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Breakthrough of Carbon-Ash Recalcitrance in Hydrochar via Molten Carbonate:Engineering Mineral-Rich Biowaste Toward Sustainable Platform Carbon Materials

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Engineering 2024年第5期36卷 167-177页

作者： Zihan Wang Leli Zhang Yuanhui Zhang zhidan liu Laboratory of Environment-Enhancing Energy(E2E) Key Laboratory of Agricultural Engineering in Structure and EnvironmentMinistry of AgricultureCollege of Water Resources and Civil EngineeringChina Agricultural UniversityBeijing 100083China Department of Agricultural and Biological Engineering University of Illinois at Urbana-ChampaignUrbanaIL 61801USA

The function-led design of porous hydrochar from mineral-rich biowaste for environmental applications inevitably suffers from carbon-ash ***,a method to alter the original carbon skeleton with ash remains elusive and hinders the availability of ***,we propose a facile strategy for breaking the rigid structure of carbon-ash coupled hydrochar using phase-tunable molten carbonates.A case system was designed in which livestock manure and NaHCO3 were used to prepare the activated hydrochar,and NH3 served as the target *** to the redox effect,we found that organic fractions significantly advanced the melting temperature of Na2CO3 below 800℃.The Na species steadily broke the carbon-ash interaction as the thermal intensity increased and transformed inorganic constituents to facilitate ash dissolution,rebuilding the hydrochar skeleton with abundant hierarchical channels and active defect *** surface polarity and mesopore distribution collectively governed the five cycles NH3 adsorption attenuation *** hydrochar delivered favorable potential for application with a maximum overall adsorption capacity of 100.49 mg·g^(-1).Integrated spectroscopic characterization and theoretical computations revealed that incorporating NH3 on the carbon surface could transfer electrons to chemisorbed oxygen,which promoted the oxidation of pyridine-N during *** work offers deep insight into the structure function correlation of hydrochar and inspires a more rational design of engineered hydrochar from high-ash biowaste.

关键词： Hydrochar Livestock manure Ammonia adsorption Deashing Oxygen activation

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Co and postseismic fault slip models of the 2022 M_(W)6.7 Menyuan earthquake reveal conjugated faulting tectonics at the central section of the Lenglongling fault

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Earthquake Science 2024年第4期37卷 277-303页

作者： Zilong He Wenbin Xu Zhiwei Li Lei Xie Guangcai feng Nan Fang Xiaoge liu Kai Sun zhidan Chen Zhihui Zhu School of Geosciences and Info-Physics Central South UniversityChangsha 410083China Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring Central South UniversityChangsha 410083China School of Civil Engineering Central South UniversityChangsha 410083China

The 2022 M_(W)6.7 Menyuan earthquake ruptured the western end of the Tianzhu seismic gap,providing an opportunity to study the regional seismogenic characteristics and seismic *** we use interferometric synthetic aperture radar(InSAR)and seismic data to study the mainshock rupture,early afterslip and the second largest aftershock of the 2022 Menyuan earthquake *** modeling results show that the mainshock ruptured the Lenglongling fault and the Tuolaishan fault with a maximum slip of~3 *** postseismic transient deformation occurred at the center of the Lenglongling *** afterslip modeling reveals that the majority of afterslip occurred in the deeper part of the Lenglongling fault.A high-angle conjugated faulting event is found at the middle section of the Lenglongling *** use the stress inversion to investigate the possible triggering mechanism of the conjugated rupture *** results indicate the maximum principal stress direction is in~222°,forming a~22°angle between the conjugated fault of second largest aftershock and the *** calculated normal stress changes indicate the region is within a pull-apart stress field,which favors such a conjugated rupturing *** study will help understand the rupture behavior of such kind of conjugated fault in other regions.

关键词： coseismic displacement and slip postseismic deformation and afterslip conjugate rupture coulomb stress change stress inversion

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Re-estimating China's lake CO_(2)flux considering spatiotemporal variability

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Environmental Science and Ecotechnology 2024年第3期19卷 152-160页

作者： zhidan Wen Yingxin Shang Lili Lyu Hui Tao Ge liu Chong Fang Sijia Li Kaishan Song Northeast Institute of Geography and Agroecology Chinese Academy of SciencesChangchun130102China School of Environment and Planning Liaocheng UniversityLiaocheng252000China

The spatiotemporal variability of lake partial carbon dioxide pressure(pCO_(2))introduces uncertainty into CO_(2)fluxestimates at the lakewater-air *** the variationpattern of pCO_(2)isimportant for obtaining accurate global *** we examine seasonal and trophic variations in lake pCO_(2)based on 13 field campaigns conducted in Chinese lakes from 2017 to *** found significant seasonal fluctuations in pCO_(2),with decreasing values as trophic states intensify within the same *** lakes exhibit lower pCO_(2)levels thanfreshwater *** pCO_(2)dynamics result invariable areal CO_(2)emissions,withlakes exhibiting different trophic states(oligotrophication>mesotrophication>eutrophication)and saline lakes differing from freshwater lakes(-23.1±17.4 vs.19.3±18.3 mmol m^(-2)d^(-1)).These spatiotemporal pCO_(2)variations complicate total CO_(2)emission *** area proportions of lakes with varying trophic states and salinity in China,we estimate China's lake CO_(2)flux at 8.07 Tg C yr^(-1).In future studies,the importance of accounting for lake salinity,seasonal dynamics,and trophic statesmust be noticed to enhance the accuracy of large-scale carbon emission estimates from lake ecosystems in the context of climate change.

关键词： Carbon dioxide Eutrophication Saline lakes Overestimation Carbon budget

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Remote estimates of suspended particulate matter in global lakes using machine learning models

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International Soil and Water Conservation Research 2024年第1期12卷 200-216页

作者： zhidan Wen Qiang Wang Yue Ma Pierre Andre Jacinthe Ge liu Sijia Li Yingxin Shang Hui Tao Chong Fang Lili Lyu Baohua Zhang Kaishan Song Northeast Institute of Geography and Agroecology CASChangchunJilin130102China Department of Geology Indiana University∼Purdue UniversityIndianapolisIN44602USA University of Chinese Academy of Sciences Beijing100100China College of Geography and Urban Planning Liaocheng UniversityLiaochengChina

Suspended particulate matter(SPM)in lakes exerts strong impact on light propagation,aquatic ecosystem productivity,which co-varies with nutrients,heavy metal and micro-pollutant in *** lakes,SPM exerts strong absorption and backscattering,ultimately affects water leaving signals that can be detected by satellite *** regression models based on specific band or hand ratios have been widely used for SPM estimate in the past with moderate *** are still rooms for model accuracy improvements,and machine learning models may solve the non-linear relationships between spectral variable and SPM in *** assembled more than 16,400 in situ measured SPM in lakes from six continents(excluding the Antarctica continent),of which 9640 samples were matched with Landsat overpasses within±7 *** machine learning algorithms and two simple regression methods(linear and partial least squares models)were used to estimate SPM in lakes and the performance were *** overcome the problem of imbalance datasets in regression,a Synthetic Minority Over-Sampling technique for regression with Gaussian Noise(SMOGN)was adopted in this *** comparison,we found that gradient boosting decision tree(GBDT),random forest(RF),and extreme gradient boosting(XGBoost)models demonstrated good spatiotemporal transferability with SMOGN processed dataset,and has potential to map SPM at different year with good quality of Landsat land surface reflectance *** all the tested modeling approaches,the GBDT model has accurate calibration(n=6428,R^(2)=0.95,MAPE=29.8%)from SPM collected in 2235 lakes across the world,and the validation(n=3214,R^(2)=0.84,MAPE=38.8%)also exhibited stable ***,the good performances were also exhibited by RF model with calibration(R^(2)=0.93)and validation(R^(2)=0.86,MAPE=24.2%)*** applied GBDT and RF models to map SPM of typical lakes,and satisfactory result was *** addition,the GBDT model was evaluated b

关键词： Landsat imagery Remote estimation SPM Transferability

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以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统分析与展望

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农业工程学报 2024年第12期40卷 1-12页

作者：徐永洞刘志丹中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室环境增值能源实验室北京100083

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的... 详细信息

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提升畜禽粪污的无害化资源化水平和消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化和高效种养结合系统研究提供理论参考。

关键词：畜禽粪污水热炭生物炭水热转化生物原油种养结合系统农作物病害防控

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虚拟多输入多输出无线电能与信息同步传输技术

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电工技术学报 2024年第14期39卷 4282-4293页

作者：周岩刘志丹李烁涵南京邮电大学自动化学院、人工智能学院南京210023

在无线通信系统中,多输入多输出(MIMO)天线技术可有效提高信号传输速率和信道利用率。传统的能量调制式无线电能与信息同步传输(SWPIT)技术主要依赖单输入单输出线圈实现系统的供电和通信,难以实现多路并行通信。该文针对需要多信号接... 详细信息

在无线通信系统中,多输入多输出(MIMO)天线技术可有效提高信号传输速率和信道利用率。传统的能量调制式无线电能与信息同步传输(SWPIT)技术主要依赖单输入单输出线圈实现系统的供电和通信,难以实现多路并行通信。该文针对需要多信号接收器的无线供电场景,提出一种虚拟MIMO-SWPIT技术以满足多端通信的需求。所提系统可在两种状态下工作:当仅需无线供电时,系统工作在谐振状态进行高效电能传输;当需要通信时,通过控制逆变器开关信号的相移角和频率,在发射线圈中构造非标准正弦多载波(即虚拟多输入),以其中的基波和谐波分量作为通信载波传输信息。系统接收回路对基波和谐波所携带的信息进行解调(即虚拟多输出),同时谐波分量可用于负载供电。搭建的实验样机实现了稳定的电能与双通道信息并行同步传输,通信时电压波动低于3%,每路通道信息传输速率为4.0 kbit/s,验证了所提方案的可行性。

关键词：无线电能与信息同步传输多输入多输出移相调制移频调制

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基于转录组测序的苦瓜皂苷合成相关基因的鉴定和分析

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中国农业科学 2024年第9期57卷 1779-1793页

作者：戚仁洁宁宇刘静刘之洋徐海罗志丹陈龙正江苏海洋大学药学院/江苏省海洋生物资源与环境重点实验室/江苏省海洋药物化合物筛选重点实验室江苏海洋大学/江苏海洋生物产业技术协同创新中心江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源，具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因，为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料，分别在... 详细信息

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源，具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因，为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料，分别在子房期（T1）、幼果期（T2）、商品果期（T3）和完全成熟期（T4）取果实组织，通过香草醛-冰醋酸法测定不同时期的苦瓜皂苷含量，利用转录组测序的方法鉴定差异表达基因。【结果】从T1到T4，苦瓜内源皂苷含量随着果实发育而呈现显著下降的趋势。转录组测序共鉴定到17 504个基因，在T1-vs-T2、T2-vs-T3和T3-vs-T4三组比较中，下调表达基因数量均高于上调表达基因数量。GO富集分析表明含磷复合物代谢过程、驱动蛋白复合体和2-琥珀酰-6-羟基-环己二烯-1-羧酸合成酶活性分别是生物过程、细胞组分及分子功能模块最显著富集的条目。KEGG分析显示全局与概述图谱、碳水化合物代谢和氨基酸代谢是3组比较中共同的最显著富集的代谢通路。根据表达模式可将基因划分为20个模块，其中profile 0中基因的表达量从T1到T4逐渐降低，与苦瓜果实发育过程中皂苷含量变化规律一致。从profile 0中鉴定出与苦瓜皂苷生物合成相关的基因14个，包括萜类骨架生物合成通路上的基因AAT1、HMG1、MVK、PMK、MVD2和FPS1，倍半萜与三萜生物合成途径中的基因SS12、SQE1和CPQ及后修饰酶基因CYP97A3、CYP71AN24、UGT94E5及UGT73C6。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果与RNA-seq结果一致。【结论】苦瓜果实中皂苷含量随着果实不断成熟而逐渐降低。苦瓜皂苷生物合成首先通过上游的萜类骨架生物合成（ko00900）代谢途径完成萜类皂苷骨架的积累，随后通过倍半萜与三萜生物合成（ko00909）代谢途径以及下游的氧化还原酶、糖基转移酶的修饰最终生成皂苷，本研究通过转录组测序共鉴定到14个与苦瓜皂苷生物合成相关的基因。

关键词：苦瓜转录组差异表达基因皂苷合成调控

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Renewable biomass reinvigorates sustainable water-energy nexus

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Science Bulletin 2024年第16期69卷 2543-2554页

作者： Hongxu Chen Jiatao Xu Zhiyong Jason Ren Hailong Lin Leli Zhang EReaihan Yanhao Yuan Zihan Wang zhidan liu Laboratory of Environment-Enhancing Energy(E2E) College of Water Resources and Civil EngineeringChina Agricultural UniversityBeijing 100083China Key Laboratory of Agricultural Engineering in Structure and Environment Ministry of Agriculture and Rural AffairsBeijing 100083China Department of Civil and Environmental Engineering Princeton UniversityPrinceton NJ 08544USA Andlinger Center for Energy and the Environment Princeton UniversityPrinceton NJ 08544USA Department of Earth and Environmental Engineering Columbia UniversityNew York NY 10027USA State Key Laboratory of Efficient Utilization of Agricultural Water Resources Beijing 100083China

The water-energy nexus has garnered worldwide *** dual-functional research aimed at coproducing freshwater and electricity faces significant challenges,including sub-optimal capacities("1+1<2"),poor inter-functional coordination,high carbon footprints,and large *** water-toelectricity conversions are often compromised owing to functionality separation and erratic ***,we present a sustainable strategy based on renewable biomass that addresses these issues by jointly achieving competitive solar-evaporative desalination and robust clean electricity *** hydrothermally activated basswood,our solar desalination exceeded the 100% efficiency bottleneck even under reduced solar *** simple size-tuning,we achieved a high evaporation rate of 3.56 kg h^(-1)m^(-2)and an efficiency of 149.1%,representing 128%-251% of recent values without sophisticated surface *** incorporating an electron-ion nexus with interfacial Faradaic electron circulation and co-ion-predominated micro-tunnel hydrodynamic flow,we leveraged free energy from evaporation to generate long-term electricity(0.38 W m^(-3)for over 14 d),approximately 322% of peer performance *** inter-functional nexus strengthened dual functionalities and validated general engineering *** presented strategy holds significant promise for global human–society–environment sustainability.

关键词： Biomass Water-energy nexus Solar desalination Clean energy Hydrothermal carbonization Sustainable development

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天车技术故障及钢丝绳脱槽优化措施探析

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山西冶金 2024年第2期47卷 118-119,122页

作者：刘志丹河钢集团邯钢公司冷轧厂河北邯郸056015

冷轧厂天车使用频繁、吊运重物多,经常因磨损而出现多种故障问题,特别是在镀锌线维修时,更换冷却塔顶辊包布作业对天车的使用需求较为特别,时常会导致钢丝绳滑出轮槽脱离导向轮的现象发生,造成生产事故。基于冷轧厂天车使用现状,分析天... 详细信息

冷轧厂天车使用频繁、吊运重物多,经常因磨损而出现多种故障问题,特别是在镀锌线维修时,更换冷却塔顶辊包布作业对天车的使用需求较为特别,时常会导致钢丝绳滑出轮槽脱离导向轮的现象发生,造成生产事故。基于冷轧厂天车使用现状,分析天车钢丝绳的日常保养和维护要点,以及时消除一些故障和隐患,并针对不同的技术问题采取相应的优化措施,以确保天车的长期稳定运行,保证安全生产。

关键词：天车起重设备啃轨天车起升机构钢丝绳滑脱

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云南卓潘碱性杂岩体岩浆演化与稀土富集机制——来自磷灰石地球化学的证据

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地球学报 2024年第4期45卷 547-560页

作者：马飞王蝶丁志丹刘俊鹏田昊丰昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093

云南卓潘碱性杂岩体具有较高的稀土元素含量(约1319×10^(–6)),具有较高程度的稀土元素找矿前景,然而,对于卓潘碱性岩的岩浆演化过程和稀土元素富集机制有待深入研究。本研究选取卓潘岩体中的出露岩性(正长辉石岩和辉石正长岩),对其中... 详细信息

云南卓潘碱性杂岩体具有较高的稀土元素含量(约1319×10^(–6)),具有较高程度的稀土元素找矿前景,然而,对于卓潘碱性岩的岩浆演化过程和稀土元素富集机制有待深入研究。本研究选取卓潘岩体中的出露岩性(正长辉石岩和辉石正长岩),对其中主要的富稀土矿物磷灰石进行主、微量测试,深入剖析磷灰石的地球化学特征,旨在探讨岩浆演化过程和稀土元素富集机制。电子探针(EPMA)和激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)分析结果表明,正长辉石岩和辉石正长岩中磷灰石均为氟磷灰石,F含量分别为2.92%和3.31%;磷灰石稀土元素含量存在差异,平均值分别为12288×10^(–6)和16503×10^(–6);稀土模式配分图均表现出富集轻稀土元素,强烈亏损重稀土元素特征。据磷灰石Mn温度计估算结果结合SO_(3)含量的相对高低,正长辉石岩氧逸度相对低于辉石正长岩;磷灰石中高的Ce/Pb和低的Th/U特征,表明岩浆演化过程中流体活动性较强,并且前者流体活动性高于后者;磷灰石中的挥发分(F、Cl)含量及其比值特征指示岩浆源区受到大洋俯冲相关的交代作用。基于上述研究结果,卓潘碱性杂岩体稀土元素的富集过程:(1)18~10 km岩浆房阶段,由于硅酸盐矿物的大量结晶,岩浆房中磷酸盐含量逐渐饱和并结晶生成大量磷灰石,此时岩浆体系具有较高流体活动性和较低的挥发分F,导致正长辉石岩中结晶的磷灰石稀土元素富集程度较低;(2)~10 km岩浆房阶段,由于早期磷灰石的大量结晶,岩浆房中磷酸盐含量降低并生成少量磷灰石,此时岩浆体系具有较低流体活动性和较高的挥发分F,导致辉石正长岩中结晶的磷灰石稀土元素富集程度较高。因此,卓潘碱性杂岩体中正长辉石岩和辉石正长岩均具有一定程度的稀土找矿前景。

关键词：磷灰石主微量元素成分稀土富集卓潘碱性杂岩体

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