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颗粒物沉降影响下草/藻型湖区沉积物一水界面氮交换特征及机制

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湖泊科学 2025年第1期37卷 76-88页

作者：韩汶轩陈秋羽何煦谭立贤刘成张雷中国科学院南京地理与湖泊所湖泊与环境国家重点实验室南京211135 中国科学院大学北京100049 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象,开展了为期一年的野外月度调查,分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物水界面交换特征,研究... 详细信息

富营养化湖泊水体中颗粒物的不断富集和沉降加剧了沉积物内源负荷。本文以太湖典型草、藻型湖区为研究对象,开展了为期一年的野外月度调查,分析了两种湖区水样、颗粒物和沉积物中各形态氮含量、赋存形式及其沉积物水界面交换特征,研究了颗粒物沉降对草、藻型湖区沉积物水界面氮赋存形态转变及迁移的影响。结果表明,草、藻型湖区水体总氮(TN)浓度年变化范围分别为0.50~1.51 mg/L(均值为(0.97±0.23)mg/L)和1.77~6.12 mg/L(均值为(3.67±1.36)mg/L),藻型湖区水体各形态氮浓度普遍高于草型湖区,且季节性变化更加显著。草、藻型湖区悬浮颗粒物中TN含量年均值分别为(6998.48±1413.87)和(5162.63±2205.13)mg/kg,沉积物TN平均含量分别为(4219.75±216.62)和(3187.88±103.07)mg/kg,呈现草型湖区显著高于藻型湖区、悬浮颗粒物显著高于沉积物的特征。氨氮(NH 3-N)是两个湖区悬浮颗粒物和沉积物中有效态氮的主要赋存形式,藻型湖区沉积物中NH 3-N的释放主要集中在夏季,而草型湖区则以夏、秋季为主。有效态氮高度富集的颗粒物不断沉降是造成沉积物中氮含量改变的重要原因,且藻型湖区有效态氮所占比例(5.17%)在藻类水华季节高于草型湖区(4.34%)。草型系统向藻型系统的转变可能会升高水体颗粒物浓度并加剧沉积物颗粒再悬浮过程,颗粒物沉降和再悬浮交替加剧了沉积物水界面处氮的交换过程,在未来的湖泊内源氮管理中应更加重视颗粒物的作用。

关键词：太湖草型湖区藻型湖区悬浮颗粒物内源氮负荷

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铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)群体生长与解散过程中的细菌群落变化

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湖泊科学 2025年

作者：刘佳音方道艳张玉晴王艺饶蔡元锋施丽梅李朋富吴庆龙南京大学生命科学学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室湖泊与环境国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室

微囊藻藻际中生长着大量的细菌，它们影响微囊藻的生长以及藻群体的维持，在水华的生消中发挥着重要作用。在微囊藻群体的生长过程中，伴随着微囊藻群体的形成与解散，但在此过程中附生细菌群落的变化规律仍然未知。本文针对一株从太湖... 详细信息

微囊藻藻际中生长着大量的细菌，它们影响微囊藻的生长以及藻群体的维持，在水华的生消中发挥着重要作用。在微囊藻群体的生长过程中，伴随着微囊藻群体的形成与解散，但在此过程中附生细菌群落的变化规律仍然未知。本文针对一株从太湖中分离的群体铜绿微囊藻，在不同的培养温度下监测其生长和解散过程，揭示与微囊藻群体密切相关的细菌类群。结果表明：从15～30℃，该群体微囊藻展示出差异化的生长周期，温度越高群体解散越快，微囊藻群体数目达到峰值的时间越短。随着D2群体的生长，>20μm的微囊藻群体附生细菌群落从以Pseudomonadales为主转变为以Sphingomonadales为主；3～20μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落及游离细菌群落中的优势菌群均从Pseudomonadales转变为Cytophagales。Limnobacter只在游离细菌群落中相对丰度较高；Roseococcus只在>20μm的D2群体附生细菌群落中有较高的相对丰度；Porphyrobacter在游离细菌群落及3～20μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落中相对丰度较高；Mesorhizobium在3～20μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落及>20μm的D2群体附生细菌群落中有较高的相对丰度。对不同粒径及不同温度下的细菌群落进行Venn图及特异性-占有率（SPEC-OCCU）图分析发现，部分独有种及特化种只在15℃下出现，OTU669(Methylobacteriaceae)、OTU722(Brevundimonas sp.)和OTU682(Pseudoxanthobacter sp.)在所有温度下均为>20μm的D2群体附生细菌群落的特化种。网络分析结果表明，>20μm的微囊藻群体的附生细菌网络中的关键节点最多。本研究揭示了微囊藻群体生长过程中藻际细菌群落组成的变化，有助于深入了解附生细菌在微囊藻群体维持及水华中的作用。

关键词：蓝藻水华铜绿微囊藻群体细菌群落结构附着细菌游离细菌

蓝藻-细菌互作及其对碳、氮循环的影响研究进展

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湖泊科学 2025年

作者：张玉晴刘佳音蔡元锋张民史小丽杜瑛珣苏雅玲施丽梅吴庆龙中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室湖泊与环境国家重点实验室中国科学院大学南京大学生命科学学院中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室

藻类与细菌之间存在多种互作关系，二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生... 详细信息

藻类与细菌之间存在多种互作关系，二者间的相互作用会影响水体初级生产力、藻类群落组成、藻类之间的竞争和演替以及藻类水华的发展等。藻菌间的多种紧密互作和代谢耦联对水体中碳、氮、磷、硫等多种生源要素的循环产生影响。在淡水生态系统中，蓝藻水华仍然是威胁水环境健康的重要因素，部分水体中形成了周而复始发生蓝藻水华的稳定状态。蓝藻与其附生细菌间的互作和代谢关联是蓝藻水华维持的关键，在水体碳氮循环中发挥了重要作用。本文综述了蓝藻与细菌间的互作对蓝藻生长、产毒、群体维持和多样性的影响以及影响藻菌互作的因素，综述了蓝藻藻际环境中碳氮相关功能微生物类群以及藻菌互作对水生态系统中碳氮循环的影响，分析了蓝藻群体颗粒、附着作用和环境因素(如温度、营养盐、新型污染物和铁硫磷元素等)对藻菌之间碳氮代谢关联和转化的影响及其对环境的反馈机制，并探讨了藻菌互作中碳氮转化过程与转化通量的主要研究方法，为深入了解蓝藻水华介导的藻菌互作机制和水体生源要素循环的微生物过程提供参考。

关键词：蓝藻藻菌互作碳氮循环环境因素

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以蒸气加工法制备和修饰金属-有机框架膜

化工学报 2025年

作者：张耀辉班宇杰杨维慎中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室中国科学院大学

金属-有机框架（MOF）是由金属离子或金属离子簇与有机配体配位连接而成的一类高度有序的多孔材料。其作为分离膜材料具有广泛应用潜力。开发高效的MOF膜制备和修饰方法对获得连续、致密、结构可调控的MOF膜至关重要。相比于传统液相合... 详细信息

金属-有机框架（MOF）是由金属离子或金属离子簇与有机配体配位连接而成的一类高度有序的多孔材料。其作为分离膜材料具有广泛应用潜力。开发高效的MOF膜制备和修饰方法对获得连续、致密、结构可调控的MOF膜至关重要。相比于传统液相合成过程，蒸气加工方法可大幅节省溶剂及前驱体用量，有效避免了竞争性体相成核，降低了后处理过程中因溶剂分子移除造成的膜层开裂风险，兼具效率高和环境友好的特点。本文系统总结了蒸气加工法用于MOF膜的直接合成与合成后修饰改性方面的研究进展，以及蒸气加工方法对MOF膜分离性能的调控和强化作用，并展望了蒸气加工法未来的发展方向及其在MOF膜放大制备方面的应用潜力。

关键词：金属-有机框架膜蒸气加工直接合成合成后修饰分离渗透率选择性

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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变

抚仙湖浮游植物群落结构对水体垂直混合过程的响应

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湖泊科学 2025年第1期37卷 36-49页

作者：朱先龙雷逸伦杨予罗鸿赖睿聪罗文磊王荣徐润冰邢鹏云南大学生态与环境学院云南高原山地生态与退化环境修复重点实验室昆明650091 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京211135 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京211135 中国科学院抚仙湖高原深水湖泊研究站玉溪652500 抚仙湖高原深水湖泊云南省野外科学观测研究站玉溪652500

深水湖泊冬季热力分层消亡,水体上下混合,水动力过程改变营养盐的分布格局,可能影响湖泊生态系统中浮游植物群落的演替。本研究在2022年11月2023年4月高原深水湖泊抚仙湖的热力分层消亡期、混合期和分层形成期,开展水体垂直剖面的理化... 详细信息

深水湖泊冬季热力分层消亡,水体上下混合,水动力过程改变营养盐的分布格局,可能影响湖泊生态系统中浮游植物群落的演替。本研究在2022年11月2023年4月高原深水湖泊抚仙湖的热力分层消亡期、混合期和分层形成期,开展水体垂直剖面的理化环境因子及浮游植物群落高频观测,探究浮游植物群落时空变化特征及其对热力学混合过程的响应。结果表明:水体混合过程引起湖泊理化环境因子显著的时空变化,与分层消亡期和形成期相比,混合期水体总磷(TP)、溶解性有机磷(DOP)、正磷酸盐(PO 3-4-P)和叶绿素a(Chl.a)浓度显著增加,总氮(TN)、溶解氮(DN)、颗粒氮(PN)、氨氮(NH 3-N)和硝态氮(NO-3-N)浓度显著降低。浮游植物群落中,绿藻门的转板藻属(Mougeotia)和小球藻属(Chlorella)在整个观测期密度较高,蓝藻门的长孢藻属(Dolichospermum)和拟柱孢藻属(Cylindrospermopsis)在分层消亡期密度较高,硅藻门的直链藻属(Melosira)和隐藻门隐藻属(Cryptomonas)在混合期密度高,绿藻门的栅藻属(Scenedesmus)在分层形成期密度较高。冗余分析发现,NH 3-N、PO 3-4-P和碱性磷酸酶活性的动态变化显著影响浮游植物群落组成;而且,浮游植物不同种类对氮、磷营养盐的敏感性各不相同,其中长孢藻属和转板藻属的密度与氮营养盐呈正相关、与磷营养盐呈负相关;而其他浮游植物密度则呈现相反规律,分别与氮营养盐呈负相关,与磷营养盐呈正相关。通过结构方程模型分析水体混合期间浮游植物群落动态变化的驱动机制,发现一方面水温对浮游植物群落结构有直接影响;另一方面,水温通过调节不同形态的氮(NO-3-N、NH 3-N)、磷(PO 3-4-P和DOP)营养盐浓度,从而间接地驱动浮游植物群落结构变化。这些直接和间接的影响共同作用,最终引起水体中Chl.a浓度变化。本研究有助于认识深水湖泊热力分层变化对生态系统结构和功能的影响。在全球变化背景下,加强对湖库热力分层的作用机制及其生态环境效应研究,有助于深水湖泊生态系统的保护和管理。

关键词：抚仙湖垂直混合浮游植物营养盐驱动因子

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卡罗琳板块在穆绍海沟的拓展型俯冲起始

中国科学:地球科学 2025年第1期 255-271页

作者：李春峰邓永康吴涛董冬冬张国良张佳政刘宇涛李亚清唐富贵章露露浙江大学海洋科学系崂山实验室海洋矿产资源实验室中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院软件研究所综合信息系统科技重点实验室

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引... 详细信息

穆绍海沟获得的新地震成像证实,海洋板块边界的水平压缩作用在年轻且较弱的海洋板块内部可诱发形成海沟,并且年轻板块诞生后不久就开始向古老板块之下俯冲.虽然板块边界两侧存在显著的年龄差异和先存薄弱带,但在水平挤压和垂直重力牵引的共同作用下,中生代太平洋板块依然难以挠曲.在经过长时间的海沟迁移之后,或经历初始挤压过渡到海沟俯冲发育的漫长过程之后,穆绍海沟北端的卡罗琳海板块才逐渐开始挠曲.两条平行地震剖面中,显著不同的海沟变形和沉积增生现象表明了穆绍海沟的俯冲迁移或显著的沿海沟的纵向不连续性,这可以用卡罗琳板块的逆时针旋转来解释从俯冲到非俯冲的快速转变.在俯冲启动前,微小的增生楔可能就已经形成,这表明穆绍海沟已经经历了强烈的压缩和隆起.目前穆绍海沟的地震活动相对平静,并且其东侧的莱拉海槽显示出伸展松弛,表明目前卡罗琳板块的旋转已经停止.

关键词：穆绍海沟俯冲起始地震反射卡罗琳板块

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服务器无感知计算系统性能优化技术研究综述

软件学报 2025年第1期36卷 47-78页

作者：杨光刘杰曲慕子王帅叶丹钟华中国科学院大学中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所)

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基... 详细信息

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务(FaaS)”的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基础设施管理的负担,专注于业务层的开发和创新;对于服务提供商,服务器无感知计算将应用分解为细粒度的函数,极大地提高了调度效率和资源利用率.显著的优势让服务器无感知计算迅速吸引了业界的注意,然而,服务器无感知计算与传统云计算迥然不同的计算模式以及对任务各方面的严格限制给应用的迁移带来了诸多障碍,各种越来越复杂的任务也对服务器无感知计算的性能提出了越来越高的要求,服务器无感知计算的性能优化成为一个重要的研究课题.从4个方面对服务器无感知计算系统性能优化技术的相关研究工作进行梳理和综述,并介绍现有的系统实现.(1)介绍面向典型任务的优化技术,包括任务适配和针对特定任务的系统优化;(2)综述沙箱环境的优化工作,包括沙箱方案和冷启动优化技术,它们是决定函数运行速度的核心;(3)概括I/O和通信技术的优化,它们是服务器无感知计算应用程序的主要性能瓶颈;(4)简述相关的资源调度技术,包括面向平台和面向用户的调度策略,它们决定着系统的资源利用率和任务的执行效率.最后,总结当前服务器无感知计算性能优化技术所面临的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向.

关键词：服务器无感知计算函数即服务云函数云计算性能优化

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镧改性碳纤维对水体中磷吸附性能的研究

中国环境科学 2025年

作者：陈安童张鹏夏江楠杨瑾晟赵浩赵贤广南京工业大学环境科学与工程学院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中国科学院大学

利用镧浸渍法处理活性碳纤维制备出了新型高效磷酸根吸附剂(CF-La).并进行了吸附等温线、吸附动力学、单因素实验、实际水样试验.吸附等温线实验表明其吸附过程更符合Langmuir模型，吸附属于单层吸附;动力学实验表明CF-La吸附过程符合... 详细信息

利用镧浸渍法处理活性碳纤维制备出了新型高效磷酸根吸附剂(CF-La).并进行了吸附等温线、吸附动力学、单因素实验、实际水样试验.吸附等温线实验表明其吸附过程更符合Langmuir模型，吸附属于单层吸附;动力学实验表明CF-La吸附过程符合二级动力学模型，包含物理、化学吸附;pH和竞争离子实验表明，CF-La在中性环境下吸附效果最佳且不受干扰离子影响;通过5次吸附-解吸循环实验进行可回收性评价，结果表明CF-La对磷酸根的吸附率和脱附率均保持在80%以上;通过SEM、BET对改性前后材料进行表征，表明镧已成功负载在材料表面;XPS、FTIR对吸附前后材料进行吸附机理分析，表明合成材料具有介孔结构且表面存在两种不同价态的镧有利于提高吸附效果.通过实际水样试验，验证了CF-La对安徽巢湖水体中无机磷、有机磷均体现出优异的吸附性能.

关键词：富营养化碳纤维镧改性磷离子