Flow-Noise Calculation Using the Mutual Coupling Between Vulcanized Rubber and the Flow Around in Water

A vulcanized rubber layer is usually used on the head of an axisymmetric body to keep it streamlined and watertight.The elastic boundary condition is considered when the flow noise of an axisymmetric body is calculated,and we employ the mutual coupling method between the vulcanized rubber layer and the How around to solve the flow-noise field for an axisymmetric body in water.The results show that the deformation of the vulcanized rubber layer is reduced with the increase in Young's modulus.The Young's modulus of the rubber material should be large enough to keep it streamlined,and the noise power levels in the peak of the axisymmetric body are smaller than the other positions,which provides us with important theoretical support for laying acoustic arrays on the head of the body.

中国典型水域磺胺类合成药物的环境生物地球化学特征

作为广谱抗菌的人工合成药物——磺胺类(SAs)是应用最早的一类人工合成抑菌剂之一,被广泛用于人类医疗、禽畜及水产养殖等。大量磺胺类药物的应用随代谢进入水环境中,对水生生态系统和人类健康产生重要影响并构成潜在风险,截至目前,这些影响和风险并未被探明。因此,对8种典型磺胺类合成药物在我国典型水环境中的分布特征进行了阐述,评估了它们对不同水生生物的生态毒性及生态风险,并诠释了它们在生物体内的代谢及其在生态系统中的降解途径。结果表明,不同水环境中磺胺类合成药物的浓度分布差异显著,磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶分别在水体及沉积物中的浓度和污染程度最高;水体藻类是磺胺类合成药物最敏感的水生物种,其次是甲壳类和鱼类,磺胺甲恶唑对水生生态系统构成高风险;磺胺类合成药物进入体内后被代谢成不同的产物,与母体合成药物一同进入水环境中经历降解过程;生物降解是水生生态系统中磺胺类合成药物去除的主要途径,不同种细菌、真菌及藻类均可降解磺胺类合成药物。在以后的研究中,应当进一步加强磺胺类合成药物对水生生物的慢性毒性以及合成药物混合毒性的研究,明晰水环境磺胺类合成药物的分布-代谢-传输-效应的综合过程,探析磺胺类合成药物在水生生物体内的代谢过程与途径,探明磺胺类合成药物在水环境中的生态风险,为构建和谐地球健康环境、实现社会经济的可持续发展提供依据。

近20年中国近海和海岸带大气黑碳干湿沉降及源解析

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探求其规律。对该区域近20年来已报道的大气黑碳数据进行系统梳理和再分析,利用整合的数据集成估算沉降通量并分析其空间分布特征,最后评述了目前黑碳的源解析方法并评估了该区域大气黑碳的来源,对未来近海大气黑碳研究作了展望。结果表明:①中国近海和海岸带陆域大气黑碳浓度平均值分别约为1.95±1.28和5.05±2.62μg·m^(-3),具有显著的人为污染特征,由北向南,海岸带陆域黑碳浓度近似呈“V”形分布,最低值位于南黄海沿岸,而近海区则大致呈递减趋势;②中国近海和沿海陆域大气黑碳的总沉降通量分别为413.2±137.1和1422.7±721.1 mg·m^(-2)·a^(-1),以湿沉降为主,南北差异明显,主要受控于降水过程和陆源排放强度;我国近海黑碳大气沉降量可占全球海洋黑碳总沉降量的16%;③化石燃料源贡献了中国海岸带大气黑碳总排放量的62%~84%,因此,应注重从减少化石燃料源使用的角度控制大气黑碳污染。今后,应注重不同源解析方法间的集成和互校,并加强黑碳在地球不同储库间的迁移、转化和埋藏机制研究。近海和海岸带大气环境中的黑碳有着多方面的影响,其沉降入海并以惰性形式埋藏对增强海洋碳汇有着重大意义。

海洋环境中氟喹诺酮类抗生素(FQs)分析的样品前处理与检测技术

氟喹诺酮类(FQs)药物是一种广泛使用的人工合成类抗生素,存在于水体、沉积物等各种环境介质中,并在水生生物体内得到富集,对人类健康和全球生态系统的可持续发展有重要的影响。环境中FQs残留的分析检测是了解其环境生物地球化学行为和潜在生态环境风险的基础,本文系统总结了近几年海洋水体、沉积物和生物体样品中FQs的残留特征、样品前处理与检测技术,在此基础上,前瞻分析了海洋环境中FQs残留分析检测技术的发展趋势。分析表明,FQs的分离富集和测定必须充分考虑FQs的物理化学性质和样品成分的复杂性。海水样品准备应注意过滤膜的选择和pH的调节;沉积物和生物体的样品准备应考虑水分、萃取溶剂、基质效应和pH的影响,并使用超声萃取。固相萃取、QuEChERS萃取、磁性固相萃取是分离富集FQs较常用的方法,吸附剂、淋洗溶液和洗脱溶液的选择和优化是提高样品回收率的关键。FQs的检测大多通过液质联用或液相色谱结合荧光检测器进行,其中色谱柱的选择、离子对试剂的添加和进样pH值的调整都是优化的关键因素。研究指出海洋领域FQs在线自动SPE技术的开发以及新型萃取吸附剂的研制应在未来研究中被重点关注。

基于傅氏级数的球面四杆机构函数综合的代数求解

文中提出了一种可实现球面四杆机构多点位函数综合的代数求解新方法。首先,建立了用傅氏级数描述球面四杆机构输出转角函数的数学公式,然后将由傅氏级数表示的输出转角函数代入球面四杆机构输入输出转角函数方程,经变量代换,分析得到了输出转角函数傅里叶系数与机构设计参数间的函数关系,并据此关系建立了球面四杆机构的函数综合设计方程。求解方程,得到球面四杆机构的设计参数。通过综合设计实例验证了该方法的有效性和可行性。

二自由度六杆机构轨迹综合的代数求解

提出了一种基于傅氏级数的二自由度六杆机构轨迹综合的代数求解新方法。通过将二自由度六杆机构拆分为左侧三杆组和右侧二杆组两部分,对轨迹综合设计变量进行解耦。分析得到机构设计参数与连杆曲线谐波参数间的关系,并依据这一关系建立左侧三杆组的轨迹综合设计方程,通过方程求解得到机构左侧三杆组的设计参数。同理,建立右侧二杆组的轨迹综合设计方程,利用Groebner基代数法消元,将综合设计方程化简为含有机构设计参数和曲线谐波参数的一元四次方程,求解得到了右侧二杆组设计参数的计算通用公式。通过仿真程序对综合所得机构进行运动分析,检验其是否存在曲柄,有无分支、顺序问题,并依据综合误差,最终得到了满足设计要求的机构。给出了数值实例,验证了该方法的有效性和可行性。

深海大洋最小含氧带(OMZ)及其生态环境效应

大洋最小含氧带(Oxygen minimum zone,OMZ)通常是指大洋水体中氧含量缺乏的水层,一般在水深200~1000 m之间,其形成主要与厌氧细菌降解有机物导致的溶解氧消耗有关。但到目前为止对OMZ的浓度及水层都没有一个统一的标准,如以DO低于20μmol/L为标准,低于此标准的海域面积可占全球大洋面积的8%,水体体积可达大洋体积的7%,分布的主要区域包括东北太平洋(ENP)、东南太平洋(ESP)、阿拉伯海(AS)和孟加拉湾(BB)等海域。OMZ在全球海洋氮循环中有极为重要的作用,在那里不同化学形态的氮(NH_4^+、NO_2~–、NO_3~–、N_2O、N_2)在微生物的参与下会发生多种复杂反应。在OMZ的上部混合层,硝化作用将NH_4^+转化为NO_3~–,但在OMZ核心区主要进行着反硝化作用和厌氧氨氧化作用过程,可以将NO_3~–、NO_2~–和NH_4^+转化为气态氮(如N_2、N_2O),释放到大气中,造成大洋生物可利用氮含量更加不足。大洋OMZ区的存在不仅影响浮游生物的丰度、分布、多样性,而且影响生物的生存和迁移行为,但低氧区并不意味着是生物的贫乏区。同时,OMZ有利于有机质在沉积物中的保存,影响Fe、Mn、S等对氧化还原环境敏感元素的迁移与转化。尽管已有研究揭示了大洋OMZ对全球物质循环、大洋生态系统和极端环境下生物演化过程有重要作用,但对大洋OMZ可能带来的复杂生态环境效应的认识仍然很有限,目前亟须深入探讨大洋OMZ的形成过程及其生态环境效应。

大洋海山及其生态环境特征研究进展

海山作为深海大洋独特地貌,尽管其研究可追溯到100多年前,但对大洋海山的形成、地质特征、动力学特性、生态环境等方面了解甚少。随着人们认识海洋程度的提升,特别是回声探测、无人潜水器和卫星技术等技术的应用,对大洋海山的系统探索已取得了前所未有的进展,大洋海山研究已成为当代人们所渴求探索的领域之一。本文对大洋海山的研究历程、分类、生物群落特征、水文环境特征以及维持海山区高生物量的机制进行了总结。目前全球海山主要有两种分类方式,其分类一是基于构造特征,可将海山分为板块内海山、大洋中脊海山和岛弧海山;二是基于山顶到海表面的距离,可将海山分为浅海山、中等深度海山和深海山。海山为生物提供了独特的栖息地,形成了高生物量、高生物多样性和高生物独有性等三种主要的生物群落特征,使海山成为世界海洋渔业的重点海域和生态环境研究的热点区域之一。海山突出的地形对大洋环流造成阻隔,因而在海山周围形成了其独特的水文环境,其中海山环流和上升流是其两种典型代表,这些独特的水文环境特征对生物群落的组成和分布具有重要影响。海山区的高生物量主要通过上升流输送、地形诱捕和海流水平输送三种机制维持,三种机制对支撑海山生态系统的物质循环和能量流动至关重要。

胶州湾的生态环境演变与营养盐变化的关系

作为我国人为影响海洋研究与海洋学基础研究的典型海域,胶州湾历经90年的科学调查和研究,获得了系统的对胶州湾海洋学的认识。本文总结归纳了近年来胶州湾的生态环境变化状况、营养物质输入以及百年来生态环境演变的主要结果和结论。近年来,胶州湾海水呈现“高氮-低磷-低硅富营养化”状况较明显,浮游生物生物量有增加的趋势,输入到胶州湾营养物质的量巨大,总溶解态氮的年输入通量为6945.4 t/a,其中无机氮、有机氮分别为4453.1 t/a,2492.3 t/a。点源和河流是总溶解态氮的主要输入方式,分别占无机氮输入通量的39%和20%,有机氮输入通量的31%和41%。总溶解态磷的年输入通量为160.6 t/a,其中无机磷的输入略高于有机磷,二者分别为88.0 t/a,72.6 t/a。河流和点源是无机磷的主要输入方式,分别占无机磷输入通量的40%和30%,而对于有机磷而言,河流是其主要的输入方式,可占其输入通量的51%,而地下水和点源也分别占输入通量的24%和15%,这些大量输入的营养物质对胶州湾生态环境变化起了关键作用。胶州湾百年来经历了三个阶段的演变,20世纪70年代以前,胶州湾受人为影响很小,其化学要素水平基本呈现“背景值”且比较稳定,从20世纪80年代起,胶州湾明显受到人为活动的影响,其沉积物中的化学组分持续增加,直到20世纪90年代中到2000年达到高峰,2000年后,由于环保治理措施的加强,沉积物中的化学组分呈明显降低趋势,基本稳定在较低的水平。

基于智能运检的无人机立体巡检管理体系的应用与研究

电网的运检越来越困难,主要体现在电网规模与人员配置、影响电网安全的风险因素、运检模式三个方面。因此,为了提高运检效率、保障电网安全,文中将智能运检应用于无人机立体巡检体系中。智能运检以“大云物移”作为信息支撑,规划无人机巡检路线、接收无人机采集的巡检数据;通过大数据融合,建立实时监测预警系统,融合图像、设备信息等多元数据,实现动态评价、预测预警、故障判断等功能。由实际应用可以看出,基于智能运检的无人机立体巡检体系,能够提高设备、环境状态评价的准确性,并提升运检效率,保障电网输电安全。

长江口邻近海域海水pH的季节变化及其影响因素

基于对2015 2016年长江口邻近海域现场调查数据的分析,探讨了其海水pH的季节变化和影响因素。结果表明:长江口邻近海域四季pH在7.76 8.32之间,其中夏季最高,秋季最低;夏季具有明显的分层现象,冬季水体pH垂直分布相对均一。长江冲淡水对长江口邻近海域水体pH的影响是局域性的。浮游植物光合作用是影响春、夏、秋季海水pH区域分布的重要过程。春、冬季节表层海水pH分布受海-气界面CO2交换的影响较大。温度、生物作用及长江冲淡水扩展是导致长江口邻近海域表层海水pH季节变化的主要因素。

八种国内翻斗式雨量计翻斗计量误差测评分析

为研究翻斗式雨量计的计量性能,选取国内主流的8种雨量计,包括单层翻斗、双层翻斗两种类型,设计了雨量计动态率定装置,利用缜密的试验方案,测评分析了8种产品在不同雨强下的计量误差分布和重复性特性。结果表明,只有JDZ05、JD05、JDZ10这三种单层翻斗式雨量计能满足《翻斗式雨量传感器(GB/T21978.22014)》中计量误差对准确度的要求,而且仅有JDZ10满足重复性要求;为提高时段降雨量的观测精度,在翻斗式雨量计的生产和出厂率定过程中,更需要关注小雨强的计量误差和重复性;为实现对降雨强度、总量和过程的同时准确观测,建议采用组合雨量计(0.1mm+0.5mm(或1mm)分辨率)的方式进行联合观测降雨。研究成果可为翻斗式雨量计的改进及水文站点降水观测提供指导。

黄连须根化学成分的研究

目的研究黄连Coptis chinensis Franch.须根的化学成分。方法黄连须根95%乙醇提取物氯仿部位采用硅胶、Sephadex LH-20和半制备HPLC进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构。结果从中分离得到15个化合物,分别鉴定为小檗碱(1)、黄连碱(2)、表小檗碱(3)、巴马汀(4)、药根碱(5)、非洲防己碱(6)、格兰地新(7)、木兰花碱(8)、8-氧化黄连碱(9)、13-甲基小檗碱(10)、阿魏酸(11)、4-O-阿魏酰基奎尼酸甲酯(12)、5-羟甲基糠醛(13)、邻苯二甲酸二丁酯(14)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(15)。结论化合物6~12为首次从该植物中分离得到,化合物13~15为首次从该属植物中分离得到。

西北太平洋黑潮源区沉积特征及黑潮输入对东海沉积物的影响

在对海流和地质背景分析的基础上将源区黑潮划分为3个区域,即北赤道流区、吕宋岛以东海区和台湾东部黑潮主干区,归纳总结了其沉积物矿物组成、元素组分特征和物源研究结论,探讨了黑潮输入对东海沉积物的影响。总体看来,黑潮源区沉积物的主要外来源是菲律宾群岛、菲律宾岛弧、台湾河流输入和亚洲大陆风尘的输入。黑潮源区沉积物矿物分布受菲律宾海沟的阻隔、北赤道流与黑潮的营力作用、海底火山热液活动和水深影响较大,常量元素组成主要与海底地形和水深有关,稀土元素组成表现出具有明显陆源输入的边缘海沉积特征,Sr、Nd同位素组成的研究在该区主要用于追踪亚洲风尘输入。由于黑潮入侵东海多分支的复杂性,东海黑潮对陆架沉积物的影响尚需深入研究。进一步研究应在台湾东部沉积物物源分析、黑潮输入对东海沉积物影响的历史变化、多指标整合的综合分析方法、有效物源识别端元的构建等方面展开。深入研究黑潮源区沉积特征及物源可有效揭示黑潮流域变化、构造活动和气候变化等,且探明黑潮输入对东海陆架沉积物分布的影响有利于揭示东海生态环境变化和海洋资源环境的可持续利用。

近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物来源及其对气候波动的响应

基于AMS^(14)C定年结果,对近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物的粒度、黏土矿物组成及结晶学特征等进行研究,分析该区沉积特征、物质来源及近千年来环境演化的沉积记录。结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物主要为细粒的粉砂和黏土,沉积速率平均为34.44 cm/ka,低于东海陆架和冲绳海槽南部,高于开阔大洋,具有从陆架向大洋过渡的沉积特征。黏土矿物组成的分析结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物黏土矿物组成以伊利石(平均57%)和蒙脱石(平均25%)为主,含有少量绿泥石(平均16%),几乎不含高岭石(平均2%),其中蒙脱石主要来源于吕宋岛弧物质输送和附近海域原位的基性火山物质蚀变,伊利石和绿泥石主要来源于亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入,高岭石主要来源于台湾东部河流和吕宋岛弧物质输入。黏土矿物的物源定量识别研究表明,研究站位的黏土矿物有26%～72%来源于亚洲大陆风尘输送,11%～55%来源于台湾东部河流输入,11%～26%来源于吕宋岛弧物质输送。近千年来沉积物物源的变化特征较好地反映了中世纪暖期、小冰期和现代暖期这3个百年尺度的全球性气候变化阶段。亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入对研究区沉积物的相对贡献量变化反映了中世纪暖期较强的东亚冬季风特征和台湾地区较为干旱的气候环境,同时也反映了小冰期逐渐减弱的东亚冬季风强度和台湾地区较为湿润的气候环境。现代暖期和中世纪暖期在东亚热力差异和降水异常上的差别反映了人类活动对沉积物的扰动。而研究区小规模的沉积特征突变事件主要与暴雨、台风和地震活动相关。

铁钼法甲醇制甲醛催化动力学研究及反应器模拟

铁钼催化剂催化氧化甲醇制甲醛具有反应温度低和选择性高的特点,可靠的动力学模型是反应器设计和优化控制的基础。采用工业铁钼催化剂,在消除内外扩散影响后测定了动力学数据,建立了主、副反应的动力学模型,统计检验表明所建模型是可信的。进一步建立了列管式反应器的二维拟均相模型,使用COMSOL Multiphysics软件进行了反应器模拟,考察了进料甲醇含量(物质的量分数)、温度、空速和压力等工艺条件对反应器性能的影响,所得结果可为工业反应器的设计优化提供依据。

ZnO/HZSM-5催化剂上甲醇制芳烃(MTA):ZnO负载量和压力的影响

制备Zn负载的HZSM-5催化剂并将其应用于甲醇制芳烃反应,研究了Zn负载量及反应压力对催化剂活性及稳定性的影响。实验结果表明,Zn改变了HZSM-5催化剂的酸性位点分布,可显著增强其芳构化性能并抑制低碳烃类生成,提高新鲜催化剂的初始芳烃产率。适当提高反应压力,可延缓芳烃产率下降,延长催化剂寿命。反应压力为0.5MPa时,在1%Zn/HZ催化剂上得到了最优的甲醇制芳烃反应催化性能,初始芳烃产率达到58.6%,催化剂寿命达到48h。

pH对SPE-HPLC-ESI-Q-TOF-MS检测海水中小分子活性物质的影响研究

海水溶解有机物(dissolvedorganicmatter,DOM)中含有的生物活性物质在海洋生态系统中作用巨大,但因缺乏适合的分离提取方法而严重阻碍了对其不同组分在生态系统中作用的探索。固相萃取法对富集提取海水DOM十分有效,在用其提取海水DOM时,海水pH对活性物质提取效果的影响很大,但目前针对海水的这种影响尚存在很大争议。本文以天然近海海水作为基质,探究不同pH条件下用亲水-疏水平衡(hydrophilic-lipophilicbalanced,HLB)固相萃取小柱萃取海水中活性分子的提取效率,并使用高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(HPLC-Q-TOF-MS)在负离子(ESI-)模式下检测解析提取物的组成。研究结果表明,当海水样品pH为中性和强酸性时都能获得较好的提取效率,随着pH的降低,提取物质谱的整体响应值降低,但可识别的谱峰数目增加,提取出有机物的分子量和性质差异都更广泛。分析提取物分子在范克雷维伦(van Krevelen)图和质荷比-氢碳比(m/z-H/C)图上的分布发现,中性条件适合提取饱和度较高的小分子化合物,而具有生物活性的带有不饱和基团的化合物及蛋白质、糖类等生物大分子在强酸性提取条件时提取效果和分辨率更好。综合提取效率、有效峰数目和分子组成特征考虑,用HLB固相萃取小柱提取近海海水中的小分子活性物质时,将海水样品pH调节为2较为适宜。

CO偶联制备草酸二甲酯的动力学研究

CO和亚硝酸甲酯(MN)气相偶联制备草酸二甲酯(DMO)是合成气制乙二醇的第一步,本文采用Pd/α-Al2O3催化剂,在反应温度105~125℃、空速30000~65000mL/(g·h)条件下,利用管式固定床反应器实验装置测定了CO偶联反应动力学数据。将管式反应器看作一维均相模型,利用Matlab软件的ode45函数(即四阶-五阶Runge-Kutta算法)对实验数据进行拟合,得到CO与MN偶联制备DMO的反应动力学模型,为工业反应器设计和放大提供基础数据。

CO与亚硝酸甲酯氧化偶联制草酸二甲酯及其副反应的研究

合成气制乙二醇路线的重要步骤为CO与亚硝酸甲酯(MN)偶联生成草酸二甲酯(DMO)中间体,同时副产碳酸二甲酯(DMC)和甲酸甲酯(MF)。在管式固定床反应器中采用商用Pd/α-Al_(2)O_(3)催化剂,考察了原料气体积分数、配比、温度、空速(SV)和NO体积分数对主、副反应的影响。结果表明,在130℃、10000~20000 mL/(h·g)条件下,MN转化率85%~90%,DMO选择性大于95%;高温、低空速、低反应物体积分数和低V(CO)/V(MN)比有利于DMC的生成,当CO与MN进料体积分数均为2.5%,空速20000 m L/(h·g)时,DMC选择性可达8.6%。进一步根据实验数据提出了反应动力学模型,模型表明CO、MN和NO具有较明显的阻尼吸附作用,与实验结果相符。