DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 分析与讨论 4.1. 岩溶地下水系统转化关系分析 为实现泉域地下水的合理开发和可持续利用，需要深刻地认识泉域岩溶水、裂隙水与地表水之间的转化关系。本次将锶元素作为示踪元素，跟踪溶岩水的来源。 研究域地下水 87 Sr/ 86 Sr值的分布特点为：岩溶水、孔隙水和裂隙水以及地表水， 87 Sr/ 86 Sr高值区均分布在盆地西北部地区(图2)，最高 87 Sr/ 86 Sr比值位于研究区北部，为0.71217，东部岩溶水及岩溶泉水的平均 87 Sr/ 86 Sr比值为0.71049。研究区主要地表水浊漳河河水的 87 Sr/ 86 Sr值为0.71217~0.71155，锶含量为0.499~0.688，与浅层孔隙水的 87 Sr/ 86 Sr值平均值0.711617比较接近。锶的分析结果为：灰岩的 87 Sr/ 86 Sr值基本约为0.7089和0.70916，符合水文化学的认识规律。 由以上分析可知，泉域内普通的低 87 Sr/ 86 Sr值水的主要来源与碳酸盐相互作用，这意味着水–岩作用是控制岩溶水中 87 Sr/ 86 Sr值的主要因素。通过将地下水点投在 87 Sr/ 86 Sr-1/Sr关系图中进行分析。 由图2得，大多的观测点都以混合线为中心，呈现在其的左右(其中混合线为碳酸和硅酸盐的混合线)，说明研究水域的溶质很大一部分都出自上述两种盐的风化、溶解。根据观测点在混合线的上方还是下方，可以对应的把溶岩水分成两部分。上下两部分的 87 Sr/ 86 Sr值分别以碳酸盐风化端点、孔隙水和地表水为端员为起点，逐渐下降，最后贴近水平混合线，由于研究域的孔隙水和地表水的 87 Sr/ 86 Sr约为0.712，可以得出地表矿物溶解是 图2. 研究区水样 87 Sr/ 86 Sr-Sr关系图 该地区是其化学成分的主要来源。也可以得到，上方的溶岩水的供给主要是地表水或裂隙水(因为上方溶岩水有比较高的 87 Sr/ 86 Sr)，综上可得该地区的溶岩水收到其他地区的供给，岩溶泉水的 87 Sr/ 86 Sr值比较平稳，都与混合线较近，说明泉水受到多个地区的供给，矿坑排水的 87 Sr/ 86 Sr值也较高，本文暂不做探究。 4.2. 地下水更新性分析 地下水更新能力优劣已经成为地下水合理开发利用的重要依据，地下水资源评价的重要内容。本次利用氚元素，测定地下水形成年龄 [ 3 ] ，从而达到对其更新能力的分析。对研究域岩溶地下水应用全混模型进行地下水形成年龄求算，公式如下： (1) 式中： 为氚输出函数， 为氚输入函数， 为地下水年龄分配函数，τ为地下水年龄，t为取样时间， 为氚衰变校正因子。 对于全混模型 为指数函数。输入函数以年为单位，并用匹配法求解。考虑1952年以前输入的氚在含水层中残留量已 <1 TU，可忽略不计，(1)式可简化为： (2) 式中：Tm为地下水平均年龄。 (1) 降水氚输入值 同一个地区降水年加权平均氚值与年降水量的线性正比关系，可以用来确定与该地区同纬度地区降水年加权平均氚值与时间的关系。本文收集了当地38年的降水资料，并对其中的氚(T)浓度进行了计算，然后选取条件相似的Ottawa站位参考站，分析本研究域1953~1962年的T浓度。氚恢复值见表1。 (2) 模型求解 将历年大气降水氚值代入(1)式并设定不同的τ m 值便可得到对应的C(t)值，作 曲线得全混模型的输出函数，如图3。按各个泉水样品年加权平均氚值便可在图上得到西流泉、南流泉、实会泉的平均年龄各为25年，107年和180年。地下水的可更新能力与地下水的形成年龄成反比 [ 4 ] 。新安泉域地下水的年加权平均氚含量18.78 TU，为现代循环水。西流泉水中的氚值含量相对比较大，地下水周转时间较短，氚年龄为25a，表明水循环条件较好，更新速度快，可恢复性强。南流泉和实会泉水中氚含量相对比较小，地下水周转时间较长，氚年龄大于100a，表明水循环不畅，更新速度慢，可恢复性强。 Table 1 Recovery of tritium concentration over the year 年份 氚TU 年份 氚TU 年份 氚TU 年份 氚TU 1988 37 1979 61 1970 168 1961 131 1987 38 1978 46 1969 165 1960 92 1986 54 1977 42 1968 190 1959 250 1985 47 1976 30 1967 205 1958 320 1984 50 1975 50 1966 284 1957 71 1983 43 1974 83 1965 721 1956 107 1982 41 1973 64 1964 924 1955 26 1981 68 1972 72 1963 1557 1954 164 1980 78 1971 134 1962 523 1953 17 表1. 历年氚浓度恢复值 图3. 全混模型输出函数 4.3. 结果的分析和讨论 根据观测点在混合线(其中混合线为碳酸和硅酸盐的混合线)的上方还是下方，可以对应的把溶岩水分成两部分。由于研究域的孔隙水和地表水的 87 Sr/ 86 Sr约为0.712，可以得出地表矿物溶解是该地区是其化学成分的主要来源。也可以得到，上方的溶岩水的供给主要是地表水或裂隙水(因为上方溶岩水有比较高的 87 Sr/ 86 Sr)，综上可得该地区的溶岩水由多个地区供给。 通过计算可以发现新安泉域地下水的年加权平均氚含量18.78 TU，为现代循环水。西流泉水中的氚值的含量大，而且更新周期短，说明水循环条件较好，更新速度快，可恢复性强。南流泉和实会泉水中氚值特征则与西流泉水中的氚值相反，所以其水循环特性与更新、恢复特点都与西流泉水相反。
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user: 5. 结论 (1) 泉域内岩溶地下水的主要来源于与碳酸盐的相互作用，水–岩相互作用显著。其次岩溶水与地表水、裂隙水存在水力联系，岩溶水一定程度上接受地表水和裂隙水渗漏补给，泉水的来源具有多样性特点。 (2) 辛安泉域岩溶地下水为现代循环水，整个泉域水资源的更新交替相对频繁。西流泉地下水的更新能力最强，其更新周期在25年左右，处于积极交替带；南流泉和实会泉更新能力较弱，地下水交替缓慢，更新周期较长。
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user: 摘 要 文章采用现场调查结合实验室模拟培养，研究了2011年8月和2012年2月杏林湾表层水体溶解无机氮的分布、硝化作用强度及其影响因素。结果表明，杏林湾水体溶解无机氮和硝化作用强度的空间差异和季节变化显著，湾区上游和下游的溶解无机氮的浓度和硝化速率均比中游高，夏季溶解无机氮的浓度和硝化速率比冬季高，说明溶解无机氮的浓度和温度是控制硝化作用空间变化和季节变化的主要因素。实验室培养的结果表明，温度、pH、氨的浓度和颗粒物对硝化菌的硝化作用均有重要的影响，其中温度和颗粒物对硝化作用强度影响最为显著。在20℃~30℃之间，温度升高10℃硝化速率提高2.9倍；水样经3 μm的滤膜过滤去除颗粒物后，硝化作用强度减弱为原水的1/5。pH对硝化作用有较大影响，当pH值为8.0时，硝化速率最大。当氨的浓度< 3.0 mg∙N∙L −1 (即214 μmol∙N∙L −1 )时，提高氨浓度可有效促进硝化作用，但是较高的氨浓度、较高的温度反而会抑制硝化作用，反映了微生物对长期生境的适应性。根据实验结果估算，硝化作用可以把输入杏林湾水体的38%~52%的氨氮转化为硝氮，对区域氮循环具有重要意义。 关键词 :溶解无机氮，硝化作用，氨氧化菌，氨氧化速率，杏林湾
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user: 1. 引言 硝化作用是指在硝化菌作用下，把氨氮氧化成硝氮的过程。随着工农业的高速发展，人类活动对河口近岸环境的影响越来越突出，特别是最近50年来，人类活动已使河流输送的溶解无机氮增加了2~4倍 [ 1 ] 。河口中氮负荷的大量增加已经引起多种环境效应，赤潮频发和河口缺氧就是典型的例子，已发展成为当今世界面临的一个全球性重大环境问题。 硝化作用可以将水体和沉积物中的氨氮氧化为 ，使氮素发生形态转化，从而降低氨氮的毒性 [ 2 ] ，而产生的 通过反硝化作用形成N 2 和N 2 O，使氮返回到大气中，从而完成一次氮的生物地球化学循环。硝化与反硝化作用是河口近岸氮素营养盐去除的重要途径，对于缓解水体的富营养化状况具有重要作用。硝化作用是耗氧和产生质子的过程，在氮污染严重的河口、近岸水域，硝化作用是造成水体缺氧，特别是底层水体和沉积物缺氧的重要原因 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ；此外沉积物和水界面强烈的硝化作用，会明显降低沉积物间隙水的pH值，从而导致沉积物中重金属离子的溶出，增加重金属的环境毒性 [ 6 ] 。硝化作用还是大气中N 2 O的重要来源 [ 7 ] [ 8 ] ，N 2 O是第二大温室气体，也是破坏大气臭氧层的主要化合物之一。全球N 2 O中有20%来源于海洋，其中的60%以上来自近岸。河口、近岸水域的硝化作用的强度必然会影响到大气N 2 O的分布，进而影响全球的气候系统。因此，研究河口、近岸水域的硝化过程不仅有助于了解河口、近岸水体对氮的自净能力，探明河口、近海缺氧区的形成机制，而且对研究全球气候变化也有重要意义。 河口、近岸水域硝化作用受复杂的物理、化学、生物等因子共同控制，且地区性差异很大。目前，国内外对河口、近岸水域的硝化作用的研究主要集中在河口沉积物和滨海湿地沉积物 [ 2 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ，对水体的硝化作用的研究还比较缺乏，对硝化作用发生的条件，以及环境因素对硝化作用产生影响的机制尚不清楚。本文以受人类影响比较严重的杏林湾为研究区域，通过现场调查结合实验室模拟培养，研究了杏林湾表层水体溶解无机氮和硝化作用强度的空间分布和季节变化，探讨了温度、pH、氨氮浓度以及颗粒物等环境因素对硝化作用的影响，以深化对河口、近岸水域氮循环机制的认识。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 研究区域概况 杏林湾位于厦门市北部的集美区内，杏林湾水域由后溪、港头、杏林等区域的小溪流或沟渠汇集而成，原属亚热带海湾滩涂。经1956年人工修筑集杏海堤后，形成一个封闭的淡水水库。杏林湾水库流域面积142 km 2 ，集水面积67.3 km 2 ，库容面积约2.2 km 2 ，平均水深约2.5 m，最大深度5.5 m [ 12 ] 。水库北部形成淡水水域，南部由于厦门西海域海水通过集杏海堤渗透进入，形成咸淡混合水体。杏林湾外海域潮汐为正规半日潮，由于集杏海堤和集美水闸等作用，把杏林湾水体与外海水体基本隔断，使其受外海潮汐作用较小。随着厦门城镇化的快速推进，工业、农业、水产养殖、畜禽养殖及生活污水等不断排入水库，使库区氮磷浓度严重超标达到劣五类水，水体富营养化日益严重 [ 13 ] 。 2.2. 站位设置及样品采集 于2011年8月(夏季)和2012年2月(冬季)沿杏林湾水库的上游到下游分别设定5个站位(见图1)，采集表层水样进行氮素营养盐的形态分析，并用多功能水质分析仪(德国WTW，Multi 3420)现场测定表层温度、盐度、溶解氧、pH。同时在水库的上游S1站、中游S2站和下游S5分别进行硝化作用实验室模拟培养。为了研究环境因素对硝化作用的影响，于2012年3月期间取S5站位的表层水样进行实验室受控培养。各个站位的表层水样用小桶采集，装入20 L的聚碳酸酯瓶中，马上运回实验室进行相关指标的测定和培养实验，样品采集和后续处理的时间间隔一般不超过3 h。所有采样器械、容器、滤膜、培养装置均预先经过1.0 mol∙L −1 的HCl酸泡24 h，再用超纯水洗至中性后使用。 2.3. 硝化速率的测定 硝化速率的测定采用抑制剂法 [ 4 ] 。一般认为自然环境中的硝化作用分两步完成，第一步是氨在氨氧化菌(AOB)的作用下被氧化为 ；第二步是 在亚硝酸盐氧化菌(NOB)的作用下被氧化为 。硝化作用可简单表示如下： (1) (2) 抑制剂法的测定原理如下：在培养过程中加入NaClO 3 抑制剂，可以阻止硝化反应的第二步反应，即 被氧化成 ，但不会阻止NH 3 氧化成 的第一步反应，因此随着培养的进行， 浓度将逐渐升高，测量 浓度的升高速率，就可以得到氨氧化速率。相应地在培养过程中加入烯丙基硫尿(ATU)抑制剂，可以阻止硝化反应的第一步反应，但不会阻止第二步反应，因此 浓度将逐渐降低，测量 浓度的降低速率，就可以得到 氧化速率。本文报道的氨氧化速率和 氧化速率均为培养48 h的平均速率。 图1. 杏林湾水域的调查站位 测定方法简述如下：将上述水样分装入3个洗净和灭菌后的4 L的棕色玻璃瓶子中，装入之前先用水样润洗三遍。其中1号瓶中加100 mg∙L −1 ATU，2号瓶中加10 mg∙L −1 氯酸钠，3号瓶中加100 mg∙L −1 ATU和氯酸钠10 mg∙L −1 作为控制样。置于恒温培养箱避光培养，培养温度控制与现场采样时的水温相当，即夏季为30℃，冬季为15℃，培养周期48 h。分别在培养之初(0 h)、24 h、48 h取培养水样，经0.45 μm纤维滤膜过滤后，用于测定亚硝酸盐氮的浓度。 2.4. 环境因素对硝化作用强度的影响 采用单因素实验法研究环境因素对硝化作用的影响，即在实验中，只有一个因素在变化，其余的因素保持不变。即采集S5站位的表层水样，分别在不同的温度下进行培养以研究温度的影响；同样采集S5站位的表层水，用稀盐酸或稀氢氧化钠调节成不同的pH，然后在30℃下进行培养以研究pH的影响；取S5站位的表层水样，加入(NH 4 ) 2 SO 4 调整成含不同的 浓度，然后在30℃下进行培养以研究 浓度的影响；颗粒物的影响则采用过3 μm滤膜的水样和未过滤的水样在30℃进行对照培养。 2.5. 溶解无机氮浓度测定 溶解无机氮包括氨氮、亚硝氮和硝氨。样品采集后马上运回实验室用0.45 μm的纤维素滤膜过滤，滤液用于测定氨氮、亚硝氮和硝氨的浓度。其中氨氮浓度测定采用靛酚蓝法 [ 4 ] ， -N浓度测定采用盐酸萘乙二胺法 [ 4 ] ， -N浓度测定采用锌镉还原法 [ 14 ] 。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 杏林湾水体溶解无机氮的空间分布和季节变化 考虑到杏林湾水库水体较浅，平均深度仅2.5 m，因此只对表层水体进行采样和观测。如表1所示，2011年8月(夏季)杏林湾表层水体的盐度范围在0.3~0.9之间，下游因受海水渗入的影响盐度略高于上游，但差别不大；水温在29.4℃~30.0℃之间，空间差异不明显；溶解氧(DO)浓度范围为4.8~6.5 mg∙L −1 ，均底于现场温度、盐度和气压条件下水体DO的饱和度，存在不同程度的氧亏损现象，这主要是因为水体存在强烈的生物耗氧，夏季水体总耗氧速率可高达2.1~3.5 mg∙L −1 ∙d −1 (何碧烟等，未发表数据)。2012年2月(冬季)因为上游来水较夏季少，表层水体盐度略高于夏季，范围在0.3~1.2之间；水温明显低于夏季，杏林湾水浅，水温基本受气温变化控制，空间差异很小；溶解氧浓度范围为6.0~9.2 mg∙L −1 ，比夏季高，主要是因为冬季气温低，氧在水中的溶解度较大，此外还因为水温较低，微生物耗氧速率也比较低。 夏季杏林湾水库 -N的浓度范围为30~96 μmol∙N∙L −1 ， -N的浓度约为25~33 μmol∙N∙L −1 ， -N的浓度约是230~281 μmol∙N∙L −1 。冬季 -N的浓度范围为13~93 μmol∙N∙L −1 ， -N的浓度约为21~24 μmol∙N∙L −1 ， -N的浓度约166~287 μmol∙N∙L −1 。三态氮中以 -N为主，夏季 -N平均占总溶解无机氮(TDIN)的74%，冬季占78%，其次是 -N，夏季和冬季 -N分别约占TDIN的17%和14%， -N的含量最少，在两个季节均约占TDIN的8%。 -N的空间差异最显著，无论是春季或者夏季最高值都出现在水库上端的S1站，可能是由于上游受杏林居民排污影响较大，而且上游水浅，沉积物再悬浮可能也是造成水体 -N高的原因；水库中游区域由于没有污水输入的影响， -N和 -N浓度比较低；靠下游的S4站附近有2个排污口，受污水输入的影响营养盐浓度也比较高。从季节变化看，夏季的 -N和 -N浓度均大于冬季，可能是因为夏季暴雨频发，雨水把杏林湾周边富含营养盐的污水冲刷进入杏林湾水库造成的。这与文献报告杏林湾水库丰水期的污染指数比枯水期高是一致的 [ 12 ] 。 3.2. 杏林湾水体的硝化速率 杏林湾表层水体的氨氧化速率和 氧化速率的分布如表2所示，夏季水体氨氧化速率在5.28~9.33 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 之间，平均值为7. 15 ± 2.04 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 ，亚硝酸盐氧化速率在2.64~8.78 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 之间，平均值为5.42 ± 3.10 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 。冬季水体氨氧化速率在1.16~4.52 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 之间，平均值为2. 93 ± 1.69 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 ，亚硝酸盐的氧化速率在0.95~1.92 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 之间，平均值为1.55 ± 0.52 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 。从总体上看，水体的氨氧化速率大于亚硝酸盐的氧化速率，这可能是导致水体亚硝 Table 1 Spatial and seasonal variation of physical and chemical parameters and inorganic nitrogen in surface water of the Xinglin Ba 采样时间 站位 盐度 水温(℃) DO(mg∙L −1 ) pH TDIN (μmol∙N∙L −1 ) 夏季 1 0.3 30.0 6.5 7.47 96 31 277 404 2 0.5 29.6 4.8 8.39 30 31 263 324 3 0.6 29.6 5.5 8.12 57 26 230 313 4 0.7 29.4 6.5 7.91 57 33 281 371 5 0.9 29.9 5.2 8.31 63 25 262 350 平均值 0.6 29.7 5.7 8.04 61 29 262 352 变异系数(%) 37.3 0.8 13.5 4.6 38.9 11.7 7.6 10.5 冬季 1 0.3 15.2 6.6 7.71 93 24 287 405 2 1.1 15.1 9.2 8.23 16 22 166 204 3 1.1 15.1 6.0 8.25 25 21 172 218 4 1.2 15.6 6.8 8.15 32 23 281 335 5 1.2 15.1 6.9 7.78 23 21 179 222 平均值 1.0 15.2 7.1 8.02 38 22 217 277 变异系数(%) 39.1 1.4 17.3 3.2 83.2 7.0 28.3 32.0 表1. 杏林湾表层水体的理化参数和无机氮的空间分布与季节变化 注：DO指溶解氧；TDIN指总溶解无机氮，包括氨氮、亚硝氮和硝氮。 Table 2 Spatial and seasonal variation of nitrification rates in surface water of the Xinglin Ba 站位 夏季 冬季 氧化速率 氧化速率 氧化速率 氧化速率 1 6.84 8.78 4.52 0.95 2 5.28 2.64 1.16 1.78 5 9.33 4.85 3.12 1.92 平均值 7.15 5.42 2.93 1.55 变异系数(%) 28.6 57.3 57.5 33.8 表2. 杏林湾表层水体硝化速率的空间分布和季节变化 注：速率单位均为μmol∙N∙L −1 ∙d -1 。 酸盐积累的主要原因。从空间分布看，水库上游S1站和下游的S5站的氨氧化速率和亚硝酸盐的氧化速率均高于中游的S2站，氨氧化速率的空间分布和 -N的空间分布基本一致，说明氨氧化速率的空间差异可能主要受 -N浓度的空间差异决定。从季节变化看，夏季氨氧化速率和亚硝酸盐的氧化速率均高于冬季，其原因可能是夏季水体的平均温度大于冬季，促进了硝化作用，同时夏季水体的溶解无机氮的浓度也比冬季高，为硝化细菌提供充足的反应底物，有利于硝化作用的进行。
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user: 4. 讨论 4.1. 温度对氨氧化速率的影响 如表2所示，杏林湾水体的硝化作用强度存在显著的空间差异和季节变化，推测可能与无机氮的浓度、水体的温度、pH等环境因素有关。为了确认环境因素对硝化作用的影响，本研究于2012年3月期间采集S5站位水样进行实验室受控培养。实验结果如图2所示。 4.1.1. 温度对氨氧化速率的影响 从图2a可以看出，在温度5℃~30℃之间，随着温度的升高，硝化速率显著提高。本研究结果显示硝化作用最适宜的温度是30℃左右，温度太低会抑制硝化作用，当温度为5℃时硝化作用几乎完全被抑制，氨氧化速率只有0.22 μmol∙N∙L −1 ∙d −1 ，但是温度过高也会抑制硝化作用，例如温度35℃时氨氧化速率反而有所降低，硝化速率随温度的这种变化趋势可能是微生物适应环境的结果。根据我们多年的观测，杏林湾水体的温度在全年的大部分时间都处于20℃~30℃之间，这也是该区域微生物比较适应的生长温度。在此温度范围内，温度升高10℃氨氧化速率提高2.9倍(即Q 10 = 2.9)。Jones等 [ 15 ] 通过培养测得海洋和淡水硝化细菌的典型Q 10 值范围为1~3.5之间，与本文的测定结果吻合。温度对硝化作用的影响很好地解释了杏林湾水体夏季硝化作用比冬季强的现象。 4.1.2. pH对硝化作用的影响 pH从6.5提高到8.0，水体的硝化作用强度有一定程度的提高。当pH为8.0时，氨氧化速率达到最大，为11.78 μmol∙L −1 ∙d −1 ，是pH为6.5时1.36倍。然而，pH进一步升高到9.0，氨氧化速率反而有所下降，说明弱碱性条件下有利于硝化作用，而弱酸性和较强的碱性条件下会对硝化作用产生抑制。pH对硝化作用有重要的影响，一方面pH可以影响氨的解离平衡，从而影响氨氮中的游离态氨(NH 3 )的比例。我们知道氨氮包括离子态的 和游离态的NH 3 ，二者存在如下平衡： 图2. 温度、pH、氨的浓度和颗粒物对氨氧化速率(R a )的影响 (3) 当水体pH发生变化时，上述平衡也随之移动，由上述解离平衡(3)可以推导出游离氨NH 3 浓度的计算公式(4)： (4) 式中：TAN代表总氨氮浓度(mmol∙L −1 )；K b 是氨的解离常数；K w 是水的离子积常数。K b 和K w 都是温度的函数，K b /K w 随温度变化可以由公式(5)近似计算 [ 16 ] ： (5) 式中：t代表温度(℃)。由(4)和(5)可以计算出，在温度为30℃时，pH从6.5升高到8.0，游离NH 3 占TAN的比例从~0.3%升高到~7.7%，而NH 3 被认为是AOB作用真正底物，因此适度升高pH值可以促进氨氧化作用。另一方面，当pH过高时会影响氨氧化酶的活性，从而降低氨氧化速率，这在其它水域也有类似的报道 [ 17 ] 。 4.1.3. 氨浓度对硝化作用的影响 在低浓度下随着水样中氨氮浓度的上升，硝化作用强度逐渐上升，氨的浓度从1.0 mg∙N∙L −1 升高到3.0 mg∙N∙L −1 时，氨氧化速率增加了~55%。氨氮是AOB作用的底物，适度增加底物的浓度能够促进AOB的生长，从而提高氨氧化速率。但是氨浓度进一步升高到6.0 mg∙N∙L −1 氨氧化速率并没有进一步升高，反而略有下降，表现为弱抑制现象。而此时水体中游离氨的浓度~0.45 mg∙N∙L −1 ，和上述pH等于9.0时水体中游离氨的浓度~0.46 mg∙N∙L −1 相当，预示着较高氨浓度和较高pH对硝化作用的抑制机理可能是相似的。值得注意的是以往的研究表明，AOB对氨氮的耐受性比较强，游离NH 3 的浓度大于10~150 mg∙N∙L −1 才会对AOB产生抑制作用 [ 18 ] 。本实验设定的氨氮浓度范围1.0~8.0 mg∙N∙L −1 ，对应的游离态NH 3 浓度为0.077~0.62 mg∙N∙L −1 ，远低于前人报道的NH 3 对AOB的抑制阈值 [ 18 ] 。本研究涉及的是天然水体中的氨氧化菌，因其长期生长在氨浓度较低(0.3~1.3 mg∙N∙L −1 ，见表1)的环境中，不能适应短期内氨浓度的大幅升高是可以理解的。类似的现象在其它天然水体中也有报道，例如，Isnansetyo等 [ 17 ] 报告氨氮浓度大于200 μmol∙N∙L −1 (即2.8 mg∙N∙L −1 )时，会抑制Ariake海水体的硝化作用，这进一步说明了微生物对环境的适应性。 4.1.4. 颗粒物对硝化作用的影响 图2d所示，经过3 μm滤膜过滤后的水样培养测得的氨氧化速率大约只有未过滤水样的1/5，说明颗粒物的存在可以显著提高氨氧化作用。这是因为一方面经过过滤后，水中AOB和NOB的数量减少，从而使硝化作用减弱 [ 19 ] 。另一方面，颗粒物是一种吸附载体，可以通过吸附水体中的氨氮并在颗粒物表面提供细菌氧化的场所，从而加快硝化反应 [ 19 ] 。但是，二者对天然水体中硝化作用的相对重要性尚不清楚，有待于进一步深入研究。 4.2. 硝化作用对杏林湾生态环境的影响 根据2005年的统计数据 [ 13 ] ，每年排入杏林湾的总氮量为1195~1605 t，假设把水库最上端S1站氨氮占总氮的比例~23%作为输入杏林湾水库的氨氮百分比，则每年输入库区的总氨氮量为275~269 t。再假设本研究测定的夏季和冬季的氨氧化速率的平均值能够代表库区全年的平均氨氧化速率，结合杏林湾水库面积(~2.2 km 2 )和平均水深(~2.5 m) [ 12 ] ，可以估算出杏林湾水库的水体每年通过硝化作用可以将大约142 t氨氮转化为硝氮，相当于输入杏林湾水域氨氮通量的38%~52%。尽管本研究调查站位较少，调查的次数有限，可能导致计算氨氮去除通量存在较大的不确定性，但由此还是可看出，水体的硝化作用对杏林湾氮循环的影响不容忽视。此外，硝化作用需要消耗大量溶解氧，每减少1.0 mol氨需要消耗1.82 mol 氧分子 [ 20 ] ，在硝化作用强烈的区域可能造成底层水体或沉积物缺氧而影响其它生物的生长，同时硝化作用是个产生质子的过程，沉积物和水界面强烈的硝化作用，会明显降低沉积物间隙水的pH值，从而导致沉积物中重金属离子的溶出，增加重金属的环境毒性。因此，杏林湾水体的硝化作用对区域氮循环和生态环境演变具有重要意义。
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user: 5. 结论 1) 杏林湾水体溶解无机氮和硝化作用强度的空间差异和季节变化显著，湾区上游和下游的溶解无机氮的浓度和硝化速率均比中游高，夏季溶解无机氮的浓度和硝化速率比冬季高，说明溶解无机氮的浓度和温度是控制硝化作用强度空间分布格局和季节变化规律的主要因素。 2) 实验室培养的结果显示，温度、pH、氨的浓度和颗粒物对硝化作用均有重要的影响，其中温度和颗粒物的存在对硝化作用强度影响最为显著。在20℃~30℃之间，温度升高10℃硝化速率可以提高2.9倍；水体中的颗粒物对于硝化作用具有显著的促进作用。 3) 根据研究结果估算出杏林湾水体每年通过硝化作用可以将~142 t氨氮转化为硝氮，相当于输入杏林湾水域氨氮通量的38%~52%，硝化作用对区域氮循环具有重要意义。
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user: 摘 要 建设智能船厂是我国造船业发展的必然趋势，而当前国内船企造船技术发展水平参差不齐，对智能船厂建设思路看法各异，阻碍了智能船厂全面推进的步伐。因此完善我国船舶工业的技术创新体系，对于智能船厂的关键技术及技术参考体系进行研究对于我国船舶企业建立智能船厂有着重要的意义。本文主要聚焦于船企业务特点，依据国家智能制造标准体系指南，提出了智能船厂总体架构，将智能船厂关键技术分为船舶智能设计、船舶智能生产、船厂智能管理、船厂智能服务、船厂基础共性这五个技术大类，分别分析每个大类中关键技术的国内外研究现状及发展趋势，最后结合船厂现实调研情况给出与我国国情相符的智能船厂关键技术参考体系。 关键词 :智能船厂，船舶，关键技术，技术体系
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user: 1. 引言 现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、智能化方向发展。在日本、韩国等国的先进造船企业中，对现代生产管理模式探索和创新的效果非常明显，造船模式正在由集成制造模式向敏捷制造模式迅速演变，形成“空间分道、时间有序”的顺畅工艺流程。现代造船已使用部分智能化设备来代替人操纵各种机械，广泛运用了数控切割技术，美国、日本、韩国等许多国家在船舶建造中都相继不同程度的采用了智能装备和机器人。随着各国智能制造战略的广泛开展，国内外先进的造船企业也在不断进行技术变革以适应未来的制造模式。 当今世界造船业已形成四极结构：韩国、日本、中国和西欧，在经济全球化的今天，国际造船业已发展成为全球一体化市场，世界各国造船企业在全球范围内发展了技术、性能、质量和服务等全方位的竞争。随着全球船舶市场占有率的激烈竞争，世界造船业在技术、体制上发生了重大革命，其中造船技术的发展尤为突出。从之前的焊接技术革命到大型生产流水线等新技术的成功应用，目前正处于信息技术进一步发展应用的新阶段：信息集成系统的应用，并行工程、敏捷造船、先进制造模式正在或将在船舶制造业中广泛应用，使船舶行业成为信息密集、技术密集和资金密集为特征的现代新型产业。 我国自建国以来发展至今，已由最初的引用国外技术向自主技术创新转型，现阶段的主要任务是完善我国船舶工业的技术创新体系，开始转向创造技术阶段，逐步开始自行研制开发具有自主知识产权的产品，部分技术达到了国际水平。但由于我国船舶工业第三阶段的发展时间还不长，尚处于技术创新的转型初期，整体的技术创新能力还不强，造船发达国家还有较大的差距(一般认为为10~15年)。技术创新的同时，对于整体技术体系的持续完善和更新也是比不可少的，顺应国际大势，在船舶行业发展智能制造，建设智能船厂是我国成为造船强国的必然选择，相关关键技术的引入和自主创新对于我国船舶工业提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、促进转型升级、提升国际竞争力具有重要战略意义。因此面对当前船舶工业发展及建设面向未来的智能船厂的实际需求，根据对船厂的现实调研情况，提出了智能船厂关键技术体系。在此体系中，主要聚焦于船企业务特点，涵盖了造船的智能装备和智能船厂系统两个方面。本文通过分析国内外智能船厂关键技术研究现状，总结出适合我国现状的智能化船厂的整体关键技术体系，希望能够为我国船厂未来的智能化实践提供一些建设思路。
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user: 2. 智能船厂关键技术发展现状及趋势 为了应对制造业智能制造技术发展体系散乱的问题 [ 1 ] [ 2 ] ，响应业界对于产品全生命周期管控，环境友好，同时注重生产效率与可持续性发展的需求，以系统整体效率的提升为最终目标，国内外对于智能制造范式以及框架体系开展了大量的研究，提出了相当数量的研究成果。通过资料搜集、现场调研等方式对西门子数字化工厂等制造企业进行了深入研究，文章最后参照中国工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合发布的《国家智能制造标准体系建设指南》(2015年版) [ 3 ] 以及更早的《智能制造标准体系研究白皮书》 [ 4 ] 提出的智能制造框架体系，结合船厂的业务特征从智能服务、三维一体化设计、智能生产、智能管理和基础共性技术这几个方面的关键技术进行研究，分析国内外智能船厂发展现状和未来的趋势。 2.1. 船舶产品智能设计方面的关键技术 目前在船舶中间产品完整设计方面，日韩船厂已实现船体开工时直接完成管子开孔作业，提高了作业效率，国内船厂尚未达到这一技术效果。在设计标准方面，韩国造船将设计中涉及的各方面经验总结成全面、系统、规范性强的应用指南，这对设计和施工有很强、很明确的指导性，可以帮助缺少经验的设计人员有效地完成设计任务。国内在这方面虽有推进，但缺乏足够的力度。在设计自动化方面，韩国先进船厂TRIBON软件开发利用程度高达90%，基于高自动化程度和全套的符合自己设计工艺的数据库，韩国完成一个22 × 22 × 6大小的建模耗时是3个月，正确率高达99% [ 5 ] 。 日韩船厂生产设计出图的无纸化趋势明显，图纸的电子文件通过网络直接传递到现场终端，实现图纸信息高效传递的同时节省了纸张资源浪费。日本IHI船厂还在生产现场部署了三维作业指导终端，并通过Wifi将三维作业指令传输至现场，这些三维指令已经过仿真验证，工艺准确率高。使得生产现场作业人员能快速、准确获取工艺信息，大大提高了作业质量和生产效率。 智能设计的未来将实现设计信息自动化，包括以下三个方面： 1) 建模自动化，结合标准化来进行参数化建模、加工、安装信息的自动化，以及利用两维信息及规格书信息驱动三维建模。 2) 出图自动化，主要包括自动出制作图和自动出安装图。 3) 物量信息自动化，主要包括采购物资POR数据提取自动化、托盘BOM数据提取及发放自动化。 2.2. 船舶智能生产方面的关键技术 船舶生产技术主要包括焊接 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 、舾装、总段、涂装等。焊接技术方面，我国造船业虽然做了很大努力，但和国外先进工艺相比仍有很大差距，尤其在分段、合拢工艺上，国内的工艺水平仍处于落后。近些年，韩国已经先后建成了不同规模的专业化总段制造厂，巨型总段造船法已经形成了社会化生产模式 [ 9 ] 。其中，三星重工在这方面取得了新的突破，通过更大规模巨型总段的建造，进一步缩短了船坞周期。而日本的津船厂已将焊接机器人用于小合拢与主体分段装焊，并可以实现触感式、自动跟踪并自动修正。机器人电脑控制，达到无人化程度，并已逐步实现系列化、智能化。 舾装技术方面，国外造船先进国家，舾装单元已采用标准化和模块化。同时，对模块的建造进行“通过共同性来降低采办成本”的研究，简称“ATC”计划。日本船厂从60年代发展至今，已广泛采用单元(模块)、总段(分段)预舾装，并最早将成组技术的管件族制造、托盘管理等概念和原则引进预舾装，预舾装率一般在90%左右。韩国现代、大宇、三星等集团在进行造船能力扩展的同时，广泛采用预舾装技术，致力于区域舾装和壳舾涂一体化，其分段预舾装率可达93%。西欧各国由于机械制造业发达，各国相互配套较好，单元组装已实现通用化和标准化，德国和挪威的一些船厂预舾装率非常高，分段预舾装率可达100% [ 5 ] 。 未来，在总段建造的基础上，同时扩大预舾装和涂装的范围，使总段内的舾装完整性达到前所未有的程度，形成模块，这就实现了模块化造船，使船厂真正成为总装企业。壳、舾、涂一体化生产的同时，各条生产线实现自动化流水生产、机器人作业，并与设计管理无缝对接。 2.3. 船厂智能管理方面的关键技术 日韩先进造船企业在工程管理已基本实现精细化作业任务分解、拉动式工程计划管理，以及作业负荷均衡化管理。就精度控制技术而言，以承接高技术、高附加值船舶为主的西欧造船国家处于较为先进的水平，可通过平直分段进行建造全过程的尺寸精度控制，并与曲面分段预修整尺寸精度控制相结合。而以建造大型油船、散货船为主的韩国和日本则居于世界领先水平，已实现对全船所有分段进行建造全过程的尺寸精度控制。目前各国仍通过更新设备来提高设备的精度和自动化程度，并不断采用新工艺、新技术，使造船精度控制技术得到持续不断的发展，其中日韩(尤其是韩国)将物联网技术、人工智能技术等新一代信息技术与造船过程相融合，在提升船舶建造与管理效率方面取得了较大的成绩。 现代造船精度管理理念核心是为精益生产作铺垫，为此需改变管理理念，将精度管理从被动管理转为主动管理，例如在切割、加工、焊接等分段组立作业过程中，事先开展一系列预防分段变形的措施，如改良设计、改善施工方法、预变形等。这一管理理念在未来将逐步落实到造船的各个环节中。 2.4. 船厂智能服务方面的关键技术 智能船厂的智能服务关键技术在于远程运维服务，包括船舶应急管理规范和船舶远程安全监控两个部分。船舶应急(又称船舶应变)方面，国际安全管理(ISM)规则明确每个公司和船舶都应建立、实施保持安全管理体系(SMS)，要求在SMS中有描述船上可能的紧急情况和作业的反应程序。因此统一的整体船上应急计划系统将作为国际安全管理规则的组成部分，形成公司和船舶安全管理体系(SMS)的基本组成部分。在海上，船员及其管理者需要准确的技术信息以便尽快地减轻事故的破坏后果，因此一份全面的关于船体稳性和总纵强度的评估是必需的。船舶安全状态实时监测系统是基于光纤光栅传感技术和光纤MEMS传感技术，以及计算机信息处理技术来实现对船体结构安全状态、船舶配载状态以及主机、发电机和舵机等设备运行状态等进行实时监控，为船舶安全运行提供可靠有效的参考依据，以及早期的危险报警和损伤评估，从而大大增强船舶的生存能力。 随着通讯技术的不断发展，船舶安全状态实时监控已经成为现实，在此基础上进行船舶应急和维护管理将为客户提供有价值的售后服务，这是未来智能船厂在智能船舶产品上的必然发展途径。 2.5. 智能船厂基础共性技术 基础共性技术以工业大数据为最具代表性，是智能制造架构中的重要环节，智能船厂的大数据以数据管理为主。船舶行业是个传统产业，与互联网 [ 10 ] 和大数据技术的结合相对滞后，但船舶行业又是一个全球性且规模庞大的行业，联系着设计、制造和运输业等，与许多行业的大数据有着根深蒂固的关系。针对于智能船厂的大数据，欧洲已经发布了“MUNIN”项目，旨在发展新一代控制系统与通信技术，显示在港和离港船舶的状态。日本船舶技术研究协会正开展船舶“大数据路标”研究工作，大量搜集船舶的航行及其相关数据形成大数据，应用于船舶的节能航行、船型开发、装备远程维护等项目。在当前的大环境下，我国船舶行业应加快大数据技术的应用研究，这其中就包括航运大数据。通过对营运船舶数据进行收集、统计分析以及价值挖掘，可以获得很多有价值的信息，如船舶的功率与航速、船舶能耗数据、风浪对船舶航速的影响、各种节能措施的效果、污底对功率的影响、航线航区的海况资料和各类设备运行状态等，不仅对航运业作用巨大，对于造船业也具有重要的价值。
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user: 3. 智能船厂关键技术体系框架 智能船厂总体架构的主体部分是充分体现船舶制造特点的五个层级，从车间底层的设备层开始，其他还包括控制层、车间层、企业层、协同层四个层级。另外增加了通用服务平台，以及串联各层级和通用服务平台的网络，本文提出如图1所示的智能船厂的总体架构。 《国家智能制造标准体系建设指南》中依据智能制造标准化参考模型和重点技术领域提出了智能制造的标准体系结构，这个体系结构与符合中国国情，对于国内的智能制造的体系构建有着指导性的意义。因此本文参考《国家智能制造标准体系建设指南》给出的智能制造体系大框架，结合智能船厂的技术特征，将技术体系主要分为基础共性技术、三维一体化设计技术、智能生产、智能管理和智能服务技术等五个方面，如图2所示。其中基础共性技术方面主要涵盖的是所有制造型企业在实施智能制造时所面临的共性问题，包括数据与信息安全、建设规划、相关标准以及智能船厂所需的信息技术等。设计是智能船厂的重中之重，需要重点考虑，其中三维一体化设计技术主要涵盖船舶设计基础共性技术和三维一体 图1. 智能船厂总体架构示意图 图2. 智能制造标准体系结构图 化设计技术。结合造船的生产特征，将智能生产技术细化为加工成型、焊接、涂装、舾装、管子加工、检测、物流技术，生产协同技术，以及船舶制造执行系统等技术内容。智能管理技术方面主要有营销管理、供应链管理、人力资源管理、库存/财务/设备/场地/质量管理、造船HSE管理、生产计划管理和生产物流管理等几个方面。智能服务技术主要有船舶状态监控技术、基于状态的船舶维护技术以及全生命周期的服务数据管理技术。各个方面的技术层次结构将在下文中依次展开。 3.1. 三维一体化技术体系 三维一体化设计技术共2个技术领域，分别为船舶三维一体化设计技术和基础共性设计技术，其中三维一体化设计技术又包含了基于MBD的船舶三维设计、三维数字样船技术等9个关键技术，这些技术基本围绕船舶产品的三维设计、仿真和一体化设计等进行。 船舶设计基础技术则包含基于MBD的船型数据库、船舶设计标准规范数据库和工艺数据库等3个关键技术，这些关键技术主要用于辅助船舶设计过程，以基础数据管理为核心。以上12个关键技术、2个技术领域构成了三维一体化技术体系，如图3所示。 3.2. 船舶智能生产技术体系 根据智能船厂的总体架构研究结果，智能船厂的生产包括加工成型技术、焊接技术、涂装技术、管件加工技术、舾装技术、检测技术、物流技术、生产协同技术和制造执行系统等9个主要技术领域。通过分类梳理后形成如图4所示的船舶智能生产技术体系 [ 11 ] 。 3.3. 智能管理技术体系 船舶智能管理主要包括制造报文规范、造船壳舾涂精度制造一体化、造船过程执行系统MES应用等车间级管理标准；企业经营决策管理、计划管理、生产管理、技术管理、质量管理、人事管理、财务管理、设备管理、物流管理等企业级管理标准产品信息可视化、设备信息可视化、库存信息可视化、生产状态可视化、能源监管可视化等可视化管理标准；实现造船流水化、资源优化配置的准时化生产管理技术标准以及智能管理决策支撑等技术。通过分类梳理后形成如图5所示的船厂智能管理技术体系。 图3. 三维一体化设计技术体系 图4. 智能生产技术 图5. 智能管理技术 3.4. 智能服务技术体系 智能船厂的智能服务技术领域可以分为三部分，船厂智能服务技术体系如图6所示。其中船台应力应变监测技术、船舶配套设备运行状态监测技术、船舶能耗监测技术、船舶污染排放监测技术和船舶综合性能评估技术等关键技术属于船舶状态监测技术领域；船舶潜在异常状态挖掘与预警技术、船舶维护方案自动生成技术、船舶维护质量评估技术和船舶维护质量问题追溯技术等关键技术属于基于状态的船舶维护技术领域；船舶营运数据管理技术、船体维修信息管理技术、船舶拆解信息管理技术和配套设备维修/更换/新增信息管理技术等关键技术属于全生命周期服务数据管理技术领域。 3.5. 基础共性技术体系 基础共性技术可以分为信息技术、标准、建设规划、信息安全等四个主要技术领域，其中物联网、工业互联网、北斗/GPS、工业环境4G网络、混合组网技术和信息物理系统等关键技术属于信息技术领域；中间产品标准、通信接口标准、产品质量标准和生产工艺标准等关键技术属于标准领域；智能船厂厂区建设规划、智能船厂厂区改造优化和智能船厂评价体系等关键技术属于建设规划技术领域；数据存储安全、数据传输安全和软件安全的关键技术属于信息安全技术领域。通过以上分类梳理，形成如图7所示的智能船厂基础共性技术体系。 通过对当前智能制造和智能工厂的体系架构研究，在国内外先进造船厂的相关智能制造技术应用现状基础上，本章提出智能船厂的架构体系，并整理出符合国内主要造船厂的技术发展水平要求的关键技术体系。技术体系框架的提出能够帮助智能船厂应对智能制造技术发展体系散乱的问题，响应业界对于产品全生命周期管控，环境友好，同时注重生产效率与可持续性发展的需求，以系统整体效率的提升为最终目标。 图6. 智能服务技术 图7. 基础共性技术
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user: 4. 总结 长期以来我国船舶制造业存在着整体上比较粗放落后的问题，解决这一问题的关键在于没有标准化的智能船厂技术体系作为指导，因此智能船厂关键技术体系的梳理对于我国船舶企业建立智能船厂具有重要意义。本文聚焦于智能船厂关键技术的发展现状和未来趋势，并提出了智能船厂总体架构和关键技术体系框架。希望通过关键技术体系的提出，对我国船厂未来的关键技术实施和智能化实践提供一些建设思路，对建设智能船厂有参考意义，为协同、高效地推进实施“中国智造”在船舶行业提供一些新思路。
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user: 摘 要 我国大城市小客车指标控制和禁限措施的日益严格，引起伪造、变造、挪用机动车号牌等涉牌违法行为日益突出。不同性质的涉牌违法行为，须承担不同严重程度的法律责任，而多数驾驶人并不知晓孰轻孰重、如何处罚，甚至认为过错与责任不匹配。本文对机动车涉牌违法的性质与分类方法加以探讨，以给立法提供参考性建议。 关键词 :道路交通安全法，机动车号牌，法律性质，违法责任
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user: 1. 引言 机动车号牌作为识别机动车身份的关键标识，是政府管理机动车的重要内容。随着大城市机动车高保有量的限制性增长，尤其针对小客车的指标控制和禁限措施日益严格，伪造、变造、挪用机动车号牌等涉牌违法行为日益突出。目前，根据道路交通安全法的相关规定，不同涉牌违法行为对应不同严重程度的法律责任，而多数驾驶人并不知晓孰轻孰重、如何处罚，甚至认为过错与责任并不匹配，执法引发争议。为使驾驶员更深刻地认识涉牌交通违法的危害，让执法机关更准确地打击此类违法行为，本文对其性质与分类方法加以探讨。
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user: 2. 机动车号牌的法律属性 机动车号牌不属于国家机关证件。国家机关证件必须是项目齐全的正式文本，乃国家机关制作、颁发的，用以证明身份、职务、权利义务关系或其他有关事实的凭证，如身份证、驾驶证、护照、结婚证、工作证、学生证、营业执照等。据有关法律法规的规定及相关解读 [ 1 ] 可知，在有关机动车的诸多证明和凭证中，只有行驶证、登记证书属于国家机关证件的范畴，其他证明和凭证则不属于国家机关证件。机动车号牌所起的作用侧重于识别而非证明作用，仅起到辅助确认机动车权属的作用，代替不了行驶证的功能。可见，机动车号牌不属于国家机关证件 [ 2 ] [ 3 ] 。 机动车号牌属于国家登记标志。机动车号牌是国家机关对车辆进行编号管理的一种标志，具有公示性和可识别性，一定程度和范围内能够作为识别机动车权利人或判断机动车权利人信用度的依据，但并不能证明该车或驾驶人的身份、经历等。刑法对军用号牌、警用号牌也只是以专用标志进行规范，强调了警用号牌和武装部队号牌的专用属性、功能。车牌是由公安机关交通管理部门发放的，具有国家权威属性。一旦机动车号牌与特定车辆及车主相关联，机动车号牌便具有了证明车辆身份和间接证明车辆权属的功能，与驾驶证等证件具有相似功能，并与税收、保险等密切相关 [ 4 ] 。因此，建议法律将机动车号牌表述为“国家登记标志”，实行严格的管理。
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user: 3. 涉牌违法的现行分类 本文所指涉牌违法行为，是指交通参与者违反有关机动车号牌适用与管理的相关法律规定，而产生交通安全违法的行为。按照《中华人民共和国道路交通安全法》对涉牌交通违法行为的分类方式，结合路面实际常见的情形，涉牌违法的种类与表现大致如下： 3.1. 伪造机动车号牌的违法行为 伪造机动车号牌主要表现为仿制其他车辆的号牌，常见通过网络低价买进假行驶证和号牌。所仿号牌可以是他人车辆的，也可以是自己的；可以是与他人协商好的，也可以是未经他人允许的。在伪造的号牌中，一种是虚构号码，即机动车登记管理系统中无有效登记；一种是假冒号码，即网上查询存在与其相同的在用号码，甚至与登记车辆信息部分或完全一致的套牌车辆，此类假牌证占绝大多数。另外，也有极少数出于某种便利而伪造车辆本身号牌的情形。 3.2. 变造机动车号牌的违法行为 在真实、有效的机动车号牌上改变号码数字、省市简称以及号牌原有特征的行为，可认定为变造机动车号牌。变造机动车号牌常见于使用号码贴改变号牌字符，使用颜料涂改字符变成相近字母或数字。 3.3. 使用其他机动车号牌的违法行为 挪用号牌一般指使用正规制作的其他有档车牌。譬如，熟人之间换用，自己旧牌新用，偷盗捡拾使用，自己一副号牌多车使用或者一车持有使用多副号牌等。 3.4. 未悬挂机动车号牌的违法行为 未悬挂机动车号牌主要见于车辆未登记办理号牌，正在办理但不按规定放置临时号牌，已办理正式号牌但为躲避“电子警察”借口号牌脱落、丢失而未悬挂或仅悬挂一面等。 3.5. 不按规定安装机动车号牌的违法行为 按照公安部发布的《中华人民共和国机动车号牌(GA 36-2014)》关于金属材料号牌安装的强制性标准要求，机动车号牌“应正面朝外、字符正向安装在号牌板(架)上，禁止反装或倒装；前号牌安装在机动车前端的中间或者偏右(按机动车前进方向)，后号牌安装在机动车后端的中间或者偏左，应不影响机动车安全行驶和号牌的识别……；号牌周边不得有其他影响号牌识别的光源。”有关法律法规视情节对不按规定安装机动车号牌的违法行为制定了相应的处罚记分标准。 3.6. 故意遮挡机动车号牌的违法行为 故意遮挡号牌，不仅违法成本低，而且技术含量低，简单易行，随便一块遮挡物如光盘、纸片等即可达到遮挡号牌的目的。有人借助一些车贴饰物、或故意加装较大防撞杠遮挡号牌。 3.7. 故意污损机动车号牌的违法行为 在洗车时不清洗号牌，或借口泥灰污染使号牌始终保持模糊不清难以分辨。也有将号牌数字上的油漆或反光涂料毁坏，造成数字无法正确识别等现象。
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user: 4. 涉牌违法分类的整合建议 号牌价值和车辆本身不可分离，是附属于机动车所有权并标明机动车合法性的重要凭证，具有资源性物权属性，体现了机动车所有人通过合法程序、付出一定利益获得的对号牌资源的专用性权利。笔者认为，号牌通过颜色、编号共同标识其所登记的车辆，安装在机动车上才有其存在的价值与意义，号牌能否发挥其实际功能，应当成为评定涉牌违法性质的关键区别点。根据涉牌交通违法行为的实际危害，不妨将上述类型归为以下三大类： 4.1. “伪造机动车号牌信息”(致错误识别) 非法获得机动车号牌，导致所用号牌暂未登记(无档假牌)，或因号牌原因致号码显示的登记信息与实际车辆信息不一致即视作“伪造机动车号牌信息”的违法行为，包括套用、挪用其他车辆号牌及使用字符贴变造号码、使用颜料涂改字符等。在此淡化了号牌的物理属性，强调其功能属性，突出非法途径获得号牌行为的违法性，纳入了“使用与车辆信息不一致的真实号牌”的情形。 4.2. “未有效使用机动车号牌”(致难以识别) 故意遮挡、故意污损影响机动车号牌正常拍照识别及未悬挂号牌等几种情况统一视为“未有效使用机动车号牌”的违法行为，是否有效以能否常规拍照识别出完整的号牌字符为准。 4.3. “不按规定安装机动车号牌”(可正常识别) 对于使用非正规渠道来源的号牌，与车辆信息一致，规格不合乎标准，但不影响正确识别车辆信息的，以及未按规定使用固封螺丝等GA 36-2014规定的情形统一视作“不按规定安装机动车号牌”的违法行为。 从上可知，“伪造机动车号牌信息”的违法行为情节最为恶劣，所侵犯的客体可能更多，也最为公众所诟病。“未有效使用号牌”在某种意义上等同于没有安装号牌，上路行驶便失去了法律的约束，具有较大交通安全隐患。“不按规定安装号牌”危害性相对较小，在现行法规中处罚相对较轻，常可给予警告处罚。涉牌违法严重损害公共秩序，其常见形式与直接涉及的个人利益关系见下表1。
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user: 5. 整合涉牌违法分类的意义 目前，无论执法民警还是驾驶人，都有必要知悉机动车涉牌违法的类型及相应法律责任。现行交通安全法的分类方法，虽然划分较为详细，但执法操作性较差，不利于公安交通执法管理，甚至导致过错与责任不匹配。根据涉牌交通违法行为的实际危害将涉牌违法行为整合归类，具有积极的法治意义。 首先，按照号牌实际功能受损程度分类更容易为人理解和接受。发挥号牌实际功能越弱，危害程度越严重，针对不同危害程度给予相应的处罚也更为违法者信服。目前，对于经协商将号牌变造、伪造为对方车辆号牌的行为与直接挪用对方号牌的行为后果完全一致，却处罚严厉程度有显著区别。挪用他人车辆号牌、盗窃使用号牌(均为正规制作)等行为，其危害程度并不亚于使用非法制作号牌(信息准确)的行为，却可以逃避伪造号牌的相应处罚。按照号牌标志功能的实际受损程度分类，则可以有效避免责罚不相适的问题。 其次，整合涉牌违法分类，可减免进行号牌真伪鉴定的困难和繁琐。由于现用机动车号牌防伪性差，极易被仿造，且真伪鉴别缺乏客观性依据，导致号牌鉴定工作较为困难。目前，全国统一使用的机动车登记管理系统已然比较完善，数字信息核对远比号牌本身鉴定准确便捷。如果悬挂号牌车辆的信息与机动车登记关键信息(机动车识别代码、发动机号)不一致，就可认定为伪造号牌信息，而大可不必明知已为“假牌”，仍要去请有关部门认定是否来源合法。这在针对异地号牌车辆执法过程中更增加办案负担。 Table 1 Performance and benefits of illegal acts involving motor vehicle license plat 违法种类 客观表现 利益影响 “伪造号牌信息” 套用或挪用其他号牌；变造等 损人利己；互利互惠；单纯利己 “未有效使用号牌” 未安装、倒装、遮挡、安装单面等 单纯利己 “不按规定安装号牌” 未用固封螺丝、号牌架可拆卸等 单纯利己 表1. 涉牌违法的表现与利益影响 认定来源合法性只需在追究非法制造、销售机动车号牌时鉴定。 最后，整合涉牌违法分类，将明确有关行为的危害程度和法律责任。根据违法行为的实际危害，将当前伪造、变造及使用其他机动车号牌的违法行为统归为“伪造机动车号牌信息”。此类行为主要涉及车辆使用人和所有人，情节最为恶劣，所侵犯对象可能更多，危害性最大。因此，应将此类违法行为与其他行为相区别，加大惩处力度。对于非法生产、买卖机动车民用号牌的行为，往往与非法制售军用警用号牌、驾驶证、行驶证、登记证书等行为并存，也是涉牌违法的助推因素，建议参照军用警用号牌相关规定追究刑事责任。
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user: 摘 要 3-CRU平动并联机构具有3条CRU支链组，具有三个运动方向上的平动特性，对于目前多数并联机构需要较少自由度这一现状以及在生产中的实际情况，本文根据广发的调查取证，设计并验证了一种全新的3-CRU平动并联机械手，在对机构进位置和速度分析的基础上，得到新机构的第一阶影响系数矩阵，继而采用虚功法建立新型3-CRU平动并联机构运动平台的动力学模型，为精密机构平台的精度划分提供帮助。 关键词 :位置分析，动力学建模，雅可比矩阵，虚功原理
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user: 1. 引言 并联机构是一个闭环运动系统，这一系统有多个运动链，每条链的一端都会与一个具有多自由度的移动终端(平台)相连 [ 1 ] 。并联机构的这一特点使这种结构拥有许多传统机构所不具备的优点，这些优点的价值在近些年引起了学术界的大量关注。与此同时工业生产也开始大量的采用这类机构。该机构作为一种技术密集型的高新设备，具有高刚度、高承载能力、灵活的末端调节、低惯性，并且机构的末端不会积累误差。这些新出现的特点刚好弥补已有的串联机构带来的不足。在进入二十一世纪以来，大量的研究工作开始转向这个新颖的构型，并逐步挖掘了大量的新构造，使这一构型产生了飞速的发展。从目前的研究方向来看，数量最多的就是六自由度的并联构型 [ 2 ] 。但是在长期的现场生产中发现，自由度过高对于生产并不是十分有利，而且会有很大的经济负担。因此我们开始查找是否有经济性更好的设备而且该设备可以满足目前的生产需要。于是少自由度并联机构开始进入人们的视野 [ 3 ] [ 4 ] 。所谓的少自由度就是减低自由度的机构，虽然机构的自由度减少了，但是这样的机构可以运用在许多特殊的不需要很多自由度的环境中。而这样的设计特征，使机构的组成部件减少了很多，部件的减少意味着结构更轻便，制造和组装更快捷，调试便捷且控制简单。并且这样也使得机构的价格更低廉，便于大规模应用。少自由度的并联机构可以根据实际生产的需要而增加或减少自由度，可以更灵活的适应现场的需求。当然也由于限制了自由度，这一类机构也会产生出很多在六自由度的机构动中没有出现的问题和特质。就目前的场景而言，作为新生事物，这种机构以自有的独特的优点和潜力吸引了大量的研究人员对其进行各方面的研究。而目前的研究方向集中在几个方面，比如构型的研究、机构的位置研究，动力学研究，奇异性研究以、机构的工作空间及机构刚度的研究。这些研究都涉及到了机构的基础理论，在长期的研究中，都取得了良好的效果，所得到的研究结果也各具特色。依据计划，本文将首先对机构的位置正解和逆解进行求解，并以此为基础可以得到机构平台的第一节影响系数矩阵 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ，机构的第一阶影响系数矩阵可以有效的建立机构杆件速度与机构动平台速度的映射关系为进一步求解机构的动力学方程做前期准备;建立了并联机构的速度和加速度的第一阶影响系数矩阵，得到矩阵之后采用虚功原理，建立该机构的动力学方程 [ 8 ] - [ 14 ] 。
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user: 2. 3-CRU并联机构的结构描述 本文所分析的3-CRU空间低自由度平动并联机构，在少自由度并联机构当中非常具有代表性，对该机构所进行的研究分析和开发对其他的机构具有一定的借鉴作用。如图1，所分析的机构的组成包括一个动平台、一个定平台以及三个连接动平台、定平台的分支链组成。连接定平台和动平台的三个支链是完全一样的，该支链为CRU支链(C代表圆柱副，R代表转动副，U代表虎克铰)与动平台相连。圆柱副由一个线性制动器驱动可沿轨道移动和旋转，如图2所示，同时三个支链和轨道对称布置，分别相隔120度。通过以上分析可以看到动平台和定平台是连接的关键以及自由度控制的关键是三根CRU支链。