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Evaluating the performance and influencing factors of three portable black carbon monitors for field measurement

Journal of Environmental Sciences 2024年第5期139卷 320-333页

作者： Liqing Wu yicheng shen Fei Che Yuzhe Zhang Jian Gao Chong Wang State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment Chinese Research Academy of Environmental SciencesBeijing 100012China Jinan Ecological Environmental Protection Grid-Based Supervision Center Jinan 250013China

Black carbon(BC)is associated with adverse human health and climate change.Mapping BC spatial distribution imperatively requires low-cost and portable devices.Several portable BC monitors are commercially available,but their accuracy and reliability are not always satisfactory during continuous field observation.This study evaluated three models of portable black carbon monitors,C12,MA350 and DST,and investigates the factors that affect their performance.The monitors were tested in urban Beijing,where portable devices running for one month alongside a regular-size reference aethalometer AE33.The study considers several factors that could influence the monitors'performance,including ambient weather,aerosol composition,loading artifacts,and built-in algorithms.The results show that MA350and DST present considerable discrepancies to the reference instrument,mainly occurring at lower concentrations(0-500 ng/m^(3))and higher concentrations(2500-8000 ng/m^(3)),respectively.These discrepancies were likely caused by the anomalous noise of MA350 and the loading artifacts of DST.The study also suggests that the ambient environment has limited influence on the monitors'performance,but loading artifacts and accompanying compensation algorithms can result in unrealistic data.Based on the evaluation,the study suggests that C12 is the best choice for unsupervised field measurement,DST should be used in scenarios where frequent maintenance is available,and MA350 is suitable for research purposes with post-processing applicable.The study highlights the importance of assigning portable BC monitors to appropriate applications and the need for optimized real-time compensation algorithms.

关键词： Black carbon Aethalometer Loading artifact Performance evaluation Portable device

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Laboratory and field evaluation of a low-cost optical particle sizer

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Journal of Environmental Sciences 2024年第8期142卷 215-225页

作者： Mingzhen Tang yicheng shen Yanzhen Ge Jian Gao Chong Wang Liqing Wu Shuchun Si State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment Chinese Research Academy of Environmental SciencesBeijing 100012China Jinan Grid-Based Supervision Center of Ecological and Environmental Protection Jinan 250100China Tai’an Ecological Environment Protection Control Center Tai’an 271000China School of Physics Shandong UniversityJinan 250013China

Low-cost sensors are widely used to collect high-spatial-resolution particulate matter data that traditional reference monitoring devices cannot.In addition to the mass concentration,the number concentration and size distribution are also fundamental in determining the origin and hazard level of particulate pollution.Therefore,low-cost optical sensors have been improved to establish optical particle sizers(OPSs).In this study,a low-cost OPS,the Nova SDS029,is introduced,and it is evaluated in comparison to two reference instruments—the GRIMM 11-D and the TSI 3330.We first tested the sizing accuracy using polystyrene latex spheres.Then,we assessed the mass and number size distribution accuracy in three application scenarios:indoor smoking,ambient air quality,and mobile monitoring.The evaluations suggest that the low-cost SDS029 rivals research-grade optical sizers in many aspects.For example,(1)the particle diameters obtained with the SDS029 are close to the reference instruments(usually<10%)in the 0.3-5μm range;(2)the number of particles and mass concentration are highly correlated(r≥0.99)with the values obtained with the reference instruments;and(3)the SDS029 slightly underestimates the number concentration,but the derived PM_(2.5)values are closer to monitoring station than the reference instruments.The successful application of the SDS029 in multiple scenarios suggests that a plausible particle size distribution can be obtained in an easy and cost-efficient way.We believe that low-cost OPSs will increasingly be used to map the sources and risk levels of particles at the city scale.

关键词： Optical particle sizer Particle size distribution Low-cost sensor Evaluation Field application

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煤矿掘进工作面瓦斯浓度预测

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工矿自动化 2024年第4期50卷 128-132页

作者：陈鲜展沈易成洪飞扬石绅安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230011

针对目前瓦斯浓度预测方法存在数据处理不确定性、特征提取局限性及受主观性因素影响产生预测偏差等问题,提出了一种用于煤矿掘进工作面的瓦斯浓度预测方法。首先,在煤矿掘进工作面回风巷内每隔1 m布设激光瓦斯传感器,形成传感器网络,... 详细信息

针对目前瓦斯浓度预测方法存在数据处理不确定性、特征提取局限性及受主观性因素影响产生预测偏差等问题,提出了一种用于煤矿掘进工作面的瓦斯浓度预测方法。首先,在煤矿掘进工作面回风巷内每隔1 m布设激光瓦斯传感器,形成传感器网络,实时采集瓦斯浓度数据。然后,根据拉依达准则搜索并剔除瓦斯浓度数据中的异常值,并利用Lagrange插值多项式填补瓦斯浓度数据中的缺失值。最后,以剔除异常值及填补缺失值的瓦斯浓度数据为基础,采用经验模态分解算法将瓦斯浓度数据分解成本征模态函数和趋势项,再利用Hilbert变换对本征模态函数进行处理以获取数据的高频项和低频项,并将其输入最小二乘支持向量机中进行加权处理,输出瓦斯浓度预测结果。通过掘进工作面模拟装置进行瓦斯浓度预测模拟试验,并在某煤矿掘进工作面进行现场试验,结果表明:该方法预测的瓦斯浓度与实际测量值非常接近,均方误差小,表明预测结果准确率高;均方误差波动幅度小,表明适应性好,预测结果的稳定性强;预测用时短,表明预测效率高。

关键词：掘进工作面瓦斯浓度预测拉依达准则 Lagrange插值经验模态分解最小二乘支持向量机

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复合抗冻剂的研制及对鮰鱼肌原纤维蛋白的抗冻效果

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中国食品学报 2024年第4期24卷 199-210页

作者：逯晓燕丛海花沈益诚赵勇陈继伟江雨桐大连海洋大学食品科学与工程学院辽宁大连116023 苏州农业职业技术学院食品科技学院江苏苏州215008 中科荣耀(苏州)生物科技有限公司江苏苏州215152

以鲫鱼鱼鳞为原料,用胰蛋白酶酶解法获得抗冻粗肽。以抗冻粗肽、海藻糖和褐藻寡糖为因素,运用{3,3}单纯形格子法进行配方设计,以冷冻24 h后嗜热链球菌的存活率为抗冻活性筛选指标,获得复合抗冻剂理论模型配方。选用复合抗冻剂最优组(K1... 详细信息

以鲫鱼鱼鳞为原料,用胰蛋白酶酶解法获得抗冻粗肽。以抗冻粗肽、海藻糖和褐藻寡糖为因素,运用{3,3}单纯形格子法进行配方设计,以冷冻24 h后嗜热链球菌的存活率为抗冻活性筛选指标,获得复合抗冻剂理论模型配方。选用复合抗冻剂最优组(K1、K2)和理论模型配方组(K3)进行冷冻鮰鱼肌原纤维蛋白试验,验证复合抗冻剂的抗冻效果。结果表明:抗冻粗肽组嗜热链球菌的存活率达57.11%。与大豆卵磷脂互作的红外光谱显示:抗冻粗肽可能与磷脂亲水头部和水之间发生相互作用,有利于稳定膜结构。K1和K2嗜热链球菌的存活率在80%以上,K3嗜热链球菌的存活率高达92%。添加K1、K2和K3复合抗冻剂后蛋白质表面疏水性显著降低(P<0.05),蛋白质溶解度显著升高(P<0.05)。K1和K2的α-螺旋和β-折叠含量显著下降(P<0.05),K2和K3的r值显著降低(P<0.05)。结论:理论模型K3是具有高抗冻活性,可抑制蛋白质聚集和维持蛋白质结构稳定的一种良好的水产品复合抗冻剂。本研究为复合抗冻剂的开发提供新思路,为后续开发鮰鱼预制菜冷冻产品提供了理论参考。

关键词：抗冻粗肽单纯形格子法抗冻性复合抗冻剂肌原纤维蛋白

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丁集煤矿主排水泵能效测试研究

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山东煤炭科技 2024年第3期42卷 113-117页

作者：侯振陈鲜展沈易成安徽矿安检测技术服务有限公司安徽合肥230088 安徽煤矿安全监察局安全技术中心安徽合肥230088 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

主排水泵是煤矿的主要耗电设备,针对在对丁集煤矿HDM420-96×10型4台主排水泵进行安全性能检测中发现,存在效率偏低、电耗偏高的问题,整理汇总水泵流量、扬程、效率、轴功率等性能参数,并绘制水泵性能曲线,研究影响其能效的因素。分析... 详细信息

主排水泵是煤矿的主要耗电设备,针对在对丁集煤矿HDM420-96×10型4台主排水泵进行安全性能检测中发现,存在效率偏低、电耗偏高的问题,整理汇总水泵流量、扬程、效率、轴功率等性能参数,并绘制水泵性能曲线,研究影响其能效的因素。分析结果表明:单台水泵流量达到最大时,水泵效率最高,电耗最低;从能耗方面看,在效率最高状态下,电耗仍超过规范要求,建议进行全面检修,更换与排水需求相符的水泵及电机,从而降低能耗。

关键词：主排水泵流量效率性能曲线电耗

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The characteristic of particulate matter in urban street canyons under high density mobile monitoring networks

The characteristic of particulate matter in urban street can...

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第二十七届大气污染防治技术研讨会

作者： Liqing Wu yicheng shen Jian Gao Chinese Research Academy of Environmental Sciences

Although Jinan as a jamming city in the northern China has facing more severe air pollution for vehicle emissions, the mass concentrations of PM have been decreasing in the past few years because of strict environmental management measures. To reflect the effective improvement of road environment control, we compared the PM concentrations in standard stations and on nearby roads. Besides, the influence of land use type making from POI（point of interest） data on the particulate matter difference for urban and road settings were clarified. Results showed that, the highest PM concentrations were in winter, followed by spring and autumn, and the lowest concentrations were in summer. PM on nearby roads and in the stations reduced 23.10% and 19.74% respectively. The PM ratio of R/S decreased from 1.08 to 1.02 from 2019 to 2021 in Jinan which was mainly affected by traffic as well as industry. The most obvious difference appeared in the south of the main area of Jinan for there are very few heavy industries. By comparing PM concentrations on examined roads with PM levels on unexamined roads, these roads participated in assessment have greater improvement ratio. These results prove that pollution control policies are effective and provide scientific suggestions to our feasible strategies for pollution abatement.

关键词：

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单纯形重心法复配多糖/纳米纤维素水凝胶

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纤维素科学与技术 2024年第2期32卷 65-71页

作者：张紫薇丛海花沈益诚逯晓燕大连海洋大学食品科学与工程学院辽宁大连116023 晓东宜健(苏州)仪器设备有限公司江苏苏州215152

以海藻酸钠(SA)、黄原胶(XAN)、结冷胶(G)和纳米纤维素(NC)为水凝胶壁材,并采用{4,4}单纯形重心法进行试验设计筛选出最佳配方。对水凝胶的形态、质构特性、pH敏感性和傅里叶变换红外光谱进行分析。结果表明,添加NC增加水凝胶共混溶液... 详细信息

以海藻酸钠(SA)、黄原胶(XAN)、结冷胶(G)和纳米纤维素(NC)为水凝胶壁材,并采用{4,4}单纯形重心法进行试验设计筛选出最佳配方。对水凝胶的形态、质构特性、pH敏感性和傅里叶变换红外光谱进行分析。结果表明,添加NC增加水凝胶共混溶液的黏度,改善了表观形态、增强水凝胶的质构特性;傅里叶变换红外光谱显示NC和多糖之间具有良好的相容性,添加NC后提高水凝胶的膨胀率,复配的多糖/纳米纤维素水凝胶具有良好pH值敏感性。最后通过单纯形重心法得到理论最优组(SA19.25%;XAN24.10%;G41.00%;NC15.23%)。综上所述,最终成功采用单纯形重心法成功复配出具有良好的pH敏感性、稳定通过模拟胃环境的纳米水凝胶,这为复合水凝胶包埋需氧益生菌提供基础数据,且为研究与应用水凝胶递送系统提供了参考。

关键词：多糖基复合水凝胶 pH敏感性单纯形重心法理化性质

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A hierarchical salt-rejection strategy for sustainable and high-efficiency solar-driven desalination

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Nano Materials Science 2024年第1期6卷 38-43页

作者： Zhengyi Mao Xuliang Chen Yingxian Chen Junda shen Jianpan Huang Yuhan Chen Xiaoguang Duan yicheng Han Kannie Wai Yan Chan Jian LU CityU-shenzhen Futian Research Institute Shenzhen518045China Department of Mechanical Engineering City University of Hong Kong83 Tat Chee AvenueKowloonHong KongChina Department of Material Science and Engineering City University of Hong Kong83 Tat Chee AvenueKowloonHong KongChina Department of Biomedical Engineering City University of Hong Kong83 Tat Chee AvenueKowloonHong KongChina School of Chemical Engineering and Advanced Materials The University of AdelaideAdelaideAustralia Hong Kong Branch of National Precious Metals Material Engineering Research Centre City University of Hong Kong83 Tat Chee AvenueKowloonHong KongChina Centre for Advanced Structural Materials City University of Hong Kong Shenzhen Research InstituteGreater Bay Joint DivisionShenyang National Laboratory for Materials ScienceShenzhen518057China

Solar steam generation(SSG)is widely regarded as one of the most sustainable technologies for seawater desalination.However,salt fouling severely compromises the evaporation performance and lifetime of evaporators,limiting their practical applications.Herein,we propose a hierarchical salt-rejection(HSR)strategy to prevent salt precipitation during long-term evaporation while maintaining a rapid evaporation rate,even in high-salinity brine.The salt diffusion process is segmented into three steps—insulation,branching diffusion,and arterial transport—that significantly enhance the salt-resistance properties of the evaporator.Moreover,the HSR strategy overcomes the tradeoff between salt resistance and evaporation rate.Consequently,a high evaporation rate of 2.84 kg m^(-2) h^(-1),stable evaporation for 7 days cyclic tests in 20 wt%NaCl solution,and continuous operation for 170 h in natural seawater under 1 sun illumination were achieved.Compared with control evaporators,the HSR evaporator exhibited a>54%enhancement in total water evaporation mass during 24 h continuous evaporation in 20 wt%salt water.Furthermore,a water collection device equipped with the HSR evaporator realized a high water purification rate(1.1 kg m^(-2) h^(-1)),highlighting its potential for agricultural applications.

关键词： Solar water evaporation 3D printing Salt-rejection Hierarchical structures High efficiency

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大型自航绞吸挖泥船多系统耦合强度评估

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船舶工程 2022年第9期44卷 41-48,55页

作者：沈奕成夏利娟张宇祥上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

以一艘4500m^(3)/h的大型自航绞吸式挖泥船为例,阐述了大型绞吸挖泥船的船体-桥架-钢桩台车多系统耦合强度评估方法。将工作状态的船体结构-桥架-钢桩台车多系统视作一个完整的力系,计算全船所受各项载荷。建立全船结构有限元模型,研究... 详细信息

以一艘4500m^(3)/h的大型自航绞吸式挖泥船为例,阐述了大型绞吸挖泥船的船体-桥架-钢桩台车多系统耦合强度评估方法。将工作状态的船体结构-桥架-钢桩台车多系统视作一个完整的力系,计算全船所受各项载荷。建立全船结构有限元模型,研究多系统间耦合作用对于波浪载荷预报以及强度评估的影响,分析多系统耦合方法的优势,同时比较不同边界条件对于多系统耦合强度评估计算结果的影响。多系统耦合方法可以避免波浪载荷失真,更真实地反映力的传递路径,为后续大型绞吸挖泥船的结构强度评估与设计提供参考。

关键词：绞吸挖泥船波浪载荷多系统耦合结构强度

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气溶胶吸湿性的影响因素及其对光学特性的影响

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环境工程技术学报 2023年第6期13卷 2081-2091页

作者：陈建华沈毅成迟翔予竹双环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院

吸湿性是气溶胶重要的理化性质之一,气溶胶吸湿增长不仅会通过大气辐射效应影响气候,还对大气能见度有重要影响。介绍了气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的概念,总结了测量气溶胶吸湿增长的方法,分析了粒径、化学组分、污染条件和混合... 详细信息

吸湿性是气溶胶重要的理化性质之一,气溶胶吸湿增长不仅会通过大气辐射效应影响气候,还对大气能见度有重要影响。介绍了气溶胶粒径吸湿增长与散射吸湿增长的概念,总结了测量气溶胶吸湿增长的方法,分析了粒径、化学组分、污染条件和混合状态对吸湿性的影响。结果表明:气溶胶的吸湿增长会使颗粒物含水量增多,改变气溶胶消光能力,从而对大气能见度以及气溶胶辐射强迫造成影响。未来,建议着重关注高相对湿度(相对湿度大于95%)下的气溶胶吸湿增长,加强气溶胶吸湿增长的垂直观测研究,并广泛开展吸湿和脱水2种环境下的气溶胶散射吸湿增长的测量和研究。

关键词：气溶胶吸湿性影响因素光学特性能见度辐射强迫

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