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激光诱导荧光技术与地下水重金属原位检测应用进展

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岩矿测试 2024年

作者：毛康薛家奇陈卓张华中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室

对地下水重金属污染进行现场检测，是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针，在目标重金属存在下，通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光，从而完成对重金属的识别和检测，具有快速甄别地... 详细信息

对地下水重金属污染进行现场检测，是快速识别重金属种类和评价污染程度的重要手段。激光诱导荧光技术(LIF)利用特定荧光探针，在目标重金属存在下，通过激光诱导荧光探针产生/猝灭荧光，从而完成对重金属的识别和检测，具有快速甄别地下水重金属污染特性和无损获取其价态的优势。本文在简述LIF检测重金属原理和LIF原位检测地下水重金属装备基础上，重点从荧光探针合成及其在重金属传感检测方法的构建上总结了基于不同荧光探针的LIF现场检测重金属的研究进展。目前可用于重金属检测的荧光探针包括以小分子探针、有机大分子和聚集诱导发光为主的有机荧光探针和以金纳米簇、量子点和金属有机框架材料为代表的纳米荧光探针。这些探针的合成及其对应的传感检测方法的构建表明LIF技术在地下水重金属检测中具有巨大优势。而针对地下水重金属检测的LIF设备研发方面的成果虽不如荧光传感检测方法丰富，但已研制出部分重金属的传感器和检测装备，表现出良好的应用前景。未来研究将会聚焦在地下水重金属主控因子识别和抗干扰技术研发、荧光探针合成与LIF检测方法构建、重金属传感部件和检测装备集成研制，以及检测技术标准化，为后续场地地下水典型重金属LIF检测技术的研究提供参考。

关键词：地下水重金属激光诱导荧光荧光探针现场检测

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盐冻耦合作用下水工混凝土耐久性及寿命预测

水力发电学报 2024年第2期43卷 110-122页

作者：覃源薛存李遥周恒西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安710065

为研究西北地区冻融盐侵环境下水工混凝土的耐久性,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土试件,以不同浓度的硫酸钠溶液作为介质开展了冻融循环试验,阐明了不同循环次数下试件的外观、质量、抗压强度和动弹模量的变化规律,基于XGBoost模型建立... 详细信息

为研究西北地区冻融盐侵环境下水工混凝土的耐久性,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土试件,以不同浓度的硫酸钠溶液作为介质开展了冻融循环试验,阐明了不同循环次数下试件的外观、质量、抗压强度和动弹模量的变化规律,基于XGBoost模型建立了混凝土寿命预测模型并对其进行了评价和验证。研究结果表明,随着冻融循环次数增加,混凝土质量、抗压强度和动弹模量逐渐减小;冻融循环次数和硫酸钠溶液浓度是影响混凝土寿命的关键因素,8%硫酸钠溶液破坏度最高,此溶液浓度下冻融150次后混凝土质损率达4.55%;粉煤灰的掺入量对混凝土耐久性有一定影响;最优粉煤灰掺量为10%,此掺量下冻融150次后混凝土质损率为3.99%;XGBoost模型在混凝土寿命预测方面具有较高的精确性和可靠性。本研究可为混凝土结构的耐久性设计和寿命预测提供参考。

关键词：水工混凝土冻融循环硫酸盐侵蚀寿命预测机器学习模型

紫外老化作用对纳米生物炭吸附环丙沙星的影响机制

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环境科学 2024年第4期45卷 2203-2210页

作者：马锋锋薛之一赵保卫兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生... 详细信息

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附机制以及溶液p H值和纳米生物炭浓度梯度对吸附的影响.结果表明,老化作用使纳米生物炭C元素含量降低,O元素含量增加,极性增强,芳香性和粒径降低.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附在很大程度上取决于溶液p H值,酸性条件下溶液p H值的增加更有利于CIP的吸附.纳米生物炭浓度梯度影响研究表明,纳米生物炭在低浓度条件下更有利于CIP的吸附.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附更符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述CIP在老化前后纳米生物炭上的吸附行为,最大吸附量分别为607.69 mg·g^(-1)和920.73 mg·g^(-1),老化纳米生物炭对CIP的吸附性能优于纳米生物炭,且主要的吸附机制为孔隙填充、静电作用和氢键作用.紫外老化作用增强了纳米生物炭对CIP的吸附性能.

关键词：老化作用纳米生物炭环丙沙星吸附机制环境行为

制浆废液组分对草类废渣基颗粒燃料燃烧特性的影响及关联性分析

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制浆废液组分对草类废渣基颗粒燃料燃烧特性的影响及关联性分析

作者：薛蓝馨齐鲁工业大学

学位级别：硕士

中国制浆造纸行业面临纤维短缺、环境保护与双碳目标的压力,需要高效利用农林植物废弃纤维资源和采用清洁生产技术。利用制浆过程产生的固废物制备草类废渣基颗粒燃料是实现制浆过程纤维原料全组分利用的有效途径,对推动中国制浆造纸工... 详细信息

中国制浆造纸行业面临纤维短缺、环境保护与双碳目标的压力,需要高效利用农林植物废弃纤维资源和采用清洁生产技术。利用制浆过程产生的固废物制备草类废渣基颗粒燃料是实现制浆过程纤维原料全组分利用的有效途径,对推动中国制浆造纸工业清洁可持续发展具有重要现实意义。本论文以生物化学机械法制浆过程产生的草类废渣和制浆废液制备为原料,通过混合压缩成型制备了草类废渣基颗粒燃料,研究了制浆废液对颗粒燃料物理性能的影响机制及对燃烧性能的改善效果,并分析比较了制浆废液不同化学组分对麦草废渣基颗粒燃料燃烧特性的影响。本论文研究内容和研究结果如下:（1）以麦草制浆备料工段中产生的麦草废渣和制浆过程产生的制浆废液为原料,通过混合压缩成型工艺制备了麦草废渣基颗粒燃料,以提高制浆造纸工业废弃物的利用价值。为探究制浆废液对生物质颗粒燃料成型的影响机制,参照麦草废渣组分,以质量比10.17:7.62的纤维素和半纤维素混合物与制浆废液混合,制备了生物质颗粒燃料模型,并通过曲线拟合建立了生物质颗粒燃料预测模型,探究了制浆废液中固形物含量对颗粒燃料成型性能及其物理性能的影响机制。结果表明:制浆废液中木质素含量为10.13 g·L,糖类含量为439.70 mg·L,可以提高燃料颗粒间的黏结力,有利于颗粒燃料的成型,改善了麦草废渣基颗粒燃料的物理性能。制浆废液固形物含量为10.28%时,麦草废渣基颗粒燃料具有较好的物理性能,其抗渗水率为84.90%,压缩应力为1.45 MPa。生物质颗粒燃料预测模型对麦草废渣基颗粒燃料物理性能的预测结果误差小于5%,具有较高的预测精度,该预测模型可为麦草废渣基颗粒燃料物理性能的可控设计提供参考,对颗粒燃料的规模化生产具有指导意义。（2）为了探究制浆过程不同纤维原料废渣的燃烧特性,将制浆备料工段产生的不同纤维原料废渣直接压缩成型制备了废渣基颗粒燃料,并对其燃烧特性进行了分析比较,分析了添加制浆废液对颗粒燃料燃烧性能的改善效果。结果表明:草类纤维原料废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高,固定碳含量较低,燃烧性能稍差于木材废渣基颗粒燃料;草类纤维原料废渣基颗粒燃料中的碱金属元素与硅元素在高温下反应生成结渣性金属硅酸盐类颗粒灰分Si O、NaSiO和KFeO等;木材废渣基颗粒燃料中硅元素含量低,生成的金属硅酸盐颗粒含量较低;草类废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高导致固定碳不完全燃烧,增加了CO在燃烧排放气体中的占比。将制浆废液和麦草废渣混合物压缩制备了废液/麦草废渣基颗粒燃料,其综合燃烧指数为2.50×10%·min·℃,燃烧活化能为59.88 k J/mol,与纯麦草废渣基颗粒燃料相比,燃烧指数提高了171.72%,燃烧活化能降低了22.72%,麦草废渣基颗粒燃料的燃烧性能得到明显改善。（3）为了探究制浆废液组分对麦草废渣基颗粒燃料的影响,将麦草废渣与制浆废液三种组分（木质素、木聚糖、金属盐类）混合后压缩制备了草类废渣基颗粒燃料,对比分析了制浆废液不同化学组分对麦草废渣基颗粒燃料物理性能、燃烧性能和燃烧产物的影响。结果表明:制浆废液中木质素能有效提高麦草废渣间的黏结强度,对颗粒燃料物理性能的改善效果显著,颗粒燃料抗渗水率为81.50%,应力为0.93 MPa;木聚糖的添加优化了麦草废渣基颗粒燃料的燃烧性能,颗粒燃料的点火指数为4.12×10%·min·℃,挥发分析出特性指数为9.59×10%·min·K,综合燃烧指数为7.67×10%·min·℃,改善了麦草废渣基颗粒燃料的燃烧特性,颗粒燃料更易燃烧;金属盐类等无机物对颗粒燃料的燃烧性能呈现负相关性,且对灰分晶型与成分具有一定影响;三种组分对麦草废渣基颗粒燃料气体排放产物影响不明显。综上所述,以草类废渣和制浆废液为原料制备颗粒燃料,可实现生物质资源的高值化利用。不同纤维废渣原料制备的颗粒燃料的燃烧特性和燃烧产物具有差异性,制浆废液对颗粒燃料的物理性能及燃烧特性具有改善作用,颗粒燃料的燃烧特性与制浆废液的化学组分具有关联性。利用制浆过程产生的草类废渣与制浆废液等固废物制备生物质颗粒燃料是实现制浆过程纤维原料全组分利用纤维资源的有效途径,对推动中国制浆造纸工业清洁可持续发展具有重要现实意义。

关键词：制浆废液草类废渣颗粒燃料燃烧特性

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加工型ACR的合成及对PVC性能的影响

加工型ACR的合成及对PVC性能的影响

作者：薛茗心长春工业大学

学位级别：硕士

聚氯乙烯（PVC）作为一种性能优异的通用塑料,其产业发展日益壮大,随着国内外PVC产能的增加以及加工技术和应用领域的不断开拓创新,PVC仍存在着较大的发展空间。通过改性赋予复合材料优异的性能一直是当前热门的发展方向。针对PVC制品... 详细信息

聚氯乙烯（PVC）作为一种性能优异的通用塑料,其产业发展日益壮大,随着国内外PVC产能的增加以及加工技术和应用领域的不断开拓创新,PVC仍存在着较大的发展空间。通过改性赋予复合材料优异的性能一直是当前热门的发展方向。针对PVC制品热稳定性差,熔体强度低,塑化时间长等缺陷,本文设计并合成了两种加工型丙烯酸酯类共聚物（ACR-L、ACR-H）,探究了ACR的不同结构特性和添加量对PVC/Ca CO/ACR共混物流变性能、热性能、力学性能及微观形貌的影响。具体研究工作及结果如下:采用乳液聚合法制备了以叔十二烷基硫醇（TDDM）为链转移剂,甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为单体的低黏度共聚物（ACR-L）,结果表明:随着ACR-L中TDDM质量分数的增加,ACR-L特性黏数逐渐降低,PVC/Ca CO/ACR-L共混物的拉伸强度明显提高,冲击强度略有增加,断裂伸长率无明显变化,塑化时间大幅缩短。DMA、SEM分析表明PVC与ACR-L有很好的相容性,ACR-L明显缩短了PVC/Ca CO的塑化时间,提高共混物的抗热老化性能。当ACR-L添加量为10 phr时,PVC共混物的拉伸强度达到了60.56 MPa,与PVC/Ca CO相比,提高了61%;塑化时间由115 s缩至25 s。在MMA和BA乳液聚合过程中引入甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）作为扩链剂制备了高黏度丙烯酸酯类共聚物（ACR-H）,结果表明:随着ACR-H中GMA质量分数的增加,ACR-H特性黏数逐渐提高,PVC/Ca CO/ACR-H共混物的储能模量和热稳定性能明显得到改善,Ca CO在PVC中分散均匀。当ACR-H添加量为10 phr时,PVC/Ca CO塑化时间由120 s缩短至26 s,复合材料的缺口冲击强度提高了125%,拉伸强度提高了130%。将ACR-H作为发泡调节剂对PVC泡沫进行改性,结果表明:随着ACR-H添加量的提高,PVC泡沫的发泡倍率和泡孔密度先增大后减小。PVC泡沫的储能模量和复数黏度都有大幅的提高。从脆断面微观形貌观察,ACR-H的加入优化了泡孔结构,泡孔大小、分布更加均匀。ACR-H添加量为8 phr时,PVC泡沫发泡倍率提高至3.2倍,泡孔密度提高至3.4×10～6个/cm。

关键词：丙烯酸酯类共聚物聚氯乙烯塑化时间加工性能特性黏数

基于深度强化学习的机械臂-灵巧手协同自主开门控制策略研究

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基于深度强化学习的机械臂-灵巧手协同自主开门控制策略研究

作者：薛子啸北方工业大学

学位级别：硕士

开门作为人类生活中最常见的动作之一,对移动机械臂而言却是一种复杂操作任务。传统的机械臂开门方法依赖于对环境的详细建模和精确的控制策略。深度强化学习方法通过与环境的交互来学习最优的操作策略,在处理复杂任务时具有一定的优势... 详细信息

开门作为人类生活中最常见的动作之一,对移动机械臂而言却是一种复杂操作任务。传统的机械臂开门方法依赖于对环境的详细建模和精确的控制策略。深度强化学习方法通过与环境的交互来学习最优的操作策略,在处理复杂任务时具有一定的优势。本文以使用深度强化学习方法解决开门操作任务为导向进行研究,主要内容如下:(1)软硬件结合建立了机械臂-灵巧手开门操作任务实验系统。搭建了实体的移动机械臂;进行了机械臂的运动学分析;通过MuJoCo搭建了机械臂-灵巧手的动态仿真模型;利用Gym编写了自定义的开门操作任务深度强化学习环境。(2)利用触觉信息来优化深度强化学习算法进行开门操作任务训练。首先设计了力传感器用于反馈触觉信息,其次对比了增添触觉信息前后的四种深度强化学习算法的学习效果;最后分析表明使用了触觉信息的柔性评论家(Soft Actor-Critic,SAC)算法更适用于机械臂-灵巧手的开门操作任务。(3)提出利用结合事后经验算法(Hindsight Experience Replay,HER)的柔性行动者-评论家(SAC-HER)算法来完成稀疏奖励环境下的开门操作任务,解决了在具有稀疏奖励的复杂深度强化学习任务中端到端难以学习的问题。(4)提出使用分层强化学习来完成开门操作任务的方法。利用分层强化学习思想将复杂的开门操作任务拆分为抓住门把手、转动门把手和拉开木门这三个子任务;采用前述的SAC-HER算法来学习各个子任务策略,使用A2C算法学习高层策略,从而对子任务编排执行顺序;实验结果表明,分层强化学习算法在有效地完成开门操作任务的同时还能提升任务成功率,缩短训练时间。总结而言,本文构建了结合6自由度机械臂和11自由度灵巧手的机械臂-灵巧手模型,设计了具有门闩的木门的开门操作任务深度强化学习环境,利用触觉信息来优化SAC算法,通过提出的SAC-HER算法和分层强化学习算法进行训练,在物理仿真引擎MuJoCo中完成了开门操作任务。

关键词：机械臂开门深度强化学习分层强化学习

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基于多组学数据的驱动基因挖掘算法研究

基于多组学数据的驱动基因挖掘算法研究

作者：薛小萌曲阜师范大学

学位级别：硕士

中文品牌播客的互动机制研究 ——以邀谈式品牌播客为例

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中文品牌播客的互动机制研究 ——以邀谈式品牌播客为例

作者：薛紫宁浙江传媒学院

学位级别：硕士

经过2020年播客节目的大爆发,中文播客的收听率和影响力开始不断上升,也让品牌看见了播客的潜力,选择将播客作为自己进行品牌传播的一个新阵地。对于品牌播客而言,利用播客的亲密属性做好互动是其能够达成品牌传播的根基。但除了传统播... 详细信息

经过2020年播客节目的大爆发,中文播客的收听率和影响力开始不断上升,也让品牌看见了播客的潜力,选择将播客作为自己进行品牌传播的一个新阵地。对于品牌播客而言,利用播客的亲密属性做好互动是其能够达成品牌传播的根基。但除了传统播客需要在乎的主播与听众、听众与听众之间的互动,品牌播客还需要做好品牌与听众之间的互动,只有通过互动建立起品牌与听众之间的好感度与信任度,增加品牌自身的传播力以及听众对品牌的忠诚感,才能够证明品牌选择播客作为自己的品牌传播渠道是成功的。因此本研究选择以互动仪式链作为主要理论,将中文品牌播客视为主要研究的对象,结合情感社会学理论讨论中文品牌播客的互动,以及在这些互动过程中中文品牌播客的互动机制。在研究过程中,笔者主要采用了参与式观察以及深度访谈的研究方法,对于中文品牌播客的听众群体进行深入观察,去了解在这个过程中,中文品牌播客是如何引导主播与听众、品牌与听众以及听众与听众之间进行互动,互动主体之间的动机、影响和互动结果将对中文品牌播客的未来发展产生怎样的影响。研究发现,中文品牌播客主要是由精神陪伴与共在、重新划定群体界限并为群体中的成员创造情感能量这三个部分来构成互动的要素。这些互动的主体分别是主播、品牌以及听众,其中互动过程可以被分为主播与听众、品牌与听众以及听众与听众之间三条线索。三条线索相互缠绕并通过仪式互动行为,使听众产生情感能量,群体团结并且与他者形成群体区隔,最终构建出一个与品牌强相关的情感共同体。但是通过深度访谈笔者也发现,由于中文品牌播客的大环境使然,中文品牌播客的互动始终有所欠缺,听众的关注焦点失焦以及群体身份认同的问题都在影响着中文品牌播客的互动发展。综上,通过对上述研究结果的反思与延展,放眼中文品牌播客乃至整个中文播客来看,笔者意识到听众群体所产生的群体区隔反而是让品牌播客发展滞后的主要原因,对此提出可以提升听众与品牌的交互情况、选定更符合品牌形象以及品牌理念的主播以及互通听众圈层作为解决方法为中文品牌播客的后续发展提供助力。

关键词：品牌播客互动仪式链情感共同体

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“言文并重”理念下初中文言文教学策略研究

“言文并重”理念下初中文言文教学策略研究

作者：薛思异洛阳师范学院

学位级别：硕士