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好氧/厌氧环境对微生物降解典型微塑料效能影响研究

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环境工程 2023年

作者：毕鑫祺龚志伟马杰周立昌江锦琦郭刚中铁第四勘察设计院集团有限公司华中科技大学环境科学与工程学院湖北大学资源环境学院

室温条件下，研究对比了3种典型微塑料：聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)、聚乳酸酯(Polylactic acid，PLA)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分... 详细信息

室温条件下，研究对比了3种典型微塑料：聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)、聚乳酸酯(Polylactic acid，PLA)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分析仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、平均质量及微生物作用占比实验结果表明，PHA在好氧和厌氧环境中的微生物降解速率相似，均约25.72 mg C/d，降解后的PHA表面均会出现明显的沟壑和裂痕，且酯基等官能团的丰度、结晶度和平均质量均降低；PLA虽为可生物降解微塑料但结晶度高，同自身结构稳定的难降解微塑料PVC，均未能被降解。PHA降解产物的变化特征和碳平衡核算结果表明，PHA中的碳主要转化为CH3COOH、CH4和生物量中的碳，但在好氧和厌氧环境中产物占比差异明显，分别为5.23% vs. 0.27%、4.28% vs. 12.24%、87.05% vs. 82.50%，这可能与在好氧和厌氧环境中参与PHA降解的微生物丰度和关键酶活性的不同有关。系统评估了3种典型微塑料在好氧和厌氧环境中降解速率和降解产物的差异，可为全面评价微塑料的环境风险提供重要理论指导。

关键词：微塑料好氧环境厌氧环境聚羟基脂肪酸酯微生物降解

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生物原型驱动的手功能康复产品仿生设计

机械工程学报 2023年第11期59卷 300-307页

作者：王年文张立杰毕翼飞李原慧李鑫秦文静燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学艺术与设计学院秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 河北科技师范学院艺术学院秦皇岛066004

面向手功能康复产品设计领域,通过生物功能协同实现模式指导产品功能求解,达到提高产品设计适用性与跨领域转化效率的目的。依据仿生设计螺旋路径和手部康复需求,建立功能树模型,将设计问题生物化,借助Ask Nature知识库检索并筛选生物原... 详细信息

面向手功能康复产品设计领域,通过生物功能协同实现模式指导产品功能求解,达到提高产品设计适用性与跨领域转化效率的目的。依据仿生设计螺旋路径和手部康复需求,建立功能树模型,将设计问题生物化,借助Ask Nature知识库检索并筛选生物原型;根据类比原理分析生物功能系统与技术功能系统,进行相似度计算,获得有效仿生对象并分析其生物效应;通过生物-产品系统类比模型,获得形态结构、行为原理、运动环境三个层面的映射关系;通过产品功能求解模型,实现生物原型在功能层面上的模仿和替换。基于功能相似性确定生物原型后抽取并应用其效应特征,可完善手功能康复产品的功能结构,指导手功能康复产品设计,实现跨领域功能结合,帮助设计人员快速实现仿生设计目标。

关键词：生物效应手功能康复功能创新仿生设计

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基于稀疏表达特征提取的发动机爆震状态检测

振动．测试与诊断 2021年第5期41卷 926-932,1034页

作者：沈鹏飞毕凤荣马小强李鑫汤代杰杨晓天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津内燃机研究所天津300072

研究了利用发动机缸体振动信号进行爆震检测和强度评价的方法,提出了一种基于广义正交匹配追踪的改进K-均值奇异值分解(K-means singular value decomposition,简称K-SVD)信号处理方法,将稀疏表达理论引入了发动机爆震特征识别领域。首... 详细信息

研究了利用发动机缸体振动信号进行爆震检测和强度评价的方法,提出了一种基于广义正交匹配追踪的改进K-均值奇异值分解(K-means singular value decomposition,简称K-SVD)信号处理方法,将稀疏表达理论引入了发动机爆震特征识别领域。首先,对缸体振动信号进行稀疏分解,得到涵盖爆震特征的稀疏字典以及针对单个信号的稀疏系数;然后,计算重构信号的四阶累积量的自然对数,提出了一种爆震强度评价指标。计算结果表明,该方法对于混有强烈背景噪声的缸体振动信号表现出了良好的降噪和特征提取能力,且提高了运算效率,能够准确区分强烈爆震、轻微爆震和正常燃烧3种状态,证明了该方法在发动机爆震识别领域的应用价值。

关键词：稀疏表达内燃机爆震特征 K-均值奇异值分解广义正交匹配追踪四阶累积量

考虑植被根系深度动态变化的VIC径流模拟模型

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水资源保护 2024年第3期40卷 28-34,51页

作者：张珂戴钰刘林鑫牛杰帆毕可心李志琳河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院江苏南京210024 中国气象局水文气象重点开放实验室江苏南京210024 水利部水利大数据重点实验室江苏南京210098

为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态... 详细信息

为了提高干旱半干旱地区植被变化影响下的水文模型模拟精度,结合植物根系的垂直分布与气候、土壤条件,提出了基于流域气象和土壤性质等下垫面特征的流域根系平均深度估算方法,以黄土高原地区无定河流域为例,构建了考虑植被根系深度动态变化的可变下渗容量(VIC)径流模拟模型(VIC-DR模型)。将该模型径流模拟结果与有汇流演算的VIC模型(VIC-R模型)结果进行比较。结果表明:与VIC-R模型相比,VIC-DR模型模拟精度显著提高,VIC-DR模型对无定河流域月尺度、日尺度径流量模拟结果的纳什效率系数分别提高了10.6%和8.7%,相对误差分别下降了15.4%和5.1%,与实测值相关系数均大于0.6;VIC-DR模型的模拟结果符合流域实际情况,模型适用性良好。

关键词： VIC模型动态植被根系参数径流模拟无定河流域

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基于优化VMD与欧氏距离的柴油机故障识别

振动．测试与诊断 2020年第5期40卷 911-915,1022,1023页

作者：张海龙宋业栋李鑫毕凤荣毕晓博汤代杰杨晓马腾潍柴内燃机可靠性国家重点实验室潍坊261061 潍柴动力股份有限公司发动机研究院潍坊261061 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

为实现利用单一通道信号通过同一方法区分多种发动机故障的目的,笔者对现有算法进行了优化以提取振动信号中的故障特征。首先,针对变分模式分解(variational mode decomposition,简称VMD)的分解层数选择困难问题,文中以几种不同类型故... 详细信息

为实现利用单一通道信号通过同一方法区分多种发动机故障的目的,笔者对现有算法进行了优化以提取振动信号中的故障特征。首先,针对变分模式分解(variational mode decomposition,简称VMD)的分解层数选择困难问题,文中以几种不同类型故障的频率特征为基础,优化了其中心频率迭代初始值,在保证准确性的前提下提高了算法的计算效率与简便性;然后,利用鲁棒性独立分量分析(Robust independent component analysis,简称Robust ICA)对VMD处理结果再次分解,分析发动机中可能存在的不同振源的同频率信号,并将两个阶段分解结果重构信号的四阶累积量作为故障判定指标。结果表明:以模糊C均值聚类(fuzzy C-means clustering,简称FCM)确定的聚类中心为参考点,利用各个工况点与喷油故障聚类中心的欧氏距离区分故障类型,取得了较高的正确率。

关键词：柴油机故障诊断振动信号变分模式分解信号处理

口腔实习生临床接诊伴心血管疾病患者的现状调查分析

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心脏杂志 2022年第5期34卷 613-617页

作者：吴瑞鑫毕春升于洋许杰空军军医大学第三附属医院牙周病科、军事口腔医学国家重点实验室、口腔疾病国家临床医学研究中心、陕西省口腔生物工程技术研究中心陕西西安710032 浙江大学医学院附属口腔医院浙江杭州310006 山东大学口腔医学院山东济南250012

目的调查分析口腔专业的实习生对接诊伴有心血管系统疾病的患者的相关知识的掌握程度以及对相关培训指导的需求情况,为制定优化相关教学方案提供参考。方法以三所医学院正在进行临床实习的口腔学生为调查对象,借助微信小程序“问卷星”... 详细信息

目的调查分析口腔专业的实习生对接诊伴有心血管系统疾病的患者的相关知识的掌握程度以及对相关培训指导的需求情况,为制定优化相关教学方案提供参考。方法以三所医学院正在进行临床实习的口腔学生为调查对象,借助微信小程序“问卷星”完成问卷的发放和回收,调查内容包括:调查对象基本情况、对接诊伴心血管疾病患者的态度、相关培训现状及需求、相关知识测验题。结果本次调查共计回收60份有效问卷。被调查的实习生中80%曾在门诊接诊过伴心血管疾病患者,88.33%的实习生表示若接诊此类患者时会比较担心、需要寻求上级医生指导。76.67%的实习生希望通过包含实操课的专题培训的教学形式来获取心血管患者的接诊知识。相关知识测验从心血管疾病基础知识、心血管疾病与口腔健康的关系、伴心血管疾病患者接诊要点这三个方面进行了考查,96.67%的实习生得分率不到50%;其中掌握情况最好的知识点是高血压的诊断标准,28.33%的实习生可以准确掌握其内涵。内科学考试成绩较为优异的学生在本次问卷答题中的得分相对较高。结论口腔实习生在接诊伴心血管疾病患者方面存在明显的知识短板,相关教学培训的形式和质量都亟待改善。

关键词：临床实习口腔诊疗心血管疾病医学教育问卷调查

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氨氮浓度对鸡粪中高温甲烷发酵的影响

中国环境科学 2019年第7期39卷 2921-2927页

作者：乔玮毕少杰熊林鹏鞠鑫鑫董仁杰中国农业大学工学院国家能源生物燃气高效制备及综合利用技术研发(实验)中心北京100083 中国农业大学烟台研究院山东烟台264670 山东中农三月环保科技股份有限公司山东烟台264670

为探究氨氮浓度对鸡粪中高温甲烷发酵的影响,采用固定水力停留时间(HRT,20d),提高进料总固体浓度(TS,5%、7.5%和10%)的方式增加氨氮浓度,通过265d的长期甲烷发酵试验,比较了不同氨氮浓度条件下鸡粪中高温甲烷发酵效果和污泥的比产甲烷活... 详细信息

为探究氨氮浓度对鸡粪中高温甲烷发酵的影响,采用固定水力停留时间(HRT,20d),提高进料总固体浓度(TS,5%、7.5%和10%)的方式增加氨氮浓度,通过265d的长期甲烷发酵试验,比较了不同氨氮浓度条件下鸡粪中高温甲烷发酵效果和污泥的比产甲烷活性.结果显示,TS由5%增至10%,中高温反应器中氨氮浓度由2.1~2.5g/L增至6.1~6.5g/L,对应的比产甲烷活性分别降低了44%和100%,中温反应器中挥发性脂肪酸由0.4g/L增至7.6g/L,甲烷产率由253mL/gTS降至203mL/gTS;高温反应器中挥发性脂肪酸由0.4g/L增至26.1g/L,甲烷产率由181mL/gTS降至18mL/gTS.氨氮浓度对高温甲烷发酵系统的抑制作用更加明显.

关键词：氨氮浓度进料浓度鸡粪甲烷发酵

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东海内陆架有机碳的源—汇过程及其沉积记录

沉积学报 2021年第3期39卷 593-609页

作者：张明宇常鑫胡利民毕乃双王厚杰刘喜停中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

大陆边缘海是不同来源、不同性质有机碳沉积和埋藏的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环过程中具有重要地位。东海内陆架接收大量陆源有机碳,并且具有较高的海洋生产力,是研究沉积有机碳来源、输运和埋藏的理想场所,已取得大量研究成... 详细信息

大陆边缘海是不同来源、不同性质有机碳沉积和埋藏的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环过程中具有重要地位。东海内陆架接收大量陆源有机碳,并且具有较高的海洋生产力,是研究沉积有机碳来源、输运和埋藏的理想场所,已取得大量研究成果。在对相关文献进行系统整理的基础上,以沉积学的视角对前人研究成果进行了梳理,旨在为后续相关研究提供参考。全样分析(如TOC/TN、δ^(13)C等)和生物标志化合物(如正构烷烃、甾醇类、木质素等)方法揭示东海内陆架有机碳的来源受沉积环境影响,由海向陆方向陆源组分整体显著增加,并具有季节性特征。东海内陆架沉积物在沿岸方向具有“夏储冬输”的宏观输运格局,该动力过程影响着陆源有机碳沿岸的输运路径和最终归宿;在东海29°N附近存在一个“舌形”的跨陆架输运通道,可能会存在陆源有机碳的跨陆架输运,影响深海有机碳的源—汇过程;另外,人类活动和极端气候事件也显著影响东海内陆架沉积物和有机碳的沉积过程和沉积记录,需要进一步研究。东海内陆架泥质区是陆源有机碳的重要埋藏区域,其埋藏效率受区域沉积有机碳含量和沉积速率控制,并与早期成岩过程中有机质矿化路径有关。沉积物中埋藏有机碳的地球化学特征可以用来重建长时间尺度的海平面变化、初级生产力、古海洋和古气候演化等,相关研究为理清东海内陆架地质历史时期的环境演化提供了依据。

关键词：东海内陆架有机碳早期成岩跨陆架输运沉积过程

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中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义

中国组织工程研究 2024年第3期28卷 419-425页

作者：毕玉杰马笃军彭力平周紫琼赵静朱厚均钟秋辉杨玉鑫广州中医药大学第四临床医学院广东省深圳市518033 广州中医药大学广东省广州市510006

背景:医用水凝胶是具有三维结构网络的新型功能高分子材料,具有出色的生物相容性,目前已在组织工程领域、药物载体领域有广泛研究,但基于组织工程探究医用水凝胶与中医药结合治疗疾病的研究还处于初期探索阶段。因此,通过对医用水凝胶... 详细信息

背景:医用水凝胶是具有三维结构网络的新型功能高分子材料,具有出色的生物相容性,目前已在组织工程领域、药物载体领域有广泛研究,但基于组织工程探究医用水凝胶与中医药结合治疗疾病的研究还处于初期探索阶段。因此,通过对医用水凝胶机制作用的剖析,整合医用水凝胶与中医药在研究中联合应用的文章,进而更好地为科研工作者提供思路,对中医药与医用水凝胶联合应用具有重要意义。目的:基于组织工程研究探讨中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义。方法:利用PubMed和中国知网数据库,检索有关中医药联合医用水凝胶在组织工程中应用的文献,检索时间为2010年1月至2022年11月,英文检索词为“hydrogel,traditional Chinese medicine,drug carrier,tissue engineering”,中文检索词为“医用水凝胶、中医药、药物载体、组织工程”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入61篇文章进行综述。结果与结论:①中医药联合医用水凝胶的应用虽然在关节内、组织器官内、软组织伤口和组织工程等方面有所涉及,但除了中医药结合水凝胶敷料在临床应用治疗软组织损伤外,其他方面尚处于基础实验阶段。②中医药联合医用水凝胶的发展有着巨大潜力和发展前景,但对于性能要求较高的凝胶在制造方面存在一定难度,理化性质精确掌握难度较大。③目前综合来看可注射水凝胶凭借着简便易用的特点,其在与中医药联合使用可延伸范围较广,可用于关节、器官和组织工程相关疾病的治疗;智能水凝胶有较高的灵敏度和可逆转化性也可满足特殊环境下的使用;将两者结合的中医药使用过程中还需要明确中药成分的作用机制。④中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略应着手于中医药对器官、组织、细胞的治疗作用联合适当种类的医用水凝胶进行匹配,可弥补传统中医给药方式和频繁给药的不足,在组织工程方面可以用水凝胶负载中药干预后的干细胞,或者同时负载中药和干细胞用于相关疾病的治疗。⑤在中医药联合医用水凝胶应用的未来研究中,还需要考虑:应当确保医用水凝胶生物性能可以量化,以不同材料不同制造工艺把握水凝胶特性,制造出所需要的符合应用条件的医用水凝胶;在中医药方面需要对已知中药单体、中药复方提取物的治疗效果和应用机制全面了解剖析,在更明了的机制下实现中医药与医用水凝胶更多更完美的结合;借助医学科技创新能力的不断提高,医用水凝胶可以创新性地结合中医药其他传统治疗方法比如针灸、推拿和拔罐等方式进行多角度运用。

关键词：医用水凝胶中医药研究策略药物载体组织工程骨髓间充质干细胞联合应用原位注射