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太湖水体和沉积物细菌群落分布格局及其驱动因素

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湖泊科学 2023年第5期35卷 1774-1785页

作者：尤本胜马书占耿梦蝶陈东强操庆王建军顾炉华江苏省环境科学研究院国家环境保护长江中下游水生态健康重点实验室南京210036 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 兰州大学泛第三极环境中心兰州730000

水体和沉积物是湖泊生态系统中迥异但又紧密相连的两类生境,栖息在这两类生境中的细菌在维持生态系统平衡和驱动元素循环中起着关键性作用。为了探究湖泊水体和沉积物细菌群落的分布格局,本文对太湖四个湖区水体和沉积物中细菌群落进行... 详细信息

水体和沉积物是湖泊生态系统中迥异但又紧密相连的两类生境,栖息在这两类生境中的细菌在维持生态系统平衡和驱动元素循环中起着关键性作用。为了探究湖泊水体和沉积物细菌群落的分布格局,本文对太湖四个湖区水体和沉积物中细菌群落进行调查,基于高通量测序技术和统计分析手段,分析这两类生境中的细菌群落组成和多样性水平、分布特征及其驱动因素。结果表明:放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)是水体细菌群落中最主要的细菌门,而沉积物中Proteobacteria占据优势地位。在两类生境中,太湖西部区域细菌群落丰富度和独特性(LCBD)相对较高,各区域群落结构表现出显著性差异。对水体而言,电导率、pH值、PC1(重金属组成)和沉积物孔隙度是驱动细菌丰富度的重要因子,PC1、水温及pH值是影响细菌群落LCBD的重要因子,而细菌网络复杂性随pH值的增加而增加,且在高pH环境中占主导地位;对沉积物而言,其丰富度和LCBD的重要影响因子均是沉积物中总磷和锂,细菌网络复杂性随金属元素施加的环境压力增大而降低,但随总磷、磷酸盐和铵态氮浓度的增加而增加。本文揭示了太湖水体和沉积物细菌群落是由不同的环境因素所驱动,为太湖水生态保护和水资源管理提供了新的视角。

关键词：太湖细菌群落丰富度多样性营养盐重金属

巢湖湖滨带藻类水华期异味物质的空间分布规律及其影响因素

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湖泊科学 2023年第4期35卷 1203-1211页

作者：马书占尤本胜姜磊吴越陈东强朱华古小治叶晔陈开宁江苏省环境科学研究院国家环境保护长江中下游水生态健康重点实验室南京210036 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 浙江水利水电学院测绘与市政工程学院杭州310018 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心苏州215009 中日友好环境保护中心北京100029

为探究湖滨带藻类水华期水体异味物质的空间分布规律,2019年6—10月对巢湖湖滨带水体理化参数和异味物质进行月度调查,分析湖滨带水体异味物质的空间分布特征,并探讨影响其空间分布差异的主要因素。结果表明:巢湖湖滨带藻类水华期水体... 详细信息

为探究湖滨带藻类水华期水体异味物质的空间分布规律,2019年6—10月对巢湖湖滨带水体理化参数和异味物质进行月度调查,分析湖滨带水体异味物质的空间分布特征,并探讨影响其空间分布差异的主要因素。结果表明:巢湖湖滨带藻类水华期水体异味物质浓度在空间上总体表现为西北部湖区最高,南部湖区次之,东北部湖区和北部湖区最低的分布特征,藻类生物量高低及其分解是水体异味物质产生空间分布差异的主要原因。风向和风速间接影响了湖滨带水体异味物质的空间分布,其中北部湖区受风速和风向的影响最为明显,其次是南部湖区和东北部湖区,西北部湖区影响最小。此外,湖滨带植被通过影响该区域藻类水华堆积及消散过程加剧了水体中异味物质的富集。

关键词：巢湖湖滨带藻类水华异味物质空间分布

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湖泊沉积物中磷酸盐氧同位素前处理方法对比

湖泊科学 2017年第2期29卷 512-520页

作者：张秀梅王亚蕊马书占陈向超冯慕华中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学中丹学院北京100190 苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215011

磷酸盐氧同位素(δ^(18)OP)是一种有效的磷源示踪方式.由于湖泊沉积物的组成十分复杂,必须对样品进行除碳处理和纯化处理.本文对目前应用较为广泛的几种前处理方法进行比较,包括NaClO处理和H_2O_2处理等除有机碳方法,以及Blake法和Mc La... 详细信息

磷酸盐氧同位素(δ^(18)OP)是一种有效的磷源示踪方式.由于湖泊沉积物的组成十分复杂,必须对样品进行除碳处理和纯化处理.本文对目前应用较为广泛的几种前处理方法进行比较,包括NaClO处理和H_2O_2处理等除有机碳方法,以及Blake法和Mc Laughlin法等纯化方法,以期获得适用于湖泊沉积物磷酸盐氧同位素的前处理方法.结果表明:(1)NaClO处理可以保证较高的无机磷提取效率,同时能有效地减少无机磷提取液中有机质含量,且对不同形态磷的破坏较小;H2O2对有机质的去除效果不稳定,且处理后样品磷形态之间发生转化,显著增加了提取的无机磷浓度.(2)Blake法和Mc Laughlin法分别采用磷钼酸铵(APM)+磷酸铵镁(MAP)沉淀和Ce PO4沉淀对样品进行纯化.在纯化处理湖泊沉积物过程中,Blake法优于Mc Laughlin法,主要体现为有机质去除率高,并且磷的回收率较为稳定.(3)经Blake法纯化丹麦Nordborg湖沉积物样品得到的Ag_3PO_4中C、N含量低于Mc Laughlin法且重现性好.本文结合NaClO法与Blake法的优点,建立了一种适合湖泊沉积物的磷酸盐氧同位素前处理方法:首先用2.5%NaClO对沉积物样品进行除碳预处理,然后对磷酸盐提取液依次通过氢氧化镁共沉淀(MAGIC)、APM+MAP沉淀、阳离子交换树脂处理,最后生成Ag3PO4沉淀.

关键词：沉积物磷酸盐氧同位素前处理除有机碳无机磷

风浪扰动对太湖梅梁湾水体总磷变化的驱动模式研究

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环境污染与防治 2023年第6期45卷 756-764页

作者：尤本胜马书占古小治蔡健霞陈开宁陈东强江苏省环境科学研究院国家环境保护长江中下游水生态健康重点实验室江苏南京210036 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

风浪扰动下的底泥再悬浮是浅水湖泊水体底泥内源性磷向水体释放的关键驱动因子。水体总磷(TP)受底泥内源磷释放过程影响频繁波动。基于风浪扰动强度与底泥悬浮物(SS)浓度定量关系模型,采用太湖原位未扰动柱状底泥开展水体底泥再悬浮过... 详细信息

风浪扰动下的底泥再悬浮是浅水湖泊水体底泥内源性磷向水体释放的关键驱动因子。水体总磷(TP)受底泥内源磷释放过程影响频繁波动。基于风浪扰动强度与底泥悬浮物(SS)浓度定量关系模型,采用太湖原位未扰动柱状底泥开展水体底泥再悬浮过程模拟研究,分别模拟在小风(搅拌强度100~125 r/min)、大风(搅拌强度200~220 r/min)模式下底泥内源释放过程,探究风浪扰动对太湖梅梁湾水域TP浓度波动的贡献。结果表明,风浪扰动显著增加(P0.05)。风浪扰动致使0~3 cm底泥内的TP含量有所提高,底泥表面氧化还原条件的改变是底泥TP含量增加的主要原因。风浪扰动可能是表层底泥和间隙水TP升高的关键驱动因子。

关键词：太湖风浪扰动磷悬浮物底泥

高速铁路高架桥场景下无线通信信道建模与研究

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高速铁路高架桥场景下无线通信信道建模与研究

作者：马占书兰州交通大学

学位级别：硕士

高速铁路运输以其运行速度快、载货能力强、受外界环境影响小、对环境污染小、能耗低、安全系数高等诸多优点成为铁路发展的必然趋势。可靠稳定的无线通信系统是保证高速列车安全可靠运行的关键,无线信道的模型是通信系统设计的关键,通... 详细信息

高速铁路运输以其运行速度快、载货能力强、受外界环境影响小、对环境污染小、能耗低、安全系数高等诸多优点成为铁路发展的必然趋势。可靠稳定的无线通信系统是保证高速列车安全可靠运行的关键,无线信道的模型是通信系统设计的关键,通过建立无线信道模型并进行仿真分析可以了解无线通信系统的性能并对已有通信系统进行优化改进提供参考依据。论文研究了高架桥场景下无线信号在不同影响因素下的信道模型。主要内容包括:首先,介绍了无线信号传播过程中可能产生的衰落类型,从大尺度衰落和小尺度衰落两方面分析了无线信道的传播特性和几个经典信道模型,研究了不同模型的适用场景及适用条件,并结合MIMO系统信道特点讨论了基于几何的随机信道模型的适用条件,为建立高架桥场景下的信道模型提供了理论依据。其次,结合高速铁路高架桥的特点,分析了高架桥高度和基站发射天线高度对无线信号传播过程中路径损耗的影响,因此建立了基于高架桥高度H和基于基站天线高度h的路径损耗模型及路径分布情况的信道统计模型,并对建立的模型进行仿真,将仿真结果与理论结果对比,修正相关影响因子,使建立的信道模型适用性最佳。然后,根据经过基站前后列车的接收天线和基站发射天线之间距离对称分布的特点,将高架桥区域分为5个部分,建立了高架桥场景下不同位置的区域模型。通过分析不同位置下无线信号传播的路径分布情况,建立基于距离的多径抽头延迟模型,并对不同区域的路径损耗及莱斯K因子分布特性进行仿真分析,确定不同区域的路径分布情况。经过仿真分析,不同区域接收信号包络的概率密度函数和累积分布函数的仿真结果与莱斯K因子理论结果仿真对比基本一致,确定所建立信道模型符合无线信号的实际传播场景。最后,分析了基于几何的随机信道模型的建模过程及相关模型的参数生成方法。结合高架桥场景特点建立高架桥场景下基于几何的单环散射模型,并分析了无线信号空间相关性影响因素。从基站天线的数目,移动台天线的数目,天线的倾斜角等方面进行仿真验证。仿真结果与相关参考文献的实测结果基本一致,证明了建立模型的正确性及不同影响因子对系统性能的影响。

关键词：高架桥场景无线信道模型路径损耗几何随机信道空间相关性

垂直潜流湿地间歇性增氧对人工湿地污水净化效率的优化研究

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垂直潜流湿地间歇性增氧对人工湿地污水净化效率的优化研究

作者：马书占苏州科技大学

学位级别：硕士

巢湖污染问题由来已久。调查显示巢湖外源污染占98%,且绝大部分的外源污染来自入湖河流,而南淝河是巢湖入湖河流中污染物输入量最多的河流。目前,南淝河水质状况为劣Ⅴ类,属重度污染,对巢湖水质已构成严重威胁。因此,为了有效地削减南... 详细信息

巢湖污染问题由来已久。调查显示巢湖外源污染占98%,且绝大部分的外源污染来自入湖河流,而南淝河是巢湖入湖河流中污染物输入量最多的河流。目前,南淝河水质状况为劣Ⅴ类,属重度污染,对巢湖水质已构成严重威胁。因此,为了有效地削减南淝河输入巢湖的污染物,2013年5月建成了南淝河旁路多级人工湿地水质净化示范工程,包括预处理系统、垂直潜流湿地系统和水平潜流湿地系统3个净化单元。本文以旁路多级人工湿地为研究对象,通过试验分析了人工湿地各净化单元对南淝河水污染物的去除性能,并着重探讨季节变化对污染物去除效果的影响;在此基础上研究了垂直潜流湿地间歇性增氧对人工湿地污水净化效率的影响,并运用高通量测序技术和三维荧光光谱手段对污染物净化机制进行了分析,以期探索出一种提高该工艺污水净化效率的有效方法。主要结果如下:(1)人工湿地表现出了较强的缓冲调节能力和较高的去除效果,出水水质稳定。该工艺对高锰酸盐指数(CODMn)、总氮(TN)、氨态氮(NH-N)和总磷(TP)等污染物的平均去除率分别为58.1%、37.1%、29.2%和56.2%;该工艺对CODMn和TP的去除效果优于对氮的去除,碳源不足、水力停留时间过短和较低的NH-N去除率是导致脱氮效率不高的主要原因。各净化单元对污染物的去除差异显著,CODMn的去除主要在预处理单元;TN、NH-N和TP的去除主要在垂直潜流湿地单元。(2)不同季节,人工湿地对污染物的去除效果差异显著。其中,对CODMn和TP的去除率均表现为夏季>秋季>春季>冬季,对TN的去除率表现为秋季>春季>夏季>冬季,对NH-N的去除率表现为秋季>夏季>春季>冬季。(3)垂直潜流湿地采用间歇曝气,其优化后的最佳运行条件为:气水比约为4:1,曝气时间为1h。在此条件下,人工湿地对污染物仍具有较好的去除效果,出水水质稳定。工艺优化后,人工湿地对CODMn、DOC、NH-N、TN和TP等污染物的平均去除率分别提高了2.1%、19.1%、30.1%、24.0%和14.8%。(4)工艺优化后,人工湿地对氮去除的影响显著,而对有机物和磷去除的影响有一定的促进作用,但提升效果不明显;微生物多样性分析和三维荧光光谱分析结果表明:垂直潜流湿地间歇性增氧对人工湿地中溶解性有机物和氮的去除具有显著的促进作用,且主要是针对溶解性有机物中的类蛋白类物质。

关键词：垂直潜流湿地间歇性增氧净化效率污染河水南淝河

衡水湖西湖区土壤重金属污染特征及退田还湖的生态风险初探

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土壤 2023年第4期55卷 838-847页

作者：尤本胜杨黎明蔡健霞童丞飞周梓怡马书占陈开宁古小治江苏省环境科学研究院国家环境保护长江中下游水生态健康重点实验室南京210036 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008

衡水湖西湖区作为衡水湖重要的生态系统服务供给区,在开展生态补水和退田还湖的过程中,现有西湖区大部分露滩在淹水后土壤中赋存的重金属释放会产生一定的生态风险。本文从土壤重金属赋存特征、生态风险评价及淹水释放通量风险估算等方... 详细信息

衡水湖西湖区作为衡水湖重要的生态系统服务供给区,在开展生态补水和退田还湖的过程中,现有西湖区大部分露滩在淹水后土壤中赋存的重金属释放会产生一定的生态风险。本文从土壤重金属赋存特征、生态风险评价及淹水释放通量风险估算等方面综合评估西湖区土壤生态安全。在调查区域内布设9断面46个样方,以0~60 cm土壤为研究对象,7种管控重金属作为研究要素。采用地累积指数法和潜在生态危害指数法分析西湖区重金属空间分布特征和生态风险等级,并通过室内柱样模拟的方法开展土壤淹水后重金属释放风险评估。西湖区土壤中Zn和Cd的平均含量显著高于河北省土壤背景值,其中重金属Cd累积特征比较明显,中度污染水平以上的区域占97.83%,各重金属含量在空间上呈现南北高中间低的分布规律,西湖区土壤总体处于低风险等级。7种重金属元素的生态风险贡献率依次为:Cd>As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn,其中37.71%的生态风险来自Cd的贡献,其次是As(18.81%)和Pb(4.94%)。淹水后土壤中重金属的释放特征随土地利用类型变化差异显著,其中菜地释放通量最高,果园次之,麦田最低,不同土地利用方式造成的有机质累积可能是土壤重金属释放通量差异的主要原因。此外,衡水湖周边主要以石灰性土壤为主(土壤表层浸出液pH≈9;Ca^(2+)含量为1.135~1.143 mg/g),这些以碳酸盐结合态为主要赋存形式的重金属相对稳定,淹水之后,经跟踪监测发现各重金属水溶态浸出浓度均未超标。因此,西湖区退田还湖后整体的水生态安全风险为低风险。

关键词：衡水湖西湖区重金属分布特征土壤淹水释放通量生态风险

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荧光油膜速度场的自适应快速光流解法

航空学报 2024年第7期45卷 58-67页

作者：蔡章博张征宇余皓占书恒西南科技大学信息工程学院绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所绵阳621000

现有光流法解算基于荧光油膜的摩阻测量方程耗时长,制约了荧光油膜试验技术在生产型风洞中的推广应用。为此,提出了荧光油膜速度场的空间自适应快速光流解法,一方面通过推导构造共轭迭代式,较现有光流法的雅可比矩阵分割迭代式,有更小... 详细信息

现有光流法解算基于荧光油膜的摩阻测量方程耗时长,制约了荧光油膜试验技术在生产型风洞中的推广应用。为此,提出了荧光油膜速度场的空间自适应快速光流解法,一方面通过推导构造共轭迭代式,较现有光流法的雅可比矩阵分割迭代式,有更小的存储量、更高的收敛性与稳定性;另一方面结合荧光油膜图像的灰度梯度信息,对图像进行空间自适应降采样进行共轭迭代快速获得大流动结构,再升到满分辨率迭代和全局优化,即可准确捕捉到精细的流动结构,大幅提高荧光油膜速度场的解算速度。仿真实验表明:在给定收敛误差限下本算法较现有光流法计算速度提升26.6%,在相同预设迭代次数下,平均误差减小1.4%,最大误差减小2.3%。多个高速风洞的油膜试验结果表明:本算法测得壁面流动现象正确、流谱清晰精细,较现有光流法计算速度平均提升了23%,优势明显,工程应用价值大。

关键词：光流法共轭梯度法自适应采样荧光油膜速度场

八段锦可能通过调控Bmal1基因改善2型糖尿病患者的睡眠质量

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生理学报 2024年第3期76卷 447-456页

作者：董子萱马占科宁夏师范大学体育学院固原756099

糖尿病的发病率不断上升,而糖尿病患者的睡眠质量通常会受到影响。八段锦可能通过调控Bmal1基因表达作用于机体生物节律、骨骼肌糖代谢、骨骼肌纤维以及视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)脑区,对2型糖尿病(type 2 diabetes melli... 详细信息

糖尿病的发病率不断上升,而糖尿病患者的睡眠质量通常会受到影响。八段锦可能通过调控Bmal1基因表达作用于机体生物节律、骨骼肌糖代谢、骨骼肌纤维以及视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)脑区,对2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者的血糖水平和昼夜节律进行调节,并改善T2DM患者的各项生理机能。本文综述八段锦对糖尿病患者Bmal1基因表达调控作用及机制,探讨八段锦通过调控Bmal1基因表达改善T2DM患者睡眠质量的可能性。本综述可为中国传统气功八段锦的临床应用提供新的领域,为糖尿病的运动疗法提供新的科学依据。

关键词：八段锦 Bmal1 糖尿病睡眠质量