能验证,结果显示GhWAKL39在植株中正向调控植株对盐胁迫的响应。检测转基因棉花离子含量,揭示GhWAKL39通过调节Na+和K+离子的平衡增强棉花耐盐性。

关键词：棉花耐盐性转基因基因敲除离子含量