微生物光电还原CO2合成乙酸对外电压的响应机制

以TiO₂光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成（MPES）系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO₂合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为（1.18 ±0.11） mmol/（L·d）,法拉第效率为45.75%±3.97%.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4V升高至0.6V时,MPES的电流,乙酸产量和法拉第效率都显著提高,系统的性能主要受限于阳极.当外电压高于0.6V,系统电流,乙酸产量的增速减缓,法拉第效率在外加电压0.8V时达到最大值,随后下降,表明生物阴极的得电子能力已经达到饱和,此时MPES的性能主要受限于阴极.作为电子传递中间体,H₂的不完全利用是法拉第效率没有随着外电压的增加进一步提升的原因.     

基于光纤分布式测温的污水管道入流识别方法研究

针对排水管网物探检测需断水操作和无法对管道内部实时探查的问题,建立了一种基于光纤分布式测温的污水管道入流诊断方法,实现了无干扰条件下污水管道污水和雨水入流实时监控.采用感温光缆对选择的试验管段开展了时空高精度观测(空间精度1m、时间精度1min),获得了超过118万个管道水温数据.基于解析出的管道水温时空图像,提出了基于水温温差背景噪声值的入流定位方法;确定出无外部入流影响时管道水温空间和时间温差的背景噪声值分别约为±0.2℃和±0.5℃.采用水温图像降噪处理方法,自动识别出污水管道的旱天污水接入和雨天雨水接入事件,与现场调查结果一致.因此,该方法对污水管道入流的动态识别定位具有可靠性.     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能

对污泥基生物炭提升活性污泥系统处理性能进行探讨,将活性炭和污泥基生物炭分别投入A²O工艺厌氧池活性污泥,发现其对COD削减率最高分别为72.9%和41.1%,均能有效削减,生物炭对TN削减率最高为74.1%,优于活性炭.表征显示污泥基生物炭上更易附着活性污泥且比表面积更大.在A²O小试厌氧池中以"1次/污泥龄"为频率投加活性炭、污泥基生物炭和脱脂污泥基生物炭,结果发现:投加污泥基生物炭对COD、TN、TP的削减均优于活性炭,投加脱脂污泥基生物炭对COD、TN的削减与投加活性炭相当,对TP平均削减率高达85.6%,优于活性炭,表明生物炭处理(BT)工艺比粉末活性炭处理(PACT)工艺处理生活污水能力更强,脱脂污泥基生物炭作为污泥脂质提取后的副产品更经济.     

Biological methane production coupled with sulfur oxidation in a microbial electrosynthesis system without organic substrates

Methane is produced in a microbial electrosynthesis system (MES) without organic substrates. However, a relatively high applied voltage is required for the bioelectrical reactions. In this study, we demonstrated that electrotrophic methane production at the biocathode was achieved even at a very low voltage of 0.1 V in an MES, in which abiotic HS⁻ oxidized to SO₄²⁻ at the anodic carbon-cloth surface coated with platinum powder. In addition, microbial community analysis revealed the most probable pathway for methane production from electrons. First, electrotrophic H₂ was produced by syntrophic bacteria, such as Syntrophorhabdus, Syntrophobacter, Syntrophus, Leptolinea, and Aminicenantales, with the direct acceptance of electrons at the biocathode. Subsequently, most of the produced H₂ was converted to acetate by homoacetogens, such as Clostridium and Spirochaeta 2. In conclusion, the majority of the methane was indirectly produced by a large population of acetoclastic methanogens, namely Methanosaeta, via acetate. Further, hydrogenotrophic methanogens, including Methanobacterium and Methanolinea, produced methane via H₂.     

仿生腿式地形自适应起落架构型与动力学分析

针对垂直起降飞行器在复杂地形环境下实现平稳着陆的难题,利用仿生学设计理念,以无人直升机为对象,设计了一种基于多连杆机构设计的仿生腿式起落架系统。通过对腿部机构进行运动学分析和动力学分析,建立相关模型,在此基础上,进行仿生腿式起落架的运动控制。首先,从无人直升机的着陆稳定性和承载能力出发,对仿生腿式起落架机械构型进行分析,并介绍了腿部各部分结构。然后,针对仿生腿腿部结构,通过几何法完成对腿部正运动学和逆运动学的求解,建立足端位置与驱动关节角度之间的映射关系。最后,基于运动学模型及四连杆运动学特性,对机体和单腿进行了动力学分析,并建模。通过建立的运动学和动力学模型,结合设计的起落架结构,完成动力学仿真,实现了仿生腿式起落架在复杂地形环境下的平稳着陆,验证了结构的合理性和模型的准确性。     

单兵信息系统装备可靠性评估方法研究

首先介绍了士兵系统在环境适应性、信息安全、作战适应性、使用寿命等方面的需求,提出了一种可靠性设计方法,可有效解决单兵多模块信息系统可靠性评估问题,大幅提升士兵信息系统的设计效率。同时以典型士兵信息系统为例,进行了士兵结构可靠性、电气可靠性设计。     

复杂火工系统可靠性预计方法及软件研究

目的 解决在进行复杂系统的可靠性建模以及预计时,计算效率低、容易出错的问题。方法 开展基于GO(Goal Oriented)法的复杂火工系统可靠性预计方法研究。建立不同种类火工组件的可靠性模型和算法,结合火工系统的GO图模型,对系统的可靠性进行预计以及定量分析。依据建立的可靠性模型以及算法,开发一套火工系统可靠性建模以及预计的软件,运用该软件对典型座椅弹射火工系统的可靠性进行预计,并且将软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法得到的结果进行比较。结果 软件计算结果与蒙特卡洛仿真方法所得结果的最大相对误差不超过0.004 8%。结论 基于GO法的复杂火工系统可靠性预计方法是合理可行的,而且运用GO法开发的软件可以提高可靠性预计的计算效率,同时也为后续的 GO 图分析计算提供了技术支持。     

经济发达县域耕地土壤重金属污染评价及其影响因素分析

通过对昆山市14个区镇91个土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Hg、Zn 8种重金属测定分析，对该市耕地土壤重金属污染进行评价并进行重金属污染的影响因素分析。结果表明，昆山市耕地土壤存在不同程度的轻微污染，重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Zn均超过国家土壤背景值，旱地、水田中均以Hg污染范围较广、变异系数较大。综合污染指数表现为水田（115）>旱地（100）。区镇耕地重金属污染评价表明千灯、陆扬、石浦、锦溪、石牌处于警戒值之内，蓬朗、周庄、张浦、正仪、周市、巴城、淀山湖、花桥、陆家轻度污染；昆山市耕地土壤中重金属元素均未超过土壤环境基本容量，能够保证作物品质和农业持续发展。同时，研究表明区域重金属轻微污染具有复合污染的特性，Cd、Pb相关性最高(〖WTBX〗P〖WTBZ〗=0621 0)， Pb与Hg、Cu、Zn、Cu与Cr也有相关性（0438 7、0426 0、0350 9、0394 0），区域重金属的轻微污染受人为因素影响显著，研究指出应加强对区域优先控制污染物Hg、次优先控制污染物Pb、Cd、Zn、Cu、Cr的控制与治理。     

红壤稻田系统有机物循环再利用潜力及增产作用

10年田间试验结果表明：红墩妥田系统有机养分循环再利用潜力大，水稻收获，年均从稻田系统中输出NPK的总量最大可达到224.7,53.0和271.4kg/hm^2，有机物循环再利用，年均可归N，P，K量最大分别为115.1,35.8和231.5kg/hm^2，占系统输总量的51.2%,67.5%g和85.3%，保持稻田系统内有机物循环再利用可提高系统生产力，在不施化肥的情况下，增产3056kg/hm^2，增施N肥，增产2753kg/hm^2，增施N，P肥，增产1543kg/hm^2；NPK配合，增产984kg/hm^2；有机物循环再利用还可增强稻田系统的稳产性能，降低稻谷产量的年际变异系数；有机物循环再利用对水稻的增产有着明显的残效叠加作用，在施用N，P，K化肥基础上圾机物养分循环再利用水稻增产率在试验期间的前5年为7．2％，后5年平均为9．4％。