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应急供水多级泵意外停机水力过渡过程瞬态特性

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农业工程学报 2024年第4期40卷 72-81页

作者：司乔瑞夏欣武凯鹏邓凡杰袁寿其江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部... 详细信息

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部流动特性。研究结果表明:在意外停机过程中,多级泵分别经历水泵工况、制动工况、反转工况以及飞逸工况4个阶段,转速呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,最后稳定在飞逸转速-4210 r/min附近;流量呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,然后再沿正方向增大,最终稳定在飞逸流量-14.32 kg/s附近;扭矩呈现先减小再增加,最后减小并稳定在零点附近。泵内流量和转速的大小、方向不断变化引起叶轮流道内流体的流动分离和回流,伴随着涡的形成、发展和破碎等时空演变;熵产值的变化与多级泵内不稳定流动密切相关,由湍流耗散所带来的损失起主导作用,在达到飞逸工况后湍流耗散熵产占比约65.2%,能量损失主要发生在叶轮流道内,且制动工况中内流场的损失较大;多级泵首级流道内监测点压力变化最为剧烈,各级监测点的压力脉动系数波动幅值随着级数的增加呈减小趋势;压力脉动振幅主导频率与多级泵转速呈现正相关关系,主导分量对应于叶轮流道的叶片通过频率,且沿着流体流动方向压力脉动频率振幅逐渐增大,压力脉动的频率特性可以反应出意外停机过程中流量的不稳定变化。研究成果可为应急供水系统安全稳定运行提供理论指导。

关键词：离心泵瞬态效应内部流动意外停机熵产分析

河南荥阳市耕地土壤重金属分布特征及来源解析

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岩矿测试 2024年第2期43卷 330-343页

作者：张妍赵新雷冯雪珍郭亚娇河南省地质研究院郑州450001 河南省地球化学生态修复工程技术研究中心河南郑州450001 河南省城市地质工程技术研究中心河南郑州450001

耕地质量关系着人民生活,而重金属是影响耕地质量的重要因素之一。根据全国土壤污染状况调查显示,中国耕地环境状况不容乐观,对耕地的重金属调查分析迫在眉睫。但仅简单地对重金属含量水平及来源类型进行判断已不足以为区域土壤重金属... 详细信息

耕地质量关系着人民生活,而重金属是影响耕地质量的重要因素之一。根据全国土壤污染状况调查显示,中国耕地环境状况不容乐观,对耕地的重金属调查分析迫在眉睫。但仅简单地对重金属含量水平及来源类型进行判断已不足以为区域土壤重金属污染治理提供支持,而通过对各类污染源贡献率的定量计算,不仅可以明确农田土壤重金属分布特征,同时可判别污染源类别及来源,从而识别优先控制的污染元素,为重金属污染精准管控提供关键信息。本文采集河南荥阳市耕地表层土壤样品(0~20cm),应用电感耦合等离子体质谱和发射光谱法(ICP-MS/OES)、原子荧光光谱法(AFS)及离子选择电极法(IES)对As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属进行测试和p H分析;利用多元统计、绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型探讨研究区8种重金属污染含量空间分布特征及来源,利用富集因子和地累积指数开展土壤污染评价。结果表明:(1)耕地土壤中重金属含量整体偏高。除Cr外,其他元素为郑州市土壤背景值的1.04~1.40倍,其中Cd的累积效应较明显。(2)研究区重金属高值区主要分布于荥阳市城区周边。(3)基于富集因子法、相关性分析、主成分分析及APCS-MLR源解析结果显示,研究区重金属主要有三个来源:自然源对Ni、As、Cu、Cr的贡献率分别为98%、94%、80%及63%;工业源对Cd的贡献率为78%;其他源则主要是农业化肥源、燃煤源的混合源,对Cr、Pb、Hg的贡献率分别为37%、35%及33%。(4)地累积指数表明,研究区各重金属以无污染为主,而Cd超标率最高,其中度、中-重度污染、重度污染样点数分别为19个、5个及3个,并存在1个极重度污染样点。综上,Cd在研究区耕地中富集较明显,为潜在的主要污染元素;工业源、自然源、农业化肥源及燃煤源是重金属的主要来源,表明人类活动已对研究区耕地产生影响,需采取措施避免该影响进一步加剧。

关键词：耕地土壤重金属来源解析绝对因子分析-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型风险评价荥阳

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

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环境科学 2024年第2期45卷 1161-1172页

作者：胡晓玥滑紫微姚伦广杜丽牛秋红李玉英闫路陈兆进张浩南阳师范学院生命科学与农业工程学院农业生物质资源化河南省高校工程技术研究中心南水北调中线水源区水安全河南省协同创新中心河南省艾草开发利用工程技术研究中心南阳473061 南阳师范学院水资源与环境工程学院南阳473061

随着我国农业的大力发展,塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中,而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道,但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的... 详细信息

随着我国农业的大力发展,塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中,而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道,但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此,设计高密度聚乙烯微塑料(HDPE,500目)与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理,研究其对大豆生长的影响,并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析,探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响,阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1%HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期(由11.5 d升至14.3 d),并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成,门和属的组成数量显著少于对照和单一处理,并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度(如Nocardioides和Sphingomonas等).Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性,Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群,并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度,使网络结构简单化,维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长,并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构,相较于单一处理,复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险,以及污染土壤修复提供指导.

关键词：高密度聚乙烯(HDPE) 氯嘧磺隆大豆高通量测序网络分析 PICRUSt2功能分析

傅里叶变换红外光谱技术对金银花中有效成分定量模型建立及含量测定

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 467-473页

作者：顾旭鹏杨林林齐大明刘天亮董诚明河南中医药大学药学院河南郑州450046 河南省道地药材生态种植工程技术研究中心河南郑州450046

中药材“安全、稳定、有效、可靠”是中医药现代化发展的现实需求,针对中药材质量良莠不齐的实际情况探索快速、精准、无损新型含量测定方法是目前中药材质量控制领域亟待解决问题之一。金银花有效成分复杂、质量波动较大,利用傅里叶变... 详细信息

中药材“安全、稳定、有效、可靠”是中医药现代化发展的现实需求,针对中药材质量良莠不齐的实际情况探索快速、精准、无损新型含量测定方法是目前中药材质量控制领域亟待解决问题之一。金银花有效成分复杂、质量波动较大,利用傅里叶变换红外光谱技术对金银花有效成分进行高效、无损快速测定可能是推动其质量控制的有效措施。该研究将HPLC法与傅里叶变换红外光谱技术相结合,运用化学计量学方法,建立金银花有效成分的含量测定模型,以期为金银花的快速、精准含量测定提供新方法。利用傅里叶变换光谱仪采集了河南、河北、山东三个产地共64份金银花的红外光谱,使用高效液相色谱(HPLC)法同时测定金银花中绿原酸、当药苷、断氧化马钱子苷、木犀草苷、异绿原酸A、异绿原酸C六种有效成分的含量。使用TQ分析软件中多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)、偏最小二乘法(PLS)、逐步多元线性回归(SMLR)、一阶导数(1st)、二阶导数(2nd)及SG卷曲平滑和诺里斯导数滤波(ND)进行光谱处理建立模型。经过对河南、河北、山东共64份金银花样品的化学计量学分析,结果表明PLS+MSC+2nd Der+NS对绿原酸含量测定效果最好,相关系数为0.7549,平均绝对偏差为0.24%;PLS+MSC+1st Der+ND对当药苷的含量测定效果最好,相关系数为0.9369,平均绝对偏差为0.00%;PLS+MSC+1st Der+SG对断氧化马钱子苷含量测定效果最好,相关系数为0.9678,平均绝对偏差为-0.06%;PLS+MSC+1st Der+NS、PLS+MSC+1st Der+SG以及PLS+SNV+1st Der+SG对木犀草苷的含量测定效果最好,相关系数为0.8590,平均绝对偏差为0.01%;PLS+MSC+2nd Der+ND对异绿原酸A的含量测定效果最好,相关系数为0.9339,平均绝对偏差为0.11%;PLS+MSC+2nd Der+SG对异绿原酸C的含量测定效果最好,相关系数为0.8661,平均绝对偏差为0.01%。通过傅里叶变换光谱技术建立对金银花有效成分的定量模型可以实现对未知金银花有效成分的含量测定,该研究为金银花有效成分的快速、无损测定提供了新的方法依据,有助于推动中药材质量的稳定、可控。

关键词：金银花定量模型傅里叶变换红外图谱含量测定

用于VCSEL阵列光分布调控的自由曲面透镜阵列设计

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光学学报 2024年第9期44卷 219-226页

作者：薛宇扬苏宙平江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心

针对垂直腔面发射激光器（VCSEL）设计了自由曲面整形透镜，使VCSEL输出光束在目标面呈均匀的辐照度分布。自由曲面透镜前表面为非球面，后表面为自由曲面。在设计自由曲面的设计过程中，在自由曲面透镜中间区域设置虚拟平面，根据虚拟... 详细信息

针对垂直腔面发射激光器（VCSEL）设计了自由曲面整形透镜，使VCSEL输出光束在目标面呈均匀的辐照度分布。自由曲面透镜前表面为非球面，后表面为自由曲面。在设计自由曲面的设计过程中，在自由曲面透镜中间区域设置虚拟平面，根据虚拟平面和目标面能量之间的关系，确定自由曲面入射光束和出射光束的方向矢量，获得自由曲面采样点上各点的法向矢量。自由曲面的矢高和法向矢量之间构成了一个泊松方程。引进离散余弦变换的方法求解泊松方程，获得了自由曲面的矢高。模拟结果表明使用自由曲面整形透镜可将目标面辐照度均匀度提升到93.9%。为了适应在高功率场景中的应用，基于单个VCSEL模组的辐照度分布，应用蚁狮算法优化VCSEL模组之间的距离，对VCSEL模组阵列进行了二次光分布调控，使得阵列在目标面上的辐照度均匀度可以达到85.2%，光效率达到91.8%。

关键词：光学设计垂直腔面发射激光器自由曲面泊松方程离散余弦变换

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单细胞多组学技术和应用

海军军医大学学报 2024年第2期45卷 161-167页

作者：张静江燕訾晓渊江苏省单细胞测序工程技术研究中心南京市高通量单细胞测序工程技术研究中心南京210016

单细胞多组学技术是指结合多种不同的生物学技术,对单个细胞进行多方面的分析和研究,从而获得更全面、更准确的单细胞数据。该技术包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白质组学、单细胞表观组学等。单细胞多组学技术的发展为... 详细信息

单细胞多组学技术是指结合多种不同的生物学技术,对单个细胞进行多方面的分析和研究,从而获得更全面、更准确的单细胞数据。该技术包括单细胞基因组学、单细胞转录组学、单细胞蛋白质组学、单细胞表观组学等。单细胞多组学技术的发展为我们提供了一种更加精确理解生物体内复杂的细胞类型和功能的方式,尤其是对于异质性细胞群体中少数的特殊细胞类型如干细胞或罕见癌细胞,具有非常重要的应用价值。通过融合不同技术获得的信息,单细胞多组学可以更准确地描述单个细胞在多个生命事件和过程中的状态与变化,为生命科学的研究提供更加全面和深入的视角。本文系统概述了目前代表性单细胞多组学技术的发展现状,总结了其在生物学研究中的重要应用和巨大潜力。

关键词：单细胞测序单细胞多组学基因组学转录组学蛋白质组学表观组学异质性

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嗜黏蛋白阿克曼菌对鲤糖代谢的调控机制

水产学报 2024年第2期48卷 46-61页

作者：王亚娓黄真屹杨博雅游富张新党杨国坤常绪路冯世坤孟晓林河南师范大学水产学院河南省水产动物养殖工程技术研究中心

为探究巴氏灭活的阿克曼菌(Akk)调控鲤糖代谢的分子机制，实验通过不同糖水平(20%、30%、40%、50%葡萄糖)探究体重(10.5±1.0) g的鲤4周和8周时胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1,GLP-1)分泌及阿克曼菌定植的时空变化；在不同... 详细信息

为探究巴氏灭活的阿克曼菌(Akk)调控鲤糖代谢的分子机制，实验通过不同糖水平(20%、30%、40%、50%葡萄糖)探究体重(10.5±1.0) g的鲤4周和8周时胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1,GLP-1)分泌及阿克曼菌定植的时空变化；在不同糖水平实验基础上，设置含有40%葡萄糖的3个不同Akk浓度(108、109和1010CFU/g) P-Akk组，探究添加P-Akk 4周后对鲤(16.38±0.39 g)糖代谢及GLP-1的调控；通过P-Akk孵育鲤原代肝脏、肠细胞实验，共同探究不同糖水平下鲤肠道Akk、GLP-1对糖代谢的调控机制。结果显示，(1)随着饲料中葡萄糖含量的升高，鲤血清中GLP-1b含量显著降低，4周时高糖组鲤肠道GLP-1a、GLP-1b以及肠道内容物中Akk丰度均显著降低，但8周时无显著性差异。(2) P-Akk处理后，鲤血清中葡萄糖、GLP-1含量显著减少；中肠绒毛高度、肌层厚度显著增加，GLP-1含量减少，短链脂肪酸含量增加，muc2 mRNA表达水平升高；此外，P-Akk上调肝脏中ampk、pi3k、akt及糖酵解基因gk、pfk mRNA表达量，下调糖异生基因pepck mRNA表达量。(3)原代肝脏、肠细胞孵育结果显示，P-Akk处理肠细胞后GLP-1含量显著减少，而gpr40的mRNA表达量升高；此外肝脏细胞中糖酵解基因gk、pfk mRNA表达量显著升高。综上，外源添加P-Akk可以缓解高糖饲料引起的血糖升高，维持葡萄糖稳态。该研究结果可为Akk作为益生菌在水产饲料中的应用提供理论基础。

关键词：鲤不同糖水平胰高血糖素样肽-1(GLP-1) 糖代谢

真空与气体一体化串联机械开关及其直流快速转移应用

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1464-1473页

作者：程显白青林葛国伟陈鸿源杜帅郑州大学电气工程学院郑州450001 河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心郑州450001

为提升中压混合式直流断路器的自然换流性能,该文提出一种真空与气体一体化串联机械开关,分析真空与气体一体化串联用于电流转移性能的工作原理。并基于此设计了双超程联动的真空与气体一体化串联开关实验样机,研究了气体类型、气压、... 详细信息

为提升中压混合式直流断路器的自然换流性能,该文提出一种真空与气体一体化串联机械开关,分析真空与气体一体化串联用于电流转移性能的工作原理。并基于此设计了双超程联动的真空与气体一体化串联开关实验样机,研究了气体类型、气压、触头结构、触头材料等参数对电弧电压特性的影响规律,确定了W70Cu桥式两触点结构,采用H2和N2体积比为2:3、气压为0.3 MPa的氢氮混合气体,弧压可由20 V提升到120 V,电流转移时间由1 900μs缩短至300μs。同时测试了静态瞬态开断电压(TIV)分布特性,真空间隙承担主要电压(55%),串联整机耐压水平为20 kV。验证了真空与气体一体化串联开关应用于中压混合式直流断路器的可行性和有效性。

关键词：真空与气体串联中压混合式直流断路器弧压特性电流转移特性电压分布特性

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苹果丁冷冻-热风联合干燥体积收缩机制

农业工程学报 2024年第2期40卷 63-71页

作者：任广跃朱乐雯段续刘文超李格格卫新雨河南科技大学食品与生物工程学院洛阳471023 河南省农产品干燥装备工程技术研究中心洛阳471023

为降低冻干苹果能耗,同时获得具有良好外观的脱水产品,该研究将冷冻-热风联合干燥应用于苹果脱水加工,并从水分迁移角度探究此过程中产品的收缩机制。选取4个水分转换点(干基含水率分别为1.00、0.76、0.53和0.33 g/g)对苹果进行联合干... 详细信息

为降低冻干苹果能耗,同时获得具有良好外观的脱水产品,该研究将冷冻-热风联合干燥应用于苹果脱水加工,并从水分迁移角度探究此过程中产品的收缩机制。选取4个水分转换点(干基含水率分别为1.00、0.76、0.53和0.33 g/g)对苹果进行联合干燥处理,并对脱水产品的收缩率、质构特性、微观结构、孔隙分布及样品在热风干燥阶段的水分迁移与分布进行测定及分析。结果表明,联合干燥样品的收缩情况显著(P中心塌陷,且孔隙率逐渐减小,但相应能耗降低。产品收缩主要发生在热风干燥过程的升速阶段,在此阶段样品自由水含量大幅减少,结合水与不易流动水未发生明显改变,样品内部水分在湿度差的作用下向表面迁移,这是导致联合干燥样品发生体积收缩的关键机制。该研究结果可为冷冻-热风联合干燥高效生产良好外观的脱水苹果提供数据支撑及理论参考。

关键词：冷冻干燥热风干燥联合干燥收缩水分迁移微观结构