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基于皮层-基底神经节环路模型的经颅磁声电刺激对大鼠行为决策的影响

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电工技术学报 2024年第2期39卷 356-368页

作者：张帅由胜男党君武杜文静王磊省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室河北工业大学天津300130 河北工业大学河北省生物电磁与神经工程重点实验室(筹) 天津300130 天津市生物电工与智能健康重点实验室河北工业大学天津300130

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可... 详细信息

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可塑性与行为决策关系密切。该文基于皮层-基底神经节回路模型,模拟分别对健康大鼠、帕金森大鼠施加刺激后,不同脑区在奖赏选择任务中的神经活动,仿真分析不同感应电流强度对皮层神经元放电率和脑区间突触权重的影响。并通过行为学实验进一步探讨经颅磁声电刺激对健康大鼠与帕金森模型大鼠行为决策的影响。仿真结果显示,对健康大鼠施加刺激可提高前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重;对帕金森大鼠施加刺激可提高前运动皮层神经元放电率,调节前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重。实验结果显示,施加刺激后,大鼠的学习探索能力和空间记忆能力均得到了提高,且帕金森模型大鼠受刺激的作用效果更显著。研究结果表明,经颅磁声电刺激可提高大鼠的运动积极性和学习效率,且有助于改善基底神经节的功能失衡。研究结果为进一步探索经颅磁声电刺激调节决策认知功能的作用机制奠定基础。

关键词：经颅磁声电刺激皮层神经元基底神经节行为决策突触权重

2BP-2000型水稻育秧播种机分盘装置研制

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农业工程学报 2024年第3期40卷 26-36页

作者：谢方平杨靖符志勇刘大为龚明程乐根湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧/苗重点实验室益阳413055

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述... 详细信息

针对现有育秧播种机分盘装置生产效率较低、高速作业时易出现卡盘和秧盘输送不连续等问题,该研究设计了一种生产效率不低于2000盘/h的机械气动式自动分盘装置,可快速、准确完成分盘和供盘,适配2BP-2000型水稻育秧播种机高速播种。阐述了分盘装置的基本结构和工作原理,开展分盘、接盘过程分析,确定装置稳定分盘、接盘作业的关键机构与工作参数。分盘稳定性试验结果表明,生产率为1600~2000盘/h时,分盘稳定性不低于98.67%。开展以层叠秧盘数、生产率和秧盘质量为试验因素,以接盘成功率为试验指标的三因素三水平正交旋转组合试验,得到影响接盘成功率的因素主次关系为生产率、层叠秧盘数、秧盘质量,其中生产率、层叠秧盘数对接盘成功率影响显著(P<0.05),秧盘质量对接盘成功率影响不显著(P≥0.05),表明分盘装置对不同质量的秧盘适应性较好,其最优参数组合为:生产率2000盘/h、层叠秧盘数6盘/层、秧盘质量750 g/盘,该条件下分盘装置的接盘成功率均值为98.43%,与预测值仅相差0.29个百分点。研究结果对提高水稻硬盘育秧播种机械化水平具有实用价值。

关键词：农业机械试验水稻育秧播种分盘装置分盘稳定性接盘成功率

聚丙烯纳米塑料对生物脱氮和功能基因的影响及机制

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中国环境科学 2024年

作者：黄健徐军帅张华罗涛何春华刘俊帅子晨安徽建筑大学环境与能源工程学院环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室安徽省生态文明研究院工业园区污染治理与资源化利用安徽省联合共建学科重点实验室

选取了聚丙烯纳米塑料（PP NPs）为研究对象来探究其对生物脱氮的影响.通过水质、氮转化功能基因丰度和污泥系统物生物活性的检测，并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法，探索不同浓度PP NPs (1～100 mg/L)对生物脱氮和功... 详细信息

选取了聚丙烯纳米塑料（PP NPs）为研究对象来探究其对生物脱氮的影响.通过水质、氮转化功能基因丰度和污泥系统物生物活性的检测，并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法，探索不同浓度PP NPs (1～100 mg/L)对生物脱氮和功能基因的影响及机制.结果表明，随着PP NPs浓度升高，抑制作用增强.低浓度PP NPs对脱氮性能的影响较微弱，高浓度PP NPs（100 mg/L）影响明显.qPCR表明，除nirK基因和norB基因外，其余氮转化功能基因的丰度随PP NPs浓度的升高而逐渐降低.随着PP NPs浓度升高，污泥细胞氧化应激状态严重，导致细胞膜结构受损、细胞活性下降.Pearson相关性表明，理化参数与部分功能基因之间存在较强的相关性.1 mg/L PP NPs胁迫下，好氧末端硝氮与功能基因的负相关性变为正相关性.1～100 mg/L PP NPs胁迫下，出水氨氮与nxrA、nirK、norB基因间呈不同程度的正相关性.线性回归模型表明，amoA和nxrA是氨氧化和硝化的关键驱动因素，nirS是亚硝酸盐还原的关键驱动因素，nosZ和narG是反硝化的关键驱动因素.该研究从分子生物学角度揭示PP NPs对生物脱氮的影响及机制.

关键词：纳米塑料生物脱氮功能基因相关性线性回归模型

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第3期55卷 122-132页

作者：李旭伍硕祥匡敏球刘青刘大为谢方平湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 详细信息

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

关键词：漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

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整体式钴基复合金属催化剂微波催化燃烧甲苯特性

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1253-1264页

作者：赵思蕊卜龙利代菁雯黄思宁罗梦垚刘楠王嘉乐西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055 陕西省环境工程重点实验室西安710055

以蜂窝状堇青石为载体,通过将钴与过渡金属铜锰铈复合,浸渍法制备系列整体式钴基复合金属催化剂,探究其在微波辐照下对典型VOCs—甲苯的催化活性.结果表明,甲苯进气浓度1000mg/m^(3),进气流速4L/min时,催化剂对甲苯的催化活性为CoCuCeOx... 详细信息

以蜂窝状堇青石为载体,通过将钴与过渡金属铜锰铈复合,浸渍法制备系列整体式钴基复合金属催化剂,探究其在微波辐照下对典型VOCs—甲苯的催化活性.结果表明,甲苯进气浓度1000mg/m^(3),进气流速4L/min时,催化剂对甲苯的催化活性为CoCuCeOx>CoCuOx>CoCuMnCeOx>Co CuMnOx,CoCuCeOx对甲苯的T50=220℃、T90=295℃.表征可知,钴铜氧化物的复合使得催化剂表面颗粒态的CoOx、CuOx和Cu Co_(2)O_(4)尖晶石相互搭建形成有空隙的球状结构,而锰的加入不利于该球状结构生成.Cu^(2+)取代了一部分Co3O4尖晶石结构中的Co^(2+)形成Cu Co_(2)O_(4)尖晶石,CuCo_(2)O_(4)尖晶石中的Co-O和Cu-O键容易断裂,从而促进气态氧的吸附与活化,产生表面活性氧物种参与甲苯的氧化反应.Ce的加入会存在Ce^(3+)/Ce4+价态的转化,促使CoCuCeOx催化剂表面产生丰富的氧空位,进而作为活性中心促进甲苯的氧化降解.钴、铜、铈之间的复合改变了活性组分结构,提高了催化剂的吸波性能与催化活性,可应用于微波催化燃烧VOCs技术中.

关键词：钴基复合金属钴铜尖晶石整体式催化剂微波催化燃烧甲苯

极端暴雨下绿-灰-蓝基础设施防洪排涝效果评估——以东沙湖流域为例

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应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 740-753页

作者：刘玥张翔刘洁龚莉桂海娇武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉大学海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室成都大学建筑与土木工程学院

针对当前城市洪涝研究主要集中在单一的绿色、灰色基础设施或绿-灰色基础设施的不足，基于水文水动力耦合模型对武汉市东沙湖流域进行建模，采用武汉市暴雨经验式并移植郑州“7·20”暴雨生成重现期1～1 000a的极端暴雨情景，分析极端... 详细信息

针对当前城市洪涝研究主要集中在单一的绿色、灰色基础设施或绿-灰色基础设施的不足，基于水文水动力耦合模型对武汉市东沙湖流域进行建模，采用武汉市暴雨经验式并移植郑州“7·20”暴雨生成重现期1～1 000a的极端暴雨情景，分析极端暴雨下绿-灰-蓝色基础设施的雨洪控制能力.研究结果表明：绿色基础设施主要应对5a一遇以内的降雨，且有一定的削峰和峰值延缓效果；灰色基础设施排水能力的提高有助于城市应对极端暴雨，且雨强越大其发挥效果越明显，但存在增大峰值和提前峰现时刻的负面作用；蓝色基础设施具有极大的雨洪调蓄潜力，可为应对极端暴雨提供保障，但需考虑其综合效益并制定多级水位调控方案；绿-灰-蓝色基础设施应综合起来优化评估，蓝色基础设施的顶托效应反映了其水力联系和耦合关系.以期该研究为城市内涝灾害治理和海绵城市建设规划提供科学依据.

关键词：城市内涝绿灰蓝城市水系统海绵城市极端暴雨低影响开发

Serratia sp.对铜绿微囊藻、斜生栅藻的溶藻效果

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广东海洋大学学报 2024年第1期44卷 76-83页

作者：洪桂云汪涛朱慧马少雄安徽建筑大学环境与能源工程学院/水污染控制与废水资源化安徽省重点实验室安徽合肥230601

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微... 详细信息

【目的】探讨一株溶藻菌S6(Serratia sp.)对富营养化水中优势蓝藻和绿藻的溶藻效果,为有害藻类的生物控制提供参考。【方法】从富营养化水体中分离到一株溶藻菌S6(Serratia sp.,GenBank登录号为KY462187),将不同浓度菌液分别加至铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)以及两者以浓度比1∶1混合的藻液(下称“混合藻”)中,进行溶藻实验,测定14 d内实验体系中藻的生物量、叶绿素a、氨氮和总磷(TP)浓度,分析溶藻菌S6对不同藻类的溶藻效果以及对水体中氮磷的影响;运用光谱技术分析溶藻产物特性。【结果与结论】溶藻菌S6对铜绿微囊藻、斜生栅藻和混合藻的溶藻效果较佳,且菌液浓度越高,溶藻效果越佳,其中3组原菌液(2×10^(9)mL^(-1))处理组14 d内的溶藻率分别为89.4%、80%、78.6%。溶藻菌S6对3种实验体系氨氮和TP浓度影响较大,原菌液处理组变化最明显,其中铜绿微囊藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降21.24、6.21 mg/L;斜生栅藻藻液氨氮和TP质量浓度分别下降13.19、7.54 mg/L;混合藻液中氨氮和TP质量浓度分别下降10.81、11.85 mg/L。傅里叶红外光谱、紫外光谱和三维荧光光谱分析表明,铜绿微囊藻的溶藻产物中主要含类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸物质,斜生栅藻的溶藻产物中主要含类色氨酸和类腐殖酸物质。

关键词：铜绿微囊藻斜生栅藻溶藻菌 Serratia sp. 溶藻产物光谱分析技术

热湿环境下CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀水泥基材料的中性化机理及预测模型

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 545-554页

作者：牛荻涛曹志远吕瑶西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 省部共建绿色建筑国家重点实验室/西安建筑科技大学西安710055

为探究工业环境中水泥基材料耐久性损伤机理,开展了热湿环境CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀下净浆、砂浆和混凝土的中性化试验,并采用核磁共振和电化学阻抗谱等测试方法分析了水泥基材料的孔结构及孔溶液变化,建立了水泥基材料的中性化深度预测... 详细信息

为探究工业环境中水泥基材料耐久性损伤机理,开展了热湿环境CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀下净浆、砂浆和混凝土的中性化试验,并采用核磁共振和电化学阻抗谱等测试方法分析了水泥基材料的孔结构及孔溶液变化,建立了水泥基材料的中性化深度预测模型。结果表明:腐蚀循环前期(0~2次),反应以碳化为主。中期(2~7次),由于CaCO_(3)填充试样的孔隙,使得碳化反应速率减缓。同时SO_(2)与混凝土水化产物发生反应,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙,同时生含结晶水的膨胀产物CaSO_(3)和CaSO_(4),导致有害孔逐渐增加,试样表层产生膨胀裂缝。后期(7~14次),SO_(2)持续腐蚀C-S-H凝胶等水化产物,混凝土孔隙率增大,碳化反应速度加快。

关键词：工业环境水泥基材料中性化机理中性化深度预测模型

基于数学模型对胞外聚合物吸附Cu^(2+)、Cd^(2+)的研究

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环境科学与技术 2024年第2期47卷 1-8页

作者：费维繁杨英王娣陈玉李卫华安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230000 安徽省水污染控制重点实验室安徽合肥230000

文章利用三维模型构建出吸附曲面对活性污泥中胞外聚合物(EPS)对Cu^(2+)、Cd^(2+)吸附行为进行研究预测,并讨论离子竞争吸附机理。在单一金属体系中EPS对Cu^(2+)(534.72 mg/g)的吸附量要高于Cd^(2+)(504.71 mg/g)。通过三维模型模拟出... 详细信息

文章利用三维模型构建出吸附曲面对活性污泥中胞外聚合物(EPS)对Cu^(2+)、Cd^(2+)吸附行为进行研究预测,并讨论离子竞争吸附机理。在单一金属体系中EPS对Cu^(2+)(534.72 mg/g)的吸附量要高于Cd^(2+)(504.71 mg/g)。通过三维模型模拟出三维吸附曲面可以看出Cu^(2+)的存在明显抑制了EPS对Cd^(2+)的吸附,但Cd^(2+)对Cu^(2+)的吸附干扰很小,EPS与Cu^(2+)的亲和力要高于Cd^(2+),其吸附过程更适用于Langmuir等温线,吸附质与吸附位点一一对应。结合红外光谱、三维荧光光谱和SEM-EDX分析表明,EPS在吸附前后材料形貌发生了明显变化,该现象出现的原因可能是金属离子的吸附是通过羧基、羟基、酰胺等活性官能团与金属离子成键及络合作用;同时离子交换也是EPS吸附金属离子的一个重要机制。该研究为进一步发掘利用胞外聚合物及后续应用提供理论依据和技术支持。

关键词：生物吸附剂竞争吸附三维吸附曲面 SEM-EDX分析三维荧光分析