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外源矿物硅对水稻根际微环境Cd迁移转化的影响研究

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外源矿物硅对水稻根际微环境Cd迁移转化的影响研究

作者：慈凯东中南林业科技大学

学位级别：硕士

镉(Cadmium,Cd)是一种对作物和人体都有很强毒害作用的重金属元素。Cd会通过食物链富集,即使是在土壤中浓度较低的情况下,也会使作物产量下降且对人类健康造成威胁。水稻是中国的第一大粮食作物,中国也是世界上最大的水稻生产和消费国... 详细信息

镉(Cadmium,Cd)是一种对作物和人体都有很强毒害作用的重金属元素。Cd会通过食物链富集,即使是在土壤中浓度较低的情况下,也会使作物产量下降且对人类健康造成威胁。水稻是中国的第一大粮食作物,中国也是世界上最大的水稻生产和消费国。因此,采取行之有效的措施来降低土壤Cd污染显得尤为重要。目前施用土壤改良剂作为一种经济便捷且效果良好的方法,仍是土壤Cd污染主要防治手段。外源矿物硅可以有效阻控水稻Cd污染,并可以促进水稻的生长和提高产量,但施用外源矿物硅条件下Cd在土壤-水稻系统中的迁移转化机制尚不清楚。本实验选取2种水稻(Cd中高累积水稻-黄华占,Cd低累积水稻-湘晚籼)和外源矿物硅-硅藻土作为试验材料,采取盆栽试验模拟稻田环境,对水稻根际土壤基本理化性质、养分、酶活性、土壤中Fe、Mn、Cd形态和根表铁膜进行了研究,以揭示外源矿物硅对土壤-水稻系统Cd迁移转化的影响机制。主要研究结果如下:(1)本试验研究考查了外源矿物硅不同添加量对2种水稻根际土壤的理化性质的影响。外源矿物硅的添加,2种不同水稻根际土壤的pH值在分蘖期和灌浆期由于根系影响有一定下降,成熟期随着外源矿物硅的添加量增大而增大;土壤有机质随着外源矿物硅添加量的增大呈现出下降趋势;外源矿物硅的添加可以提升根际土壤的有效阳离子交换量,但具有一定时效性;外源矿物硅的添加对根际土壤含水率影响较小。(2)本试验研究考查了外源矿物硅不同添加量对2种水稻根际土壤主要养分和酶活性的影响。外源矿物硅的添加,增加了 2种水稻各生育期根际土壤中的有效硅和速效钾含量,均随添加量增大而增大,有效硅增加幅度较大;降低了 2种水稻各生育期根际土壤中碱解氮的含量,且随添加量增大逐渐下降;2种水稻根际土壤中有效磷在分蘖期和灌浆期随添加量增大先变大再变小,在成熟期变化规律不明显。外源矿物硅的添加,增加了2种水稻成熟期根际土壤中的脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性,均随添加量加大而增大,只有湘晚籼12根际土壤磷酸酶在5%添加量时增加量下降;2种水稻的根际土壤中过氧化氢酶的含量随添加量加大而下降,但幅度不大。(3)本试验研究考查了外源矿物硅不同添加量对2种水稻根际土壤Fe、Mn、Cd形态的影响。外源矿物硅的添加,可以降低2种水稻各生育期根际土壤中酸可提取态、可还原态Cd含量,增加可氧化态和残渣态Cd含量。相关性分析表明,外源矿物硅的添加还可以通过提升速效钾、可还原态的Fe和降低残渣态Mn来减少土壤中酸可提取态和可还原态Cd的含量,并促进Cd向可氧化态和残渣态转化。扫描电镜结果表明,施加外源矿物硅后,土壤颗粒表面更粗糙,孔隙更多,比表面积更大。红外图谱的结果可以推测,外源矿物硅的添加会促使根际土壤形成更多的Fe-O-Si、Si-OH和Fe-OH,从而能固定更多的Cd。XRD图谱可以得出,外源矿物硅的添加会促使根际土壤中形成更多的水铁矿和针铁矿。结合红外图谱和XRD图谱结果,推测硅镉共同作用在针铁矿和水铁矿表面形成了以Fe-O-Si-O-Cd为结构单元的铁氧化物-硅-镉配位复合物,降低镉生物有效性。(4)本试验探索了外源矿物硅不同添加量对2种水稻根表铁膜形成的影响。外源矿物硅的添加,可以促进2种水稻分蘖期和灌浆期根表铁膜的形成和根表铁膜中Cd的累积。相关性分析表明,在分蘖期和灌浆期,2种水稻根际土壤中可氧化态的Fe、Mn可以促进根表铁膜的形成,也进一步证实了根表铁膜量的增加可以阻隔根部表面更多的Cd;在灌浆期,根表铁膜中锰的增加有利于根表铁膜对Cd的吸附;分蘖期和灌浆期2种水稻根表铁膜中DCB-Mn与DCB-Cd相关性的显著性存在差异,表明根表铁膜中的Mn在分蘖期和灌浆期在根表铁膜对Cd的阻隔中可能发挥不同的作用。

关键词：水稻外源矿物硅根际微环境 Cd 迁移转化

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基于附加式声学黑洞的减振降噪方法研究

基于附加式声学黑洞的减振降噪方法研究

作者：慈长凯山东交通学院

学位级别：硕士

传统的减振降噪方式通常对现有结构进行振动和声学特性分析的基础上通过改变结构的位置、几何参数或材料等实现对结构振动噪声的优化,但这种方式往往在低频段难以起到明显的作用,另外在实际的工程应用中,常常因为设计或工艺的限制导致... 详细信息

传统的减振降噪方式通常对现有结构进行振动和声学特性分析的基础上通过改变结构的位置、几何参数或材料等实现对结构振动噪声的优化,但这种方式往往在低频段难以起到明显的作用,另外在实际的工程应用中,常常因为设计或工艺的限制导致结构优化措施难以实现。声学黑洞(ABH:Acoustic Black Hole)技术作为一种新型的波动控制技术,通过对结构几何参数或材料参数的梯度改变实现结构阻抗的变化,从而改变结构中传播的弯曲波的相速度和群速度,使得振动能量在结构局部频域实现聚集,达到减振降噪的目的。本文设计了一种附加式声学黑洞,基于欧拉-伯努利梁的弯曲振动理论推导了附加式声学黑洞梁的弯曲波公式,并将其应用于车辆基本结构方形管的减振降噪中,通过仿真和实验验证了附加式声学黑洞的减振降噪效果。论文的主要研究内容如下:(1)分析了声学黑洞减振降噪原理,设计一种附加式声学黑洞,基于欧拉-伯努利梁的弯曲振动,推导了附加式声学黑洞的减振降噪原理。(2)基于仿真分析,研究了附加式声学黑洞在方形管结构中的能量聚集特性,声学黑洞关键参数的选择对减振效果的影响。(3)实验研究了安装附加式声学黑洞方形管的减振特性,通过3D打印设计的附加式声学黑洞,安装于方形管上。测试分析了安装声学黑洞前后方向管的振动传递特性,共振峰处减振降噪效果明显,宽频范围内减振降噪效果较好,验证附加式声学黑洞减振降噪效果。

关键词：附加式声学黑洞减振降噪仿真分析实验验证

基于层次-模糊分析法的荥阳某废弃工矿用地生态修复效果评价

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矿产勘查 2023年第11期14卷 2230-2236页

作者：尹亚欧张戈赵森彭辉刘承勇王琛慈凯东河南省地质局生态环境地质服务中心河南郑州450012 河南省第五地质大队有限公司河南郑州450016 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210018

开展废弃工矿用地生态修复效果评价,可以掌握工矿用地的生态现状,为废弃工矿用地的治理提供科学依据。本文以荥阳某废弃工矿用地为例,构建了包含12项指标的评价体系,并运用层次-模糊分析法,对治理效果开展综合评价。评价结果表明:整体... 详细信息

开展废弃工矿用地生态修复效果评价,可以掌握工矿用地的生态现状,为废弃工矿用地的治理提供科学依据。本文以荥阳某废弃工矿用地为例,构建了包含12项指标的评价体系,并运用层次-模糊分析法,对治理效果开展综合评价。评价结果表明:整体修复效果评价为良,治理区的植被、土壤、水土保持情况得到了改善,地质灾害风险降低。评价结果与实际基本相符,为当地开展后续生态治理项目与制定地灾防治规划提供了参考。

关键词：层次-模糊分析法工矿用地生态修复效果评价

Fe-Al改性硅藻土与CaO配施改良Cd污染土壤

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中国环境科学 2019年第9期39卷 3905-3913页

作者：慈凯东朱健杨雨中孙梓菱王平刘子璇麻淳雅张楠姚璐孙雨中南林业科技大学环境科学与工程学院湖南长沙410004 稻米品质安全控制湖南省工程实验室湖南长沙410004

以人工模拟Cd污染土壤为研究对象,以Fe-Al改性硅藻土和CaO为原料制备组配改良剂,通过土壤培养试验研究了Fe-Al改性硅藻土与CaO不同配比对组配改良剂改良Cd污染土壤效果的影响.结果表明,向Cd污染土壤施加Fe-Al改性硅藻土与CaO以不同配比... 详细信息

以人工模拟Cd污染土壤为研究对象,以Fe-Al改性硅藻土和CaO为原料制备组配改良剂,通过土壤培养试验研究了Fe-Al改性硅藻土与CaO不同配比对组配改良剂改良Cd污染土壤效果的影响.结果表明,向Cd污染土壤施加Fe-Al改性硅藻土与CaO以不同配比所制得组配改良剂对土壤Cd形态、pH值、CEC值、OM值、含水率、有效氮、速效磷、有效钾均产生了积极的影响.当Fe-Al改性硅藻土与CaO的配比为1:6时,土壤可交换态Cd含量较空白对照降低了74.67%,较单一施加Fe-Al改性硅藻土和CaO分别降低了64.63%和7.87%,与对照相比,土壤pH值提升了0.45,土壤CEC提升了69.78%,土壤有效氮、速效磷分别提升了28.57%、70.85%.Fe-Al改性硅藻土与CaO配施能有效控制土壤Cd污染,同时还可有效改善土壤耕作性能.

关键词： Fe-Al改性硅藻土 CaO 土壤Cd污染固定化土壤养分

6061铝合金激光摆动-电弧复合焊组织与力学性能分析

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焊接学报 2024年第1期45卷 94-102,I0008,I0009页

作者：张贺靳军蒋平张风东张振鹏周志凯中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111 华中科技大学武汉430074 卡门哈斯激光科技(苏州)有限公司苏州215000

对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观... 详细信息

对高铁6 mm的6061铝合金进行激光摆动-电弧锁底对接焊,以焊缝熔深与气孔率为指标,借助扫描电子显微镜(scanning election microscope,SEM),电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)等表征手段分析了摆动频率对焊缝微观组织与力学性能的影响规律.结果表明,当摆动频率升高为250 Hz时,焊缝气孔率降至1%以下,靠近熔合线附近的焊缝区域主要由柱状枝晶组成,而焊缝中心电弧区域主要由等轴枝晶组成,激光摆动频率变化会影响单位周期内光束前进距离,进而影响光束对熔池后方的搅拌能力强弱,随着激光摆动频率的增大,熔池的搅拌作用效果增强,焊缝中心等轴枝晶细化程度明显,晶粒尺寸由68μm降至44μm.当摆动频率为250Hz时,接头的抗拉强度达到最大为229 MPa,约为母材强度的73%,焊缝气孔率的降低和焊缝中心细化的枝晶组织为接头强度提高提供了有利条件.

关键词：激光摆动-电弧复合焊摆动频率气孔率微观组织力学性能

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基于混合自适应选择模型的燃气轮机建模

中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2737-2747,I0019页

作者：张宝凯中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽省合肥市230031

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂... 详细信息

单轴燃气轮机联合循环机组作为参与电网调峰谷、调频的重要装备,其运行性能直接关系到电网安全。为提高电网可靠性,该文提出一种基于混合形式自适应选择算法模型(hybrid-form adaptive selection algorithm model,HASAM)。首先,结合厂家控制策略组态逻辑与偏互信息确定与燃机计算功率相关的变量作为建模对象;然后,利用量子粒子群QPSO辨识模型、深度置信网络DBN算法以及ELMAN算法构建子模型;最后,针对不同工况,结合QPSO优化的DBN分类模型自适应选择子模型进行燃机计算功率预测。基于9E燃气轮机工况数据验证结果表明,提出的算法能够准确的预测燃气轮机计算功率。

关键词：数据驱动燃气轮机自适应选择预测

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基于双重距离的多目标粒子群优化算法

控制与决策 2024年第6期39卷 1801-1809页

作者：慈雨荣淼彭晨上海大学机电工程与自动化学院上海200444

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越... 详细信息

多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法在维护收敛性的同时搜索分布良好的最优解集较为费力.为此,提出一种基于双重距离的MOPSO,由种群的平均距离定义粒子的邻域空间,邻域粒子数为粒子的等级,数量越多,粒子的等级越大.当等级相同时,算法结合粒子的拥挤距离选择最优粒子,并更新外部归档集.此外,算法结合粒子的变异行为避免陷入局部最优.在对比实验中,该算法在收敛性和多样性上可取得较优结果.最后,将该算法应用到电力系统的环境/经济调度模型(environmental/economic dispatch,EED),也可获得性能较好的解集.

关键词：平均距离拥挤距离邻域信息多目标粒子群优化多目标问题环境/经济调度

Ni掺杂CeO固溶体催化剂的制备及其HS气氛下甲烷干重整研究

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中国稀土学报 2024年

作者：文绍鑫严俊凯罗永明何德东昆明理工大学化学工程学院

甲烷干重整将温室气体CH4、CO2转化为合成气，但硫中毒在甲烷干重整的工业应用中仍然是一个严重的问题，传统的Ni基催化剂会与H2S反应生成稳定硫化物，覆盖在活性位点上导致催化剂硫中毒后快速失活。CeO2催化剂上硫化氢的存在有利于反... 详细信息

甲烷干重整将温室气体CH4、CO2转化为合成气，但硫中毒在甲烷干重整的工业应用中仍然是一个严重的问题，传统的Ni基催化剂会与H2S反应生成稳定硫化物，覆盖在活性位点上导致催化剂硫中毒后快速失活。CeO2催化剂上硫化氢的存在有利于反应活性的提高。然而Ce基催化剂在高温下热稳定性较差导致其结构坍塌，活性下降。因此制备了不同Ni 掺杂量的CeO2催化剂用于考察H2S气氛下甲烷干重整的热稳定性。实验发现，与未掺杂金属Ni对比，反应20h后CH4和CO2转化率没有明显降低，催化稳定性能依旧优异。Ni 掺杂CeO2催化剂中金属Ni未暴露出来，没有起到活化作用，而是作为一种助剂。Ni掺杂后催化剂仍具有CeO2立方萤石结构，并没有发现Ni基化合物的特征衍射信号峰，而是引起CeO2晶格的变化，从而形成Ce_((1-x)) Ni _((x))Oy固溶体，使其结构更加稳定不易坍塌。Ni与Ce发生强相互作用形成不对称氧空位结构，进而提高了催化剂还原性，使其容易脱出表面晶格氧形成更多的氧空位和活性氧物种，提高催化CH4、CO2活化性能。

关键词：甲烷二氧化碳合成气氧空位二氧化铈硫化氢

不同规格缝针线对猫腹壁组织炎症反应与缝合强度的影响

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南京农业大学学报 2024年

作者：李帅郭以哲赵兴凯郎东周振雷南京农业大学动物医学院

[目的] 缝线可为手术切口提供充足的作用力维持创缘对合，促进愈合，然而缝线引起的异物反应可加剧组织炎症，影响组织愈合。本试验旨在探究不同规格缝针线缝合猫腹壁后缝合强度及组织炎症反应差异。[方法]取猫皮肤与肌肉组织样本，使用... 详细信息

[目的] 缝线可为手术切口提供充足的作用力维持创缘对合，促进愈合，然而缝线引起的异物反应可加剧组织炎症，影响组织愈合。本试验旨在探究不同规格缝针线缝合猫腹壁后缝合强度及组织炎症反应差异。[方法]取猫皮肤与肌肉组织样本，使用USP 2-0、3-0、4-0、5-0 PGA缝线缝合，测定组织缝合强度。其次，在猫腹壁肌肉植入不同规格缝线，植入后1 d、14 d、90 d采样，检测炎性因子水平，评估炎症反应强度。[结果]体外试验中USP 5-0 PGA缝线组发生更多的缝线断裂，然而50%应变以内，各组间应力无显著差别（P ≥ 0.05），且最大抗张力时，各组间应变、应力及抗张力均无显著差异（P ≥ 0.05）。猫肌肉植入缝线后1 d、14 d，植入处炎性因子（IL-1β、IL-6和TNF-ɑ）的mRNA和蛋白质表达水平随缝线直径减小而减少，大直径缝线周围组织炎症反应更加剧烈（P < 0.05）。[结论]USP 5-0 PGA 可满足猫腹壁手术切口缝合张力需求，且小直径缝线可减少缝线引起的组织炎症。

关键词：缝针线缝合强度组织炎症猫