Short-term inhalation exposure evaluations of airborne antibiotic resistance genes in environments

Antibiotic resistance is a sword of Damocles that hangs over humans. In regards to airborne antibiotic resistance genes (AARGs), critical knowledge gaps still exist in the identification of hotspots and quantification of exposure levels in different environments. Here, we have studied the profiles of AARGs, mobile genetic elements (MGEs) and bacterial communities in various atmospheric environments by high throughput qPCR and 16S rRNA gene sequencing. We propose a new AARGs exposure dose calculation that uses short-term inhalation (STI). Swine farms and hospitals were high-risk areas where AARGs standardised abundance was more abundant than suburbs and urban areas. Additionally, resistance gene abundance in swine farm worker sputum was higher than that in healthy individuals in other environments. The correlation between AARGs with MGEs and bacteria was strong in suburbs but weak in livestock farms and hospitals. STI exposure analysis revealed that occupational intake of AARGs (via PM₁₀) in swine farms and hospitals were 110 and 29 times higher than in suburbs, were 1.5 × 10⁴, 5.6 × 10⁴ and 5.1 × 10² copies, i.e., 61.9%, 75.1% and 10.7% of the overall daily inhalation intake, respectively. Our study comprehensively compares environmental differences in AARGs to identify high-risk areas, and forwardly proposes the STI exposure dose of AARGs to guide risk assessment.     

焙烧炉筒体结构强度有限元分析

对焙烧炉筒体结构进行有限元建模仿真,考虑热应力、压力和重力对筒体结构受力的影响,计算了焙烧炉关键部位的蠕变疲劳寿命,同时探究进气温度、保温层及对流系数等参数的影响。结果表明:热应力是影响结构强度的关键因素;焙烧炉筒体在许用蠕变变形量为5%的情况下,其使用寿命超过设计寿命;在筒体加热过渡段铺设保温层,降低与外界空气对流和提高进气温度,有利于降低筒体应力。     

SiO2气凝胶隔热性能的影响因素研究

目的 在不同热流条件下,通过调整SiO2气凝胶的孔隙率、涂层厚度等,以满足合适的隔热要求。方法 针对中短程飞行器飞行时外壁面承受短时高热流的特点,在分析孔隙率对SiO2气凝胶热导率影响规律的基础上,通过数值仿真研究不同气凝胶孔隙率、气凝胶厚度及热流作用下的温度响应。结果 得到了不同条件下满足隔热要求的气凝胶最小厚度,以及气凝胶表面的最高温度。高温情况下,气凝胶孔隙率为96%时,有效热导率最低,孔隙率超过96%时,隔热性能变差。结论 当飞行器内壁面温度满足要求时,增大气凝胶的孔隙率,则需要减小气凝胶的厚度,相应的气凝胶表面温度会升高,但升幅很小。当飞行器外壁面承受长时间大热流时,仅调整气凝胶的厚度和孔隙率不能达到结构的隔热要求。     

热电池失效分析及等效加速贮存试验技术

目的建立基于实测环境载荷的热电池等效加速贮存试验技术,掌握其在环境载荷作用下的性能退化规律。方法在分析热电池组成和所受环境载荷情况的基础上,分析热电池的主要失效模式,设计基于实测环境数据的等效加速贮存试验,开展热电池等效加速贮存试验,分析热电池性能和热图像的变化情况,利用粒子滤波算法对电池剩余电容量进行预测。结果随加速循环次数(时间)的增加,热电池的电容量下降。热图像表明,热电池经过等效加速贮存试验后,其放电过程表面温度要高于初始放电表面温度。粒子滤波算法能够有效模拟电容量的退化过程,电池剩余电容量预测结果与试验结果误差在10%以内。结论等效加速贮存试验得到了热电池的性能退化规律,从而为热电池的贮存试验提供一种解决方案。     

基于CFD方法的土工离心机数值建模

目的 研究湍流模型和旋转域划分对土工离心机数值计算的影响,以建立适用于土工离心机计算的数值模型。方法 针对一款有实测风阻功率的土工离心机模型,分别采用SRF和MRF方法进行建模,选用标准k-ε、RNG k-ε和SST k-Omega湍流模型,对不同转速下土工离心机室内流场进行数值模拟,对比计算所得风阻功率、流场及温度场分布。结果 标准k-ε模型和SST k-Omega模型对湍流黏度的过度预测会导致计算所得土工离心机风阻功率偏大。中低转速下,旋转域的划分对计算结果的影响较小,但采用SRF方法计算所得的风阻功率与实验值更接近。结论 通过对比实验结果,为土工离心机计算建立了较为可靠的数值模型,并通过对比流场分布分析了因湍流模型选择引起计算误差的原因,为土工离心机数值模拟提供了思路。     

聚合反应时间对聚酰亚胺基碳膜结构和性能的影响研究

目的 系统研究前驱体聚合反应时间对PI膜及其碳化、石墨化后薄膜结构和性能的影响规律。方法 通过调整聚合合成聚酰胺酸(PAA)溶液过程中的反应时间,制备石墨膜前驱体聚酰亚胺(PI)原膜,将不同工艺条件下制得的PI膜进行碳化、石墨化处理,得到高导热率石墨膜。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱仪和LFA激光闪射仪对制备的PI膜、碳化膜及石墨膜的微观结构和热导率进行检测。结果 随聚合反应时间的延长,PI膜酰亚胺化程度和石墨膜的石墨化程度及导热性能先增高、后降低。反应时间为3 h时,制得的石墨膜结构致密,石墨片层取向性好,导热性能最好,热导率可达765.2 W/(m.K)。结论 PI膜前驱体聚合反应时间显著影响PI膜酰亚胺化的程度和有序度,进而影响石墨膜的定向性和导热性能。     

Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀性能及表面特征研究

目的 研究Al/BN封严涂层在海洋环境下的腐蚀历程。方法 使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学等测试方法,对Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀行为、形貌、显微结构、相组成及耐腐蚀等性能进行研究,分析Al/BN封严涂层在盐雾试验中的电化学腐蚀过程。结果 在96 h盐雾试验中,Al/BN封严涂层的腐蚀过程分为2个阶段,分别为孔蚀形成期和孔蚀发展期。在前72 h的盐雾腐蚀时间里,Al/BN封严涂层的腐蚀产物对于孔洞的堵塞越来越严重,自腐蚀电流密度也处于下降状态,表明Al/BN封严涂层的腐蚀产物有效地阻止了腐蚀速度的加剧。在第2阶段,阻抗值有所下降,是因为腐蚀产物龟裂或孔洞内局部酸化造成。结论 Al/BN涂层的腐蚀产物对Al/BN封严涂层的自腐蚀速率有比较大的影响。     

探索性数据分析在西藏气候变化趋势研究中的应用

为了减少小样本时间序列资料中个别异常值对气候变化趋势分析的破坏性影响,采用探索性数据分析方法之一的三组耐抗线对西藏近30年气温、云量资料进行线性趋势分析,研究了西藏地区气温和云量的变化趋势及其区域分布,并讨论了二者的相关特征。通过与传统的最小二乘法相比,表明三组耐抗线用于西藏气候变化趋势分析具有明显优势,而用最小二乘法得到的西藏气候变暖估计偏高。分析认为,西藏气候变暖主要由最低气温增高显著所致,最低气温变暖趋势在春、夏季较明显,冬季相对不明显;西藏各地增温幅度在空间分布上不一致,中、西部地区呈较强的增温趋势,东部相对较弱;西藏高原总云量和低云量总体呈减少趋势,总云量和低云量变少分别与西部和中部地区的升温之间存在显著负相关关系。     

历史抗生素胁迫改变磺胺甲唑和甲氧苄啶对活性污泥的影响:ARGs及其潜在宿主

抗生素共暴露对污水处理厂抗生素抗性基因（ARGs）及微生物群落聚集过程有着重要影响.然而,历史抗生素接触胁迫差异（遗留效应）是否能决定微生物和ARGs对抗生素复合污染的响应尚不清楚.通过选择高浓度（30 mg ·L^-1）磺胺甲唑（SMX）和甲氧苄啶（TMP）作为历史接触胁迫条件,探究SMX和TMP复合污染对ARGs、细菌群落及其交互作用的短期影响.基于高通量荧光定量PCR,共检测出13种ARGs,它们的绝对丰度介于2.21~5.42 copies ·μL^-1（对数值,以DNA计,下同）,其中sul2、ermB、mefA和tetM-01是样品中最主要的亚型,绝对丰度在2.95~5.40 copies ·μL^-1之间;SMX和TMP复合污染会引起ARGs和可移动基因元件（MGEs）的富集,但其对各亚型的影响不同,且SMX的历史遗留效应高于TMP;不同接触史的复合污染下,ARGs间的共现与互斥模式均存在;MGEs （尤其是intI-1）与磺胺类（sul1、sul2）、四环素类［tet （32）］和大环内酯-林可酰胺-链霉菌素类抗性基因（ermB）均呈显著正相关性;基于微生物全尺度分类发现各类群微生物群落结构对复合污染的响应不同,且条件丰富菌属（CAT）得到了显著富集;陶厄氏菌属（Thauera）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和副球菌属（Paracoccus）是优势的抗性菌属;网络分析共发现31个ARGs的潜在宿主,以条件稀有菌属（CRT）为主,尤其是Candidatus_Alysiosphaera和纺锤状菌属（Fusibacter）与多种ARGs呈现正相关,是多种ARGs的潜在公共细菌宿主;部分稀有菌属［RT,变异杆菌属（Variibacter）、气单胞菌属（Aeromonas）和管道杆菌属（Cloacibacterium）等］是转座子IS 613的潜在宿主,在ARGs的增殖传播中发挥重要作用.综上,研究揭示了污水处理系统中抗生素历史胁迫对ARGs赋存特征和及其宿主细胞的遗留效应,可为削减抗生素复合污染引起的ARGs污染提供新思路与理论依据.     

寒冷地区IFAS+磁混凝污水厂菌群结构和抗生素抗性基因分析

为探究寒冷地区IFAS+磁混凝污水厂中菌群及其携带的抗生素抗性基因（ARGs）变化,采用16S rRNA基因测序和宏基因组测序方法对新疆某城市污水厂进行研究.结果表明,绿弯菌门（Chloroflexi）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae）在活性污泥中的相对丰度平均值分别为3.50%和0.03%,在生物膜中的相对丰度分别达到10.02%和2.12%,NH₄⁺-N和TN去除率平均值分别由改造前的91.89%和66.76%提升至改造后的97.71%和91.90%,表明IFAS增强了寒冷地区污水厂的生物脱氮能力;生物处理段内与铁氧化还原有关的Ferruginibacter和红育菌属（Rhodoferax）的相对丰度平均值分别达到5.24%和3.72%,出水中红育菌属（Rhodoferax）的相对丰度达到9.48%,表明磁粉对菌群产生了影响;该厂对ARGs有明显的去除效果,ARGs的相对丰度由进水中的191.08×10^-3‰降至出水中的32.58×10^-3‰,活性污泥中ARGs相对丰度为63.25×10^-3‰~72.38×10^-3‰,明显高于生物膜中的41.31×10^-3‰,但sul2、floR和rpoB 2等ARGs优势亚型在生物膜中的相对丰度分别为5.77×10^-3‰、2.52×10^-3‰和2.03×10^-3‰,高于活性污泥中的3.15×10^-3‰~3.57×10^-3‰、1.73×10^-3‰~2.24×10^-3‰和1.28×10^-3‰~1.76×10^-3‰;网络分析结果表明,Caldilineaceae_norank与sul2呈显著正相关,毛球菌属（Trichococcus）与floR呈显著正相关.