中国海洋大学学报(自科版)


综述

  • ZIFs型金属有机框架材料在水处理混合基质膜中的应用进展

    徐佳;孙星;李珊;陆金仁;杨婷婷;

    传统分离膜因存在渗透性和选择性相互制约、孔隙率低、膜孔尺寸不易控制、化学稳定性和热稳定性差等缺点,在诸多领域应用中受到限制。为了克服上述缺点,目前最有效的方法之一是在膜材料中掺入某些特定纳米材料作为分散相来构筑新型混合基质膜,以增强分离膜的分离性能,同时赋予抗污染性能、高强度等。沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为金属有机骨架材料(MOFs)的重要子类,具有独特的孔结构、优异的热稳定性和化学稳定性,是一类构筑混合基质膜的高性能分散相材料。本文主要对应用于水处理领域的ZIFs型混合基质膜及制备方法进行了归类和介绍,并以分离性能和运行稳定性为指标,对ZIFs在膜中掺杂的有效性进行了评估;其次概述了其在脱盐、染料废水处理、重金属离子、大分子蛋白质去除等领域的应用进展;最后总结了ZIFs型混合基质膜材料在科学研究和工程应用中存在的问题,对其今后的发展做出了展望。

    2022年01期 v.52;No.330 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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研究论文

  • 南海贯穿流季节变化数值模拟研究

    刘鑫;韩琦琦;陈学恩;

    本文采用美国伍兹霍尔研究所研发的海洋-大气-波浪-泥沙输运耦合模式COAWST(Coupled Dcean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport)对南海及邻近海域进行了9 km分辨率的数值模拟研究。结果表明,南海贯穿流的季节变化再现了冬强夏弱的特征,在南海内部冬季呈现气旋环流结构,夏季呈现反气旋环流结构,尤其在冬季其流轴结构更为清晰和稳定,海水从吕宋海峡进入南海,从民都洛海峡、卡里马塔海峡、台湾海峡和巴拉巴克海峡流出,吕宋海峡断面流量与其他4个海峡流量合计在数量级上相当,保持南海海水总量不变。吕宋海峡、卡里马塔海峡、民都洛海峡的流量呈现明显相关性,吕宋海峡流量增大时,民都洛海峡和卡里马塔海峡的流量也相应增大,相关系数分别达到0.78和0.9。通过更适于分析中短期变化的简化绕岛环流理论,定量计算2019年吕宋海峡、黑潮和棉兰老流流量与北赤道流分叉点位置的关系,发现夏季北赤道流分叉点NECBL(North Equatorial Current Bifurcation Latitude)偏南,在13.6°N附近;冬季NECBL偏北,在15.6°N左右,同期黑潮流量减少,棉兰老流流量增加,作为南海贯穿流入流的吕宋海峡流量可达13.4 Sv。吕宋海峡输运补偿了北赤道流到达菲律宾海岸后的北向分支的流量,与棉兰老流的流量呈正相关,相关系数达到0.536 1。

    2022年01期 v.52;No.330 12-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2808K]
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  • 2001—2017年北极秋季低云变化及其可能原因

    刘雪;刁一娜;孙瑞鹏;

    本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释。卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少。本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显。而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要。在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系。利用自组织映射(SOM,Self-Organizing Map)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异。气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主。

    2022年01期 v.52;No.330 22-31+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 3209K]
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  • 基于鱼体运动特征和图像纹理特征的鱼类摄食行为识别与量化

    黄志涛;何佳;宋协法;

    针对水产养殖中的精准投喂问题,以大西洋鲑(Salmo salar)为研究对象,提出一种基于鱼体运动特征和图像纹理特征的鱼群摄食活动强度量化方法,进行鱼类摄食行为识别研究。利用自适应背景差分及光流法得到运动鱼体的速度、转角,并通过信息熵统计速度和转角的分布,之后通过灰度共生矩阵提取能量、熵、对比度、相关性和逆差距5个图像纹理特征值。最后,结合鱼体运动特征及图像纹理特征,对鱼类摄食行为进行识别和检测。实验结果表明,该方法的识别准确率达到了94.17%,相较于单一特征检测本研究的检测精度更高。

    2022年01期 v.52;No.330 32-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1883K]
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  • 黄渤海双壳类的寄生剑水蚤类研究

    杜鑫;孙世春;

    本文对黄渤海双壳类的寄生桡足类进行了调查。共检查双壳类32种8 628个体,从9种双壳类中发现了1 126个寄生剑水蚤类标本。基于形态学研究鉴定出剑水蚤类8种,隶属于4科8属。分别为负羽壳蚤(Conchyliurus quintus Tanaka)、竹蛏赫尔曼蚤(Herrmannella soleni Kim&Ho)、拟舐皮蚤(Lichomolgus similis Ho&Kim)、二分偏顶蛤蚤(Modiolicola bifida Tanaka)、高氏牡蛎蚤(Ostrincola koe Tanaka)、多刺伪海螂蚤(Pseudomyicola spinosus(Raffaele&Monticelli))、东方贻贝蚤(Mytilicola orientalis Mori)和日本蹄螺蚤(Trochicola japonica Shimura&Kuwabara)。其中,高氏牡蛎蚤在中国黄海曾有报道,其余7种为中国新记录种。依据黄渤海的标本对上述物种的形态进行了简要描述和讨论,并对其宿主、感染率、感染强度、地理分布等进行了报道。

    2022年01期 v.52;No.330 42-55+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2666K]
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  • 磷酸活化茶渣生物炭对铅的吸附性能影响和吸附机理研究

    刘爽;汪东风;徐莹;

    为综合利用工业茶渣,并探明磷酸浓度对生物炭表面特性及铅吸附性能的影响,本文以工业茶渣制备的生物炭为研究对象,通过SEM、FTIR、XPS、XRD等表征手段和吸附动力学、吸附热力学模型拟合等吸附实验研究了不同磷酸浓度下生物炭的表面特性和铅吸附性能。研究表明,当磷酸浓度为50%时生物炭羧基和偏磷酸基团含量最高,不溶性晶体分解最完全,对Pb(II)有最佳吸附性能,最大吸附容量达到188.68 mg·g~(-1),且经盐酸解吸后可多次循环使用。其吸附机理主要为表面络合和沉淀。研究结果表明,浓度50%的磷酸对生物炭具有最佳的活化效果,磷酸活化茶渣生物炭对铅具有优异的吸附性能。

    2022年01期 v.52;No.330 56-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K]
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  • 基于动态执行的基带固件函数安全性分析

    曲海鹏;于芮;孙磊;吕文杰;

    移动通信设备中的基带固件运行于独立的计算环境,其漏洞既可危及设备安全,又无法通过设备主操作系统的安全机制进行防护,因此其安全性备受攻防研究者的关注。实验中发现,得到的基带固件由于函数重写、调试信息剥离等原因,现有对比工具难以准确识别其危险函数,进而无法进行后续的漏洞发掘工作。本文提出一种基于动态执行的函数安全性分析方法DEx。根据预处理过程得到的基带固件的函数信息和段内容,在交叉编译和虚拟机环境下对基带固件函数实现动态执行。基于运行过程中产生的语义特征,设计优先级排序以对函数的安全性进行分析,识别得到内存拷贝函数。基于DEx方法构造了dyndiff工具,与基于二进制代码相似性方法的主流工具BinDiff对比,dyndiff的危险函数识别率是BinDiff的5.5倍。最后,阐述了本文工作在后续漏洞挖掘工作中的应用。

    2022年01期 v.52;No.330 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1098K]
    [引用频次:1 ]
  • 菌株Alcaligenes sp. P156中一个新型烟酸羟化酶的克隆与功能验证

    孙倩姝;赵书雪;徐康;白洁;于浩;胡春辉;

    本研究预测naa cluster中的naaB基因负责催化烟酸到6-羟基烟酸的反应。通过对NaaB的蛋白序列进行分析,发现该酶含有三个亚基,分别由naaB_(L1)、naaB_S、naaB_(L2)基因编码,其中naaB_(L1)和naaB_(L2)分别编码2个含有钼辅因子结合结构的大亚基,naaB_S基因编码一个含有[2Fe-2S]簇的小亚基。本研究对naaB基因进行了克隆,将构建的重组质粒pME6032-naaB_(L1SL2)分别转化到无色杆菌(Achromobacter sp.)和大肠杆菌(Escherichia coli)中,通过HPLC和LC-MS检测验证了NaaB负责催化烟酸到6-羟基烟酸,并且在无色杆菌和大肠杆菌中NaaB均能够转化烟酸,这与之前报道烟酸羟化酶不能在大肠杆菌表达的结果不同,说明NaaB的基因编码和催化功能具有独特性。通过序列分析推测NaaB的这一特性可能跟该酶同时含有两个钼结合结构域的大亚基有关。

    2022年01期 v.52;No.330 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
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  • 聚苯乙烯和四溴联苯醚对黑褐新糠虾抗氧化防御系统的联合效应

    陈钮振;李正炎;

    本文以黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)为受试生物,分别研究两者单独及联合暴露21 d后的氧化应激效应,并结合综合生物标志物响应(Integrated Biomarker Response, IBR)评估其毒性。结果表明:PS单独暴露时,过氧化氢酶(Catalase, CAT)、谷胱甘肽硫转移酶(Glutathione S-transferase, GST)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase, GPX)活性随暴露浓度升高被显著抑制,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量随暴露浓度增加逐渐上升,而谷胱甘肽(Glutathione, GSH)含量仅在97.4μg·L~(-1)暴露下显著上升;BDE-47单独暴露时,CAT、GST和GSH含量均被抑制,MDA和GPX活性仅在较高浓度下被显著诱导,SOD活性在低浓度被诱导,在最高浓度下恢复至空白水平。联合暴露时,CAT和SOD活性随PS投加浓度升高表现出先诱导后抑制的效应,且均显著高于BDE-47单独暴露组,MDA含量随PS投加浓度升高表现出诱导效应。GST和GPX活性与空白水平相近,低浓度PS暴露组中的GSH含量也有相似的变化规律。可见,PS能减缓BDE-47对黑褐新糠虾抗氧化防御系统的氧化胁迫,在低浓度PS联合暴露组中尤其显著。

    2022年01期 v.52;No.330 78-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
    [引用频次:2 ]
  • 电活化硫酸盐处理四环素类废水的研究

    范莎莎;金春姬;温淳;赵南南;古柏铭;赵阳国;

    本文构建以掺硼金刚石(Boron-doped diamond, BDD)为阳极、不锈钢为阴极、硫酸盐为电解质的电化学体系,考察了电流密度、pH值、硫酸盐浓度以及初始四环素浓度等四个因素对电化学氧化降解废水中四环素的影响,运用响应曲面法对运行参数进行优化;通过电子自旋共振检测技术分析电化学反应中产生的自由基,探究了间歇通电模式下电化学体系持续氧化机理。结果表明,四个因素对TOC去除率的影响大小次序为:电流密度>初始四环素浓度>初始pH值>硫酸盐浓度,其中初始pH值和硫酸盐浓度与电流密度和初始四环素浓度的交互作用对TOC去除率的影响较为显著;最佳运行参数为pH值为5,电流密度为100 mA·cm~(-2),硫酸盐浓度为0.25 mol·L~(-1),初始四环素浓度为1 000 mg·L~(-1);间歇通电模式下,BDD电极表面产生的SO■等高活性物质间相互转化提供了体系的可持续氧化能力。该研究结果为电化学氧化技术的实际应用提供了节省能耗的有效途径。

    2022年01期 v.52;No.330 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1881K]
    [引用频次:4 ]
  • 非饱和带全剖面尿素态氮迁移转化规律分析

    莫晓钰;彭辉;

    尿素是农田常用氮肥,本文通过实验室土柱试验,利用HYDRUS-1D建立非饱和带尿素态氮迁移转化模型,并对大沽河地下水源地夏玉米生长季节内水氮运移过程进行模拟,分析灌溉农业条件下非饱和带全剖面中氮迁移转化和深层淋溶规律。结果表明:(1)常规施肥条件下,尿素态氮水解达97.09%,仅有0.01%能够淋溶至地下水;(2)硝态氮更易淋溶至地下水,硝态氮淋失量与灌溉量和施肥量呈正相关,与灌溉强度呈负相关,不同施肥方式下淋失量表现为深施>灌施>表施;(3)根系吸氮量与灌溉量和施肥量呈正相关,与灌溉强度呈负相关,不同施肥方式下吸氮量表现为灌施>深施>表施,不同管理策略下玉米氮素利用率为20%~50%;(4)常规条件下土壤储氮量>玉米氮素利用率>氮淋溶量>气态氮损失。本研究对量化氮迁移转化过程、定量评价氮损失、预测地下水氮污染具有重要意义。

    2022年01期 v.52;No.330 97-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 3212K]
    [引用频次:5 ]
  • 同轴双浮子波能装置水动力特性研究

    李德敏;董晓晨;史宏达;

    本文对同轴双浮子波能发电装置进行了深入研究。采用Fortran语言对AQWA进行二次开发,并施以线性及非线性PTO反力,实现了装置的运动模拟,获得了双浮子装置的水动力特性及捕能情况。研究表明,波浪周期及内外浮子质量对装置获能影响显著,建议选用质量比为0.8的双浮子装置,并将其放置于周期与外浮子固有周期接近的海域中以实现最优捕能。

    2022年01期 v.52;No.330 111-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 3276K]
    [引用频次:1 ]
  • 基于韧性损伤的水下传动装置磨粒磨损与性能退化研究

    卢丙举;靳汉文;秦丽萍;吴友生;方辉;

    本文采用基于不可逆热力学原理的韧性金属复杂应力损伤演化模型,对ABAQUS二次开发将损伤模型引入有限元计算,实施含腐蚀传动装置磨粒磨损分析;磨粒-传动轴-配合面耦合模型中,磨粒采用三维球形分形模型,对点蚀和面蚀配合面与磨粒微观接触时损伤演化及传动特性变化进行模拟,发现磨粒挤入配合面后应力三轴度增大,传动轴转动数周后接触面即出现凸峰与沟犁,而且缺陷间存在损伤连通趋势,使结构传动运动能力快速下降;考虑环境温度循环,温度升高使磨粒局部产生应力梯度,对结构传动能力也有不利影响。基于材料损伤演化模型建立细观磨粒磨损与宏观传动装置统一的模拟方法,实现了海洋环境下小间隙配合面磨粒磨损计算,有效预测了传动装置性能退化过程。

    2022年01期 v.52;No.330 121-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2098K]
    [引用频次:1 ]
  • 基于融合GMM与SVM的船载非侵入式负荷识别方法

    贾东宁;

    为保障安全的船载用电环境,实现合理的用电配置与管理,在船载电力布局中引入非侵入式电力负荷监测。提出了一种融合高斯混合模型(GMM)与支持向量机(SVM)的电器类型识别算法。该方法利用暂态事件检测所提取的有效负荷特征,建立具有较好统计分布能力的GMM模型和具有较好泛化能力的SVM模型。对两种算法的概率分布进行融合生成最终识别结果。实验结果表明,相对单独应用SVM模型,本文所用方法在准确率和稳定性方面均有一定程度的提升,且实现复杂度低,具有良好的实用价值。

    2022年01期 v.52;No.330 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 922K]
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技术报告

  • 浙江省三门湾北部潮滩互花米草遥感研究

    付雅晴;印萍;高飞;刘冬雁;曹轲;田元;

    浙江省三门湾地区潮滩互花米草扩散迅速,已成为潮滩主要植被类型,挤占滩涂生态空间,降低海湾纳潮量,引起滩涂淤长和水交换能力下降,互花米草入侵和扩散问题引起当地生态环境和海洋管理部门高度关注。本文利用Landsat和Sentinel-2系列卫星遥感数据,结合无人机摄影测量,对三门湾北部潮滩近20年来互花米草分布和变化进行分析,结果表明,近20年间三门湾北部潮滩互花米草快速扩张,面积由2000年的21.8 km~2增加到2017年高峰值为38.6 km~2,年扩展面积近1 km~2,主要分布在宁海县的一市港、双盘涂、三山涂和象山县的蟹钳港等湾顶潮滩区。2017年后,部分互花米草生长的上部潮滩被改造为海水养殖池,总体上互花米草面积有所下降,到2020年4月份统计的互花米草面积为34.9 km~2,但潮滩下部米草扩增趋势仍然持续。扩增主要为沿潮沟两侧及先斑块后连续的特征。高程、人类活动引起的水动力环境改变是互花米草面积变化的主要因素。

    2022年01期 v.52;No.330 134-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 3599K]
    [引用频次:6 ]
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