科研产出
多指标综合加权分析法优化固态发酵豆粕工艺
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：运用正交设计L9(34)与多指标综合加权分析方法优化3种益生复合菌发酵豆粕的工艺,采用接种量(A)、环境温度(B)、料水比(C)、发酵菌种(D)为处理因素,以还原糖、乳酸、氨基酸含量等作为综合评价指标,利用Minitab 17软件以及多指标试验公式法进行加权数据处理,优化豆粕的固体发酵工艺参数。结果显示,1)经过加权分析,中性蛋白酶权重系数最高,其次为还原糖(1.719)和乳酸(1.590),粗脂肪权重系数最低。说明本试验中性蛋白酶、还原糖以及乳酸对发酵豆粕的品质影响较大。2)通过综合评分公式对9个处理组数据分析得到:T9组综合评分最高(0.986 3),T1组(0.965 4)和T8组(0.962 6)次之,表明在T9组合(A3B3C2D1)条件下发酵豆粕,所选8项考察指标综合水平达到最高。因此拟选T9组合为最佳发酵工艺组合;3)均值回应表显示影响豆粕发酵工艺的因素依次为:发酵菌种>料水比>环境温度>接种量,其中发酵菌种和料水比为显著影响因素(P<0.05),而接种量和环境温度对试验结果影响不显著。从资源节约以及生产实际角度考虑,将T9组发酵工艺A3B3C2D1优化为A_1B_2C_2D_1,即接种质量分数1%,环境温度30℃,料水比质量为2∶1,发酵菌种配比为1∶1∶1。4)Minitab17软件对优选工艺A_1B_2C_2D_1进行预测,结果显示优选工艺综合评分高于拟选工艺A3B3C2D1综合评分(0.986 3)。验证试验得出各指标产出与预期结果相符,表明该优化工艺合理、可行,各指标产出率较高,为豆粕发酵工艺的确定提供了参考依据。
关键词： 饲料 农产品加工 发酵 综合加权分析法 正交试验 发酵豆粕
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循环水养殖模式下鱼生长对水环境因子的响应模型构建
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究鱼类生长对水环境的响应,预测鱼类在养殖水环境多因子协同作用下的生长速度,进行了室内曝气推流循环水养殖罗非鱼试验,试验持续周期为8周。结果表明,在一定范围内,随着溶解氧质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所提高;随着非离子氨质量浓度的增加,鱼的食物转化效率和特定生长率均有所降低;而亚硝酸盐质量浓度由于变化不大且均处于安全质量浓度范围,该试验中对鱼的食物转化效率和特定生长率未产生显著影响。基于这一系列试验结果对罗非鱼特定生长率进行了非线性拟合,建立了鱼的生长预测模型,R2为0.82,并通过实测数据验证了模型的有效性和普适性。预测模型表明,养殖初始鱼质量、养殖密度、非离子氨以及亚硝酸盐质量浓度的增加,均会导致鱼生长速度减缓,而提高溶解氧质量浓度则可以提高鱼生长速度。该预测模型虽然是在曝气推流循环养殖模式下获得的,但对其他养殖模式同样适用,使鱼生长对水环境因子的响应变得可测,为促进养殖鱼类的健康发展、养殖系统的优化和养殖效益的提高提供了便利和参考。
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干涉光谱结合偏最小二乘法反演热液CH_4的研究
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：热液释放的高温甲烷气体经扩散作用先后进入海洋和大气,并对地球物理、化学和生物方面产生深刻影响。由于海洋溶解甲烷数据的缺乏,导致人们对深海热液释放甲烷的活动机制和环境效应还缺乏足够的认识。我们前期提出一种光学被动成像干涉系统OPIIS用于热液甲烷浓度、温度和压强的实时探测和长期观测。为了从OPIIS的干涉光谱中精确、稳定、快速的获取热液甲烷信息,采用将干涉光谱与偏最小二乘法相结合的方法处理OPIIS数据。首先分别建立三个甲烷浓度、温度和压强的单因变量预测模型,再利用干涉条纹与辐射光谱的关系,间接建立干涉光谱与甲烷浓度、温度和压强的PLS预测模型,提高了预测模型在实际应用中的抗干扰能力和稳定性。基于洛仑兹线型建立了不同于大气环境的深海气体辐射模型,并利用HITRAN2016分子光谱数据库的光谱参数,建立了深海甲烷在任意浓度、任意温度和任意压强下的辐射光谱数据库。挑选热液其他气体对甲烷探测干扰较小的甲烷泛频带1.64～1.66μm内的六条谱线建立甲烷辐射光谱与浓度、温度和压强的偏最小二乘回归模型。另外,分析了训练集取样个数、取样间隔和主成分个数对提高预测模型综合性能的作用。利用不同训练集样本数,不同训练集取样间隔和不同的主成分数,分别建立96个浓度、温度和压强预测模型,并分别利用25组预测集样本对预测模型进行交叉验证。不同模型预测均方根误差和决定系数的对比表明,训练集取样个数、取样间隔和主成分个数等单一因素的改变并不能同时提高预测模型的预测精度、稳定性、适用范围和运算量等综合性能。经过平衡选取各项指标确定的最优回归模型的参数为:浓度、温度和压强的适用范围分别为5～375 mmol·L~(-1), 580～678 K, 10～34.5 MPa,浓度、温度和压强的训练集取样个数分别为50组, 25组, 25组,采样间隔分别为5 mmol·L~(-1), 2 K, 0.5 MPa,浓度、温度和压强预测模型的主成分数分别为2, 2, 5。浓度、温度和压强预测模型的预测均方根误差分别为3.082×10~(-6), 0.977 0, 5.052×10~(-3),决定系数分别为0.999 9, 0.998 9, 0.999 9。浓度、温度和压强的预测误差分别为±1.21×10~(-7),±3.63×10~(-3),±9.49×10~(-4),对应的预测精度分别为±45.4 nmol·L~(-1),±2.5 K,±3.3×10~(-2) MPa。结果表明,干涉光谱结合偏最小二乘法的反演算法可以精确、稳定、快速的获取热液甲烷气体的浓度、温度和压强信息。
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DCOIT复合Zn-Ni合金抗菌镀层的制备及其耐SRB腐蚀性能研究
《表面技术 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：目的提高Zn-Ni合金镀层的耐微生物腐蚀性能。方法 在硫酸盐电镀液中添加梯度浓度的4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT),利用恒电流沉积方法 ,在碳钢表面阴极电沉积获得DCOIT复合Zn-Ni合金镀层。通过电沉积电位监测与电流效率计算评价DCOIT对电沉积过程的影响,利用扫描电子显微镜、电子能谱、X射线晶体衍射等研究DCOIT对Zn-Ni复合镀层形貌、结构与Ni含量的影响,使用傅里叶红外吸收光谱和荧光显微观察法验证DCOIT的成功复合及复合镀层的抗菌性能,最后将DCOIT复合Zn-Ni合金镀层暴露于硫酸盐还原菌(SRB)中,监测菌液的p H与菌体浓度,同时计算镀层的腐蚀速率,并观察镀层的腐蚀形貌,评价复合镀层的耐SRB腐蚀性能。结果 DCOIT在电沉积过程中会吸附在沉积表面,造成沉积电位负移,并略微降低了电流效率。DCOIT的添加显著改变了复合镀层的形貌、结构与Ni含量,其Ni含量与DCOIT的添加量呈线性增长关系,导致其晶体结构转变。DCOIT以有效形式存在于复合Zn-Ni合金镀层中,并显示出抗菌性能,DCOIT添加量为2 mmol/L时,镀层中的复合量最高,抗菌性能最好。最后,DCOIT复合Zn-Ni合金镀层能有效抑制环境中SRB的生长与代谢,自身腐蚀速率减慢,耐蚀性能明显增强。结论 DCOIT能够以有效形式复合于Zn-Ni合金镀层内部,并有效提高了镀层的抗菌性能,使其获得增强的耐SRB腐蚀性能。
关键词： Zn-Ni合金镀层 电镀层 4,5-二氯-N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮 硫酸盐还原菌 抗菌 耐蚀
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海潮负荷对沿海地区宽幅InSAR形变监测的影响
《地球物理学报 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：海岸带地区是全球自然生态环境最为复杂和脆弱的地域之一,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术可以为全球人类活动、气候变暖和俯冲带剧烈构造运动等背景下的大范围海岸带地理环境变化研究提供重要观测资料.海洋潮汐导致固体地球长周期形变,波长尺度为102～103 km的海潮负荷引入mm级至cm级的形变梯度,此类非构造信号对海岸带InSAR精密形变分析(如:大范围、微小、缓慢且非稳态构造过程等)造成显著影响.本文以宽幅模式SAR数据为例,基于多种海潮模型研究了全球典型海岸带地区(福建、智利和阿拉斯加湾)海潮负荷效应对宽幅InSAR形变监测的影响,给出了宽幅InSAR海潮负荷三维分量估计与差分相位提取方法,并进一步讨论了基于不同海潮模型估计海潮负荷位移的差异.海潮负荷影响不仅与研究范围大小有关,其形变梯度变化与研究区域地形特征存在强相关,对于长波长形变分析而言,传统平面或者曲面拟合方法难以有效分离海潮负荷位移.
关键词： 海岸带形变监测 海潮负荷位移 合成孔径雷达干涉测量 宽幅模式 海潮模型
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系泊和压载方式对半潜式渔场平台动力特性的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解渔场平台的耐波性及稳性,为渔场平台主体结构设计和海上安装提供理论依据和数据支撑,该研究针对一种半潜式桁架结构渔场平台开展了模型比尺为1:30的波浪水池试验,通过试验分别研究了渔场平台在3种系泊方式(锚链长度2.67、5.34、5.34 m并悬挂200 g重块)、3种压载状态(空载、半载和满载)和6种波况(波高为16.7~23.3 cm,周期为1.64 s和2.01 s)条件下的动力响应情况,比较分析了不同条件下渔场平台系泊力、升沉、纵摇和横摇的试验结果.结果表明,选用5.34 m长度锚链并悬挂200 g重块的单点系泊系统,能够更好的降低渔场平台的系泊力.在所有波况条件下,渔场平台的各运动分量的峰值均比较小,最大升沉峰值为4.21 cm,仅占波高的约1/5,纵摇峰值仅为6.55°,横摇峰值仅为1.19°,表明渔场平台具有较好的稳性.比较3种不同压载状态,其中满载状态下渔场平台的系泊力、纵摇及横摇峰值最大,但在空载状态下渔场平台的升沉峰值最大.随着波高的增大,渔场平台的运动受力均有所增大.研究结果有助于为今后我国半潜式渔场平台发展提供一定的理论参考.
关键词： 水产养殖 波浪 动力学 渔场平台 单点系泊 压载状态
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青岛近海生物气溶胶中总微生物的分布特征
《环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解生物气溶胶中总微生物浓度的月季分布和粒径分布特征,于2016年9月～2017年7月期间在青岛近海连续采集了大气生物气溶胶分级样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了生物气溶胶中总微生物浓度.结果表明,采样期间青岛近海生物气溶胶中总微生物浓度范围为1. 86×10~5～2. 54×10~6cells·m~(-3),平均值为(6. 84±4. 83)×10~5cells·m~(-3).大气中总微生物浓度的季节变化为春季和冬季较高,夏季较低,秋季最低,统计分析显示秋季和春季、夏季大气中总微生物浓度具有明显的季节变化差异(P <0. 05).生物气溶胶中总微生物月均浓度在2. 65×10~5～1. 12×10~6cells·m~(-3)之间,最高值出现在2017年2月,最低值出现在2016年9月. 2015～2017年青岛秋冬季大气中总微生物浓度一日中变化较大,但并未呈现出明显的日变化规律(P> 0. 05).生物气溶胶中总微生物的粒径分布呈现偏态分布,> 7. 0μm粒径所占比例最高,可达20. 5%～27. 3%;粒径分布随月份不同而有变化,呈现双峰分布和偏态分布两类.相关性分析显示,总微生物浓度与AQI、CO、PM_(2.5)和PM_(10)等因子呈显著正相关(P <0. 05),与温度、风速和风向等气象因素以及NO_2、SO_2和O_3等因子无显著相关(P> 0. 05).多元线性回归模拟结果显示,生物气溶胶总微生物浓度中20. 6%的变化与相对湿度和PM_(2.5)相关.
关键词： 生物气溶胶 总微生物浓度 季节分布 粒径分布 气象参数
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卤氧化铋薄膜的制备及其在海洋防污应用中的进展
《表面技术 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：海洋生物污损引起的一系列经济损失和安全问题,是海洋开发过程中必须面临的重要问题之一,因此开发新型高效的防污技术具有重要意义。随着光催化抗污技术的发展,其在海洋防污的应用受到了广大研究者的关注。卤氧化铋(BiOX,X=Cl、Br、I)薄膜作为一种新型半导体薄膜,由于具有优异光催化性能、较高的机械强度和易于回收等优点,而成为应用于光催化防污领域中新的研究热点。综述了BiOX半导体薄膜的制备方法及其应用领域的最新进展。首先,在海洋污损与现存防污技术的研究背景下,概述了光催化技术应用于海洋防污的潜力。其次,综述了国内外当前BiOX薄膜制备技术及其应用领域,并介绍了各种方法的优缺点。之后总结了BiOX半导体膜在海洋防污领域的最新应用研究,其中特别强调了海洋环境中膜材料应用的必要性。最后,展望了BiOX半导体薄在海洋防污领域的发展前景,概述了可能产生突破性研究成果的发展方向,为进一步将BiOX薄膜应用于海洋防污领域打开了新的视角。
关键词： 海洋 生物污损 半导体薄膜 卤氧化铋 光催化 防污
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沙尘和灰霾期间中国近海大气氮沉降通量估算
《中国环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用WRF-CMAQ模型估算了2011年4月26日～5月3日沙尘事件和2016年1月1日～7日灰霾事件在中国近海引起的总无机氮(TIN)沉降通量,分析了两类事件对中国近海海洋初级生产力的贡献,探究了灰霾事件时中国近海无机氮沉降的可能来源.结果表明:典型沙尘和灰霾过程中,中国近海TIN干沉降通量均值分别为6.77,3.01mg N/(m~2·d),是晴朗天的6.84,3.04倍,可提供38.5,17.1mg C/(m~2·d)的海洋初级生产力;沙尘期间无机氮沉降以还原态氮(NH_3和铵态氮,占TIN的62.2%)为主,灰霾期间则以氧化态氮(HNO_3和硝态氮,占TIN的84.3%)为主.典型沙尘事件TIN沉降对黄海影响最大,对渤海影响最小;典型灰霾事件对黄海和东海TIN沉降影响相当,高于对渤海的贡献.典型灰霾期间,京津冀和山东西北部(区域一)对渤、黄、东海TIN干沉降的贡献均大于长江三角洲及周边地区(区域二),区域一对3个海域TIN干沉降的贡献约为38.7%～74.6%,区域二的贡献约为1.14%～12.1%.
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鲨鱼肌肉与鱼翅营养价值的比较
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为全面、客观地评价鲨鱼肌肉和鱼翅的营养差异,以镰状真鲨(Carcharhinus falciformis)和大青鲨(Prionace glauca)为研究对象,比较分析了2种鲨鱼肌肉、鱼翅(包括全翅和翅针,下同)的各种营养成分。结果显示:鲨鱼的肌肉和鱼翅蛋白质量分数均很高(24.34%～37.03%),其中同一鲨鱼的鱼翅蛋白质量分数高于肌肉;2种鲨鱼肌肉和鱼翅的粗脂肪质量分数都非常低,均小于0.50%;鲨鱼全翅因其鱼皮表面有砂质导致灰分质量分数特别高(6.18%～7.09%),但肌肉的灰分质量分数(1.23%～1.63%)仅略高于翅针(0.86%～0.90%)。鲨鱼的肌肉和鱼翅中氨基酸种类齐全,总体上鱼翅中氨基酸总量(total amino acid,TAA)高于肌肉,但肌肉的必需氨基酸(essential amino acid,EAA)质量分数(41.94%～42.42%)高于鱼翅(17.93%～22.61%),且只有肌肉满足联合国粮食及农业组织/世界卫生组织提出的氨基酸模式标准(EAA/TAA≥40%且EAA/非必需氨基酸≥60%),因此,鲨鱼肌肉的氨基酸营养价值远高于鱼翅,是一种优质蛋白源,而鱼翅并非优质蛋白源。通过氨基酸评分(amino acid score,AAS)、化学评分(chemical sore,CS)和必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)3种氨基酸评分发现:鲨鱼肌肉的AAS、CS以及EAAI值均显著高于鱼翅,约为鱼翅的2倍,说明鲨鱼肌肉的氨基酸营养价值高于鱼翅。蛋氨酸+半胱氨酸是鲨鱼肌肉的第一限制性氨基酸;亮氨酸(根据AAS结果)或蛋氨酸+半胱氨酸(根据CS结果)为鱼翅的第一限制性氨基酸。鲨鱼肌肉中共检出13种脂肪酸,且饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)质量分数>多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)质量分数>单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)质量分数;鱼翅中共检出16种脂肪酸,且SFA质量分数>MUFA质量分数>PUFA质量分数。鲨鱼肌肉和鱼翅中均含有丰富的油酸、二十二碳六烯酸和花生四烯酸等具有重要生理活性的不饱和脂肪酸,且均符合理想脂肪酸的标准(PUFA/SFA>0.4),但肌肉的PUFA/SFA明显高于鱼翅。鲨鱼肌肉和鱼翅中均含有丰富的胶原蛋白,且鱼翅中胶原蛋白质量分数(7.61%～11.99%)明显高于肌肉(0.27%～0.41%)。鲨鱼肌肉和鱼翅中还含有一定的硫酸软骨素,其中全翅中硫酸软骨素含量非常高(镰状真鲨和大青鲨分别为2.67 mg/g和10.87 mg/g),而肌肉和翅针中含量较少(质量分数低于1.2%)。
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