Pipeline leakage detection and isolation: An integrated approach of statistical and wavelet feature extraction with multi-layer perceptron neural network (MLPNN)

Leakage diagnosis of hydrocarbon pipelines can prevent environmental and financial losses. This work proposes a novel method that not only detects the occurrence of a leakage fault, but also suggests its location and severity. The OLGA software is employed to provide the pipeline inlet pressure and outlet flow rates as the training data for the Fault Detection and Isolation (FDI) system. The FDI system is comprised of a Multi-Layer Perceptron Neural Network (MLPNN) classifier with various feature extraction methods including the statistical techniques, wavelet transform, and a fusion of both methods. Once different leakage scenarios are considered and the preprocessing methods are done, the proposed FDI system is applied to a 20-km pipeline in southern Iran (Goldkari-Binak pipeline) and a promising severity and location detectability (a correct classification rate of 92%) and a low False Alarm Rate (FAR) were achieved.     

深海热液喷口周围微氧耐压细菌的培养研究

研究采用析因实验设计,探讨了培养基的水源、培养温度和生长pH等因素对喷口细菌生长繁殖的影响,初步探索了常压下东太平洋某海底喷口周围微氧耐压细菌的生长条件。样品培养10d后,对培养液中细菌量进行显微计数,实验数据用SPSS11.0统计软件中的方差分析程序进行处理。统计结果显示:在标准大气压下,从研究样品中获得最多细菌数的较优培养条件为:培养基水源为单蒸水;生长pH为7.60;培养温度为50℃。在该条件的培养液中细菌平均浓度达2.596×10个/mL。研究结果为进一步认识、鉴定与开发利用深海喷口周围细菌资源打下了基础。     

添加猪粪对不同施肥历史土壤细菌群落的影响

为探讨粪肥携带的微生物对土壤微生物的影响，以长期施用粪肥和化肥的土壤为研究对象，耦合传统微生物学培养方法和现代分子微生物学方法，分析了猪粪和灭菌猪粪对2种土壤的细菌数量、群落结构和热代谢活性的影响.结果表明，以9.0t/hm²的用量施入时，猪粪和灭菌猪粪对两种土壤中的可培养细菌数量以及细菌16S-rRNA拷贝数均无明显影响；土壤中的土著微生物对猪粪携带的外源细菌在土壤中定殖具有明显的抑制作用，将2种土壤灭菌后添加猪粪，可培养细菌平均数量较未灭菌土壤分别增加45.96和96.21倍.粪肥输入的化学物质未导致土壤细菌群落结构和相对丰度发生明显变化；而粪肥输入的外源细菌Marinilabiaceae、Porphyromonadaceae、Bacteroidale和Pseudomonadaceae则可以在长期施用化肥的土壤中定殖并对相应的细菌丰度造成影响，但是在长期施用粪肥的土壤中，这些细菌在最开始就被抑制.添加粪肥提高了长期施用化肥土壤的微生物热代谢活性，但对长期施用粪肥的土壤无明显影响.长期施用化肥的土壤受粪源细菌的影响较大，而长期施用粪肥的土壤对粪肥的敏感度降低，对粪肥携带的外源细菌的抑制作用增强.     

错流式动态膜-生物反应器中污泥活性的研究

应用错流式动态膜-生物反应器(CDMBR)对己内酰胺废水进行了180 d的实验,实验过程中测定反应器的膜出水和上清液的水质,并对污泥进行了耗氧呼吸速率测定.结果表明,上清液COD一直保持在100mg/L以下,而膜出水的则保持在50 mg/L以下,膜对上清液的COD去除率达50%,而对氮的去除没有贡献.可溶性细胞产物(SMP)在反应器内容易积累,停留足够的时间后能被生物降解.通过投加抑制剂测定耗氧呼吸速率,发现异养菌、硝化细菌和亚硝化细菌的活性由于F/M的降低和SMP积累受到一定的抑制,但不影响系统的处理效率.跨膜压力、膜面流速越大,通量衰减得也就越快.     

氯对模拟管壁生物膜的氧化特性研究

以载片上培养的大肠杆菌生物膜为对象,研究了氯对模拟管壁生物膜中大肠杆菌的灭活效果,同时考察氯氧化生物膜后水中生物可同化有机碳(AOC)、生物可利用磷(MAP)和细菌生长潜能(BRP)的变化情况.结果表明,氯可以有效灭活悬浮态的大肠杆菌,而对生物膜中的大肠杆菌的灭活效率远低于悬浮菌;在相同CT值下,较高浓度的氯对悬浮态和生物膜中大肠杆菌的灭活效果要高于低浓度的氯.氯对生物膜的氧化作用会使生物膜中物质溶出,增加了水中AOC和MAP浓度,如当氯的浓度为1.0 mg/Ｌ(CT值为100 mg·min/L)时,水中AOC由20.78 μg/L增加到120.17 μg/L,MAP含量由0.11 μg/L增加到0.17 μg/L;氯的氧化作用会增加水的细菌生长潜能（BRP）,BRP随着CT值的增加而增加,如当氯投量为1.0 mg/Ｌ(CT值为100　mg·min/L)时,BRP可达到1.10×10⁷ CFU/mL.     

巴氏醋酸杆菌发酵处理甲醇废水合成细菌纤维素的研究

介绍了巴氏醋酸杆菌以甲醇为唯一碳源、以酵母膏或蛋白胨为氮源合成细菌纤维素,同时净化甲醇废水的方法,并对合成细菌纤维素的培养条件进行了研究。试验得出巴氏醋酸杆菌的适宜发酵条件为：发酵培养基中甲醇质量分数为3．5％左右,发酵培养基初始pH为5．0～6．0。接种量为5％,发酵培养温度为30℃,振荡器转速为100r／min。     

粉煤灰添加对城市多源有机废弃物联合堆肥效能及堆体细菌群落的影响

为实现粉煤灰和多源有机废弃物的高效资源化利用,采用好氧堆肥的方法,以厨余垃圾、鸡粪和锯末（15:5:2）混合原料为底物,添加底物总湿重的5 %和10 %的粉煤灰作为处理组（5 % FA和10 % FA）,并以不添加粉煤灰作为对照处理（CK）,通过测定联合堆肥过程中理化性质、养分元素和细菌群落结构的变化,探究不同粉煤灰添加量对联合堆肥的促进效果.结果表明,添加5 %和10 %粉煤灰可以显著提高联合堆肥的最高温度（56.6 ℃和56.9 ℃）并延长高温期持续时间（9 d）,相较于对照处理,堆体总养分含量分别提高了4.09 %和13.55 %.在整个堆肥过程中,细菌群落结构发生了较大变化,各处理的细菌多样性均出现了明显的提高.在堆肥前期,变形菌门（Proteobacteria）是主要的优势门类,相对丰度在35.26 %~39.40 %之间.进入堆肥高温期,添加5 %和10 %粉煤灰处理中厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度达到最高值,分别为52.46 %和67.72 %.芽孢杆菌属（Bacillus）和放线菌属（Thermobifida）是5 %和10 %粉煤灰添加量处理高温期的优势菌属,相对丰度分别为33.41 %和62.89 %（芽孢杆菌属）、33.06 %和12.23 %（放线菌属）.冗余分析（RDA）结果表明不同理化指标对细菌群落均有不同程度影响,其中有效磷、速效钾、有机质以及pH是影响细菌群落结构的主要环境因子.综上,添加粉煤灰促进了城市多源有机废弃物联合好氧堆肥的无害化和腐熟化,优化了微生物群落结构,提高堆肥产品的质量和效率.     

大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向（海拔梯度1 000 m）和山体坡面（海拔梯度500 m）设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮（TN）和硝态氮（NO₃ ^-）含量与海拔正相关（P < 0.01）,土壤容重（BD）、pH与海拔负相关（P < 0.001）;②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大（P < 0.01）,丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著（P > 0.05）;③细菌群落以酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加（P < 0.01）,好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔（ELEV）、pH和氨氮（NH₄ ⁺）是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动（P < 0.01）.⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.     

赣江南昌段丰水期细菌群落特征

细菌群落是河流生态系统的重要组成部分,本次研究基于高通量测序技术分析了赣江南昌段丰水期（4～8月）细菌群落特征.结果表明,赣江南昌段细菌优势类群为放线菌门（Actinobacteria, 41.18%）和变形菌门（Proteobacteria, 31.79%）,其次为厚壁菌门（Firmicutes, 10.04%）,拟杆菌门（Bacteroidetes, 7.26%）,蓝藻菌门（Cyanobacteria, 4.01%）.在属分类水平上,相对丰度最高的是hgcI_clade（16.39%）.赣江南昌段细菌丰度和多样性在城区上游、城区中心和城区下游采样点间没有显著差别,在不同月份有显著差别.除变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）外,其它门水平分类细菌相对丰度在不同月份都有显著差异;不同采样点中,只有Proteobacteria差异显著（主要是Betaproteobacteria差异显著）,其它门水平分类细菌相对丰度在不同采样点的差异均不显著.温度和流量是影响河流细菌群落的主要因子,其中温度与细菌可操作分类单元（OTU）相关性更高,流量则与门分类水平细菌相关性更高,暴雨径流中Firmicutes取代Actinobacteria和Proteobacteria成为丰度最高的菌群.温度、流量和电导率（EC）是影响OTU的最佳环境因子组合,流量和温度是影响门水平细菌群落的最佳环境因子组合.河水化学指标对细菌群落的影响小于温度、流量等水文气象条件.     

基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程. Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.