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镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

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表面技术 2024年第4期53卷 193-199,210页

作者：李沛李志杨建成袁静青海省人民医院骨科二病区西宁810007 青海民族大学物理与电子信息工程学院西宁810007

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表... 详细信息

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式。结果通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO_(4)·2H_(2)O。模拟结果表明,CaHPO_(4)·2H_(2)O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol)。其中起“铆钉”作用的基团是HPO_(4)^(2-)和H_(2)O,结合位点主要为O与Mg,即HPO_(4)^(2-)和H_(2)O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO_(4)^(2-)和Mg-H_(2)O偶极对。研究发现,形成的偶极对中HPO_(4)^(2-)及H_(2)O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H_(2)O的解离能更大,结构更稳定。结论提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H_(2)PO_(4)溶液中浸泡片刻,促进CaHPO_(4)·2H_(2)O(-120)晶面的形成。

关键词：镁合金 DCPD涂层界面结合能界面结合位点分子动力学模拟

基于形态仿生理念的沙漠路基边坡结构设计与研究

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 95-104页

作者：惠迎新刘俊绿许鹏范龙文喻国根宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 宁夏交通建设股份有限公司银川750004 宁夏道路养护工程技术研究中心银川750004

为减少沙漠地区公路路基积沙,寻求一种输沙性能优异的路基边坡结构形式。受沙丘在自然状态下形成独特结构的启发,以新月形沙丘作为仿生研究对象,运用仿生学设计理念构建沙漠地区适宜路基边坡结构形式。基于沙丘形态统计特征,建立仿沙丘... 详细信息

为减少沙漠地区公路路基积沙,寻求一种输沙性能优异的路基边坡结构形式。受沙丘在自然状态下形成独特结构的启发,以新月形沙丘作为仿生研究对象,运用仿生学设计理念构建沙漠地区适宜路基边坡结构形式。基于沙丘形态统计特征,建立仿沙丘表面路基理论数学模型和有限元数值仿真模型,分析不同边坡形态下风、沙流相互影响特性,并对仿沙丘路基边坡结构形式进行优化,提出一种适用于沙漠地区的仿生路基边坡结构。研究表明:路基边坡结构形态不同会影响路基周围气流场,相对常规直线形路基边坡结构而言,仿沙丘形路基边坡结构在迎风坡、路面和背风坡速度恢复优势明显,可使沙粒获得更大动能,加速沙粒通过路基,降低沙粒在路基周围沉积。优化后的凹曲线形仿沙丘路基边坡结构积沙与路面沙粒体积分数均显著降低,可使风沙流快速通过路基,并便于施工,具有良好的输沙能力。研究成果可为沙漠地区公路安全运营和路基边坡结构设计提供参考。

关键词：沙丘仿生设计路基边坡风沙两相流流场分布

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单分支线性约束循环程序的终止性分析

软件学报 2024年第3期35卷 1307-1320页

作者：李轶唐桐中国科学院重庆绿色智能技术研究院自动推理与认知中心重庆400714 中国科学院大学北京100049

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上... 详细信息

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上的秩函数计算问题.实验结果表明,该方法能有效验证现有文献中大部分循环程序的终止性.

关键词：循环程序线性秩函数增函数终止性多阶段秩函数

银川市黄河滩区土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源解析

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环境科学 2024年第5期45卷 2971-2982页

作者：于路加马海军王翠平北方民族大学生物科学与工程学院银川750021 宁夏葡萄与葡萄酒技术创新中心银川750021 北方民族大学经济林遗传改良创新团队银川750021 林木资源高效生产全国重点实验室银川750004

为了解银川市黄河滩区土壤重金属污染现状及来源,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了银川市黄河滩区共92个采样点土壤样品中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、As和Mn这8种重金属的含量,采用富集因子、地累积指数法与潜在生态风险指数法... 详细信息

为了解银川市黄河滩区土壤重金属污染现状及来源,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了银川市黄河滩区共92个采样点土壤样品中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、As和Mn这8种重金属的含量,采用富集因子、地累积指数法与潜在生态风险指数法对重金属污染特征进行分析和评价,并结合相关性分析、绝对主成分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)、正定矩阵因子分解(PMF)模型和地统计学对土壤重金属进行来源解析.结果表明,Cu和Pb含量平均值低于银川市土壤背景值,Zn、Cr、Ni、Cd、As和Mn含量平均值分别是背景值的1.28、1.06、1.08、1.79、1.11和1.19倍,所测8种重金属元素含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值;不同用地类型之间重金属含量平均值表现为:荒地>退耕地>林地>耕地;研究区Zn和Cd呈轻微富集,其余6种元素无富集;Cd属于中度潜在生态风险水平,其余重金属处于轻度水平;联合受体模型表明交通和农业等人为活动来源对Zn和Cd的贡献较大,其余重金属受土壤母质等自然源影响较大.研究结果可为银川市黄河生态保护与可持续发展提供科学依据.

关键词：黄河滩区重金属污染评价来源解析绝对因子得分-多元线性回归分析(APCS-MLR) 正定矩阵因子分解(PMF)

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火把花的繁殖生物学研究

西北植物学报 2024年第1期44卷 127-133页

作者：黄妹英段云博梁琼月黄仕训陈哲刘长秋广西师范大学生命科学学院广西桂林541001 中国科学院广西植物研究所广西桂林541006 中国科学院昆明植物研究所昆明650201

【目的】火把花(Colquhounia coccinea)表现出典型的鸟媒综合征,因此具有作为引鸟景观植物的开发潜力。【方法】以自然、人工生境的火把花居群为对象,通过观察和试验对其开花物候、花部综合特征、访花动物及其行为、繁育系统、种子萌发... 详细信息

【目的】火把花(Colquhounia coccinea)表现出典型的鸟媒综合征,因此具有作为引鸟景观植物的开发潜力。【方法】以自然、人工生境的火把花居群为对象,通过观察和试验对其开花物候、花部综合特征、访花动物及其行为、繁育系统、种子萌发特性进行研究,以明确火把花的繁殖特性及对不同访花动物的吸引潜力。【结果】火把花的整体花期持续约3个月,单花花期为(9.6±0.6)d;花蜜较丰富且稀薄,具有较短的花冠管和己糖为主的花蜜糖组成;访花动物主要是中华蜜蜂和多种食蜜鸟类,尤其是短喙的泛化鸟类,且在非自然生境中仍然能吸引鸟类访花;完全自交亲和但需要传粉者才能完成授粉,不存在花粉限制;不同授粉处理种子的发芽能力无显著差异;中华蜜蜂能有效传粉,鸟类的传粉作用需进一步验证。【结论】火把花可供观赏的时间很长,具有明显吸引鸟类访花的能力,容易通过有性繁殖途径快速获得大量幼苗。

关键词：火把花繁殖生物学交配系统食蜜鸟类

氮磷添加对宁夏荒漠草原植物物种多样性和群落稳定性的影响

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草地学报 2024年

作者：杨云涛邱开阳王玉娟司浩宇鲍平安黄业芸何毅谢应忠宁夏大学林业与草业学院宁夏大学宁夏草牧业工程技术研究中心宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地平罗县农业综合执法大队

植物物种多样性与群落稳定性是维持草地生态系统功能的关键，而氮（N）、磷（P）添加可增加土壤有效资源，可用于退化草地的生态系统恢复。为深入了解荒漠草原植物物种多样性和群落稳定性对N、P添加的响应，本研究以宁夏盐池县荒漠草原... 详细信息

植物物种多样性与群落稳定性是维持草地生态系统功能的关键，而氮（N）、磷（P）添加可增加土壤有效资源，可用于退化草地的生态系统恢复。为深入了解荒漠草原植物物种多样性和群落稳定性对N、P添加的响应，本研究以宁夏盐池县荒漠草原为研究对象，自2020年开始，每年开展N、P添加试验，连续进行3年。试验采用随机区组设计，N和P添加均设置4个梯度，分别为：0，5，10，20 g·N·m-2·a-1和0，4，8，16 g·P·m-2·a-1。N肥选用尿素，P肥选用过磷酸钙，本文使用2022年9月的植被调查数据。结果表明：1) 高水平N复合中、高水平P添加显著降低了物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数，高水平N复合中水平P添加显著降低了Simpson指数；2) Godron稳定性分析发现，对照组欧式距离最大，群落稳定性最低；在单独添加P时，群落稳定性随着P添加量的增加而逐渐增强；N、P复合添加下，在中、低水平的P添加下，群落稳定性随着N添加量的增加而增强，而在中、高水平的N添加下，群落稳定性随着P添加量的增加先增强后减弱；3)荒漠草原物种多样性与群落稳定性表现为正相关关系。综上所述，高水平的N、P添加可以通过抑制荒漠草原植物生长，使得物种多样性降低，单独P添加以及中、低水平的P与高水平的N复合添加可有效提高群落的稳定性。

关键词：养分添加退化荒漠草原生态修复欧式距离植物多样性

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泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

土壤学报 2024年第3期61卷 737-745页

作者：郝永丽胡亚鲜郭胜利西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集... 详细信息

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集多年覆膜的玉米地土壤,对比分析风干原土、泥沙浸润静置,和含沙量为560 kg·m^(–3),800 kg·m^(–3)和930 kg·m^(–3)三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响,并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明:(1)研究区土壤微塑料以聚氨酯(Polyurethane,PU)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、橡胶(Rubber,RB)为主,多为直径10~50μm的碎片状。(2)风干原土处理中微塑料的平均面积最大(5234μm^(2)),泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小(2067 n·kg^(–1)),而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大(14400 n·kg^(–1)),且平均面积最小(2868μm^(2))。(3)三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异,其中,平均丰度表现为:中含沙量(18300 n·kg^(–1))>低含沙量(13730 n·kg^(–1))>高含沙量(8667 n·kg^(–1)),而平均面积表现为:低含沙量(3932μm^(2))>中含沙量(2472μm^(2))>高含沙量(2099μm^(2))。总之,本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度,减小其面积,而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值,且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同,为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。

关键词：微塑料磨蚀破碎丰度形态特征

黄土丘陵区生物结皮集雨面的集雨效果及其关键影响因子

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1645-1652页

作者：陈钧儒江子昊肖波杨宇航窦韦强曹尤淞中国农业大学土地科学与技术学院/农业农村部华北耕地保育重点实验室北京100193 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土... 详细信息

雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了40、60、80和100 mm·h^(-1)降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子。结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮。当雨强为40~100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了49.7%~77.5%和89.7%~110.0%。生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率。当雨强为100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6%和7.8%,集雨效率分别提高了25.7%和6.8%。方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著。此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子。综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优。

关键词：生物土壤结皮土壤入渗节水措施水土保持生态恢复

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基于机器学习的堰塞坝溃决峰值流量预测模型

人民长江 2024年

作者：朱祖龙陈华勇袁仔洋李霄王涛中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

堰塞坝溃决洪水会给下游人民生命财产安全造成严重威胁，精准预测溃口峰值流量对于灾害响应工作至关重要。因此，本文利用了来自55例历史堰塞坝溃决案例的数据，包括坝高(Hd)、坝前储水量(Vw)和坝体材料类别，构建了用于溃口峰值流量(Qp... 详细信息

堰塞坝溃决洪水会给下游人民生命财产安全造成严重威胁，精准预测溃口峰值流量对于灾害响应工作至关重要。因此，本文利用了来自55例历史堰塞坝溃决案例的数据，包括坝高(Hd)、坝前储水量(Vw)和坝体材料类别，构建了用于溃口峰值流量(Qp)预测的支持向量机模型（SVM）和随机森林模型（RF）。采用决定系数(R2)和均方根误差（RMSE）两个统计指标定量评估了各模型的预测效果。结果表明，本研究构建的机器学习模型均能准确预测堰塞坝溃口峰值流量，其中SVM (R2=0.900，RMSE=0.465)性能要优于RF (R2=0.857，RMSE=0.556)。此外，本研究所构建的SVM模型和RF模型预测精度均优于既有的经验公式。其中，SVM模型相比于最佳经验公式，R2提升了8.7%，RMSE降低了23.6%。该研究可为堰塞坝溃决灾害的应急抢险提供合理的参考依据。

关键词：支持向量机随机森林堰塞坝溃口峰值流量