科研产出
光照强度对菌藻共生生物膜细菌群落结构的影响
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了探索3种不同光照强度对菌藻共生生物膜细菌群落结构的影响,该研究设计在淡水养殖池塘水质条件下,开展3种不同光照强度水平(CK组0,T1组4 750 lx,T2组7 580 lx)对菌藻共生生物膜内细菌的群落结构的研究。结果显示:菌藻生物膜细菌群落结构发育对不同的微生态环境有不同的响应,T1处理和T2处理的Alpha多样性指数,包括获得的OTUs数量(NumberofOperationalTaxonomicUnits)(498.5±7.16、517.2±10.36)、Chao1指数(Chao1index)(648.7±35.64、672.8±30.69)和Shannon指数(Shannon index)(4.68±0.01、4.85±0.03)显著高于CK处理(406.6±8.18,521.5±18.62,3.53±0.02),CK组菌藻生物膜的细菌群落在总体数量上处于弱势,显著低于T1和T2处理;随着光照强度的增加,菌藻生物膜的优势细菌类群所占百分比的次序发生了改变;变形菌门(Proteobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria)在3个处理中均为优势菌种,但丰度有显著差异。硝化螺菌属(Nitrospira)在CK组和T1处理的属水平相对丰度为2.72%±0.93%和2.57%±0.46%,显著高于T2组;红杆菌属(Rhodobacter)相对丰度随着光照强度的增大而逐渐升高,T1组假单胞菌属(Pseudomonas)的相对丰度平均值显著高于CK组及T2组,菌藻生物膜细菌群落结构发育对不同的光照强度有不同的响应,随着光照强度的变化,菌藻生物膜的优势细菌类群所占百分比的次序发生改变;T1组拥有较高的硝化和反硝化能力,CK组在降解多种有机物的能力方面较强。
关键词： 膜 光照 菌 菌藻共生生物膜 水污染控制 群落结构 微生物多样性
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基于改进极限学习机的水体溶解氧预测方法
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了有效地指导水产养殖生产,提高溶解氧浓度预测的精度,提出了基于因子筛选和改进极限学习机(ExtremeLearning Machine,ELM)的水产养殖溶解氧预测模型.首先,利用皮尔森相关系数法计算各影响因子与溶解氧浓度间的相关系数,提取强关联因子,降低预测模型的输入量维度;采用偏最小二乘算法(Partial Least Square,PLS)优化传统ELM神经网络,避免网络中隐含层共线性问题,保障输出权值的稳定性;然后,结合新型激活函数,构建水体溶解氧浓度预测模型.最后,将SPLS-ELM(Selection Based Partial Least Square Optimized-Extreme Learning Machine)预测模型应用到江苏省无锡市南泉基地某试验池塘的水体溶解氧预测中.试验结果表明:该模型的预测均方根误差为0.3232 mg/L,与最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine,LSSVM)、BP神经网络、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化LSSVM和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化BP神经网络相比分别降低40.98%、44.48%、34.73%和44.18%.且该模型的运行时间仅0.6231s,预测精度和运行效率明显优于其他模型.该模型的溶解氧预测曲线接近真实溶解氧变化曲线,能够满足水产养殖实际生产对水体溶解氧预测的要求.
关键词： 养殖 水质 溶解氧预测 因子筛选 偏最小二乘法 ELM神经网络
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长江中下游流域刀鲚(Coilia nasus)生态表型的划分
《湖泊科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：长江流域是我国刀鲚(Coilia nasus)分布的重要水域传统意义上认为,刀鲚存在长颌鲚和短颌鲚2种表现型,其上颌骨的长或短是区分刀鲚溯河洄游、淡水陆封(湖鲚)和淡水定居3种生态型的关键外形指标然而这种主观分型经验尚需要野外调查数据验证本研究基于以往研究所获溯河洄游和淡水栖息刀鲚不同的耳石微化学图谱技术,首先对采集自长江中下游及附属湖泊的刀鲚群体共566尾个体有无溯河洄游"履历"进行了分析确认;再对其上颌骨长、头长、全长进行方差分析和回归分析结果发现长颌鲚、短颌鲚在早期发育阶段,长、短颌特征分化并不明显当发育至幼鱼阶段时,前者上颌骨长会长于头长;而后者全生活史过程中上颌骨长均短于头长发育至幼鱼阶段可能是刀鲚长、短颌鲚分型的临界生活史阶段此外,长颌鲚中同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,其上颌骨长/头长比值(S/H)分别为1.170±0.075和1.165±0.064,两者S/H比值与形态上同为长颌的湖鲚比值(1.178±0.087)无显著性差异短颌鲚亦同时存在溯河洄游和淡水定居两种生态型个体,两者的S/H比值分别为0.922和0.918±0.062,与上述3类长颌鲚的S/H比值均差异极显著因此,建议把长江干流及太湖、鄱阳湖、洞庭湖等水域内3种传统生态型的刀鲚细分为溯河洄游型、淡水定居型长颌鲚,溯河洄游型、淡水定居型短颌鲚以及陆封型湖鲚5种生态表型.
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模块化自动升降式深海网箱设计与仿真
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高深海养殖网箱抵抗强风暴袭击的能力,同时解决在海区缺少大型工程安装设备的情况下,完成大型深海网箱的高效组装及后期部件便捷更换等问题,设计了一种模块化自动升降式智能化深海网箱.以1.5×104 m3型网箱为研究对象,通过理论论证、实体建模和仿真计算,系统研究了深海网箱在风暴海况时的升降状态、主要组件的受力及升降过程中平衡技术的实现.仿真分析表明,在遭遇风暴不升降时,网箱最大应力为2.58×108 N/m2,超出了钢材的屈服强度,在网箱降至海面以下10m时,应力仅为在海面时的13%,大幅降低了网箱的受力变形;通过多层多节智能控制能够实现网箱的平衡升降.该网箱克服了传统网箱普遍存在的抗风浪能力差、制造运输不方便、网箱容积受限、使用稳定性不足以及智能化程度低等问题,在制造成本、运输、组装、维修和使用等方面满足深海规模化养殖的需求,为复杂海况、深海大型网箱的设计提供了设计依据,为实现规模化深海养殖工程提供了合理的设计方案.
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辛基功能化离子液体键合硅胶固相萃取海水中贝类毒素的方法研究
《分析化学 》 2020 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：贝类毒素(Shellfish toxins)是重点监控的海洋污染物。本研究通过将辛基功能化离子液体接枝到硅胶表面,制备了一种混合模式的共价键合硅胶材料(Silica-[SOIM][PF_6]),利用红外光谱、核磁共振和元素分析进行了表征。采用自制材料填制固相萃取柱,通过固相萃取-液相色谱-质谱联用(SPE-LC-MS/MS)技术对海水中贝类毒素(大田软海绵酸毒素(OA)、鳍藻毒素-1 (DTX-1)和鳍藻毒素-2 (DTX-2))进行富集检测。研究发现,此固相萃取材料与目标贝类毒素可能存在疏水作用和离子交换作用等多重相互作用。分别对进样溶液的体积和pH值、淋洗剂和洗脱剂的种类、用量以及pH值范围等因素进行了优化。结果表明,此固相萃取材料对海水中3种贝类毒素具有良好的萃取效果,优于或与商用化萃取材料性能相当,检出限(LOD)为0.01μg/L,定量限(LOQ)为0.05μg/L,在0.02～2.50μg/L范围内线性关系良好(R~2>0.995),回收率在93.0%～116%之间。同时,材料具有良好的重现性,批内和批间的相对标准偏差均小于15%。本方法准确、灵敏、简便、可靠,可用于实际样品中贝类毒素的萃取检测。
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铜合金网状结构疲劳试验及结果分析（英文）
《船舶力学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：铜合金网状结构因为具有优越的防腐防锈性能,在水产养殖业中倍受欢迎。由于铜合金编织过程中产生的折痕、拐角等明显的初始缺陷,极大地影响了铜合金网的疲劳性能。本文介绍了铜合金网的疲劳强度和老化性能的原始结果。考虑到腐蚀环境和老化效应,对不同老化条件下铜合金线材的金相组织和最大腐蚀深度进行了系统的测量和比较。经过一系列的老化和疲劳试验,得出结论:铜合金材料具有较好的耐腐蚀性和耐老化性。然而,实际铜合金网的疲劳强度相对较低(106次循环时FAT=28.3 MPa),这为铜合金网状结构的抗疲劳设计提供了参考。
关键词： 铜合金网 P-S-N曲线 疲劳试验 老化试验 疲劳强度
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从中华鲟(Acipenser sinensis)生活史剖析其物种保护:困境与突围
《湖泊科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：国家一级保护动物中华鲟(Acipenser sinensis)自然繁殖已连续中断3年(2017 2019年),自然种群濒临灭绝.本文归纳了中华鲟生活史各阶段的生态需求,指出:葛洲坝阻隔是导致中华鲟自然种群衰退的根本原因,三峡等长江上游特大型梯级水电工程的相继蓄水运行是导致中华鲟自然繁殖中断的关键因素,河道冲刷、航道疏浚与挖沙、防洪及城市景观工程等人类活动使中华鲟仔稚鱼栖息地丧失,进而导致补充群体减少,造成繁殖群体持续萎缩.近40年来,对给予高度期望的补偿中华鲟自然种群衰退的中华鲟人工增殖放流措施没有得到科学有效地实施,造成人工干预力保中华鲟自然种群延续的希望几近破灭.本文探讨了近40年来在中华鲟保护认识、管理、决策和机制上存在的误区与不足,提出以长江十年休渔为契机,亟需以《中华鲟拯救行动计划(2015-2030年)》为纲领,推进落实:1)实施"陆-海-陆"保种工程,恢复人工群体的生物学自然特性; 2)大幅度提升科学有效的人工增殖放流; 3)改善产卵场环境,放流人工培育亲本以恢复葛洲坝下中华鲟自然繁殖; 4)新建旁通道仿自然产卵场,扩大自然繁殖; 5)修复索饵场等关键栖息地,提高子代存活率.唯有以恢复中华鲟自然繁殖为核心,实施中华鲟从出生到繁殖全生活史周期(15年)的长期系统性保护,才有望延续和恢复中华鲟自然种群.中华鲟个体大、寿命长、洄游范围广,是长江水生态系统的旗舰种和伞护种,保护好中华鲟对于实现人与自然和谐共处,推动长江流域经济社会绿色可持续发展具有重要意义.
关键词： 中华鲟 濒危鱼类 长江 葛洲坝 三峡工程 保护生物学 水生态 困境
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青岛春节期间大气污染特征及烟花燃放一、二次贡献分析
《环境科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：我国北方地区冬季采暖期大气污染事件频发,期间硝酸盐成为促进PM2.5增加的主要因素.然而在烟花燃放期间,硫酸盐的累积却强于硝酸盐,形成不同的污染特征.对春节期间(2019年2月2~10日)青岛近郊在线离子色谱观测数据,结合国控自动监测站数据进行综合分析.结果表明,研究期间观测到大气颗粒物累积事件、沙尘过境事件和烟花燃放事件.烟花燃放高峰期,其对PM2.5和PM10的一次贡献率分别为69.8%和63.8%.相比颗粒物累积期间硝酸盐有更明显的累积,硫酸盐在烟花燃放期间先于硝酸盐生成,并存在更强的累积.分离得到烟花燃放的一次贡献因子n(SO 4 2-)/n(K+)和n(NO-3)/n(K+)特征摩尔比分别为1.2和1.3;利用该比值估算得到对SO4 2-和NO-3二次贡献因子,在较稳定的气象条件下分别为一次贡献因子的2.1倍和1.6倍;但在强的干冷空气过境时,二次贡献因子大幅降低,与一次贡献因子相当.
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采用AIS计算中西太平洋延绳钓渔船捕捞努力量
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：对渔船捕捞行为和捕捞强度空间高分辨率的估计可以作为海洋资源管理和生态脆弱性评估的重要信息。为识别远洋延绳钓渔船作业状态,该文基于2017年10-11月中西太平洋延绳钓渔船卫星船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据和捕捞日志数据,采用支持向量机(support vector machine, SVM)学习方法,构建了中国中西太平洋延绳钓渔船捕捞作业状态(捕捞/非捕捞)分类模型。通过计算模型分类准确率、精确率、敏感度和特异度来评价模型对渔船作业状态分类能力。结果表明,模型训练数据的准确率为95.24%(Kappa系数为0.9),验证数据的准确率为93.85%(Kappa系数为0.87)。采用构建好的模型识别2017年10月和11月中西太平洋延绳钓渔船共计125624条AIS记录数据,模型准确率在83.3%(Kappa系数为0.67)。2017年10、11月所有数据分类精确率为82.33%,灵敏度为88.32%,特异度为77.27%。渔船主要作业空间在168°E～173°E,12°S～18°S,有3个明显的作业强度较高区域。基于SVM模型和日志记录的捕捞强度信息在空间上相关性很高(r>0.98),SVM模型识别的渔船捕捞努力量空间分布特征和实际吻合。捕捞努力量与单位捕捞努力量渔获量(catch per unit of effort,CPUE)、渔获尾数、渔获质量和投钩数的相关系数分别是0.68、0.93、0.93和0.94。基于AIS信息挖掘的渔船空间捕捞努力量可用于渔业资源分析。
关键词： 支持向量机 模型 自动识别系统(AIS) 延绳钓 捕捞努力量
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黄渤海区域水产品中全氟烷基物质的分布特征
《中国环境科学 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：选取黄渤海区域水产品生产、消费水平较高的23个城市,采集鱼类、海洋贝类、甲壳类、头足类及海珍品(海参、鲍鱼)等5类水产品共1225个样本,采用超快速液相色谱-串联质谱法测定了23种全氟烷基物质(PFASs)的含量,并分析了黄渤海区域水产品中PFASs的残留水平及分布特征.结果表明,黄渤海区域水产品中PFASs的残留水平具有明显的组分差异、城市分布及品种分布差异等特征.在23种PFASs组分中,共检出20种PFASs,其中全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的检出率最高,分别为79.1%和71.7%,且PFOA的质量浓度占比最高(64.5%),为首要污染组分;在不同采样点样本中,莱州湾近岸的潍坊、滨州和东营,渤海湾近岸的沧州以及辽东湾近岸的营口为PFASs总质量浓度(∑PFASs)较高的城市,残留水平范围为10.2~16.8μg/kg;在不同品种样本中,检出PFASs组分的数量由高到低为:鱼类(20种)>海洋贝类、甲壳类(18种)>海珍品(16种)>头足类(10种),其中海洋贝类、海珍品样本中检出率最高的是PFOA,鱼类、甲壳类样本中检出率最高的是PFOS,而头足类则是全氟辛烷磺酰胺(PFOSA);通过计算不同水产品中PFASs各组分的平均含量发现,PFOA、PFOS、全氟十一烷酸(PFUd A)和PFOSA在不同品种中平均含量相对较高,且表现出较为明显的组分差异性;通过计算危害指数(HR)评价人体暴露于PFASs的健康风险,得到PFASs各组分的危害指数均<1,说明黄渤海区域水产品中残留的PFASs对消费者的潜在健康风险较低.
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