DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 2. 基于代理的跨站脚本防御框架模型 我们构造的基于代理的跨站脚本防御框架模型如图1所示。防御模块由分析引擎和处理引擎两大部分组成。分析引擎的功能是对数据进行重编码、去除干扰和整理标签处理，为下一步的处理引擎提供预处理之后的数据以及数据基本特征。处理引擎的功能是对分析引擎传入的数据进行非法标签、非法事件和非法引用的处理，确认无风险后进行放行，并将此次处理记录日志。该框架模型能够对合法标签进行放行，为客户端提供多功能的访问体验通过正确识别HTML标签，对跨站脚本攻击进行有效的防御。 图1. 基于代理的跨站脚本防御框架模型
system: [SYSTEM]

user: 5. 结束语 在保证数据完整性与安全性的前提下，本文提出了一种基于代理的跨站脚本漏洞的防御方法，并进行了实验分析和验证。研究表明，本文算法不仅能有效防御跨站脚本攻击，而且还可以放开传统的Web应用对于标签的使用限制，丰富了客户端用户的体验，同时，一定程度上减少了误报率，能够很好的对跨站脚本进行防御。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为解决西北地区水资源短缺问题，“东水西送”工程设想将渤海水经内蒙古引入新疆，填充沙漠中的封闭构造盆地，得到一系列人造海，可以发挥压沙、增湿、提盐、调温、蓄能、养殖等功能，对其中工程难度、运行耗能、盐碱化、水汽损失、资金投入等问题进行了探讨，并综合霍有光方案和陈昌礼方案，建议将工程分为六期，由近及远，分步实施。 关键词 :罗布泊，水资源，沙尘暴，引渤入疆，抽水蓄能 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 我国西北地区有广袤的土地资源，光照充足，但是由于干旱缺水导致生态环境恶劣，土地资源难以开发利用 [ 1 ] 。只要有足够的水资源，该地区就能扩大耕地，发展现代农业，增加粮食产量，吸纳大量人口，很大程度上解决我国的耕地安全、粮食安全、人口安全问题。我国的“南水北调”工程是在陆地上将南方的淡水资源调配到北方，但总的淡水资源并无增加。因此有学者打破思维定势，将目光投向大海，提出陆海统筹，利用海水自然蒸发获取淡水资源的思路，也即是调渤海水入新疆，“东水西送”的工程设想。 “东水西送”工程有“海水西调”、“海水西送”、“引渤入新”、“引渤入疆”等不同称呼，基本思路是从渤海西北海岸提送海水达到海拔1200米高度，然后从内蒙古自治区开始，往西穿越沙漠，将海水引入新疆的罗布泊，填充沙漠中的干盐湖、咸水湖和封闭的构造盆地，构成一系列人造海。大量海水依靠西北地区的光热资源自然蒸发，湿润空气，增加降雨，从而达到治理沙漠、沙尘暴，增加淡水资源，彻底改变西北地区极度缺水状态的目的。 由于该工程构想规模宏大，影响深远，故引起较大争论。本文尝试对已有观点进行归纳，对一些问题进行初步探讨，以便于抛砖引玉，共同为解决我国西北地区水资源缺乏问题提供一些理论构想。当然，无论如何争论，中国西北地区缺水的严酷现实摆在眼前，我们需要的是提出更多开源节流的可选方案，从中找到切实可行的解决途径去加以实施，实现人与环境的协调发展。
system: [SYSTEM]

user: 2. 已有方案构想 “东水西送”这一宏大的工程设想从提出至今已有二十余年，霍有光自1997年在《科技导报》、《中国科技论坛》等刊物上提出了东水(渤海)西调改造北方沙漠带的设想 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。2005年9月，该学者的专著《海水西调与再造西北》得以出版。2006年，国务院研究室向国务院上报了《关于研究实施“海水西送工程”的建议》。2008年10月，举办了全国首次《陆海统筹“引渤济锡”发展战略研讨会。2010年11月，在乌鲁木齐联合举办了《(新疆首届)“陆海统筹，海水西调”高峰论坛》，得到媒体广泛报道，引起国内外的极大关注。 霍有光经历过无数次修改后，提出了最便利的调水路线，如图1所示：从天津附近的渤海口取水，逐级提升海水到乌兰察布市的黄旗海(海拔1264米~1266米)，总调水路线为440公里。然后由黄旗海–库布齐沙漠–毛乌素沙漠–腾格里沙漠–乌兰布和沙漠–巴丹吉林沙漠，走河西走廊戈壁滩，至玉门镇北的疏勒河(海拔约1300米)，主干调水线路全长约1900公里。然后利用疏勒河“自东向西流”的天然河道(大约550公里)，不用开挖、衬砌，自流进入塔里木盆地之东缘的罗布泊(海拔780米)，还可进一步引至艾丁湖(海拔−155米)。从罗布泊到艾丁湖的直线距离仅180公里，可获得930余米的落差，能够补偿渤海水西调工程所耗费的部分电能。 这条线路走向在阴山以南，也被称为“内线”，而另一位学者陈昌礼教授提出的方案则走阴山以北 [ 6 ] [ 7 ] ，被称为“外线”。基本思路为：从渤海西北海岸提送海水达到海拔1200米高度，到内蒙古自治区东南部，再顺北纬42˚线东西方向的洼槽地表，流经燕山、阴山以北，出狼山向西进入居延海(海拔820米)，绕过马鬃山余脉进入新疆，然后分三支，往北注入准噶尔盆地，往南注入罗布泊，中间则注入吐鲁番盆地。 图1. 引渤入疆的内线和外线方案 两种方案各有利弊，两人为之争论不止。霍有光提出的内线方案，基本沿北纬40˚线，具有路线短、见效快的特点；陈昌礼提出的外线方案，基本沿北纬42˚线，具有规模大、收益高的特点。因此，宜将内线方案作为近期目标，外线方案作为远期目标，采取“早规划，早设计，量力而行，先近后远，分步实施，分步受益”思路，使工程能够在有效益的基础上持续实施，避免前期投入过大。 我国西部大开发以来，西气东输、西电东输、西煤东输等项目已顺利实施，而“引渤入疆”工程作为解决新疆缺水问题的大胆设想，可以先期进行一些理论探讨，便于与其它可选方案进行比较。
system: [SYSTEM]

user: 4. 工程效益探讨 “东水西送”工程将海水引入西北地区的沙漠戈壁，形成人造海，可以遏制沙尘暴，也可作为水汽供应源，湿润空气，增加降雨量，改善生态环境。同时还可发展盐化产业、养殖业、种植业、旅游业等等，产生效益是多方面的，是一个持续受益的工程 [ 2 ] - [ 10 ] 。工程效益可主要归纳为以下几点： 1) 减少沙尘暴尘源 在“东水西送”工程沿线的沙漠中，将形成一系列人造海，总面积可以达到数万平方公里以上，从而镇压沙尘暴尘源。据央视国际《科教新闻》介绍，干涸的罗布泊湖底在太阳暴晒下，沉积在泥土层中的盐类物质风化成不足0.02微米的微小颗粒，在同等风速下，起尘量是沙尘的16.7倍。而罗布泊地区恰恰处于北半球的西风环流带，西风环流可将这些沙尘或盐尘吹到亚洲东部甚至更远的太平洋地区，导致沙(盐)尘天气。若恢复罗布泊历史水面2万平方公里，则将大大减少起尘面积。建成其它的人造海，如黄旗海、桑根达来–宝沙岱人造海、库兰图庙人造海、居延海等，可以减轻华北平原的沙尘暴天气，减轻飞沙对包兰线、京包线、包白线和包神线等铁路的威胁。只要海水注入这些人造海，海面覆盖的沙(盐)尘在大风时就不再扬起，护土压沙的效果将立竿见影。 2) 补充西北淡水资源 罗布泊等人造海自然蒸发，将大大增加各水汽交换单元山区降水量，在回流人造海的过程中，将增加西北地区的淡水资源，便于发展农业和绿化，进一步治理沙漠，减弱沙漠尘沙流动，减少沙尘暴尘源。一部分水汽往南逃逸到青藏高原，在三江源头形成降水，将减轻三江源头的沙化过程。一部分水汽往东逃逸到华北平原，也会增加华北平原的降雨量。其中黄河流域受益较大，流量增加后将补充上中游沿线的耕地用水和居民饮水。可以预见，西北地区淡水资源增加后，可进一步扩大农业种植面积，并发展机械化现代农业，昔日的荒漠戈壁将成为中国的又一重要粮仓，为保障粮食安全提供坚强后盾，使经济发展具备坚实基础。 在西北地区的淡水资源增加后，植树造林的面积将得以扩大。在绿化沙漠、治理沙漠的同时，可以吸收存储大量的二氧化碳温室气体，为减缓全球气候变暖做出重要贡献。冬季取冰制淡水并储存起来，合理使用，就可在数千公里的调水沿线打造出一条数千米宽的防风固沙林带，既可起到保证工程正常运行的作用，又可防沙治沙、节能减排，成为一道靓丽的“绿色”长城。海水自然蒸发的附带效益是降温作用，在夏季大量的水汽蒸发使得气温有所降低，而在冬季由于大量海水的储热作用，又使得气温不至于过低，这对于改善气候有良好的促进效果。增加的植树造林面积也同时将太阳能用碳的形式固定下来，并兼有蒸腾降温、覆盖保温等效果，对气候改善也是有利的。 3) 获取海盐及其它资源 人造海的自然蒸发过程，实质上就是太阳能海水淡化过程。西北地区丰富的光照资源将变废为宝，既晒盐又晒水。蒸发形成湿气和降水来改善沙漠的生态环境，留下的是浓度提高的盐水，可利用火力发电的余热来进一步浓缩盐水。依托沙漠人造海晒盐与发展盐化产业，既可对冲调水的成本，也可节约沿海地区盐场晒盐所用的土地。 盐是重要的化工原料，发展盐化工业附加值更高。渤海水含盐量为23克/升~31克/升，30立方米左右海水就能提炼1吨盐，效益十分可观。海水中还含有其它重要资源，如每升海水中含0.03克的氘，在核聚变时释放的能量相当于300升汽油燃烧释放的能量，可以提取并存储起来，在未来核聚变技术成熟时将发挥重要价值。制成品要运输出去，可考虑将引水渠道作为运河使用，用廉价的航运来完成这一任务，同时航运还可以运送煤炭等其它物资。对于附加值高的物品，可以考虑在沿线建设高速公路来运输，加快物流速度。因此，“东水西送”工程同时可作为一个交通工程，获得一条东西向的大运河，一条东西向的高速路。 4) 发展海水养殖和种植业 人造海不仅是盐产地，而且也是一种新型“农田”，可用于养殖盐藻、卤虫、轮虫、螺旋藻、某些耐盐鱼种和鸟禽等新形态农产品。如轮虫是虾、鳖、螃蟹的优良活饵料，在我国盐湖中已发现12个盐水种轮虫，其中最高耐盐上限可达165克/升。 沙漠人造海周边形成的盐沼带、滩涂可以种植盐生植物，如海篷子、大米草、碱篷、盐蒿等，作为饲料或燃料。盐生植物还可用于生物治污，如种植芦苇吸收富营养化渤海水，收割后用来发展造纸产业。新疆艾比湖一望无际的芦苇荡便是很好的例子。同时，渤海水被部分调走后，黄海水会自然进行补充，促进海水大循环，从根本上治理渤海污染。 5) 发展海水抽水蓄能产业 “东水西送”工程沿线有高差起伏，利用这个特点可以发展抽水蓄能，与内蒙古、甘肃、新疆的风电、光伏联合运行，水风光互补，可输出清洁稳定的电力资源。 调水可选起点葫芦岛市、沿线的朝阳市是国内少有的风能资源丰富的地区，年均风速大，风况稳定，据查明可开发风力资源1100万千瓦以上。临近的赤峰市是内蒙古的风能资源富集区，易于开发的风能资源在1800万千瓦以上。这些连续性差的电力资源正好可用于渤海水提升，在有较好调蓄水库的情况下，能够稳定地将渤海水提升到内蒙古高原。 罗布泊地区风力资源非常丰富，据统计，大于5米/秒的风力资源年均有202天，其中6级以上的大风有100多天。罗布泊湖心区地形非常平坦，恢复罗布泊水面后，风电杆可以竖立在人造海中，完全可以实现海水养殖业与发展风电产业并举。而塔克拉玛干沙漠(包括罗布泊地区)的光热资源在我国各沙漠中占第一位，年日照时数可达3000~3500小时，光伏发电大有可为。强大的风电、光伏电能可利用“西电东输”干线输送，也可就地为盐化工业提供能源，提高经济附加值。 由于“东水西送”工程的末端水位高程逐渐下降，水力发电后可作为提水耗能来源。可考虑新建一条“西电东输”电力干线，用于协调提水和发电的电力平衡，同时可以把甘肃、新疆的大量电力稳定输送到东部的华北平原，为京津冀地区提供清洁能源。因此，“东水西送”工程同时也是一项“西电东输”工程，以及与之配套的一系列抽水蓄能工程。 6) 打造沿线绿色旅游产业 恢复罗布泊水面后，将带来重大的旅游价值，例如以色列的死海就是国际旅游胜地。罗布泊地区有楼兰古城等历史文化遗迹，在交通和住宿便利后，将迎来大量海内外游客。除罗布泊外，“东水西送”工程沿线将出现多个人造海，游客不仅可以沿途观赏草原、海景，还可以观赏独特的沙漠景色。形成旅游带之后，将出现一些新兴城市，吸纳大量人口，从事工程维护、农业种植、盐化产业、旅游服务等，并逐渐发展与之配套的教育、医疗等产业。 总之，“东水西送”工程在综合利用后，将是一项高效经济的海水淡化工程，可同时获得蕴藏丰富的淡水资源和富有价值的海盐资源，将出现若干内陆人造海，若干海水抽水蓄能电站，配套建设一条“西电东输”的电力干线，一条东西向的大运河，一条东西向的高速路，获得一条东西向的绿化防护林带，一条具备独特景观的旅游线路，将产生十分可观的经济效益和生态效益。
system: [SYSTEM]

user: 5. 工程方案探讨 “东水西送”工程效益大，投资也大，为了用好每一份资金，必须充分发挥市场机制的作用。按照“谁受益，谁投资”的思路，除了国家进行总体规划和管理外，要鼓励国内外投资者参与项目开发，以市场化手段推进工程建设。比较霍有光和陈昌礼的引渤入疆方案，霍有光内线方案是从天津引水，需要经过华北平原人口稠密区，工程量虽节省，但拆迁费用高，总投入不一定最省，故要进行方案比较，如果可行，不失为一条便捷路线。另外，如果使用原有河道，工程上最经济，但缺点是原有淡水水系遭到破坏，同时引起的盐碱化问题不易控制。陈昌礼外线方案从葫芦岛引水，路线长，但主要经过盐碱地，拆迁较易解决，适于引用较大流量，以充分发挥海水西调的作用。综合起来看，将内线方案作为近期目标，外线方案作为远期目标较为合适，将工程分为六期，如图2所示： 图2. 引渤入疆的六期方案 1) 第一期工程 该期工程为前期验证工程，同时也是一个海水抽水蓄能工程。考虑沿秦皇岛市–承德市–滦河上游–桑根达来一线，年引用100~200亿立方米渤海水到内蒙古高原，主要采用双线隧洞方案，建设一系列抽水蓄能梯级电站。此线路经过山区地形，拆迁费用低，便于设置合适的调蓄水库，尽量减少海水盐碱化的危害。该期工程完工后，将获得一系列抽水蓄能电站，配合周边的风能和光伏发电，能够减少弃风弃光现象，同时也提高电网的调峰能力。由于在内蒙古高原形成较大库容的人造海，使得该电站群的最大特点是具备年调节功能，适合在冬季就近向京津冀地区输送清洁电能，减轻雾霾天气。 2) 第二期工程 该期工程为初步受益工程。从桑根达来往调水内线和外线扩展，开挖渠道，将渤海水在内蒙古高原展开，东北方向扩展到达来诺尔–查干诺尔一带，西南方向扩展到乌兰察布市的黄旗海，填充沿线低洼地带干涸的盐碱地和咸水湖，形成人造海，达到“引渤济蒙”的效果，初步获取海水压沙、增湿、提盐、蓄能的综合效益，为“引渤入疆”的内线和外线作进一步准备。初步形成人造海后，可以验证防沙治沙、海水养殖的效果，研究海水淡化工艺和人造海对周边地区盐碱化的危害程度，为下一步大规模工程展开做好准备。 3) 第三期工程 该期工程增加调水能力。可考虑在秦皇岛市–葫芦岛市一线，增加新的调水通道，提高渤海水的调水量，力争达到年引水量1000~2000亿立方米的远期规划，使工程效益得以充分发挥。可从葫芦岛市附近取水，经朝阳市，过赤峰市，利用西拉木伦河谷地，延伸到锡林郭勒盟，采用闸坝方式，沿地势较为平坦的路线，修建一条宽200米，水深20米的主干渠，利用当地丰富的风电资源和太阳能资源，将水位逐级提升，最后到达第二期工程完工后形成的咸水湖。这样，既可保证海水西调内线方案有充足的调水量，又为海水西调外线方案做准备。同时，可按霍有光方案中规划，直接从天津调水到黄旗海，以增加渤海水调用量。为避免拆迁困难，可主要采用隧洞方案，造价虽高，但对周边环境影响小。该线路可同时作为海水蓄能项目，提高京津冀及环渤海地区的供电能力。 4) 第四期工程 该期工程实施霍有光“引渤入疆”内线方案。从黄旗海开始，向西经包头市到达乌梁素海，在狼山、阴山南侧通过黄河的河套地区，然后穿越乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠、河西走廊戈壁，到甘肃的嘉峪关附近，再利用疏勒河故道，自流进入罗布泊。整条路线基本在北纬40˚线附近，为了在尽量增大引水量的同时降低工程难度，在通过黄河的河套地区时不穿越黄河，届时该处将出现两条河相向流动的奇观。在条件允许的情况下，第四期工程和第三期工程可同时进行，便于在渤海水引用流量增大后，即可顺利引入罗布泊，尽快发挥工程效益。进入罗布泊时，如果要尽量存留淡水资源，也可不使用疏勒河故道，而是新开防渗渠道，在降水增多后，届时疏勒河可望恢复河水流动景象。 5) 第五期工程 该期工程初步实施陈昌礼外线方案。从内蒙古达来诺尔–查干诺尔开始，将渤海水引入浑善达克沙地，逐渐形成若干人造海，镇压沙尘暴源头，然后继续向西跨过集二铁路，大致沿北纬42˚线附近，沿阴山、大青山、狼山以北东西向槽地，进入巴丹吉林沙漠北沿的拐子湖(海拔970米)，向西注入居延海(海拔820米)，逐渐扩大拐子湖和居延海，形成约2000~5000平方公里的水面。 6) 第六期工程 该期工程完成“引渤入疆”完整方案。注满居延海后，水面海拔达到约1000米，再引水绕过马鬃山余脉，向西进入新疆。从地形上看可分三支，北支引入新疆的准噶尔盆地，中支进入吐哈盆地，南支引入罗布泊。南支在第四期工程中已经完成，不必新增，但如果前期工程规模较小，调水量不足，则可开辟南支，增加罗布泊人造海面积。中支可由罗布泊引水，距离更近。主要是北支，通过北疆盐池–三塘湖一线北西向槽地，进入古尔班通古特沙漠，然后向西注入玛纳斯湖(海拔257米)和艾比湖(海拔189米)。该条线路虽长，但高程逐渐下降，工程并无太大难度，还可利用落差逐级发电，回收电能。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结语 渤海深嵌入我国北方大陆，利用地利之势便于陆海统筹，将渤海水引入我国大西北，利用该地区丰富的光热资源，进行海水自然蒸发淡化。一方面湿润空气，增加降水，一方面得到海盐，经济效益明显。工程实施后，渤海水将沿人工渠道从东向西流动，在国民经济中发挥同长江、黄河相似的重要作用，由于流动的是海水，不妨称之为“海渠”。 “东水西送”工程不会改变我国陆地上其它地区原有水资源的数量，可以达到遏止沙尘暴源头，发展盐化工业，海产养殖业，保障西北绿化植被的作用。工程需要克服的巨大地形高差也可以化害为利，可规划为具备年调节能力的抽水蓄能电站群，然后与西北地区的风电、光伏发电联合运行，减少弃风弃光现象，充分利用可再生能源，为节能减排做出贡献。 在以往学者对这一工程设想的基础上，本文进行了总结和探讨，提供一点浅见。由于“东水西送”工程投资大，效益大，对水资源调配、西北地区气候、国民经济各要素都有深远的影响，因此需要反复讨论，取得共识，形成合力，循序渐进，才能使这一宏大构想落于实地，为解决西北地区水资源短缺的现实问题提供合理的可选方案。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文以2-二甲氨基吡啶作为一种有机催化剂，催化α-溴代肉桂醛、1，3-二羰基化合物在二氯甲烷中反应合成了一系列2H-吡喃类化合物。该方法具有环境友好、操作简单的特点。 关键词 :2-二甲氨基吡啶，2H-吡喃，催化，合成 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 吡喃不仅具有抗菌、抗癌、抗病毒、抗炎、抗氧化剂等作用，而且可作用于中枢神经系统的受体，在医药和农药领域应用广泛 [ 1 ] - [ 7 ] 。因此，该类化合物的合成研究受到人们的关注。 近年来，路易斯酸 [ 8 ] [ 9 ] 、布朗斯特酸 [ 10 ] [ 11 ] 、酶 [ 12 ] 、手性二芳基脯氨醇硅醚 [ 13 ] 等已被应用于吡喃衍生物的催化合成，这些方法具有产率高，底物普适性好，催化剂可循环使用的优点，遗憾的是有的方法存在使用过渡金属催化剂或反应条件苛刻等不足。寻找一种绿色、操作简单的方法构建吡喃化合物仍然是值得深入研究的课题之一。因此，本文提出了一种无金属条件下2-二甲氨基吡啶(2-DMAP)催化α-溴代肉桂醛和1，3环己二酮合成2H-吡喃类化合物的方法(反应式如式1所示)，考察了溶剂的种类、催化剂种类及氧化剂种类等因素对反应的影响，同时对反应底物的普适性进行了研究。 Scheme 1. Synthesis of 2H-pyrane derivatives 式1. 2H-吡喃衍生物的合成
system: [SYSTEM]

user: 2. 实验部分 2.1. 仪器与试剂 美国Varian inova-400型核磁共振仪(400 MHz， TMS)；美国Thermo Fisher Scientific Q-Exactive高分辨质谱仪；瑞士Büchi B-560型熔点仪；上海顾村电光仪器厂ZF-I型四用紫外仪。2-二甲氨基吡啶(北京百灵威科技有限公司)，所用药品及试剂均为市售分析纯，用前未经处理。α-溴代肉桂醛的合成参照文献 [ 14 ] 。 2.2. 2H-吡喃类化合物的合成 将装有α-溴代肉桂醛(0.3 mmol)、1，3-二羰基化合物(0.6 mmol)、35%过氧化氢水溶液(0.6 mmol)、催化剂2-二甲氨基吡啶(0.06 mmol)和2 mL二氯甲烷的耐压管在100℃下磁力搅拌反应16 h，冷却至室温，用乙酸乙酯(3 × 15 mL)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，抽滤除去干燥剂，将所得滤液减压旋除得残余物，经柱层析分离(V 石油醚 :V 乙酸乙酯 = 20:1)得到目标产物。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本文提出了一种无金属条件下，2-二甲氨基吡啶催化1，3环己二酮和α-溴代肉桂醛合成2H-吡喃类化合物的方法。该方法具有操作简单、原子经济性好和产率高等优点，丰富和发展了2H-吡喃类化合物的合成策略。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 [目的]：通过对云南省个旧市矿区周边进行土壤采样，筛选出耐Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株并且对其Cd 2+ 和Pb 2+ 耐受性进行评价和系统发育分析。[方法]：采用平板法进行微生物菌株分离和Cd 2+ 、Pb 2+ 耐受性评价，基于16SrDNA和ITS序列对耐受Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株进行系统发育分析。[结果]：共筛选到耐重金属Cd 2+ 微生物57株，其中细菌39株，真菌18株；耐重金属Pb 2+ 微生物161株，其中细菌121株，真菌40株。对178株菌株耐受性研究发现，细菌在100 mg/L Cd 2+ 浓度和2000 mg/L Pb 2+ 浓度下耐受性最好，达28.9%和32.2%，真菌在1000 mg/L Cd 2+ 浓度耐受性最好，达27.6%，真菌在不同Pd 2+ 浓度处理下耐受性均表现出一致为25.0%。菌株对Pb 2+ 的耐受性明显好于Cd 2+ 。通过16SrDNA和ITS序列和系统发育分析，经鉴定S73-1菌株属于肠杆菌属(Enterobacter)细菌，S156-1为不动杆菌属(Acinetobacter)细菌，IS73-1为根霉属(Rhizopus)真菌。 关键词 :矿区，镉抗性菌株，铅抗性菌株，系统发育分析 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 云南省个旧市是我国有名的“锡都”，具有历史记载的矿业发展有二千多年的历史。由于长期利用土法炼矿，导致矿区周边的环境受到严重破坏。郑国强等 [ 1 ] 研究矿区土壤时发现Pb属于强度污染。黄玉 [ 2 ] 等研究个旧矿区矿业活动对土壤重金属的累积贡献，结果表明矿业活动区重金属累积贡献率排序为Pb > Zn > As > Cu > Cd > Cr > Hg，Pb、Cd、As、Zn、Cu与矿业活动关系密切，矿业活动区Pb、Cd、As均表现为极高累积和极高风险。宋雁辉等 [ 3 ] 在研究中发现个旧乍甸的农田土壤中Pb、Zn、Cu、Cd、As的含量均已超出《土壤环境质量标准》 (GB15618-1995)二级标准；米艳华等 [ 4 ] [ 5 ] 研究发现，矿区蔬菜、玉米等作物中均有重金属Pb、Cd和As的检出，对人体健康存在潜在的健康风险。众多的研究表明，矿区矿产作业破坏了当地的生态环境，带来的土壤重金属污染对当地居民的生活影响越来越大，对于矿区土壤重金属污染的治理，已到了刻不容缓的地步。微生物修复方法在治理重金属污染方面表现出菌种来源丰富、低成本、无二次污染等方面的优势，具有较大的应用前景 [ 6 ] 。抗性细菌能够通过特异性生物吸附、富集活化等多种方式减少重金属的污染，尤其适用于治理土壤低浓度或大面积重金属污染。因此，有针对性地筛选抗Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株，研究探索其抗Cd 2+ 和Pb 2+ 机制，对于农田土壤环境中重金属污染的治理具有一定的理论意义 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 。肖炜等 [ 11 ] 在研究云南个旧锡矿区可培养细菌多样性及其重金属抗性时发现，个旧锡矿区土壤可培养细菌具有丰富的多样性，而且蕴含着不少潜在新类群，该环境中含有大量Cd 2+ 和Pb 2+ 耐受菌株，并对Cd 2+ 和Pb 2+ 具有较强的抗性或适应性。因此，试验从云南个旧市矿区受重金属污染土壤中采样，分离纯化具有耐受Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株，并通过形态观察及系统发育分析，了解耐受Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株特性，旨在为将来更好地治理土壤中重金属污染提供基础。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 重金属污染土壤来自于云南个旧矿区周边土壤。耐Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株筛选与纯化培养基：细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基 [ 12 ] 、真菌采用马铃薯培养基 [ 12 ] 、放线菌采用高氏一号培养基 [ 12 ] 。 2.2. 试验方法 2.2.1. 菌株的分离、纯化 称取各土壤25 g置于盛有225 ml灭菌水和玻璃珠的三角瓶中，在转速180 r/min的摇床上振荡30 min，制得土样悬液，然后用无菌水进行6倍梯度稀释。取1 ml 10 −3 ~10 −5 稀释度的土壤悬液涂布平板，于28℃培养，每天观察并记录各培养基上的微生物生长情况及数量。7~30 d后挑选出的合适的菌液浓度的菌株接种到相应的培养基上，倒置于26℃的恒温培养箱中培养纯化3~4天。 2.2.2. 耐重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株的筛选 将纯化好的菌株点接到Cd 2+ 和Pb 2+ 浓度为100 mg/L、500 mg/L、1000 mg/L、2000 mg/L的相应培养基上观察它们生长与否及生长程度，实验重复3次。 2.2.3. 耐重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株的形态观察与鉴定 分离获得的细菌和真菌分别接种到牛肉膏蛋白胨培养基和马铃薯培养基平板中央，28℃培养10 d，观察菌落形态。筛选出的耐重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株送上海生工生物工程有限公司测序。将序列进行Blast序列分析，确定各菌株边缘种及相似性。使用MEGA 5.2软件构建系统发育树。 2.3. 数据分析 实验数据采用Excel 2013分析，利用SPSS 20.0进行单因素方差分析(ANOVA)和Duncan检验多重比较(P < 0.05)，结果以平均值±标准差表示。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 耐重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 菌株的筛选 经过固体培养基及多次的筛选和划线纯化后，共筛选到耐重金属Cd 2+ 微生物57株，其中细菌39株，真菌18株，放线菌0株；耐重金属Pb 2+ 微生物161株，其中细菌121株，真菌40株，放线菌0株。由图1数据可见到，筛选培养的细菌和真菌耐受Cd 2+ 和Pb 2+ 的浓度均达到2000 mg/L。但各处理各菌株表现出差异，由图1(a)可知，细菌在不同Cd 2+ 浓度下耐受性表现出100 mg/L处理最好达28.9%，其次为2000 mg/L处理为27.1%，经过方差分析两个处理之间未达显著差异；真菌表现出在1000 mg/L浓度处理下最好达27.6%，其次为2000 mg/L处理为23.8%，经方差分析两个处理未达显著差异。由图1(b)可见，细菌在不同Pd 2+ 浓度下表现耐受性不同，各处理表现为2000 mg/L > 100 mg/L > 500 mg/L > 1000 mg/L，经过方差分析细菌在2000 mg/L处理下的耐受性与100 mg/L处理未达显著差异，与500 mg/L和1000 mg/L处理达显著差异；真菌在不同Pd 2+ 浓度处理下耐受性均表现出一致为25.0%。结果说明，矿区土壤在长期受重金属污染的情况下，细菌、真菌对重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 产生了不同的抗性。 3.2. 耐重金属Cd和Pb菌株的形态观察 3.2.1. 耐重金属Cd菌株形态观察 从筛选出的所有菌株中选取1株耐受Cd的细菌进行形态观察，该细菌为100 mg/L处理，编号为S73-1。由图2可看出，该菌株从形态观察上看呈乳白色，菌落呈圆形，边缘光滑整齐。经过细菌革兰氏染色显微形态观察该细菌为红色，所以属于革兰氏阴性菌，杆状。 图1. 不同Cd 2+ 和Pb 2+ 浓度下菌株的耐受性 图2. S73-1菌株菌落形态 3.2.2. 耐重金属Pb菌株形态观察 从筛选出的所有菌株中选取长势最好的一株细菌(编号S156-1)和一株真菌(编号IS73-1)进行形态观察。如图3可知，筛选培养的细菌菌落形态及特征，均为粘液性型菌株，落呈淡黄色，呈圆形，表面光滑经过革兰氏染色法对筛选细菌染色鉴定，被测细菌为革兰阴性球杆菌，常见成对排列，无芽孢，无鞭毛。 如图4可知，筛选培养的真菌菌落形态及特征，菌落中心菌株的颜色最初为白色，后随着菌株生长使菌落色发生变化，变为淡黄色或灰褐色，菌株分布类似同心圆状向四周呈丝状散开生长，菌落边缘比较稀松。孢囊梗直立或稍弯曲，2~4株成束，与假根对生，有时膨大或分枝，呈褐色，孢囊孢子呈椭圆形，其形状、大小不一致。可明显观察出该真菌与根霉属真菌相似性高。 图3. S156-1菌株菌落形态 图4. IS73-1菌株菌落形态 3.3. 耐Cd和Pb菌株的16SrDNA和ITS序列分析 由图5可知，可测定耐Cd 2+ 菌株S73-1的16SrDNA序列全长为1503 bp。将经测序得到的序列进行Blast序列分析，S73-1菌株属于肠杆菌属(Enterobacter)，同源性达到99%。对耐Pb 2+ 细菌IS73-1的16SrDNA基因和S156-1 ITS的扩增和测序，得到S156-1的扩增物长度为1359 bp，IS73-1的扩增物长度为604 bp，将测序结果进行BLAST在线对比，结果表明编号S156-1的菌株与不动杆菌属(Acinetobacter pittii)微生物的同源性为100%。菌株IS73-1对比结果表明与根霉属(Rhizopus)的同源性为100%。 图5. S73-1、IS73-1和S156-1 16S rDNA和ITS基因序列PCR结果 3.4. 耐Cd和Pb菌株的系统发育分析 将S73-1和IS73-1的16SrDNA和S156-1的ITS序列构建系统发育树进行进一步的种属鉴定(图6)。结果表明菌株S73-1在系统发育树上可以划分为肠杆菌属(Enterobacter)，菌株S73-1与鲁氏肠杆菌(Enterobacter ludwigii strain LY-62)在系统进化树上处于同一分支，序列同源性达99%。菌株S156-1在系统发育树上划分到不动杆菌属(Acinetobacter pittii)，菌株S156-1与皮特不动杆菌在系统进化树上处于同一分支，序列同源性达100%。菌株IS73-1在系统发育树上划分到根霉属(Rhizopus)，菌株IS73-1与米根莓菌(Hizopus oryzae)在系统进化树上处于同一分支，序列同源性达到100%。 图6. S73-1、S156-1和IS73-1的16SrDNA和ITS基因序列系统发育树
system: [SYSTEM]

user: 4. 讨论与结论 本试验通过从云南个旧矿区受重金属污染的土壤中进行耐重金属耐Cd和Pb微生物筛选，筛选培养的耐重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 细菌和真菌耐受性均达到20，000 mg/L浓度处理，放线菌的耐受性低于100 mg/L浓度处理。说明个旧矿区土壤在长期受重金属污染的情况下，细菌和真菌对重金属Cd 2+ 和Pb 2+ 产生一定的抗性，因为重金属污染对农用土壤中微生物类群动态变化的影响是多样的 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] ，可使微生物的基因发生突变，以适应重金属污染的土壤环境。而在Cd 2+ 和Pb 2+ 浓度为2000 mg/L的条件下，长出的细菌菌株数量明显多于真菌，这就说明细菌对镉和铅的耐受性强于真菌。筛选得到的结果与沈国清等 [ 16 ] 报道的10 mg/kg土壤中细菌、真菌对镉产生的耐性作用大小为细菌 > 真菌基本相符。本研究中未能筛选出放线菌，可能是因为重金属Cd和Pb的浓度超出了个旧矿区土壤中的放线菌对重金属Cd和Pb的最大耐受性，除此之外也可能是因为矿区土样中存在的放线菌数量极少，未能成功筛选出来。丁自立 [ 4 ] 等在研究中发现放线菌对镉的耐性最高才达到45 mmol/L，所以说明放线菌对镉的耐受性很弱，当Cd 2+ 为100 mg/L时，放线菌无法生长。我们发现来自个旧矿区的耐受Pb的微生物菌株数多于耐受Cd的菌株数。这与卞光凯 [ 17 ] 等对沿海滩涂耐盐植物内生细菌的重金属耐受情况相似，他们的结果显示能够耐受Pb 2+ 的菌株数明显多于耐受Cd 2+ 的菌株数。 而想利用从重金属污染的土壤中筛选得到的微生物来修复重金属污染的土壤，就必须知道筛选出的微生物种类、分属及以上单位。从所采集土样中筛选3株微生物，其中1株耐Cd细菌S73-1，1株耐Pb细菌S156-1，1株耐Pb真菌IS73-1。经鉴定S73-1菌株属于肠杆菌属(Enterobacter)细菌，S156-1为不动杆菌属(Acinetobacter)细菌，IS73-1为根霉属(Rhizopus)真菌。目前还未发现从土壤中鉴定出属于不动杆菌属和根霉属的耐重金属菌株，但鉴定出属于其他属的研究有很多。如曾奇玉 [ 18 ] 等从采矿废水湖和实验废液池中筛选出一种耐受Pb 2+ 菌株，该菌株属于肠杆菌属(Enterobacter)。潘园园 [ 19 ] 从铜矿区土壤中分离筛选到一株耐Cd 2+ 菌株，耐Cd 2+ 浓度为2 mmol/L，经鉴定为产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)。蔡青云 [ 20 ] 从钨矿区铅镉污染的土壤中分离纯化得到2株对Cd 2+ 具有很高耐受性的菌株，其中一株对Cd 2+ 的最大耐受浓度达到1800 mg/L，经16SrDNA测序鉴定该细菌属于大肠杆菌属(Enterobacter sp.)。本次实验经筛选鉴定发现了新的耐重金属Cd和Pb微生物，为治理重金属污染土壤提供新的菌株。 试验中仅得出了肠杆(Enterobacter)菌属菌株对Cd 2+ 耐受性，不动杆菌属(Acinetobacter)和根霉属(Rhizopus)对Pb 2+ 具有耐受性，还未能研究它对其它重金属是否也有耐性，以一种重金属考虑其抗性还不全面，因此，今后可以对各菌株进行耐其它重金属的研究、它们最佳的除去环境条件及和植物协同作用等，通过一系列研究为治理更多的重金属污染土壤提供优质菌株。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为了解决微生物絮凝剂大量投产使用所面临的生产成本问题，本研究拟研制新型的廉价产絮培养基。利用新会柑加工废弃果肉的肉汁作为替代碳源(添加量为1%、10%和100%)，制备产絮培养基，经产絮芽孢杆菌发酵后，以高岭土模拟废水评价其絮凝效果，并以奶牛场尾水脱色效果进行验证，以葡萄糖产絮培养基作为对照。结果表明，在新会柑肉汁添加量1%水平下，絮凝效果最好，絮凝率为95.3% (含菌体)和94.7% (不含菌体)，接近对照培养基的絮凝率。对于奶牛场尾水，脱色率达到26.2% (含菌体)和25.9% (不含菌体)，较对照培养基的脱色率提高了一倍以上。可见，新会柑肉汁可用于制备廉价产絮培养基，所产絮凝剂的絮凝效果好，值得推广应用。 关键词 :新会柑肉汁，廉价产絮培养基，絮凝，脱色 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 微生物絮凝剂是指有絮凝效果的微生物或者其分泌产生的代谢产物，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得，具有高效、安全，无毒无害，无二次污染等优点，克服了传统无机和有机絮凝剂的固有缺陷 [ 1 ] [ 2 ]。目前，微生物絮凝剂已广泛用于环保领域，尤其是废水处理方面 [ 3 ]，包括含油废水 [ 4 ] 、含重金属废水 [ 5 ] 、建材废水 [ 6 ] 、造纸废水 [ 7 ] 、印染废水 [ 8 ] [ 9 ] 、生活污水 [ 10 ] 、食品加工废水 [ 11 ] [ 12 ] 、畜禽养殖废水 [ 13 ] 等。微生物絮凝剂的用途非常广泛，应当实现量产和广泛使用。然而，投产使用便会面临生产成本问题，而最大成本即是培养基 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。 适宜的培养基能使产絮菌生长得更好，且絮凝剂更优质、更廉价。碳源是产絮培养基的最重要成份。研究发现，以葡萄糖、甘露糖等水溶性糖类作为碳源时，产絮菌的产絮能力更高，且葡萄糖培养基可作为标准的产絮培养基 [ 17 ]。同时，国内外也有较多以废水(废物)作碳源配制廉价培养基的报道 [ 18 ]。刘晖等以饮料废水、啤酒废水和酱油废水开发适用于青霉菌HHE-P7的产絮培养基，发现酱油废水所产絮凝剂的生产成本低，絮凝效果好 [ 19 ]，芦艳等也得到了相似的研究结果 [ 20 ]。成文等利用酒精废水外加少量营养物质作为两株霉菌的培养基，所得絮凝剂对高岭土废水、猪场废水、建材废水、餐饮废水、城市生活污水均有良好的絮凝效果 [ 21 ]，与薛东等的研究结果相一致 [ 22 ]。马耀华等以黄泔水为廉价培养基，对絮凝剂产生菌B-12进行发酵培养，所产絮凝剂对化粪池废水、城市生活污水和土壤悬浊液具有良好的絮凝效果 [ 23 ]。采用木薯淀粉废水 [ 24 ] 、糯米淀粉废水 [ 25 ] 、马铃薯淀粉废水 [ 25 ] 等发酵产生的絮凝剂都具有良好的絮凝效果。有趣的是，采用养猪废水或者牛粪沼液作为廉价替代培养基(外加磷酸盐和少量葡萄糖)也能得到较理想的产絮量，大幅度降低微生物絮凝剂的培养基成本，为养猪废水和牛粪沼液提供了一条新的资源化途径 [ 5 ] [ 13 ] [ 26 ]。目前较多的是以废水制作产絮培养基，但也有采用固体废弃物作为产絮培养基的报道。马放等以稻草秸秆作为碳源，经两段式发酵，每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44 kg [ 27 ] [ 28 ]。冯绮澜等以甘蔗渣进行不同的预处理后，经纤维素酶糖化和酱油曲霉发酵后，其絮凝率达到97.82% [ 29 ]。可见，以废水(废物)作碳源配制廉价的产絮培养基是可行的。截至目前，还未见以新会柑肉(汁)开发微生物絮凝剂培养基的报道。 广东新会柑产量达60，000 t/a，其中果皮用于生产陈皮，而果肉因为味酸、口感不佳、产量巨大、又不耐存放等原因被当作废料处理，被随意丢弃的果肉高达40，000 t/a，导致周边严重的土壤和水体污染。为解决此问题，当地政府鼓励企业采用新会柑肉生产酵素或酿造果酒，但仍只能消纳一小部分，因此，需要开发新会柑肉的新用途。与前人研究相一致 [ 30 ]，我们也发现新会柑肉汁的有机物浓度非常高，COD高达10万mg/L。同时，新会柑肉汁富含草酸、酒石酸和柠檬酸等有机酸 [ 31 ]，易被微生物利用。因此，本研究尝试利用新会柑肉汁作为替代碳源，研制廉价的产絮培养基，用于废水处理。既可解决新会柑产业中废物的环保问题，又可为废水处理提供环保材料，变废为宝，一举两得。另外，畜禽养殖废水具有高COD、高氨氮和高SS特征，且色度去除任务严峻，是水处理的“难关”，故本研究以养殖废水脱色来评价新研制培养基所产絮凝剂的絮凝效果。 本研究以研制廉价的新会柑肉汁产絮培养基为目标，并通过废水处理验证其效果，主要内容有：1)基于新会柑肉汁碳源替代的廉价培养基研制；2) 利用廉价培养基所产絮凝剂处理高岭土模拟废水和奶牛场废水，评价其絮凝效果。本研究成果将为微生物絮凝剂的廉价培养基研制与大量生产使用提供技术支撑。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料与方法 2.1. 产絮菌 一株芽孢杆菌，为本实验室从养殖水体自行分离和保藏，单菌落呈现乳白色，质地粘稠。在同批次分离的30余株纯菌株中，经絮凝活性初筛测试，该菌株表现出最强的絮凝能力。其在LB培养基上的平板活化和斜面保藏，见图1。 图1. 产絮菌的平板分离和斜面保藏 2.2. 新会柑肉汁 新会柑肉来自于广东新会地区的某新会柑种植大户。带回实验室后，经榨汁机处理后，2000 r/min离心10 min去渣，留汁备用。 2.3. 培养基配制 1) 葡萄糖产絮培养基 培养基组成为(100 ml水)：葡萄糖1.0、牛肉膏0.5、KH 2 PO 4 0.2、K 2 HPO 4 0.5、酵母粉0.5、尿素0.05、MgSO 4 ∙7H 2 O 0.02、NaCl 0.01，pH = 7.0 [ 17 ]，105℃灭菌20 min。 2) 新会柑肉汁产絮培养基 分别以1 ml、10 ml和100 ml新会柑肉汁代替上述培养基中的葡萄糖，并相应减少水的使用量，即由原来的100 ml水减至99 ml、90 ml和0 ml。混匀后，105℃灭菌20 min。 2.4. 微生物絮凝剂发酵 挑取斜面上的芽孢杆菌，接种到50 ml的LB液体培养基，在30℃、150 r/min的摇床中培养24 h。将此种子液以1%比例接种至上述已灭菌的装有葡萄糖产絮培养基或新会柑肉汁产絮培养基的摇瓶中，在30℃、150 r/min的摇床中培养24 h，此完全发酵液(含菌体)即为絮凝剂组分①。将完全发酵液在2000 r/min离心20 min，离心液(不含菌体)即为絮凝剂组分②。 2.5. 高岭土模拟废水和养殖废水 高岭土模拟废水的制备：称量25 g高岭土到5 L的烧杯中，加自来水至5 L的刻度线，用玻璃棒充分搅拌，搅拌后得到白色浊液，静置一晚后，取上清液作为絮凝实验用水。 奶牛场尾水：来源于广州市白云区的某家奶牛场，取水点位于经沼气池和氧化塘处理后的出水口。该尾水的初始颜色为黄色，pH为8.38，在300 nm处的吸光度值为0.317。 2.6. 絮凝试验 各取1 L高岭土模拟废水(或奶牛场尾水)，于六联搅拌器的烧杯中，分别单独加入表1中的各种絮凝剂6 mL，然后加入10% CaCl 2 溶液1.5 mL和1 mol/L NaOH溶液1 mL，在200 r/min搅拌2 min，50 r/min搅拌5 min，沉淀20 min后，取上清液于550 nm (或300 nm)处测定其吸光度值。 Table 1 Type of the flocculants used in our tes 絮凝剂种类 絮凝剂培养条件 F1-1 1%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分① F1-2 1%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分② F2-1 10%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分① F2-2 10%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分② F3-1 100%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分① F3-2 100%新会柑肉汁添加量，絮凝剂组分② F0-1 葡萄糖产絮培养基，絮凝剂组分① F0-2 葡萄糖产絮培养基，絮凝剂组分② 表1. 本试验的絮凝剂种类 2.7. 数据分析 采用絮凝率(或脱色率) α ( % ) 作为评价产絮培养基优劣的指标， α ( % ) = [ ( A 0 − A ) / A 0 ] × 100 ，其中，A 0 表示空白水样滤液的吸光度值，A为待测水样滤液的吸光度值。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与讨论 3.1. 对高岭土模拟废水的絮凝效果 培养基的碳氮比是影响微生物生长的重要指标，在氮源浓度一定的情况下，适宜的碳源浓度十分重要，不但可以提高絮凝能力，还能控制培养基的成本。本研究以新会柑肉汁作为碳源，探讨了不同新会柑肉汁添加量(1%、10%和100%)下，相应的微生物絮凝剂F1-1、F1-2，F2-1、F2-2，及F3-1、F3-2对高岭土模拟废水的絮凝效果，结果见图2。 图2. 新会柑肉汁不同添加量下相应絮凝剂对高岭土模拟废水的处理效果 由图2可知，新会柑肉汁的添加量对该株芽孢杆菌的产絮能力具有一定的影响，低浓度(1%添加量)下的絮凝率与中浓度(10%添加量)下的絮凝率十分接近，且大于高浓度(100%添加量)下的絮凝率。可见，1%添加量即可为该产絮菌提供充足的碳源，且有利于降低碳源投加成本，因此，在后续的实验中选用1%新会柑肉汁添加量进行培养基配制。 同时，与对照组(F0-1和F0-2)比较，1%添加量下的絮凝率也十分接近。可见，采用1%新会柑肉汁代替标准产絮培养基中的葡萄糖是完全可行的。不仅实现了新会柑肉(汁)的资源化利用，又节省了葡萄糖消耗。另外，由F0-1、F1-1、F2-1、F3-1 (含菌)与F0-2、F1-2、F2-2、F3-2 (不含菌)的对比可以看出，有无菌体存在都对絮凝率影响不大，因此，推测该产絮菌的絮凝物质分布在胞外。该结论与于荣丽等的结果一致 [ 32 ]。 3.2. 对养殖废水的絮凝效果 由于新会柑肉汁产絮培养基(1%添加量下)与标准产絮培养基所产絮凝剂对高岭土模拟废水都具有很好的絮凝效果，难以看出差异。而色度去除是畜禽养殖废水处理的“难关”，故本研究以养殖废水脱色来进行再次评价，结果见图3。 图3. 新会柑肉汁较优添加量下相应絮凝剂对养殖废水的脱色效果 由图3可知，无论是新会柑肉汁产絮培养基，还是标准产絮培养基，所产生的絮凝剂对奶牛场废水的脱色效果都不够理想。但相对来讲，新会柑肉汁产絮培养基的脱色效果要优于标准产絮培养基的，从12.6%提高26.2% (含菌体)和从10.7%提高到25.9% (不含菌体)，相当于提高了一倍以上。从图4也可以看出，采用新会柑肉汁产絮培养基所产絮凝剂处理该奶牛场尾水时，其产生的絮体体积大，沉降速度快，上清液较之原水的感官有一定程度的改善。因此，采用新研制的培养基，经产絮芽孢杆菌发酵后，所得发酵产物可适用于养殖废水的处理。 图4. 絮体形成和沉降效果
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 1) 以新会柑肉汁作为廉价碳源，替代标准产絮培养基中的葡萄糖是可行的，在降低培养基成本的同时提高了絮凝效果； 2) 添加碳源的浓度会对产絮效果有一定的影响，宜采用1%添加量，此时产絮效果好且碳源成本相对较低； 3) 产絮菌芽孢杆菌的絮凝物质分布在胞外，菌体本身对絮凝作用基本无影响； 4) 对于难脱色处理的畜禽养殖废水，新会柑肉汁培养基所产絮凝剂较之标准产絮培养基有更好的效果。 总之，本研究新研制了新会柑肉汁产絮培养基，既可解决新会柑产业中废物的环保问题，又可为畜禽养殖等废水处理提供环保材料，变废为宝，一举两得，具有经济可行性，值得推广应用。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 在屏蔽泵电机中，定转子屏蔽套之间存在薄环域水，当定转子发生相对位移时，薄环域水的受迫移动时，会对定转子产生非常重要的反作用影响。在R. J. Fritz论文中，研究了环域水对于长轴的影响。但在FRITZ公式中，环域水的水动力质量m H 的影响是基于环域长度是无限长的，而忽略了端部泄露量的影响，公式中的L简单地认为是环域的长度。但是转子都是有限长度的，公式中需要考虑端部泄漏量的影响。所以，在计算环域水的水动力质量时，考虑了端部泄漏量，得到环域的有效长度L 有效 。 关键词 :屏蔽泵电机，薄环域水，FRTIZ，水动力质量，有效长度 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 简介 屏蔽泵电机转子浸在水体中，定转子环域对转子固有频率的影响是不能忽略的，环域水的振动会引起附加的水体附加质量就是水动力质量，这会降低转子的固有频率。而在工业生产中，能成功的预测转子的固有频率，避开共振点是非常重要的。已有多位学者就环域水对振动的影响提出自己的看法 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。 在R. J. FRITZ的论文 [ 4 ] [ 5 ] 中提出了环域水对长转子固有频率的影响( L / R ≫ 1 )，但当转子长度有限时，FRITZ的论文中是没有考虑的，本文就转子长度L与半径R长度相当时，提出环域水动力质量的计算方法。
system: [SYSTEM]

user: 2. FRITZ基本理论 在分析中，考虑厚度h、平均半径R、包裹着旋转部件的环域水，环域水被认为是很薄的， h ≪ R 。水体流速在环域厚度方向认为是一致的，平均速度为u，是随周向角度与时间变化的函数。环域截面详见图1。 图1. 环域截面 流体连续性方程： ∂ h ∂ t + 1 R ∂ h u ∂ Ψ = 0 (1) 根据动量守恒得到： − 1 R ∂ p ∂ φ = τ 1 − τ 2 h + ρ ( ∂ u ∂ t + u R ∂ u ∂ φ ) (2) 其中：p——水动力压力 τ 1 ， τ 2 ——水壁面的剪切应力 ρ ——水体的密度 剪切应力在环域两个壁面的变化为： τ 1 − τ 2 h = F V ρ ( C h ) 1.217 V (3) τ 1 − τ 2 h = F T ρ ( C h ) V (4) 其中：V——由转子偏心产生的速度 F V 、 F T 、F为阻尼系数 将公式(3) (4)带入公式(2)得： − 1 R ∂ p ∂ φ = ρ ( C h ) a F V + ρ ( ∂ u ∂ t + u R ∂ u ∂ φ ) (5) 如图1所示，对于小偏角下的厚度h与偏心率 ϵ 、间隙C的关系为： h = C ( 1 − ϵ cos θ ) (6) 角度对应关系： ψ = θ ( ψ ， t ) + ϕ ( t ) (7) 由(6)、(7)求导并带入连续性方程(1)得到： u = Ω R 2 ( 1 + ϵ cos θ ) + R ϵ ˙ sin θ − R ϵ ϕ ˙ cos θ (8) 由于转子的偏心，得环域的流速为： u = Ω R 2 + V (9) 联立方程(9)和(8)得到： V = Ω R 2 ϵ cos θ + R ϵ ˙ sin θ − R ϵ ϕ ˙ cos θ (10) 由公式(7)得到： ∂ ψ = ∂ θ ( ∂ t = 0 ) (11) 将公式(8)、(10)、(11)代入公式(5)得到： − 1 ρ R ∂ p ∂ θ = cos θ ( − Ω R ϵ ˙ + 2 R ϵ ˙ ϕ ˙ + R ϵ ϕ ¨ − Ω R 2 ϵ F + R ϵ ϕ ˙ F )     + sin θ ( − Ω R 2 ϵ ϕ ˙ − R ϵ ¨ + R ϵ ϕ ˙ 2 + Ω 2 4 R ϵ − Ω 2 R ϵ ϕ ˙ − R ϵ ˙ F ) (12) 如图1所示，水动力载荷为： F 0 = − ∫ 0 2π L R p cos θ d θ (13) F Q = − ∫ 0 2π L R p sin θ d θ (14) 由(12) (13) (14)得到： − F 0 = m H C ( ϵ ¨ − ϵ ϕ ˙ 2 + Ω ϵ ϕ ˙ − Ω 2 4 ϵ + F E ˙ ) − F Q = m H C ( ϵ ϕ ¨ + 2 ϵ ˙ ϕ ˙ − Ω ϵ ˙ − Ω 2 ϵ F + F ϵ ϕ ˙ ) 其中： m H = π ρ R 3 L / C 所以，根据FRITZ基本公式得到：当 h ≪ R 并且 L / R ≫ 1 ，定转子环域水的水动力质量 m H = π ρ R 3 L / C 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 分析方法 FRITZ模型简化基于环域水与长转子半径比值远远大于1， L / R ≫ 1 ；环域被认为是很薄的， h ≪ R 。而本文使用的模型对转子的长度没有限制，但仍针对很薄的环域 h ≪ R 。 因为环域的刚度和阻尼对转子第一阶固有频率的影响很小，本文在不考虑环域刚度和阻尼的条件下，使用流固耦合分析方法，得到考虑环域水的水动力质量时，转子的第一阶固有频率。而后进行转子干模态的分析，并增加环域水质量单元，计算得到与流固耦合计算相同的第一阶固有频率，此时施加的附加质量即为水动力质量。 修改水动力质量的公式为： m H = π ρ R 3 L 有 效 / C η = L 有 效 / L L 有 效 为水动力质量的有效长度， η 为有效长度比例。通过计算得到有效长度比例 随长径比变化的关系曲线。(长径比为内筒长度与直径的比值)。
system: [SYSTEM]

user: 4. 有限元分析模型 使用软件ANSYS17.0，对模型进行流固耦合和干模态分析计算。模型包括敞口外筒体和封闭的内筒体，内外筒体间存在环域水。筒体和端部封头厚度都为50 mm，外筒体内径与内筒体外径间隙为1.6 mm，以内筒体长度和内筒体外半径作为变量，得到水体动力质量与长径比的关系曲线。 内外筒体使用20节点高阶单元SOLID186。流固耦合计算中，水体环域部分使用20节点FLUID220进行模拟，它是声学高阶单元，需要定义水体密度、声速；而在干模态分析中，水动力质量使用FLUID38进行模拟，它是ANSYS专门用于模拟环域水的计算单元，对于定转子整体模态而言，此处水体不存在水动力效应，此处仅为水体的质量 π L ρ ( R 2 2 − R 1 2 ) 。此单元用于计算时，需要定义水体的密度，以及单元的实常数，实常数分别有内外径和长度，此处长度为有效长度，考虑端部泄露的影响。 在计算时，在A、B圆面建立引导点，引导点与地面建立径向轴承，并在A圆面引导与地面建立推力轴承；外筒体两端固定。有限元模型见图2。 图2. 有限元模型 分析模型参数如下： 内筒外半径分别为245.5 mm、295.5 mm，内筒的长度从280 mm增加到980 mm，每个计算模型对应的等效长径比，如表1所示。 Table 1 The geometric dimension of the FEA model 内筒外径491 mm 内筒外径591 mm 内筒长[mm] 长径比 内筒长[mm] 长径比 280 0.568 280 0.472 380 0.771 380 0.641 480 0.974 480 0.810 580 1.177 580 0.979 680 1.380 680 1.147 780 1.583 780 1.316 880 1.786 880 1.485 980 1.989 980 1.654 表1. 有限元分析模型的几何尺寸
system: [SYSTEM]

user: 5. 分析结果 分析得到，对于薄环域水体， h ≪ R ，水动力质量的有效长度仅与环域长径比有关，将有效长度除以环域原长，进行无量纲化处理，得到有效长度比值如表2所示。两组有效长度比例与长径比的关系曲线如图3所示。 图3. 有效长度比例与长径比之间的关系曲线 Table 2 The ratio of effective length to the ratio of length to diameter of the annulu 内筒外径491 mm 内筒外径591 mm 长径比 有效长度比例 长径比 有效长度比例 0.568 0.094 0.472 0.069 0.771 0.157 0.641 0.117 0.974 0.224 0.810 0.172 1.177 0.290 0.979 0.229 1.380 0.353 1.147 0.284 1.583 0.409 1.316 0.338 1.786 0.460 1.485 0.387 1.989 0.504 1.654 0.433 表2. 有效长度比例随环域长径比的变化 由图3中得到：曲线为水动力质量有效长度比例与长径比的关系曲线，也就是说不同几何尺寸的内筒半径和长度，只要长径比相同，水动力质量有效长度比例是相同的。