DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 数学教材领域研究发展趋势分析 4.1. 充分发挥高等师范院校研究者与中小学在职教师各自的优势 从研究者和研究机构来看，我国数学教材的研究以高等师范院校为主要研究机构，以教育类期刊《数学教育学报》、《中国大学教学》、《比较教育研究》等为主要发文载体，研究者以高等师范院校的教师，硕士博士研究生，中小学在职教师为主体。高等师范院校的研究者理论素养较高，但缺乏教育实际经验。而中小学在职教师的研究更多聚焦于一线教育实际问题，理论性相对较弱。因此，建议高等师范院校研究者与中小学在职教师开展合作研究，从而提高数学教材研究的层次与水平。 4.2. 创新数学教材内容的研究方法 从数学教材内容的分析来看，有研究提出八大策略：目标化策略、结构化策略、生活化策略、主体化策略、教学程序化策略、工具化策略、纵横比较策略、反思性策略 [ 3 ]。从数学教材的比较来看，可以分为国际不同版本数学教材比较和国内不同版本数学教材比较。在国际不同版本数学教材比较方面，涉及核心概念的比较，例题的综合难度比较，教材的编排比较等等。在国内不同版本数学教材比较方面，涉及新旧教材的比较，“人教版”“北师大版”等等不同版本教材的比较，习题难度比较，某一具体知识的比较，数学文化的比较等等。总之，关于数学教材内容的研究主要包括数学教材内容的分析和不同数学教材的比较。关于数学教材内容的研究国内逐步由宏观的教材整体分析走向更深入更多元的教材内容，习题，数学文化等等的研究。目前国内数学教材内容方面的研究方法多采用比较研究方法，虽然成果较为丰富，但研究方法较为单一。因此，建议研究者专注于创新数学教材内容的研究方法，形成更加多元化的研究成果。 4.3. 数学教材使用的研究应更注重实践性 关于数学教材使用的研究。这一领域的主要研究者是中小学一线在职教师，从研究视野来看，一方面从教师视角聚焦于数学教材加工，对数学教材阅读材料使用等等研究。另一方面，基于学生视角研读教材。从研究的学段来看，主要聚焦于高中数学教材、高等数学。较少涉及小学初中数学教材。目前国内关于数学教材使用的研究更多偏重于数学阅读材料解读，引入数学史等等具体问题，缺乏对于更加宏观的教材使用指导思想的研究，在数学教材的使用中综合研究中小学一线教育工作者的教育实践和高校研究者的理论建议，更加有利于指导中小学一线教育工作者更好的使用数学教材。此外，从学生学的视角研究数学教材使用的研究相对匮乏，更多的研究是从教师教的角度谈数学教材使用。总之建议研究者对数学教材使用的研究既应综合理论和实践角度，又应注重教与学双视角的研究。 4.4. 数学教材编写的研究应拓宽研究视角 从数学教材编写原则上来看，有研究认为中小学数学教材编写应具有先进的教育理念，展示数学的内在本质，应用学习心理学成果，集中优秀的教学经验，选择“精、典、新、思”的素材，吸收国内外教材精华 [ 4 ]。从数学教材内容的选择标准来看，有研究提出三条选择标准：数学学科标准，教育学标准，实用性标准 [ 5 ]。总之，国内目前关于数学教材编写的研究更多是从编写原则，内容组织等方面进行理论阐述，具有较高的理论性。目前国内数学教材编写的研究多聚焦于数学教材整体的特点，编写理念，以及数学教材内容的选择标准等等，理论性较强，但缺乏对编写某一具体数学教材内容的研究。因此，建议研究者关注编写某一具体数学教材内容的研究，将研究对象精细化。 4.5. 加强对数学教材建设、改革的研究 关于数学教材建设的研究。有研究通过回顾改革开放以来我国数学教材的建设，提出展望：数学教材内容建设的一体化，数学教材建设的核心素养化，数学数字教材建设的完善化，数学实验教材建设的多样化 [ 6 ]。这一领域的研究成果较为匮乏，大多研究对象指向我国教材建设的历史。从数学教材改革的创新和实践来看，有研究认为人教B版高中数学教材的创新之处在于：从细微处入手，把立德树人的根本要求落到实处。创新呈现方式，体现课程标准承载的现代教育教学理念。以师生为中心，反映一线教学经验 [ 7 ]。这一领域的研究成果较少，且研究目标更多指向国内数学教材改革的成果，较少涉及对国内未来数学教材改革的探索。目前国内关于数学教材的研究更多是从解读数学教材内容，对比研究数学教材，渗透数学思想、文化等等方面研究现有或以往教材。因此建议研究者加强对数学教材建设，改革的研究，从而有利于创新、创优国内数学教材，进而促进国内数学教育的发展。
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user: 摘要 储罐原油切水是原油罐区的重要作业。原油储罐的切水设备在运行过程中应满足节能和环保的要求。本文以原油储罐自动切水器为研究对象，利用FLUENT软件建立了水力数学模型，对流经原油储罐和自动切水器的含水原油进行了流动状态的数值模拟，验证了自动切水器的设计参数，并确定自动切水器的安装数据，为原油储罐自动切水器的安装调试提供了经验。
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user: 1. 引言 石油是现代工业的血液，为保障国家能源安全，保证原油供给充足应加快原油储备能力建设，增强我国在国际原油贸易中的话语权，为此我国多地兴建大批的原油战略储库和商业储库 [ 1 ]。 原油在存储、运输、加工等过程其所含水分会对相应设施造成极大影响 [ 2 ]，因此，在原油储存过程中切水作业占有重要地位 [ 3 ]。长期以来，储罐原油切水作业主要由人工进行，效率低，风险大，易发跑油、冲塔，甚至爆炸等安全事故，对人身健康及自然环境构成重大威胁，浮球式自动切水器可实现连续脱水，节能环保，克服了人工操作的诸多弊端，可极大提高原油储罐切水作业的效率 [ 4 ]。 目前，对自动切水器的使用研究仅限于工程经验和生产作业过程中的数据积累分析，缺乏仿真数值模拟研究。通过对自动切水器进行仿真数值模拟，可为使用单位提供工程仿真模拟分析数据，有利于提高原油储罐自动脱水器的选型、安装、调试的准确性，有助于提高运维管理的效率 [ 5 ]。
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user: 2. 数值模拟原理及主要参数 2.1. 数值模拟原理 原油与水在密度、颜色、粘度、电导率、微波吸收、导光性和超声波回波等方面存在特性差异 [ 6 ] [ 7 ]，利用原油与水存在密度和粘度特性差异 [ 8 ]，对原油储罐浮球式自动切水器进行数值模拟，进而对自动切水器的整个工作过程进行数值模拟分析。 2.2. 主要参数 以中–俄原油管道俄罗斯来油为参考 [ 9 ]，对原油的含水率进行了实测得到其含水率为0.057%，并对某储备库罐容为5 × 10 4 m 3 的原油储罐进行了实测，得到罐底水层高度为0.86 m，自动切水器设计流量为10 m 3 /h，原油物性参数见表1。 Table 1 Main physical parameters of Russian crude oi 序号 项目 单位 数值 1 密度(20℃) g/cm 3 0.84 2 凝点 ℃ <−25 3 倾点 ℃ <−28 4 析蜡点 ℃ 13 5 初馏点 ℃ 40 6 水分 ％ 0.057 7 开口闪点 ℃ <4 8 酸值 mgKOH/g 0.05 9 运动粘度(20℃) mm 2 /s 7.29 10 密度(20℃) g/cm 3 0.84 11 凝点 ℃ <−25 表1. 俄罗斯原油的主要物性参数表 自动切水器设备结构见图1。 图1. 自动切水器结构示意图 设备参数见表2。 Table 2 Main parameters of automatically dehydration facilit 序号 项目 单位 数值 1 高度 mm 790 2 直径 mm Φ500 3 有效容积 m 3 0.14 3 进口管径 mm Φ80 4 回油管径 mm Φ25 5 排水管径 mm Φ50 6 浮球半径 mm 100 7 浮球密度 g/cm 3 7.85 表2. 自动切水器主要参数
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user: 3. 流体动力学数值模拟 3.1. 数值模拟的前提条件 影响切水器内液体流动场的因素包括：原油的密度和粘度；空心浮球的体积、密度和壁厚；自动切水器进口管径和安装高度，排水口管径；自动切水器回油管管径、长度和安装高度；回油摩阻等 [ 10 ] [ 11 ]。由此设定以下数值模拟条件： 1) 自动切水器内部的液体流动是一个随时间变化的瞬态过程； 2) 自动切水器使用蒸汽伴热，内部液体温度与储罐内液体温度相同，因此不用考虑温度场变化； 3) 空心浮球在体积、密度一定的前提下，FLUENT模拟时将其认为是均匀球体，可计算出当量密度，该密度应介于原油密度和水密度之间。 3.2. 预估算设备安装参数 根据工程实际，为了确定安装数据，数值模拟前应预估算以下参数： 1) 经计算自动切水器进口流速为0.4 m/s； 2) 回油过程中，估算回油管长度为2.5 m； 3) 暂定进水管安装高度高于罐底环梁0.15 m； 4) 经摩阻计算，暂定回油管的安装高度高于罐底环梁1 m。 在各项参数给出的前提下，分别以自动切水器中浮球上浮、浮球下沉和回油过程为例，建立二维动网格模型进行数值模拟。 3.3. 数学模型的建立 本文中对自动切水器的FLUENT仿真模拟，采用的是多相流VOF、湍流 k − ε 模型和二维动网格模型 [ 12 ]。 3.3.1. 多相流VOF模型 VOF是跟踪流场内流体流动的方法 [ 13 ]，数值模拟考虑流场的变化使用VOF的容积比率方程、密度属性方程和动量方程。 ∂ α q ∂ t + v → ⋅ ∇ α q = S a q ρ q (1) ρ = a 2 ρ 2 + ( 1 − a 2 ) ρ 1 (2) ∂ ∂ t ( ρ v → ) + ∇ ⋅ ( ρ v → v → ) = − ∇ P + ∇ ⋅ [ μ ( ∇ v → + ∇ v T → ) ] + ρ g → + F → (3) α：容积比率；t：时间；ρ：密度；μ：运动粘度；ν：体积；g：重力加速度；P：压力；S：源项；F外作用力。 3.3.2. 湍流标准k-ε模型 湍流标准k-ε模型具有适用范围广及精度高等优点，因此在工程流场的模拟计算中应用广泛。在湍流均匀连续性方程和雷诺方程的基础上，建立湍流动能k的输送方程，并在k方程的基础上引入耗散率ε方程，形成了标准k-ε模型 [ 14 ]。 ∂ ( ρ k ) ∂ t + ∂ ( ρ k u i ) ∂ x i = ∂ ∂ x j [ ( μ + μ t σ k ) ∂ k ∂ x j ] + μ t ( ∂ u i ∂ x j − ∂ u j ∂ x i ) ∂ u i ∂ x j − ρ C D k 3 / 2 l (4) k：湍流动能；ε：耗散率；μ：运动粘度；u：流速；σ：层流边层厚度；C：钢管粗糙度。 3.3.3. 动网格模型 FLUENT动网格模型用于计算运动边界问题，可模拟流域形状随时间变化的情况，在计算之前要先定义体网格的初始状态 [ 15 ]。本文中对自动切水器的回油过程和浮球的起降过程就是利用该模型实现的。 3.4. 物理模型的建立和网格划分 物理模型见图2。 图2. 自动切水器物理模型 自动切水器数值模拟网格划分见图3。 图3. 自动切水器网格划分 3.5. 液体速度场数值模拟及结果分析 3.5.1. 浮球上浮模拟结果及分析 随着原油和水持续进入自动切水器，由于密度差异，原油连续向切水器上部运动，水不断在切水器底部汇集，当浮球重量小于液体浮力时，浮球上浮，下方的排水口开始排水，FLUENT模拟得到了此程中某时刻流体的体积、压力和速度分布云图，见图4。 图4. 流体体积、压力和速度分布云图 浮球上浮时排水口被打开水从下方排出，从以上图中可以清晰地看到自动切水器内部油水分层情况、压力分布情况和速度分布情况，可知回油管和排水管内的压力较小，排水口液体流速较大。 3.5.2. 浮球下沉模拟结果及分析 随着水不断被排出，液体浮力持续减小，当浮球重量大于液体浮力时，浮球下沉到切水器底部封闭排水口，经模拟得到此过程中某时刻流体的体积、压力和速度分布云图，见图5。 图5. 流体体积、压力和速度分布云图 浮球下沉关闭排水口，从以上图中可以看出排水口处压力最小，为一个大气压；排水口处液体的流速为零，表明浮球沉到切水罐底部时排水口没有液体流出，浮球对排水口的密封性能较好。 3.5.3. 回油过程模拟及结果分析 经过一段时间运行，自动切水器内近乎充满原油，当原油储罐沉降水再次进入自动切水器时，由油水密度不同而产生的压力差使得自动切水器中的原油回流进入大罐，经模拟得到流体的体积、压力和速度分布云图，见图6。 图6. 流体体积、压力和速度分布云图 回油过程中原油经回油管回流储罐，从以上图中可看到随着密度和液位高度的不同，压力逐渐变化，回油管中的压力小于储罐底部压力，因此原油才能回流到储罐中。回油管中液体流速较大，排水口被浮球封闭，流速为零。
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user: 4. 结论 通过对自动切水器进行数值模拟，验证了该设备设计参数的合理性，明确了进水管安装高度及回油管的安装高度的正确性，验证了排水口和浮球的接触面密封性能良好，表明使用自动切水器进行原油储罐切水作业是切实可行的，为今后原油储罐自动脱水设备的选型、安装和调试提供了经验借鉴。
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user: 摘要 目的：探讨折叠式人工玻璃体球囊(foldable capsular vitreous body， FCVB)治疗严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩的安全性及有效性。方法：回顾性分析自2017年8月至2019年10月，在我院完成的FCVB植入于严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩18例(18眼)，其中男性14例，女性4例，最小的2岁，最大的45岁，视力均为无光感，眼压4~8 mmHg，平均6.11 mmHg，眼轴13 mm至19 mm，平均16.5 mm。其中眼外伤4例，外伤术后45天至3个月，硅油眼14例，注入硅油术后6个月至8年。眼外伤患者进行常规三通道玻璃体切除术，硅油眼患者进行常规三通道硅油取出术，将折叠式人工玻璃体折叠并植入玻璃体腔，囊袋内硅油填充。结果：手术均顺利完成，随访至8个月，视力无变化，眼压7~15 mmHg，术后B超显示眼球结构良好，未见视网膜脱离，FCVB回声平滑，未见排斥等并发症，2岁儿童的患眼眼球形态恢复接近健眼。眼球萎缩严重的患者，为美容订制了义眼片，效果满意，佩戴后无不适感觉。结论：FCVB植入是治疗严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩安全有效的方法，短期内观察可以很好的维持眼球形态和眼压，只要有适应症尽早行FCVB植入术，以尽量预防眼球萎缩的发生。
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user: 1. 引言 严重的眼外伤、复杂性视网膜脱离和部分陈旧性视网膜脱离等疾病在行玻璃体视网膜手术后会导致硅油依赖眼 [ 1 ]，无法行硅油取出术，硅油长期存在于眼内，会并发角膜病变 [ 2 ]、硅油乳化 [ 3 ]、继发青光眼等并发症 [ 4 ]，最终导致眼球萎缩，从而行眼球摘除。折叠式人工玻璃体球囊(foldable capsular vitreous body， FCVB)对严重眼外伤及硅油依赖的患眼取得了良好的疗效，但是在萎缩眼球的应用报道较少，我院自2017年8月开展FCVB手术来，完成严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩18例，现报道如下。
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user: 2. 资料和方法 2.1. 一般资料 回顾性分析自2017年8月至2019年10月，在我院完成的FCVB植入于严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩18例(18眼)，确诊标准：严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩的患者。排除标准：全身不能耐受手术的患者。其中男性14例，女性4例，最小的2岁，最大的45岁，视力均为无光感，眼压4~8 mmHg，平均6.11 mmHg，眼轴13 mm至19 mm，平均16.5 mm。其中眼外伤4例，外伤术后45天至3个月，硅油眼14例，注入硅油术后6个月至8年。 2.2. 手术方法 本研究遵循《赫尔辛基宣言》并通过济南明水眼科医院伦理委员会审批，所有患者均在手术前签署知情同意书。眼外伤患者进行常规三通道玻璃体切除术，硅油眼患者进行常规三通道硅油取出术，将折叠式人工玻璃体折叠并植入玻璃体腔，囊袋内硅油填充。手术步骤：1) 术前常规消毒，球后神经阻滞麻醉，颞下角膜缘后3.5 mm灌注，上方角膜缘后3.5 mm剪开结膜，穿刺巩膜放出硅油。2) 在水下检测人工玻璃体球囊的密闭性。3) 将人工玻璃体球囊折叠装入推注器。4) 扩大巩膜穿刺口至3~4 mm，将推注器头部置入玻璃体腔，注意不能进入睫状体上腔。5) 将球囊的晶状体部朝上，充分展开球囊。6) 经球囊的引流阀部推入硅油，观察FCVB的位置，充填至眼压15 mmHg左右。7) 插入导光纤维，在全视网膜镜下观察视网膜情况。8) 结扎FCVB尾部，固定在结膜下，缝合结膜。术后1月内给予全身及局部抗炎治疗。术后观察患者的视力、眼压、视网膜和FCVB状态。 2.3. 统计学方法 所有数据均使用SPSS21.0统计学软件进行处理。患者一般资料采用 x ¯ ± s 表示，手术前后矫正视力比较采用χ 2 检验，手术前后眼压比较采用配对样本t检验，检验水准α = 0.05。
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user: 3. 结果 3.1. FCVB植入疗效分析 手术均顺利完成，随访8个月，18例患者手术前后视力无变化，均为无光感，差异无统计学意义(p = 1.000)，18例患者手术前后眼压变化见表1，术前、术后差异有统计学意义(p < 0.01)。 Table 1 The comparison of intraocular pressure before and after operation in 18 patient 术前(mmHg) 术后(mmHg) t值 p值 眼压 6.11 ± 1.37 10.83 ± 2.87 −6.893 0.000 表1. 18例患者手术前后眼压比较 3.2. FCVB植入安全性分析 术后B超显示眼球结构良好，未见视网膜脱离，FCVB回声平滑，未见排斥等并发症，2岁儿童的患眼眼球形态回复接近健眼。眼球萎缩严重的患者，为美容订制了义眼片，效果满意，佩戴后无不适感觉。
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user: 4. 讨论 折叠式人工玻璃体球囊(FCVB)自临床应用以来，在保留眼球方面获得了良好的临床效果，使眼球摘除率降低 [ 5 ]。目前主要用于严重眼外伤、视功能丧失，常规手术可以保留眼球，但会形成硅油依赖的患眼，以及已经形成硅油依赖的硅油眼 [ 6 ]。FCVB在严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩的优势主要有：1、可以在玻璃体腔长期填充，保持各组织结构“不擅离职守”，以维持眼球的形态 [ 7 ]；2、由于硅油被限制在球囊内，即使硅油乳化，也不会“四处乱窜、祸害四方”，避免了继发青光眼、角膜变性、硅油向其他组织的迁移等问题的发生 [ 8 ]；3、对硅油依赖眼，不用受多次取油–注油反复手术之苦，一次手术、终生享用，减轻患者的心理及经济负担 [ 9 ]。 笔者认为，在严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩手术中需注意以下几点：1、玻璃体切割手术一定要处理“干净”，增殖膜尽量切除或者切断，残存的视网膜一定尽量复位，能行视网膜激光光凝的患者者一定要行视网膜激光光凝，给FCVB留一个充足、稳定的空间。2、由于眼球萎缩、球壁挛缩，切口时一定确定内口完全切开，以防在植入球囊时引起阻滞，导致内口葡萄膜撕裂、出血，甚至误植入脉络膜上腔。3、选择合适的球囊型号：1) 术前认真、仔细、全面评价眼球的大小、状况；2) 有些眼轴测量困难者，可以通过多种手段进行测量评估，比如双眼的A超、B超、CT，进行各种检查结果之间及双眼之间的比较、衡量；3) 如果术中发现球囊与实际情况不符，要术中及时更换球囊；4) 术后1月如果发现眼压持续低(<6 mmHg)排除切口漏的情况下，建议适量补充硅油。4、确保球囊位置合适：球囊前表面有一平面，由于萎缩的眼球前房空间变小，所以一定保证球囊位置正，以防偏位甚至翻转导致前房变浅或消失，导致角膜的营养代谢障碍。如果植入后发现球囊偏位，要及时调整，通过引流管的合模线判断球囊的位置正否。 FCVB植入萎缩眼球可以获得良好的社会效益：1、减缓心理压力：患者无需摘除眼球，佩戴义眼，能够有效减轻患者心理压力。有益于青少年患者重建信心，避免造成严重的心理问题；2、缓解社会矛盾：由于FCVB治疗方案在经济效益方面具有显著优势，企业在赔付工伤职工医疗费用时可减少不少费用，因为这一方案无需后续治疗，能够有效降低企业与职工发生矛盾纠纷的可能性。3、减缓经济压力：与硅油治疗，使用FCVB治疗能够极大减轻家庭经济负担，传统硅油至少需要3~4次治疗，总费用约为10万，FCVB植入术只需一次，无需后续治疗，总费用为4~5万。 FCVB植入是治疗严重眼外伤及硅油依赖眼伴眼球萎缩安全有效的方法，短期内观察可以很好的维持眼球形态和眼压，只要有适应症尽早行FCVB植入术，以尽量预防眼球萎缩的发生。早期眼球萎缩的患者尽早行FCVB植入术，可以控制萎缩，保持眼球外形，有时会取得意想不到的效果；FCVB植入后萎缩眼球结构稳定，无炎症及其他刺激症状产生，为美容目的，佩戴义眼片也未出现不适症状。 但由于手术量少、术后观察时间较短，还需要更多的病例、更长的时间进行观察，以获得更加可靠的临床效果。
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user: 摘要 针对锂电池执行器热故障问题，提出了一种基于集员滤波的故障诊断方法。通过建立锂电池电热耦合模型，基于电池温度采样数据，采用全对称多胞体卡尔曼滤波算法对采样数据进行分析，得到故障估计的区间，从而实现锂电池执行器热故障诊断。
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user: 1. 引言 锂电池是一种常用的动力电池，因其寿命长、自放率低、能量密度高等优势成为最具有发展前景的储能电源，被广泛应用于储能领域的各个方面 [ 1 ]。锂电池应用领域的不断拓展对电池的性能提出了较高的要求，安全性和可靠性问题是电池储能系统最关心的问题。锂电池热故障是电池故障中最重要的故障之一，它具有潜在的灾难性，会致使鼓包、漏液等问题，进而导致整个储能系统故障严重 [ 2 ]。因此，为保证电池储能系统的安全运行，对锂电池进行快速而准确的热故障诊断有着重要的意义。 现有的电池故障诊断方法可以分为两类，一种是基于电池模型的故障诊断方法，另一种是无电池模型的故障诊断方法 [ 3 ]。基于电池模型的故障诊断方法是通过比较电池模型的预测值与测量值之间的差异获取残差信号，进一步对信号处理以获取故障信息。该诊断方法可以实时进行电池故障检测和诊断，在电池的故障诊断技术领域中占据重要的地位。然而在实际情况中，系统中噪声的存在会导致实际系统建模不准确，基于电池模型的故障诊断方法的性能也因此受到影响。 本文主要针对上述基于电池模型的故障诊断方法中存在的不足，提出一种基于集员滤波思想的电池故障诊断方法，通过建立锂电池电热耦合模型，获取锂电池核心温度和表面温度的采样数据，将其作为全对称多胞体卡尔曼滤波算法的输入，从而得到锂电池执行器热故障的估计区间，根据故障估计区间可判断系统的故障状况。
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user: 2. 模型建立 锂电池热故障指导致电池温度异常的故障，包括电池滥用、风机故障和电池过充电故障等。热故障的普遍表现为电池核心温度和表面温度异常。因此需要建立电池热模型来模拟核心温度和表面温度的动态行为。考虑到电池的电学参数如电池电流、端电压等会影响到电池的产热，结合锂电池二阶Thevenin等效电路模型，建立电热耦合模型。 图1. 二阶Thevenin模型示意图 图1所示为二阶Thevenin模型， R 1 和 C p 1 分别为电化学极化电阻和电容， R 2 和 C p 2 分别为浓差化电阻和电容。 U 1 ， U 2 为两个RC电路的压降， U o 为电池两端电压， U o c 为电池内部电压。R为电池内阻，I为电池电流。模型的数学表达式如下 [ 4 ]： U = U o c − R o I − U 1 − U 2 { U ˙ 1 = − 1 R 1 C p 1 U 1 + 1 C p 1 I U ˙ 2 = − 1 R 2 C p 2 U 2 + 1 C p 2 I (1) 式中， U ˙ 1 和 U ˙ 2 分别表示电压 U 1 和 U 2 的变化率。 根据电池内外的能量守恒方程、傅里叶热定律和牛顿散热定律，将产热模型定义为 [ 5 ]： { C c T ˙ c = Q g e n + T s − T c R c C s T ˙ s = T e − T s R u − T s − T c R c (2) 式中， C c 和 C s 分别表示电池内部材料的热容系数和电池表面的热容系数， R c 表示电池核心与表面之间的等效热传导电阻， R u 表示电池表面与冷却空气之间的等效对流电阻。 T e 表示环境温度， Q g e n 表示电池核心的发热功率。 根据Bernardi公式，电池的发热功率 Q g e n 为： Q g e n = I ( U o c − U ) = I ( R o I + U 1 + U 2 ) (3) 以产热率 Q g e n 和环境温度 T e 作为电热耦合模型的输入，以表面温度的测量值 T ¯ s 和核心温度的测量值 T ¯ c 作为电热耦合模型的输出。 离散化后，电热耦合模型的状态空间表达式为： { x k + 1 = A x k + B u k + D 1 w k y k = C x k + D 2 v k (4) 式中， x k = [ T c ， k ， T s ， k ] T ∈ ℝ n 为系统的状态向量， u k = [ Q g e n ， k ， T e ， k ] T ∈ ℝ r 为系统的输入向量， y k = [ T ¯ c ， k ， T ¯ s ， k ] T ∈ ℝ p 为系统的输出向量， w k ∈ ℝ w 是系统中的扰动噪声， v k ∈ ℝ v 是系统中的测量噪声。 Δ t 是采样时间，并且 A = [ 1 − Δ t R c C c Δ t R c C c Δ t R c C s 1 − Δ t R c C s − Δ t R u C s ] ， B = [ Δ t C c 0 0 Δ t R u C s ] ， C = [ 1 0 0 1 ] ， D 1 = D 2 = [ 1 0 0 1 ] 根据构建的电热耦合模型，设置相应的系统参数，可得到相对应的电池核心温度和表面温度的采样数据。
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user: 3. 集员滤波方法 集员滤波是集员估计的一种。集员估计是一类利用几何空间求解状态估计的方法，相比于传统的状态估计算法，集员估计方法不需要知道系统噪声和干扰的统计特性，只要求系统噪声有界 [ 6 ]。集员估计方法的关键之处在于找到一个包含状态或参数的可行集的简单几何体来近似可行集。目前常用的几何空间有区间，椭球和全对称多胞体。由于区间分析本身的缺陷，基于区间的集员算法收敛速度较慢。基于椭球的集员算法迭代简单，但包裹性差，因此保守性有限。基于全对称多胞体的集员算法可以转换为简单的矩阵运算，相比于其他几何空间，所需的计算量较少，保守性低 [ 7 ]。 全对称多胞体卡尔曼滤波(Zonotopic Kalman filter， ZKF)算法是将卡尔曼滤波与全对称多胞体集员估计结合。与卡尔曼滤波相似，ZKF可分为状态预测和测量更新。状态预测使用前一时刻的状态多胞体，干扰和噪声多胞体，以及系统的输入和测量输出来生成下一时刻状态的预测多胞体。测量更新步骤中，将预测多胞体与来自测量输出信息的带状空间相交，以获得当前时刻的状态多胞体。基于ZKF的故障诊断算法将系统故障向量扩展到系统状态向量，构造增广系统，通过ZKF算法获得状态的估计区间。当故障发生时，故障的估计区间也可以得到，由此可以判断系统是否发生故障以及故障类型。
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user: 5. 仿真示例 基于锂电池电热耦合模型，设置仿真模型参数如表1所示： Table 1 Main parameters of the electrothermal coupling model of lithium batter 参数 数值 R c 1.98 Ω C c 63.5 F C s 4.5 F R u 1.718 Ω R 1 0.0298 Ω C 1 1789.7 F R 2 0.03819 Ω C 2 5.26 F r 0.0501 Ω I 5 A 表1. 锂电池电热耦合模型主要参数 环境温度 T e 设为25℃，核心温度 T c 和表面温度 T s 的初始值都设为25℃。扰动和测量噪声限制为 | w k | ≤ 0.01 ， | v k | ≤ 0.01 。锂电池执行器热故障 f k = [ f 1 ， k f 2 ， k ] T 具体形式如式(25)所示： f k = [ f 1 ， k   f 2 ， k ] T = { [ 0 0 ] T ， 0 ≤ k < 100 [ 0.1 0 ] T ， 100 ≤ k < 300 [ 0.2 0.2 ] T ， 300 ≤ k < 500 [ 0.2 0.4 ] T ， k ≥ 500 (25) 按照设置的参数运行，采样到的锂电池核心温度值和表面温度值如图2所示。 图2. 核心温度和表面温度采样值 基于温度采样数据，采用全对称多胞体卡尔曼滤波算法对采样数据进行分析。设置 p 0 = [ 25 25 ] T ， G 0 = 0.1 I 4 ，设置s矩阵： S = [ 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 ] (26) 根据式(12)，可以得到矩阵T和N如下式所示： T = [ 0 0 0 0 0 0 0 0 − 1 0 1 0 0 − 1 0 1 ] ， N = [ 1 0 0 1 1 0 0 1 ] (27) 锂电池执行器热故障和它们的区间估计结果如图3所示。实际的故障用红线表示。从图3中可以看出，全对称多胞体卡尔曼滤波算法可以快速跟踪实际的执行器故障，并给出准确的区间估计结果。对于锂电池电热耦合模型而言，当系统出现故障时，ZKF可以检测到故障，并且可以迅速、准确地判断故障的类型，同时，根据故障估计的最大下界和最小上界，在一定的误差范围内，可以得到锂电池热故障的估计值。由此可见，ZKF算法准确地实现了锂电池执行器热故障诊断。 图3. 锂电池热故障和故障估计区间
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user: 6. 结论 本文针对锂电池执行器热故障诊断问题，提出了一种基于集员滤波的电池故障诊断方法，通过获得锂电池的温度采样数据，采用全对称多胞体卡尔曼滤波算法得到系统故障的估计区间，若锂电池运行过程中某一时刻有某类热故障发生，则该故障估计的上下界同时位于0的一侧，从而实现锂电池执行器热故障诊断。 基于集员滤波的故障诊断方法有着准确性好、鲁棒性强、应用范围广等优点，因此本文将基于集员滤波的故障诊断方法运用到锂电池执行器的热故障诊断中，能够有效提高锂电池热故障诊断的质量和性能。
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user: 摘要 随着智能微网的快速发展，对于多种能源的智能、安全、可靠和协调地优化利用变得至关重要。为此，概述了智能微网能源管理系统的研究现状，分析了智能微网中分布式电源和储能系统存在的问题：如不确定性、多种能源的优化调度、经济可持续安全性，同时对智能微网能源管理系统的决策策略及其求解方法进行了分类比较，分析了各类优化算法的特点、性能和适用范围。最后，对智能微网能源管理系统未来的发展趋势和应用前景进行了展望。
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user: 1. 引言 在全球能源危机加剧的今天，人类赖以生存和发展的化石能源正在逐步枯竭。另一方面，过度使用传统能源会产生大量的温室气体排放，加剧全球变暖，威胁到整个生态系统的平衡。相对于传统能源，可再生能源具有分布广泛、安全无污染等特点，能源系统已纳入不同规模的可再生能源，例如太阳能、风能和生物质能，以缓解上述全球问题 [ 1 ]。分布式发电随着可再生能源的开发利用应运而生，它具有灵活、分散的特点，极大地满足了电力需求。然而，分布式电源也存在诸如引起电网安全稳定性和电能质量等相关问题。为解决电网与分布式电源之间的矛盾，智能微网作为一种集分布式电源、储能系统、可控负荷和监控装置于一体的发配电系统被设计开发，这种综合集成技术正受到人们广泛的关注 [ 2 ]。 随着智能微网的迅速发展，必然要依赖于相关理论和技术的支持，而对能源管理系统进行科学的运用，可以极大地提高智能微网的电能质量、稳定性以及供电可靠性 [ 3 ]，因此，做好多种能源管理已成为现代智能微网系统的关键难点之一。国内外学者一直致力于能源管理系统的开发与优化，使之既能满足系统约束，又能兼顾供需双方的管理，有效发挥智能微网的各种优势。文献 [ 4 ] 介绍了加拿大魁北克水电公司的计划孤岛系统，该系统仅在计划的系统维护期间作为一个孤岛运行，因此不使用任何存储或通信系统。文献 [ 5 ] 介绍了美国的CERTS智能微网试验台，该试验台设有蓄电池储能装置，并采用基于以太网的中央通信系统，将能源管理系统和发电机组连接起来，进行分布式发电机组的布点调度。然而，这种通信网络并没有用于智能微网的动态控制。因此，电源具有即插即用的自主控制能力。文献 [ 6 ] 介绍了荷兰的布朗斯伯格假日公园智能微网。该系统配备由两个在公共耦合点连接的电池组组成的中央储能装置，并使用中央控制方法，中央控制器通过GSM通信与调度中心的计算机交换数据。文献 [ 7 ] 介绍了德国的DeMoTec测试智能微网，该系统有多个具有不同优先级的负载，并且有多个自动开关，用于将智能微网划分为最多3个低压孤岛电网。其能源管理系统用于控制发电机，并能够监控系统的运行状态。通信通过单独的以太网通信线路完成，并使用XML-RPC通信协议。文献 [ 8 ] 介绍了雅典大学(NTUA)——希腊国家技术学院实验室规模的智能微网系统，该系统包括两个光伏发电机、一个风力涡轮机、电池储能、可控负载与当地低压电网受控互连。该系统采用分散控制，使用一个多代理系统(MAS)完成运行计划。文献 [ 9 ] 介绍了日本的京都生态能源项目，智能微网由燃气发动机、铅酸电池、两个光伏系统和小型风力发电机连接在偏远的地方组成。能源管理系统利用远程监控技术，通过中央控制器发送控制决策，合理利用的分布式发电单元来满足用户侧需求。文献 [ 10 ] 介绍了中国合肥工业大学的智能微网试验台，该系统控制结构分为两层：本地控制器和中央控制器。本地控制器负责控制馈电总线的功率、电压和频率，自动无缝控制。中央控制器用于启动和关闭智能微网的运行，并根据有关能源波动的预测结果，为每个DG制定最佳计划，并实时做出控制决策和经济调度策略。该系统由符合IEC61970标准的能源管理系统进行管理，包括监督管理和数据采集系统，自动发电控制和电力系统应用软件。文献 [ 11 ] 介绍了中国东福山岛独立型智能微网，该系统采用改进型阀控铅酸蓄电池，以蓄电池组端电压为标准进行模式控制、模式切换和储能保护，并通过实际运行分析，证明了该研究方法的实用性和有效性。 分析研究世界各地的智能微网，其实验条件、用途和目标都有很大的不同。北美主要研究可再生能源发电，通过整合能源管理技术保持发电源的可靠性，侧重于使用分散控制调节分布式发电的电压和频率。欧盟的环保意识水平处于世界前列，智能微网使用储能系统和不可再生发电单元维持电能质量，通过提高能源效率来压缩能源消耗。日本致力于以最佳效率利用可再生能源，其主流的控制技术是使用储能系统的集中控制。中国的智能微网主要用于远程应用，专注于为电力系统提供可靠的可再生能源，主要的控制技术是集中控制和基于代理的控制。 本文将针对智能微网系统中的能源管理建模及其控制策略尝试进行全面而系统的分析。首先从主体架构、主要组成单元以及典型配置等方面介绍能源管理系统的建模；而后介绍了常见的能源管理系统的控制结构及其特征，并对能源管理系统的各种控制策略也加以分析；最后对能源管理系统进行了总结和展望。
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user: 4. 总结 随着可再生能源的快速发展，其在智能微网中的应用将为能源管理系统提供广阔的市场空间。该系统的主要目的是保证孤岛、并网智能微网的正常运行，优化能源调度，提高系统的可靠性，以实现可持续发展。本文根据智能微网能源管理系统的特点和关键能源的分析，介绍了各种能源管理优化算法，包括经典控制算法、元启发式控制算法和人工智能控制算法等，并对其在智能微网或类似系统能源管理中的应用进行了综述，分析了优化算法的特点、性能、可靠性和适用性。简而言之，智能微网中的能源管理应用研究和实用化研究才刚刚开始，相关的算法也不局限于本文所提到的几类，还有许多值得深入研究的应用问题。 由于智能微网的结构日趋复杂和多元化，灵活运用能源管理系统对提高能源利用效率、推动能源改革具有重要意义。能源管理系统能否大规模应用于智能微网，有赖于对新出现的能源管理技术的突破，继续研究和开发性能优良、适用性强的能源管理技术是能源管理系统的发展方向。在实现智能微网稳定安全运行方面，未来能源管理系统可从如下几个关键问题着手研究： 1) 能源管理系统可以有效解决智能微网系统中能源需求与预测之间存在的失配问题和可再生能源出力的不确定性问题，同时为协调多种能源出力互补提供了必要的技术手段，所以能源管理优化算法是智能微网优势最大化的一个重要研究方向。 2) 目前智能微网仍处于研发示范阶段，能源管理系统在智能微网项目中的应用覆盖率尚未达到100%，能源管理在智能微网内部和多个智能微网之间的调度策略还具有很大的提升空间，与此同时，能源管理系统在推动智能微网向商业化、成熟化阶段转变方面发挥着重要作用。 3) 现有的能源管理研究工作主要针对居民用户，对于工商业用户和其他智能微网而言，尚缺乏具有普遍适用的综合效用模型，如何提高能源管理优化算法的普适性，还需要进行深入的探索研究。
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user: 摘要 依据化石产出地层沉积物的古环境重建可为相关古生物的研究提供较详细的背景支撑，但目前有关早期热河生物群的上述研究较少。河北省丰宁县的四岔口盆地早白垩世花吉营组地层埋藏有大型恐龙化石，本文对其中一处化石赋存层位的沉积物进行了有机碳含量(TOC)和总有机碳同位素组成(δ 13 C TOC )分析，结果表明沉积物的TOC和δ 13 C TOC 值显著负相关，且δ 13 C TOC 值整体显著偏轻。这表明当时冀北地区植物的δ 13 C TOC 特征可能是受火山活动影响，即火山喷发释放CO 2 导致大气CO 2 的δ 13 C值变轻且CO 2 浓度增加，从而使植物的δ 13 C TOC 值整体变轻；且随着植物生产力的增大，δ 13 C TOC 值相对偏轻的陆生植物和/或挺水植物对湖泊沉积有机质的相对贡献量增加，δ 13 C TOC 值相对偏重的沉水植物的相对贡献量减少。
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user: 1. 引言 中国辽宁省西部、内蒙古自治区南部，以及河北省北部地区发育良好的白垩纪地层，其埋藏的丰富且精美的热河生物群化石为我们了解一些早期生物形态、分类及演化等提供了重要材料 [ 1 ] - [ 6 ]，也产出了一些影响深远的古生物研究成果。生物演化与其生存环境演变密不可分，恢复热河生物群赖以生存的气候环境状况不仅可以为古生物研究提供有关其生活方式、运动模式乃至灭绝原因等方面的重要参考，也可以使我们更全面客观地认识中生代生态系统、探讨古生物与古环境的协同演化关系及过程，以期为人类及其它生物与地球环境的和谐相处提供参考。 以往对海洋沉积物的研究揭示了白垩纪时期全球气候处于极端温暖的“温室状态” [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，且频繁发生一系列如大洋缺氧、大规模海洋微生物体的更替与灭绝等重大地质事件 [ 11 ] - [ 17 ]。其中特提斯洋及南部大洋沉积物的碳酸盐碳同位素曲线显示在白垩世的Valanginian、Barremian、Aptian、Albian、晚Cenomanian以及Santonian期发生了6次显著的δ 13 C值正偏移，在早Valanginian、晚Barremian、早Aptian (大洋缺氧事件，OAE1a)以及晚Cenomanian期发生了4次显著的负偏移 [ 14 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]，表明全球碳储库和生态系统发生了显著改变 [ 14 ] [ 17 ] [ 21 ]。 热河生物群处于早白垩世的晚Valanginian-中Aptian期 [ 22 ]，当时的陆地生态系统及碳循环对上述全球变化大背景响应的研究比较匮乏。目前少量已报道的相关研究也主要集中在产出大量鸟类及带毛恐龙化石的辽西义县组和九佛堂组地层 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]。两组湖相地层沉积物的总有机碳同位素(δ 13 C TOC )曲线在早Aptian期发生显著正偏移，对应同时期的海洋OAE1a事件，表明该时期热河生物群所处的陆地生态系统的碳循环与海洋的同步响应、热河生物群的进化辐射与大气CO 2 浓度及全球温度的升高密切相关 [ 25 ]。而关于更早时期的热河生物群的相关研究则鲜有报道，这限制了我们对早期热河生物群所在生态系统的全面认识。 冀北四岔口盆地的花吉营组地层埋藏大量早期热河生物群的关键脊椎动物化石，已报道的一些脊椎动物如丰宁原羽鸟(Protopteryx fengningensis)和弥曼始今鸟(Archaeornithurameemannae)分别代表了中生代反鸟类(Enantiornithes)和今鸟类(Ornithuromorpha)两大主要类群的最早化石记录 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]、郑氏始孔子鸟(Eoconfuciusornis zhengi)为基干鸟类(basalbirds)的重要分子 [ 29 ]。2018年以来，在各级政府、部门的支持下，冀北四岔口地区新出土了一些重要的热河生物群化石，其中一件大型恐龙化石赋存于Hauterivian期的花吉营组地层，其地层沉积物为我们认识早期热河生物群生活的陆地生态系统提供了良好的研究材料。
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user: 2. 研究区概况 冀北四岔口盆地位于燕山褶皱冲断带的北部、东西走向的侏罗纪–白垩纪造山系统的东部段 [ 30 ] (图1)。在中生代晚期，燕山褶皱冲断带经历多期褶皱、收缩、伸展和走滑断裂作用，形成了广泛分布的陆相沉积、岩浆作用及变形。四岔口盆地是该时期形成的火山–沉积盆地之一。四岔口盆地的晚中生代陆相地层主要由火山岩、火山碎屑岩和沉积岩组成，由下至上分别为张家口组、大北沟组和花吉营组 [ 27 ]。张家口组主要由流纹质熔结凝灰岩、流纹岩和石英粗面岩等火山岩组成；大北沟组主要由砂砾岩和砾岩组成，其上层时覆有湖相粉砂岩；花吉营组以河湖相和湖相粉砂岩为主，并与多层凝灰岩和凝灰质碎屑岩互层 [ 22 ] [ 31 ]。 图1. 研究地点及其地质背景 本研究中的恐龙化石赋存层位位于四岔口盆地的油坊沟剖面 [ 22 ] 下部，岩性以河湖相和湖相沉积为主，并有凝灰岩夹层(图2(A))。油房沟剖面的SIMS U-Pb测年结果表明本研究中恐龙化石赋存地层的年代居132.5~130.3 Ma间 [ 22 ]。 图2. 大型恐龙化石赋存地层沉积物的TOC和δ 13 C TOC 值随厚度的变化
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user: 3. 材料及方法 在野外，首先对恐龙化石赋存层位及上下地层沉积物进行了采样，采样剖面厚度共计125 cm，采集样品16块；并在恐龙化石赋存层位的31.5~33.5 cm处精密采集黑灰色–灰白色互层页岩样品6块(图2)。 在室内，首先将样品在鼓风干燥机内低温40℃烘干后研磨成均匀粉末(约200目)；然后取50 mg样品在室温下与过量HCl (2 mol·L −1 )充分反应以完全去除无机碳，再用去离子水将样品洗至中性；最后将样品在鼓风干燥机内60℃干燥，再度研磨后待测。样品的总有机碳含量(TOC)和总有机碳同位素组成(δ 13 C TOC )在中国农业科学院利用Isoprime 100-EA稳定同位素质谱分析仪测试分析。其中，TOC的测试精度小于0.5%，δ 13 C的测试精度小于0.2‰。δ 13 C结果采用VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)标准。
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user: 4. 实验结果 早白垩世冀北四岔口盆地大型恐龙化石赋存层位所在剖面沉积物的TOC和δ 13 C TOC 分析结果(表1；图2)表明：1) 沉积物的TOC分布于0.13%~2.31%，均值为1.16% ± 0.70%；δ 13 C TOC 值分布于−34.15‰~−28.24‰，均值为−31.74‰ ± 1.66‰；2) 随着地层年代变轻，TOC整体呈现轻微的增加趋势，δ 13 C TOC 值整体呈现轻微的变轻的变化；3) 在厚度31.5~33.5 cm的灰黑色泥岩与灰白色粉砂岩的互层沉积中，灰黑色泥岩的TOC显著偏高，分布于2.11%~2.31%，均值为2.21% ± 0.10%；灰白色粉砂岩的TOC分布于0.15%~0.54%，均值为0.32% ± 0.20%；4) 互层沉积中，灰黑色泥岩的δ 13 C TOC 值明显偏轻于灰白色泥岩的，灰黑色泥岩的δ 13 C TOC 值分布于−32.40‰~−31.83‰，均值为−32.11‰ ± 0.28‰；灰白色粉砂岩的δ 13 C TOC 值分布于−30.63‰~−28.35‰，均值为−29.85‰ ± 1.30‰；5) 互层沉积物的TOC及δ 13 C TOC 值随着年代变轻呈现的整体变化与剖面的整体趋势相似。 Table 1 The TOC and δ13CTOC values of sediment in the giant dinosaur fossils-occurring strat 厚度(cm) TOC (%) δ 13 C TOC (‰) 厚度 (cm) TOC (%) δ 13 C TOC (‰) −2.0 1.15 −32.28 33.0 2.22 −32.40 2.0 0.17 −28.24 33.1 0.54 −30.55 4.5 1.34 −32.54 34.5 1.45 −32.29 9.5 1.63 −31.99 39.5 0.39 −30.93 12.5 0.13 −28.37 43.5 0.81 −31.63 15.5 1.37 −32.50 51.5 1.63 −33.41 30.0 1.49 −33.03 66.0 1.36 −33.47 31.8 2.31 −32.11 76.0 0.71 −33.26 32.2 0.15 −28.35 90.0 0.95 −31.40 32.4 2.11 −31.83 101.0 2.16 −34.15 32.8 0.25 −30.64 119.5 1.29 −32.86 表1. 大型恐龙化石赋存地层沉积物的TOC和δ 13 C TOC 值
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user: 5. 讨论 早白垩世冀北四岔口盆地大型恐龙化石赋存层位所在剖面沉积物的TOC与δ 13 C TOC 呈显著的负相关(图3)。沉积物的TOC主要受沉积时期的初级生产力或影响有机质保存的氧化还原状况影响 [ 32 ] [ 33 ]。假设本研究中剖面沉积物TOC的逐渐增加主要反映沉积物有机质的保存能力增强，即相对富 12 C的TOC在湖底的沉积增多，这会导致湖水和大气中的 13 C含量相对增加，以此为无机碳源进行光合作用的植物的δ 13 C TOC 值也应变重 [ 21 ] [ 34 ]。这与实际上沉积物的δ 13 C TOC 值逐渐偏负的结果相矛盾。因此，本研究剖面沉积物TOC的逐渐增加倾向于反映初级生产力的增大，这与深海碳酸盐碳同位素曲线指示的全球生产力在早白垩世Huaterivian期整体明显增加 [ 14 ] [ 17 ] 的背景相符(图4(f))。 图3. 大型恐龙化石赋存地层沉积物的TOC倒数和δ 13 C TOC 值相关关系 图4. 大型恐龙化石赋存地层沉积物的有机碳记录与全球记录的对比(曲线a、b引自 [ 25 ]，c、d为本研究结果，e、f和g引自 [ 17 ]；b、d中黑色虚线指示本研究中沉积物的δ 13 C TOC 均值，浅蓝色虚线指示中国辽西地区早Aptian期C3阶段沉积物的δ 13 C TOC 均值 [ 25 ]，绿色虚线指示现生植物的δ 13 C TOC 均值) 湖相沉积物的δ 13 C TOC 值主要反映其不同来源有机质δ 13 C TOC 值的加权平均 [ 35 ]。有机质主要包括由入湖水流带入的周边的陆生植物和以浮水植物和沉水植物为主要贡献者的内源水生植物 [ 36 ]。在光合作用过程中，陆生C 3 植物和挺水植物都以大气CO 2 (现代大气CO 2 的δ 13 C值约−7‰)为无机碳源，因此它们的δ 13 C TOC 值类似，分布于−35‰~−22‰ [ 37 ]；沉水植物以湖水中的溶解性碳酸氢盐为无机碳源(δ 13 C约0‰)，δ 13 C TOC 值较前两种植物的偏重，分布于−20‰~−12‰ [ 38 ]。本研究中，随着沉积物TOC的增加，其δ 13 C TOC 值逐渐偏轻可能指示当时陆生等植物的生产力增大，且δ 13 C TOC 值偏轻的陆生和/或挺水植物所占湖泊沉积有机质的比重增加，而δ 13 C TOC 值偏重的沉水植物所占的比重减少。 此外，本研究中剖面沉积物的δ 13 C TOC 值分布于−34.15‰~−28.24‰ (均值约−31.74‰)，显著轻于现生陆生C 3 植物的δ 13 C TOC 值(−35‰~−22‰，均值约−27‰ [ 37 ] )，表明该时期沉积物的δ 13 C TOC 值除受有机质组成变化产生轻微偏负的趋势外，也受其它因素的影响整体变轻。本研究剖面沉积物的δ 13 C TOC 值与辽西地区早Aptian期C 3 地层的显著负偏的δ 13 C TOC 值(−32.2‰~−27.0‰，均值约−30‰ [ 25 ] )相近(图4)，而C 3 地层δ 13 C TOC 的负偏主要是由于火山喷发 [ 25 ]，且利用不同材料估算的大气CO 2 浓度曲线显示早白垩世Hauterivian-Albian期间大气CO 2 浓度只存在轻微波动(图4(g)) [ 17 ] [ 39 ]，表明冀北地区有可能在Huaterivian时期因火山喷发带来的大气CO 2 的相关变化与辽西地区早Aptian期的类似。由于火山喷发释放大量CO 2 (δ 13 C值约−5‰~−7‰ [ 25 ] )，致使植物光合作用所需要的无机碳源的δ 13 C值轻于现代大气CO 2 的，由此导致早白垩世Huaterivian期植物的δ 13 C TOC 值整体轻于现生植物。此外，因火山喷发而增加的大气CO 2 浓度也会对植物δ 13 C TOC 有负偏的影响(约−0.02‰/100 ppm [ 40 ] )。变轻的大气CO 2 δ 13 C值和增加的大气CO 2 浓度共同导致Huaterivian期冀北四岔口盆地沉积物δ 13 C TOC 值的相对负值。此外，火山喷发会携带大量温室气体进入大气层中，这将导致相应的温度上升；深海氧同位素曲线指示全球温度在早白垩世Hauterivian-Barremain期开始快速回升(图4(e))，地球逐步进入温室状态，海洋生产率达到最高点 [ 17 ]，本研究的结果也与这一全球背景相符。
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user: 6. 结论 本研究对早白垩世冀北四岔口盆地花吉营组的大型恐龙化石赋存层位所在剖面的沉积物进行了TOC和δ 13 C TOC 的测定分析。结果表明冀北地区Hauterivian期沉积物的TOC分布于0.13%~2.31%，δ 13 C TOC 值分布于−34.15‰~−28.24‰，且随着年代的变轻，整体剖面及局部互层沉积物的TOC均呈现轻微增大的趋势，δ 13 C TOC 值均呈现轻微变轻的趋势。统计分析表明沉积物的TOC和δ 13 C TOC 值呈显著的负相关。本研究剖面沉积物整体偏负的δ 13 C TOC 值可能是由于火山喷发释放大量CO 2 ，致使大气CO 2 的δ 13 C值变轻且CO 2 浓度增加，从而导致当时植物的δ 13 C TOC 值整体变轻。此外，沉积物TOC的逐步增加表明当时植物的生产力的增大，在此背景下，沉积物的δ 13 C TOC 值逐渐变轻可能是由于不同来源的湖底沉积有机质的相对含量发生变化，即δ 13 C TOC 值相对偏轻的陆生和/或挺水植物的相对含量增加，而δ 13 C TOC 值相对偏重的沉水植物的相对含量减少。本文主要从沉积物的TOC和δ 13 C TOC 方面对化石埋藏初期的环境状况给予推断，但对其机理的解释有待多指标研究的进一步验证，以提供更全面的古环境信息。
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user: 摘要 本文采用升流式填充床厌氧反应器，探究了HRT (12、14、16、20 h)和COD/ S O 4 2 − (0.6、0.7、0.8、0.9、1)以及硫酸盐负荷(1.5、3、4.5、6、7.5 kg/(m 3 ·d))对反应器长期性能的影响。当HRT从12 h延长到16 h时，进水硫酸盐去除率从(68.53 ± 4.42)%增加到(89.90 ± 1.89)%，并且在20 h和24 h时均保持在90%以上。当COD/ S O 4 2 − 为1时，硫酸盐去除率高达(91.59 ± 3.53)%。当COD/ S O 4 2 − 比为0.6时，硫酸盐去除率仅为(62.85 ± 5.47)%。当硫酸盐负荷为1.5、3 kg/(m 3 ·d)时均有90%以上的良好的硫酸盐去除率，当硫酸盐负荷高于4.5 kg/(m 3 ·d)去除效果不佳。研究结果表明当HRT为16 h且在COD/ S O 4 2 − 为0.9时，且硫酸盐负荷低于4.5 kg/(m 3 ·d)时硫酸盐还原菌(SRB)具有优异的处理高硫酸盐废水的能力。
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user: 1. 引言 在废水的生物厌氧处理中，可以通过硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化物将其去除。对于高有机物硫酸盐废水，厌氧发酵去除有机物的同时可以同步去除硫酸盐，但硫酸盐的含量会影响产甲烷效能 [ 1 ]。虽然大部分工业废水生产硫酸盐废水具有高硫酸盐和高有机物质，但一些工业废水如酸性矿井排水、地下水等有机物含量低，这意味着需要额外的碳源去除废水中的硫酸盐。 COD/ SO 4 2 − 比也是影响硫酸盐还原菌在厌氧环境中竞争优势的一个比较重要的因素。随着硫酸盐负荷的增加，系统中的硫化物就会增加，对SRB、MPB以及AB等都会产生抑制作用，导致硫酸盐去除率降低。赵毅等利用硫酸盐还原菌还原青霉素废水中的 SO 4 2 − 的试验结果发现 [ 2 ]， SO 4 2 − 负荷是影响 SO 4 2 − 还原效果的重要因素。当 SO 4 2 − 浓度为800~2000 mg/L，硫酸盐的负荷率(Ns)为5、7、9和10 kg/(m 3 ·d)时， SO 4 2 − 去除率分别为93.2%、86%、82%和76%。LU X等研究观察到 [ 3 ] 当SLR小于2 g·L −1 ·d −1 时保持相对稳定的硫酸盐还原率(83.0%)，而当SLR持续增加时硫酸盐还原率迅速下降。 水力停留时间(HRT)是一个重要的运行参数。较高的HRT意味着需要更大的建筑面积和更多的能源消耗。水力停留时间也会影响SRB和MPB之间的竞争。相比MPB来说，较短的HRT更加有利于SRB的生长。因为较长的HRT，会降低了硫酸盐负荷，影响了SRB的微生物优势。但是较短的HRT即较快的上升流速会造成系统紊乱以及硫酸盐还原菌来不及利用底物等问题。 在处理含硫酸盐废水的试验研究中采用过的反应器有上流式厌氧污泥床反应器(UASB) (LU X 2016)、膨胀颗粒污泥床(CHOU， 2011)、膜反应器(VALLERO， 2005)、厌氧流化床反应器(KAKSONEN， 2003)、水平流动厌氧反应器(DAMIANOVIC， 2007)以及填充床厌氧反应器(SILVA， 2002)等。 本文采用了升流式填充床厌氧反应器来探究水力停留时间、进水COD/ SO 4 2 − 比以及硫酸盐负荷对SRB细菌处理含硫酸盐废水的影响，同时对系统反应过程中电子硫和硫平衡进行了深入分析。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 反应器与基质 本研究中使用的升流式厌氧填充床反应器构成如图1所示。生物反应器尺寸为Ø 9.5 cm × 70 cm，有效容积为4.5 L。进水采用人工配水，Na 2 SO 4 和葡萄糖分别用作硫酸盐和有机碳。氮源和磷源分别采用NH 4 Cl和KH 2 PO 4 ，并保持COD:N:P = 200:5:1。投加一定量的NaHCO 3 和Na 2 CO 3 将pH控制在7。同时添加一定量的微量元素。 图1. 试验装置示意图 2.2. 分析方法 取样经0.45 μm聚醚砜膜过滤后进行测量分析。根据APHA标准方法测量COD，硫酸盐和硫化物以及挥发性悬浮固体(VSS)。为了去除水中溶解性硫化物对COD测量的影响，样品在测量之前需要先用H 2 SO 4 酸化，然后用氮气搅拌5分钟 [ 4 ]。测定pH和ORP采用多参数水质测量仪测定。 高通量测序实验方法：微生物群落结构的研究对生物样品16SrRNA的V4-V5区基因进行测序。主要测序流程包括：环境样品DNA抽提；设计合成引物接头；PCR扩增与产物纯化；PCR产物定量与均一化；构建PR文库；Illumina测序。 2.3. 启动与驯化 将取自中国徐州中国矿业大学南湖污水处理厂(A 2 /O工艺)的厌氧区的活性污泥加入升流式填料床厌氧反应器中。混合后的污泥的总挥发性悬浮固体(VSS)为9.50 g·L −1 。在启动阶段，水力停留时间保持在12 h。在进水COD为1000 mg·L −1 和 SO 4 2 − 为500 mg·L −1 (COD/ SO 4 2 − = 2)条件下进行驯化。当硫酸盐去除率达到90%以上时，63天驯化结束，硫酸盐还原菌富集完成。