DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 5. 结论 通过文献综述、开放式调查和样本预测的统计分析等，提出了大学生考试失败归因的理论构想，并以此为基础，自编了大学生考试失败归因问卷，对正式问卷调查结果进行了探索性因素分析和验证性因素分析，结果表明： (1) 编制的《大学生考试失败归因问卷》包括能力、努力、身心状况和外部因素四个维度，可以解释方差总变异的50.909%； (2) 所构建的大学生考试失败归因比较合理，编制的大学生考试失败归因问卷是一个具有良好信度和效度的测量工具，但还需进一步修订和完善； (3) 该问卷可以为继续探讨大学生考试失败归因特点及影响因素等提供依据与基础。
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user: 摘 要 甲醛因其来源广泛、危害大，而受到社会各界的极大关注，研制一种高效快捷的甲醛检测传感器迫在眉睫。本文通过密度泛函理论方法，研究了甲醛在本征O空位缺陷ZnO表面的吸附性质，结果表明，甲醛在缺陷ZnO表面发生了物理吸附，甲醛分子与ZnO的最近结合距离为2.123 Å，结合能为0.496 eV。同时，吸附过程中伴随着电子的转移，甲醛分子从缺陷ZnO中捕获电子0.055 e。进一步计算甲醛吸附前后的总体态密度变化，发现甲醛吸附使带隙中产生了杂质能级，改变了O空位缺陷ZnO的电导性质，从而产生甲醛敏感信号。该研究期望为基于ZnO薄膜的甲醛气体传感器的研究提供理论参考。 关键词 :密度泛函理论，ZnO，O空位缺陷，气体吸附 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 甲醛是世界上产量最高的十种化学品之一，被广泛应用于我们的日常生活中 [ 1 ]。然而，甲醛也是一种有害气体，已被国际癌症研究机构列为一级致癌物质，长期接触不仅对人体眼部、呼吸道、免疫系统等产生危害，更会引起人体的癌变和生殖遗传变异 [ 2 ]。由甲醛引起的室内空气污染引起了人们的高度关注，中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高允许浓度为0.08 mg/m 3 [ 3 ]。因此，为了人们的身体健康，探索一种高效快捷的甲醛检测方法迫在眉睫。电阻型金属氧化物半导体传感器检测是目前广泛研究的甲醛检测方法之一，在金属氧化物半导体中，ZnO具有性质稳定、电子迁移率高等特点，是近十年研究最为广泛的n型半导体材料 [ 4 ]。ZnO气体传感器的传感机制依赖于半导体电导的变化，这种变化又是由具有强还原性或氧化性的目标气体与激发源活化后的金属氧化物半导体发生反应而引起的 [ 5 ]。因此，被检测气体在ZnO表面的吸附性质对气体传感器的性能有着重要影响。 近年来，密度泛函理论(Density Functional Theory， DFT)是研究ZnO气体吸附的主要方法之一。Wei An [ 6 ] 等人研究了H 2 ，CO，NH 3 ，O 2 和NO 2 在ZnO单壁纳米管上的吸附，结果表明，CO和NH 3 的吸附导致部分电子转移至ZnO纳米管，而H 2 和O 2 则相反，说明被测气体的性质影响了电子的迁移方向，这种电子迁移规律在其他研究中也有类似发现 [ 7 ] [ 8 ]。此外，大量研究发现在ZnO中掺杂贵金属、过渡金属和金属氧化物能有效提高ZnO气体传感器的气敏性并降低工作温度。Oleg Lupan [ 9 ] 等通过Ag的掺杂，成功制备了能在室温下对H 2 快速响应的纳米传感器。X. Chang等 [ 10 ] 报道了CdSO 4 掺杂的ZnO传感器能够在室温下对甲醛具有较高的灵敏度，其检测最低阈值低于1 ppm，作者将薄膜对甲醛的高敏感性归因于Cd 2+ 和SO2− 4的协同作用，掺杂增加了载流子密度并降低了表面传感反应的活化能。 在我们之前的研究中报道了甲醛在无缺陷ZnO表面的吸附性质 [ 11 ]。甲醛O原子与无缺陷ZnO的Zn原子之间的最近结合距离为2.081 Å，结合能为0.496 eV，吸附过程中电子从ZnO向甲醛分子转移0.089 e。本文以O空位缺陷的ZnO (0001) 为研究对象，用密度泛函理论方法计算甲醛在O空位缺陷ZnO表面的吸附性能，分析O空位缺陷对甲醛的吸附性能的影响，对ZnO表面气体吸附方面的后续研究起到参考作用。
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user: 2. 计算方法 本文在模拟甲醛分子吸附机制时，使用Material Studio 7.0中的Dmol3软件包 [ 12 ]。交换相关泛函采用GGA下的PBE矫正 [ 13 ]；自旋计算中，勾选Spin unrestricted和Use formal spin as initial；为保证计算精度的同时，较快速的完成计算，精度采用Medium；核心处理采用DFT Semi-Core Pseudopots (DSSP)；计算基组选用双数值极化基(DNP) [ 14 ]；布里渊区K点设置为较适用于检测纳米结构ZnO表面气体吸附性质的1 × 1 × 8 [ 15 ]；全局轨道截断设置为5.0 Å；能量、势力、位移分别设置为1 × 10 −5 Ha，0.002 Ha/Å和0.005 Å。 甲醛分子与ZnO的结合能E b 定义为： 其中E(ZnO)表示模型最优结构下的能量，E(HCOH)为甲醛模型最优结构下的能量，E(total)为甲醛吸附在ZnO表面最优模型的全部能量。 为研究吸附进程中的电荷改变情况，ZnO模型与甲醛间的电荷转移(Charge Transfer， CT)用Mulliken电子布局电荷分析方法计算 [ 16 ]。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 甲醛分子模型 甲醛分子建模时，先通过长度为1.200 Å的双键链接C原子和O原子，再为C原子自动添加H原子链接，初步建立甲醛分子模型。能量最小化后的甲醛分子最优拓补结构如图1所示，H、O间键角为121.350˚和121.389˚，H、H间键角为117.261˚；C、H键长为1.110 Å，C、O键长为1.234 Å。 图1. 甲醛分子模型 3.2. 本征O空位缺陷ZnO拓扑结构 O空位缺陷ZnO模型由两层ZnO分子构成，包含了42个Zn原子和41个O原子，O空位位于ZnO表面，模型底层固定。同时ZnO模型表面的O的空位缺失会导致缺陷周围形成三个仅成两个单键的Zn原子。值得注意的是，这三个Zn原子的另外两个Zn-O键的键长比远离缺陷处略长，其中一个Zn原子两个Zn-O键长相等，为1.965 Å；另外两个Zn原子的两个Zn-O键长都分别为1.978 Å和1.957 Å，而远离O空位的Zn-O键的键长为1.913 Å，如图2所示。 图2. 本征O空位缺陷ZnO模型 3.3. 能带结构 计算所得能带结构如图3(a)所示，O空位缺陷ZnO能带结构为典型的半导体型，既有满带又有空带，禁带较小，其中，价带顶(VBM)和导带底(CBM)都位于布里渊区的G点处，G点到F点之间的导带底和价带顶都是接近水平的光滑曲线，能量没有剧烈变化，只是价带能量分布密度较导带大，这些结果表明，计算所采用的参数、模型等都符合要求，计算过程中，并没有发生O空位缺陷ZnO之间的相互作用。 图3. 本征O空位缺陷ZnO能带结构(a)和总体态密度(b) 结合缺陷ZnO总体态密度图对能带结构进一步分析，如图3(b)所示，位于1.451~3.958 eV的能带为导带，0.0 eV以下为价带，价带由二个部分组成，分别为−6.884~0.0eV的上价带区和−18.163~−16.868 eV的下价带。能带结构图中给出了导带底和价带顶所对应的能量值，能隙值为两者之差，为1.451eV，与无缺陷ZnO相比增加了0.356 eV [ 11 ]。 3.4. 吸附性质 吸附性质主要体现在两个物理量上，结合距离(D)和结合能(E b )。结合距离是几个粒子相互靠近，结构最优化后的最小距离，结合距离数值越小，分子结构越稳定；结合能是几个粒子从自由状态结合成为一个复合粒子时所释放的能量，结合能数值越大，分子结构越稳定。在具有O空位缺陷的ZnO中，O的空位缺失会导致ZnO中形成三个仅成两个单键的Zn原子，与其他Zn原子相比少了一个单键，为考察该部分Zn原子对甲醛分子吸附性质与其他Zn原子差异，本文在计算过程中，将甲醛分子放置于三个Zn原子中间，吸附结构稳定后的结果如图4所示。甲醛中的O原子与三个Zn原子的结合距离分别为3.815 Å、3.663 Å和2.123 Å，最近的结合距离为2.123 Å，比无缺陷ZnO远了0.042 Å，整体结合能为0.496 eV，比无缺陷ZnO少了0.175 Å。同时，吸附过程并未导致ZnO结构产生较大变化。 图4. 甲醛在O空位缺陷ZnO表面吸附结构图 通过电子布局分析，可以了解甲醛分子在O空位缺陷ZnO表面吸附前后的电荷分布和转移情况，通过对电荷转移的研究可以进一步了解相互作用的基底在吸附进程中扮演电子受体还是电子供体的角色。计算结果表明，独立的甲醛分子各原子电子布局分别为2.914 e(C)，0.452 e(H)，0.453 e(H)，4.181 e(O)，当甲醛分子吸附于ZnO表面后，各原子电荷布局分别为2.933 e(C)，0.453 e(H)，0.470 e(H)，4.199 e(O)，即在甲醛分子吸附于ZnO表面过程中，甲醛分子中的C得到了0.022 e，H 1 得到了0.001 e，H 2 得到了0.011 e，O得到了0.021 e，得到的电子总数为0.055 e，得电子比甲醛在无缺陷ZnO吸附时少了0.034 e。此外，远离ZnO表面的H原子基本无电荷变化，C和O原子电荷变化较大，邻近ZnO表面的H原子次之，而ZnO表面中与甲醛中O原子结合距离最近的Zn原子电荷变化数为0.052 e，这是因为甲醛分子中的O原子具有强烈的电负性，在吸附过程中，甲醛分子扮演电子受体的角色，从ZnO表面捕捉电子，甲醛分子中的O原子与ZnO表面的Zn原子相互作用，同时产生电荷转移。 为了直观的观测吸附过程中电荷的转移情况，进一步分析了甲醛分子吸附时的电荷密度，如图5所示，越红表示该区域电子密度越高，越蓝表示该区域电子密度越低。由该图可以看出，因为O原子强烈的电负性，电子主要集中在O原子周围，O原子电荷密度大，Zn原子电荷密度小。当甲醛分子吸附在O空位缺陷ZnO表面，ZnO表面电荷发生了变化，电荷密度有所降低，说明电子由ZnO表面向甲醛分子转移，这与电子布局分析结果相吻合。 图5. 甲醛分子在O空位缺陷ZnO表面吸附前后的电荷密度 为进一步分析甲醛分子在O空位缺陷ZnO表面的吸附性质，本文计算并比较了甲醛吸附前后的能带结构和态密度变化，结果如图6所示。甲醛的吸附在O空位缺陷ZnO表面吸附前后的总体态密度没有太大的变化，导带和上价带部分在−6.918~3.899 eV，下价带部分在−18.150~−16.483 eV，但甲醛吸附后在下价带末端、下价带与上价带和导带之间产生了明显的新的电子态密度岛峰，这两个态密度岛峰完全由甲醛分子贡献。价带末端的岛峰不会对O空位缺陷ZnO表面的电导性产生影响，带隙间产生的明显岛峰表明出现了杂质能级，并且带隙较甲醛吸附前有变窄的趋势，这将有利于电子更容易的从下价带经杂质能级激发到上价带和导带，从而增加导带中电子数量，改变O空位缺陷ZnO电导性质，从而产生甲醛敏感信号。 综合分析O空位缺陷ZnO的电子结构以及甲醛在其表面的吸附性质，并与纯ZnO进行比较，不难发现，O空位会使ZnO的禁带宽度增加，同时减少导带底与价带顶的电子态，导致ZnO的导电性下降，从而降低了甲醛在其表面的吸附性能。事实上，已有研究表明半导体导电性的变化与气体吸附性能变化呈正相关关系。Chen [ 17 ] et al.通过在碳纳米管中掺杂Cu，使带隙变窄了0.48 eV，导致甲醛与碳纳米管的结合距离由3.346 Å缩短为1.987 Å，结合能由0.005 eV增大至0.715 eV，显著增强了气体吸附性能。在Hadipour [ 18 ] et al.的研究中，Al原子替换Zn原子的掺杂使ZnO带隙宽度减少了2.93 eV，提高了ZnO的导电性，同时提高了ZnO对CO分子的敏感性。综上，O空位缺陷降低了ZnO半导体的导电性，对其甲醛敏感性有不利影响，应尽量避免。
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user: 4. 结论 本文采用了密度泛函理论方法，研究了甲醛在O空位缺陷ZnO表面的吸附情况，结果表明本征O空位缺陷会导致ZnO能隙增大，甲醛与O空位临近的Zn原子结合距离为2.123 Å，结合能为0.496 eV。 图6. 甲醛在O空位缺陷ZnO表面吸附前后的总体态密度变化 同时，甲醛的吸附会使ZnO表面的电荷密度降低，电子向甲醛分子转移，甲醛分子得电子量为0.055 e。对甲醛吸附前后的总体态密度变化研究发现，甲醛吸附会导致带隙中出现杂质能级，并且使带隙变窄，改变O空位缺陷ZnO的电导性质，从而产生甲醛敏感信号。对比甲醛在无缺陷ZnO表面的吸附情况，发现O空位缺陷导致甲醛分子与ZnO之间的结合距离增加，结合能减小，但吸附前后的总体态密度变化趋势相同。该研究期望为基于ZnO薄膜的甲醛气体传感器的研究提供理论参考。
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user: 摘 要 为了解冲击力对苹果品质的影响，本文利用简易落球冲击实验平台，针对苹果不同部位对冲击力的敏感性、不同冲击力对敏感部位的损伤和苹果的大小对损伤程度的影响进行了系统的研究。通过分析发现：苹果损伤最敏感部位位于苹果的侧面；冲击力越大，苹果损伤最敏感部位的损伤程度也越大；苹果损伤程度与苹果大小无关。研究结果一方面可使学生能够对传统的物理试验——落体运动加深理解，提高其利用所学知识分析问题和解决问题的能力，另外一方面可为果农在苹果的采摘、运输、贮藏过程中采用科学方法，减少其损耗提供一定的科学依据。 关键词 :苹果，机械损伤，落体运动，冲击力 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 简介 苹果生产在我国果业中占有很重要的地位，其发展状况对果区经济、市场供应和出口创汇影响巨大。陕西洛川苹果是我国苹果主产之一，集中于以洛川为中心的延安、铜川、渭南、咸阳诸市一带，具有品质优良，果形优美，个大均匀，果面洁净，色泽艳丽，肉质脆密，含糖量高，香甜可口，硬度适中等优点，畅销国内24个省市，还外销泰国、新加坡等国家和中国港、澳地区。 多年来，苹果产量直线上升，但苹果的价格确是每年都在上涨。除去总体物价上涨的大环境，一个重要的方面就是其采摘、运输、贮藏途径中损耗严重。这种损耗基本都是源于苹果表面受到撞击所致 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。有研究者曾研究了苹果的机械特性和机械损伤 [ 4 ] [ 5 ]，和苹果采摘机械手对果实损伤的影响 [ 6 ]，等等。苹果的机械特性决定了其受到撞击会产生损伤，但产生这种撞击的原因却是多种多样的。 无论什么原因的撞击，都会对苹果表面产生力的作用。所以，为了从物理学角度搞明白不同撞击力对苹果品质的影响，本文作者自己设计搭建简易落球冲击实验平台，对苹果不同部位对冲击力的敏感性、不同冲击力对敏感部位的损伤和苹果的大小对损伤程度的影响三个问题进行了系统的研究，具体研究结果见本文第2部分。
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user: 2. 实验方法 本实验根据文献 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 中的相关物理知识，设计搭建的简易落球冲击实验平台如图1所示。具体使用过程为：首先，手动搭建好可活动支架，将电磁铁固定在支架顶端，通过导线、开关连接24 V转换电源、220 V生活电源与电磁铁；其次，接通所有电源，电磁铁将具有磁性，将小钢球放置其下方被磁化吸引；最后，断开24 V转换电源、小钢球失去磁性，将做自由落体运动。此时，我们将苹果置于小钢球正下方，苹果就会受到做自由落体运动的小钢球撞击。
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user: 3. 实验结果与分析 3.1. 不同部位对冲击力的敏感性 本试验内容是在冲击力一定的情况下，分别测试了苹果顶部、侧面和底部损伤程度。在试验中，苹果的直径为D，小钢球的高度为H = 54 cm，质量m = 1 Kg，初速度大小v = 0，被击点的直径(即苹果损伤程度)为d (cm)，每个部位均进行了6次，所测数据如表1所示。为了对比分析数据，使结果更加清晰、 图1. 简易落球冲击实验平台 明显，将表1数据做成曲线图如图2所示。本实验所采用的苹果损伤程度鉴定与文献 [ 3 ] [ 4 ] 不同，不需要将损伤部位经过24小时氧化后再测量，所以实验测试更为简单。 Table 1 Damage degree d to the top， side and bottom of apples under a certain impact forc 冲击部位次数 1 2 3 4 5 6 平均值 d ¯ 顶部 1.20 1.25 1.30 1.20 1.15 1.30 1.23 侧面 1.70 1.40 1.30 1.50 1.60 1.60 1.52 底部 1.10 1.20 1.25 1.20 1.18 1.20 1.19 表1. 在一定冲击力下苹果的顶部、侧面和底部损伤程度d 图2. 在一定冲击力下，苹果的顶部、侧面和底部损伤程度曲线 由图2可以看出，前面两次和最后一次(即1、2、6)冲击造成的损伤为：侧面 > 底部 > 顶部；第三次(即3)冲击造成的损伤为：侧面 = 底部 > 顶部；第四次(即4)冲击造成的损伤为：侧面 > 底部 = 顶部；第五次(即5)冲击造成的损伤为：侧面 > 顶部 > 底部。显然从每次测试的结果不容易判断出苹果的哪个部位在相同冲击力的情况下更容易受到伤害。所以，我们在表1中给出了不同部位在6次冲击后的平均损坏直径d。显然，侧面(1.52 cm) > 顶部(1.23 cm) > 底部(1.19 cm)。 所以，根据统计平均效果，我们得出在冲击力一定的情况下，苹果侧面敏感性较强，这个结果与文献 [ 3 ] [ 4 ] 结论相符，反映出此实验方法的简单性和可行性。 3.2. 不同冲击力对苹果的敏感部位(侧面)的损伤程度 为了在实验平台中得到不同的冲击力，我们将改变实验中的电磁铁的高度，使得小钢球在不同高度的情况下具有不同的势能，从而在做自由落体运动中对苹果产生不同的冲击力。本实验内容选取了小钢球三个高度H值，分别是27.02 cm，54.01 cm和81.12 cm。每个高度进行了6次冲击，冲击部位均为苹果的侧面。所得数据如表2所示，图3为其对应的曲线图。 Table 2 Side damage degree d of apples under different impact forc 不同H次数 1 2 3 4 5 6 平均值 d ¯ 27.02 1.20 1.10 1.17 1.10 1.00 1.30 1.15 54.01 1.70 1.40 1.30 1.50 1.60 1.60 1.52 81.12 2.0 2.20 2.30 2.18 2.10 1.90 2.11 表2. 在不同冲击力下苹果的侧面损伤程度d 图3. 在不同冲击力下，苹果的侧面损伤程度曲线 由图3可以看出，实验中每次冲击的损坏程度都是与高度有关，高度越高，损伤程度越大，高度越小，损伤程度越小。这是因为，高度越高，小钢球所具有的势能越大，当其自由落体到苹果位置，对苹果产生的冲击性也越大，故而苹果受到的损伤程度也就越大。当然，从表2的统计平均结果中，即2.11 (H = 81.12 cm) > 1.52 (H = 54.01 cm) > 1.15 (H = 27.02 cm)，同样得出高度越高，冲击力越大，对苹果侧面的损伤程度越大。 3.3. 苹果的大小对损伤程度的影响 为了了解不同大小的苹果，在相同冲击力的作用下其损伤程度是否不同，我们设计了三组实验测试，选取的苹果直径分别为7.5 cm，6.5 cm和5.5 cm。每个直径进行了6次冲击，小钢球的高度H均为54.01 cm，冲击部位均为苹果的侧面。所得数据如表3所示，图4为其对应的曲线图。 Table 3 Side damage degree d of different size apples under the same impact forc 不同D次数 1 2 3 4 6 平均值 d ¯ 7.50 1.70 1.40 1.30 1.50 1.60 1.52 6.50 1.68 1.32 1.30 1.52 1.55 1.50 5.50 1.50 1.60 1.40 1.70 1.48 1.55 表3. 不同大小的苹果在相同冲击力下的侧面损伤程度d 图4. 不同大小的苹果在相同冲击力下的侧面损伤程度曲线 由图4可以看出，第一、六次(即1、6)冲击造成的损伤为：7.50 > 6.50 > 5.50；第二次(即2)冲击造成的损伤为：：5.50 > 7.50 > 6.50；第三、四次(即3、4)冲击造成的损伤为：5.50 > 7.50 ≈ 6.50；第五次(即5)冲击造成的损伤为：侧5.50 ≈ 7.50 ≈ 6.50。可以看到，从每次测试的结果不容易判断出苹果的大小对在相同冲击力的情况下造成的损伤程度影响。由表3中给出的6次冲击后的平均损坏直径d可以看出，1.52 (D = 7.50 cm) ≈ 1.50 (D = 6.50 cm) ≈ 1.55 (D = 5.50 cm)。 所以，根据统计平均效果，我们得出在冲击力一定的情况下，苹果的大小对其侧面损伤程度无明显影响。
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user: 4. 总结 本文利用自主设计搭建的简易落球冲击实验平台，首先找出苹果对冲击力的敏感部位，其次研究了不同冲击力对苹果敏感部位的损伤程度，最后研究了不同大小的苹果敏感部位损伤程度与冲击力之间的关系。研究结果发现苹果的侧面与顶部和底部相比，其受伤程度最大，所以苹果侧面对冲击力最为敏感；苹果所受的冲击力越大，其敏感部位损伤程度越大；苹果敏感部位损伤程度与苹果的大小无关。本实验过程培养了学生学知识和用知识的创新能量，也锻炼了其观察、分析和解决问题的能力。研究结果可为果农在苹果的采摘、运输、贮藏过程中采用科学方法，减少其损耗提供一定的科学依据。
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user: 摘 要 森林环境对人们的身心健康有积极影响。本研究采取现场研究的方法，探讨不同森林环境类型的健康效应差异，选取了城市奥森公园的人工油松林和毛白杨林，远郊松山公园的天然油松林和山杨林共4个森林样地，采用2 (奥森公园、松山公园) × 2 (杨树、油松)混合实验设计，从环境指标、生理指标和心理指标三个方面来评估不同森林环境类型对身心健康的影响，有20名志愿者参与了本次研究。结果发现：远郊森林公园客观环境综合评价指标优于城市森林公园(F 奥森杨树 = 0.224，F 奥森油松 = 0.021，F 松山杨树 = −0.294，F 松山油松 = −0.784)；体验者的心率变异性指标SDNN受环境类型和林分的交互影响(F = 8.127， p < 0.01)，SD2受环境类型和林分的交互影响(F = 4.648， p < 0.05)；不同环境类型以及林分对情绪的影响没有显著差异。因此得出结论：夏季远郊森林公园的空气质量等客观指标以及环境复愈性等主观指标均优于城市森林公园；夏季不同类型的森林环境都有降低血压、提高自主神经系统活力，提升积极情绪的效应。 关键词 :天然林，人工林，森林公园，环境指标，生理指标，心理指标 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 以往关于森林对人类身心健康影响的研究，较多是从整体的森林环境来进行现场研究以及虚拟实验室研究。从这些研究结果来看，与城市商业区相比，暴露于森林环境中对人们的身心健康有诸多积极的影响：有助于降低血压(Yamaguchi， Deguchi， & Miyazaki， 2006)，提高自主神经系统对心脏的调节能力(Lee， Tsunetsugu， Takayama et al.， 2014)，降低焦虑(Mackay & Neill， 2010)，增强活力(Ryan， Weinstein， Bernstein et al.， 2010)，在自然环境中步行和静坐，都可以显著降低体验者的消极情绪(龚梦柯等，2017)，促进个体积极情感体验，而且能够提高工作记忆(Takayama et al.， 2014; Bratman et al.， 2015)。上述研究已经证实或部分证实了森林环境相比于城市商业区环境，拥有更好的复愈性效果。那么城市人工森林和郊野天然森林在复愈性效果上是否也存在明显差异呢？回顾已有的研究发现，关于郊野天然森林和城市人工森林复愈性的比较，结果不尽相同。有的研究发现相比于天然森林，在城市人工森林中步行30分钟后，幸福感的积极情感增加的更多，消极情感降低更大(Martens， Gutscher， & Bauer， 2011)；有的研究也表明城市森林公园与远郊森林公园在物种多样性、噪声等客观指标上是存在差异的，远郊森林公园要优于城市森林公园(胡乔森等，2012)。但Tyrväinen等人的研究却发现不同的森林环境对人们的影响没有差异(Tyrväinen et al.， 2014)。在实验室用图片模拟自然环境的研究发现，人工林和天然林之间的复愈性效果并没有显著差异(van den Berg， Jorgense， & Wilson， 2014)。 随着有关森林积极效应研究的不断增多，除了将天然森林环境和人工森林环境以及城市商业区作为大环境进行对比研究外，研究者们又将研究变量和森林特征进行了进一步的细化，研究发现不同的树种、林分，会造成林内负离子浓度的差异，其降温降风增湿的热环境效益高低也不同(刘娇妹，李树华，吴菲等，2006)，王艳英发现人处在侧柏等针叶林环境中时，手指温度显著升高，血氧含量增加，平均心率、心电RR间期值显著降低，情绪会趋于放松状态；人处在香樟等阔叶林环境中时，手指温度、血氧含量会降低，心电RR间期值显著性升高，情绪会趋于紧张状态，甚至产生厌恶情绪(王艳英，2010)。阎秀峰通过研究发现油松的挥发物主要是萜烯类挥发物，占其挥发物的97%，还有一些芳香族和烷泾类化合物(阎秀峰，2001)。任真发现油松的这些挥发物不仅对昆虫有规避作用，对人们的身体健康也具有保健作用(任真，2014)。在森林环境相较于城市商区环境更有益于人类身心健康的基础上，郊野的天然森林和城市公园的人工森林相比，它们本身的客观物理环境是否有差异？两种环境的复愈性程度有差别吗？不同的树种、林分对人生理、心理指标影响是否不同等？这些问题对于人们选择什么样的环境能得到更好的森林疗养效果尤为重要。但国内目前关于这种细化的森林特征对于人体身心健康的影响还是较少的。 鉴于上述分析，本研究在综合考虑城市人工森林和郊野天然森林以及不同树种的基础上，选取4块实验样地：北京城区奥林匹克森林公园人工种植的毛白杨林和远郊松山自然保护区低山部位相似的天然山杨林作为落叶阔叶树的典型森林环境；北京城区奥林匹克森林公园人工种植的油松林和远郊松山自然保护区的天然油松林作为常绿针叶树的典型森林环境。丰富测量指标，从温度、湿度、风速、噪声、照度、空气负离子等指标，全面测量实验样地的物理环境特征，得出四种典型森林环境的综合舒适度等客观环境指标，用环境复愈性量表、语义差异量表评估体验者对实验样地的主观环境感知。在疗养活动中，体验者全程佩戴心率仪，动态监测体验者心率变异性的各项指标，实验前后评估体验者的血压、情绪特征的变化，探讨天然林和人工林以及两个树种4种环境特征各自的森林疗养效果。本实验采用无创指标，这些指标在户外环境监测稳定性较好，能够全面反映参与者的生理健康、放松、情绪等当下体验森林环境的身心状态。
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user: 2. 研究方法 2.1. 对象 通过微信公众平台和朋友圈发布招募消息，剔除报名者中花粉过敏者、严重疾病者、实验期间服药者以及实验期间处于生理期的女性。共计20名参与者，男生6人，女生14人，平均年龄23.8岁，年龄范围在20~28岁之间。两天实验全部参加的被试共有18人，其中男生5人，女生13人。油松组和杨树组分别9人。 2.2. 方法 2.2.1. 环境指标测量工具 客观环境指标测量工具有：(1) 温湿度、风速：使用TES-1341热线式风速计进行测量；(2) 声压级：使用噪声测量仪对实验地点的平均声压水平进行测量；(3) 照度：使用Victor 1010d照度计进行测量；(4) 空气负离子浓度：使用DLY-5G型森林大气离子测量仪进行测量。 主观环境评估工具有：(1) 环境复愈性量表(叶柳红等，2010)：采用叶柳红等编制的中文版复愈性环境量表，评估环境复愈性程度的高低，该量表由22个条目组成，如“这个环境给我新鲜感”等。从“完全不符”到“完全相符”进行7点评分，得分越高代表复愈性越好。该量表分为远离、丰富、吸引和兼容三个维度，复愈性环境总分和3个维度的α系数在0.769~0.963之间，分半信度在0.695~0.903之间。(2) SD量表：该量表是美国心理学家发展的一种态度测量技术，可以了解人们对周围环境、事物或人的态度、看法。本研究中选择了29对语义相反的形容词来描述森林给人的主观感受，如“安静–嘈杂”、“明亮–黑暗”等。进行7级评分，得分越低则主观心理感受越积极。 2.2.2. 生理指标测量工具 (1) polar心率仪表：使用由芬兰生产的Polar team 2团队心率仪器，全程监测参与者的动态心率变化；(2) 血压计：欧姆龙上臂式电子血压计HEM-7052。 2.2.3. 心理指标测量工具 简明心境量表(简称BPOMS) (迟松&林文娟，2003)：使用迟松等修订的简明心境量表来测量参与者的心境、情绪和情感状态。共有30个描述心境和情绪的形容词，如“疲乏”、“有活力”等。从“一点也不”到“非常地”进行5点评分。该量表包括以下五个维度：紧张、生气、疲劳、活力、困惑和抑郁，其中活力为积极情绪分量表，其余为消极情绪分量表。情绪紊乱总分由消极情绪分量表总分减去积极情绪分量表总分得出。该量表的重测信度系数在0.406~0.664之间，α系数在0.705~0.890之间。 2.3. 实验设计 本研究采用2 (环境类型：奥森公园、松山公园) × 2 (林分：杨树、油松)混合实验设计，被试间因素为不同林分，被试内因素为环境类型。因变量为参与者的血压、心率变异性、情绪。夏季实验样地实景照片见图1。 图1. 夏季实验样地实景照片 2.4. 研究程序 实验进行的时间为2017年6月24日至25日，共计2天。每日实验时间为上午9:30持续到11:30，共2个小时。将18名参与者随机分为油松林组和杨树林组，每组9人。 第一天两组被试在奥森公园进行实验，先完成BPOMS问卷，检测参与者的血压和心率变异性的前测值，随后进行40分钟的静坐实验，再次完成BPOMS问卷，检测血压和心率变异性的后测值，并完成复愈性环境量表和环境主观感受量表。实验进行过程中持续监测实验样地的各项环境因子指标，实验期间通过控制油松组和杨树组同时开始实验，保证各项生理指标、心理指标、环境因子指标在同一时刻测量，排除额外变量时间对最终实验结果的影响。第二天的实验在松山公园进行，实验时间和程序与第一天一致，松山公园需要爬山一段时间，两组被试提前半小时出发，到达实验地点后休息半小时以排除爬山对生理指标变化的影响。
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user: 4. 讨论 4.1. 不同森林环境对体验者身心健康的不同效应 从客观的物理环境来看，远郊森林公园的综合环境舒适度优于城市森林公园，油松林的综合环境舒适度优于杨树林；从主观环境评估来看，远郊森林公园的环境复愈性以及带给被试的主观感受均好于城市森林公园，但是两个公园内不同树种间的复愈性评估不存在差异，这与客观环境舒适度得分不符，原因可能是在夏季无论油松林还是杨树林都是郁郁葱葱的植被，复愈性差异没有那么明显。 生理指标的研究结果显示在远郊松山公园中，相比于油松组，杨树组的舒张压和收缩压显著降低，而油松组的SDNN和SD2值显著增加，这表明远郊松山公园的杨树林可以降低血压，油松林可以提高自主神经系统活力。原因可能是夏季远郊松山公园杨树枝叶成熟茂盛，宽阔的叶面释放出更多的挥发物，周围的空气负氧离子浓度更高(5600个/立方厘米)，有助于血压的降低。繁茂的树冠也会导致视野模糊，Gatersleben和Andrews在研究中发现暴露在密度较高，视野模糊的自然环境中会增加被试的压力和注意力疲劳水平(Gatersleben & Andrews， 2013)，可能因此油松组的SDNN和SD2增加得更明显。而在城市奥森公园中，参与者的收缩压与舒张压下降显著，但是两个林种间没有显著差异。可能的原因是城市奥森公园中的树种是人工种植，并且种植年限较短，树冠没有像松山公园一样繁茂，所以两个树种间的结果无明显差异。同时这也可能是在油松林的水平上，城市奥森公园血压的降低更加显著的原因。 心理指标的研究结果表明不同的森林环境类型在夏季对人们的情绪影响差异不大。其原因可能与参与者的年龄有关，Berto等人的研究表明不同年龄的被试对自然环境的偏好和熟悉程度的评价是有差异的，只有老年人的恢复性才与环境熟悉程度之间存在相关关系(Berto， 2007)。因此可能年轻人对于环境变化所引起的情绪恢复性差异不明显。另外森林环境对积极情绪的影响有显著的异质性，会受到情绪评估类型、研究地点等的影响(McMahan & Estes， 2015)。 4.2. 针对不同群体在不同森林环境开展适宜的森林疗养体验 人与环境的关系是不断发展的前沿科学问题，党的十八大以来，生态文明发展成为社会关注的热点，环境与人体健康受到社会各界的关注。近年来的实证研究取得了很多重要成果，森林疗养已经与心理学、园林学、医学等各个领域结合在一起。本研究细化了不同的森林环境特征，涉及到了人工林和天然林以及不同的林分，研究显示天然林的环境舒适度优于人工林，环境复愈性也高于人工林；在夏季，郁郁葱葱的森林环境都会对个体的生理和心理产生积极影响。研究结果丰富了森林环境对人体身心健康影响的实证数据，有利于针多不同群体开展适宜的森林疗养体验，更好的开发和利用森林环境。比如，针对有高血压、慢性疾病的患者来说，由于城市森林公园和远郊森林公园都有降低血压、提升自主神经系统的调控能力等复愈性效果，所以针对这些群体，可以设计开展一些在城市森林公园的疗养活动，这样既可以达到复愈性效果，又可以避免舟车劳顿的不便，降低可能存在的危险性；针对于儿童、青少年、大学生等身体健康状况较好的群体来说，由于体验者对远郊森林公园的主观环境感受高于城市森林公园，且在远郊森林中油松林对自主神经系统活力的复愈性效果优于杨树林，所以针对这些群体，可以在远郊森林公园的油松林中开展疗养活动，这样既可以达到身心上的复愈效果，又可以让参与者感受到更加丰富多元的森林环境，增加对森林环境的认知。 4.3. 本研究的不足 本研究尚且存在很大的不足，在后续研究中可做进一步探讨。首先，本研究的被试量较少而且被试结构比较单一，有效被试只有18名且均为在校大学生。由于被试量太少，再加上这些参与者的血压、心率都属于正常范围，且工作压力相对较小，导致实验结果的代表性有限。这对于验证森林的积极效应假设，回答森林的复愈性效果这一科学问题来说是远远不够的。其次，本研究的实验设计受到实验仪器、天气，以及工作人员的限制，所以所有的被试都是接受单一顺序的实验处理，没有排除实验顺序对实验结果的影响。先进入单一的人工林，后进入树种较为丰富的天然林，对空气舒适度以及挥发物的味道感受可能会更加突出一些。在未来研究如果涉及类似这样多种环境类型，应该考虑实验顺序的影响。再次，本研究在第二天的松山公园实验中，参与者需要爬山一段时间才可到达实验场地，本研究中采取的排除干扰方式是让参与者休息半小时，但这忽略了运动本身对于身心的复愈性作用。在以后的研究中可以采取让参与者在不同的实验场地中静坐之前都投入等量的运动活动来平衡和排除无关干扰。最后，本研究选择的2个不同林子并不是完全意义上的单一林种。虽然为了控制其他无关变量对实验的影响，单纯的考察杨树和油松两个林种本身的环境复愈性差异以及对生理和心理指标的影响，本次研究尽力选择单一林种，但是受到公园本身特征的影响，我们所选择的这4个实验场地中或多或少都有些小乔木、灌木等其他植被，这也就导致4个场地的挥发物比较杂乱，有一些杨树和油松的典型挥发物没有被准确地测量出来，所以植物的挥发物和空气中负氧离子的影响效应有多大，还需要进一步严格的控制变量进行研究。
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user: 5. 结论 (1) 远郊森林公园的空气质量和环境舒适度等客观环境指标、主观环境感知、环境复愈性均优于城市森林公园； (2) 体验者的血压、心率变异性受环境类型和林分的交互影响；但情绪不受环境类型和林分的影响，不同环境类型以及林分对体验者积极情绪和消极情绪的影响没有显著差异； (3) 在夏季，不同类型的森林环境都会对体验者的身心健康产生积极影响。
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user: 摘 要 苯系污染物是一种以苯、甲苯、乙苯、二甲苯四类为代表性物质，具有持久性或难降解性质，都属于挥发性和半发挥发型有机污染物。利用过硫酸盐稳定性好、氧化性能高、降解有机污染物条件温和、操作简单等特性，重点研究催化剂活化过硫酸盐对土壤中苯系污染物的修复性能和影响因素，针对土壤有机污染物修复材料难以回收的问题，开展生物质材料负载催化剂的试验研究，形成吸附–化学氧化联合修复苯系污染物的技术路线，可以为场地有机污染土壤的修复提供新的研究思路，最终实现有机污染物土壤的规模化、高效性、低成本化修复，并为同类研究提供参考。 关键词 :过硫酸盐，苯系物，修复，化工场地 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土壤是人类和陆地上一切生物赖以生存的最为重要的基础物质和支撑，也是自然环境非常重要的组成部分，紧密联系着有机界和无机界，此外土–水–气–生等环境要素之间也有着非常密切的关联 [ 1 ]，土壤不仅在农业生产中占据基础位置，也是污染物进行净化的重要场所。但是土壤的净化污染物功能具有一定的局限性，其对污染物的容纳度具有一定的限定，所以一旦污染物进入土壤，就很难降解，而且会随着时间的推移而不断累积，最终影响人类的健康。 我国地质条件复杂，地形多变，耕地面积仅为全世界耕地面积的7%，远低于世界平均水平，但人口总数是世界总人口的25%，不但要保障土壤生态环境质量的健康，还要使得土壤资源具有可持续利用性。伴随着我国经济社会的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，工业生产和居民生活所造成的城市棕地日益增多，土壤环境污染日趋严重，并且开始对人类自身造成一定的影响。此外，在工业生产过程中，会产生大量的废弃物、污泥、垃圾、污水等有毒有害物质，也会带来严重土壤污染。与此同时，土壤污染之后，随着径流和蒸腾散发等过程，也会直接造成大气环境污染、水体环境污染 [ 2 ] [ 3 ]，最终导致城市用地、农业用地和工业用地等受到有机污染物的污染 [ 4 ] [ 5 ]，造成了巨大经济损失的同时，还严重威胁生态环境安全和人民群众的身体健康，因此土壤有机污染已经成为我们在经济社会健康发展过程中急需解决的严重问题之一。
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user: 2. 研究区概况 渭东新城项目位于渭南市东部，属于2018年陕西省重点建设项目之一和渭南市“十三五”重点项目 [ 6 ]。项目区介于渭南市临渭区南部黄土塬区与渭河平原区之间，研究区南北宽2 km、东西长约20 km，总占地面积约为40 km 2 。其主要建设内容包括“一城、五镇、一路、一水系”，建成后将使龙湖、石堤河、赤水河、遇仙河、沋河和渭河贯通，并贯穿整个渭东新城，使其成为生态宜居的关中水乡。项目区主要定位为住宅用地、绿化用地和农业用地。其中的“一城”即渭东新城社区建设用地需满足住宅用建设地等土地环境质量控制标准(DB11-2011)和景观绿化用地质量要求(社区内规划有绿地景观和人工湖泊)。然而项目区整治前主要为工业用地，有煤场、水泥厂、商砼厂、油罐制造厂、化工厂、殡仪馆、医用垃圾焚烧厂等20余家不同程度、不同类型的污染企业。其中“交大瑞森化工厂”早已于上世纪80年代就开始投产，至今已有40年左右的生产历史，厂区内化学品的气味浓烈、在企业周边土层已形成以有机污染为主的黑泥土壤污染带，根据前期调查结果显示，苯系物(BTEX)污染相对较严重，1~1.5 m深度处土壤苯含量的542 mg/kg，是第一类用地污染物筛选值的542倍，是管制值的54.2倍，深度0.5~1 m土壤乙苯含量约为35 mg/kg，远大于其筛选值(7.2 mg/kg)，超标4.83倍，其次乙苯、邻二甲苯与间/对二甲苯含量也较高。此外，在土体1.5~2.5 m深度范围内三氯乙烯、1，1，2，2-四氯乙烷、氯仿和萘检出，且均超其相应地管制值，最大超标倍数分别为12、9.3、1.7和3.2。这些受污染的土地无论是用作建筑或是绿化及农业用地，都将对居民区的空气环境、食品安全和饮水安全产生深远的影响。
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user: 3. 苯系物修复研究进展及其存在的问题 苯系物是一类非常重要的工业生产原料和溶剂，在工业领域多行业都具有非常重要的地位，苯系污染物主要包括以苯、甲苯、乙苯、二甲苯等物质为主，并混合有多环芳烃(PAHs)、多氯联萘(PCNs)和多氯联苯(PCBs)等物质，是一种组分较为复杂复合物 [ 7 ]。苯系污染物的主要特性是持久性、难降解性，是一种挥发–半发挥发型有机污染物 [ 8 ] [ 9 ]。在常温下，苯系物呈现为无色透明的液体，并且较容易溶解于有机溶剂之中。苯系污染物的水溶性较差，而其辛醇–水分配系数高，所以易于吸附在土壤颗粒上 [ 10 ]，所以苯系污染物非常容易从水体中迁移到土壤中，使得土壤成为苯系污染物的重要载体 [ 11 ]。 土壤中苯系物主要来源于废弃物处理以及化工厂泄露，主要通过径流、挥发、淋溶以及浓度梯度差带来的扩散作用等迁入土壤、大气和水体，不仅对生态系统造成威胁，对人类的生命健康也会造成极大伤害。苯系污染物具有强烈的毒性，可以严重危害人体的器官脏器，包括肾脏、肝脏、生殖系统以及神经系统，并表现出强烈的致癌性、致突变性以及致畸性 [ 12 ]，长期接触苯系污染物会对人体的神经系统、肾脏和皮肤造成不可逆的损害，也会对眼睛、粘膜和皮肤造成刺激，甚至出现头晕、恶心、胸闷等症状。此外，苯系物对微生物也具有一定的毒害作用，主要体现在对微生物的生长具有较强的抑制作用。 苯系污染物进入土壤后，由多种机制共同控制着其在土壤中的迁移和转化进度和过程，主要包括苯系物的挥发、吸附–解吸、淋溶和降解过程等，在进入土体之后，苯系物主要通过破坏土壤的正常功能，使得土壤中的微生物、理化性质发生变化，并通过植物吸收和食物链的积累，最终危害人类健康。 由于土壤中苯系污染物累积量逐步增加，加之这些污染物自身难降解和毒性大的特点，对我们而言，修复苯系污染土壤修已经是目前污染土壤修复技术领域中的主要研究热点和难点 [ 8 ]。用于包括苯系污染物在内的有机污染物的修复方法主要集中在以下四大类，主要有物理修复、化学修复、植物修复和微生物修复等四大类方法 [ 8 ] [ 13 ]。其中苯系物的物理修复法主要是应用热脱附、溶剂洗脱、气象抽提等物理过程 [ 14 ] - [ 19 ]，将苯系物等有机污染物从土壤中去除，最终达到修复污染土壤的目的。苯系物的化学修复和物理修复不太相同，其主要原理是利用化学试剂的氧化催化等作用分解土壤中的有机污染物，最终将其转化为无毒的或低毒性的物质而去除 [ 8 ] [ 20 ] [ 21 ]。 植物修复苯系污染物主要是利用植物生长过程中的一些特性来处理污染物，主要有吸收、转化和转移等方式。首先，植物可以直接吸收并在植物自身组织内积累非植物毒性的代谢物；其次，植物可以在土壤中释放一些酶物质，加快和促进了土壤污染物的生物化学反应；最后，还可以利用植物根际-微生物的联合代谢作用来消纳苯系污染物 [ 23 ] [ 24 ]。微生物修复技术所利用的微生物有土著微生物、外来微生物和基因工程菌等三类 [ 22 ]，土壤中包含了自然界中几乎所有的微生物种类，这些微生物是降解污染土壤中苯系物的主体，土壤中的微生物在土壤污染胁迫下，发生突变并生成诱导酶，在这种新的微生物酶作用下产生了与环境相适应的代谢功能，最终具备了对有机污染物的降解功能。 伴随着人类科学技术的进步，人类对土壤有机污染物的认识不断深入，对生态环境安全和人体健康安全的要求日益提高，使得我们对城市生产建设中土壤有机污染物的修复治理的要求更高 [ 25 ]。尽管传统的物理修复方法简易便形，修复效果较好，但是其工程量巨大、修复成本高，而且对于修复的目标土质有较高的要求；而化学修复方法尽管可以有效降低土壤中苯系污染物含量或毒性，但是常常会带来毒性更大的附带产物。应用化学修复法修复苯系物主要集中在水体中苯系污染物修复，其修复材料和试剂可以回收，但是对于土壤中苯系污染物的修复研究主要局限在实验室内，难以开展规模化实践和应用，开展修复治理后遗存在土壤中的修复剂和材料也难以回收，会造成二次污染；微生物法修复土壤中的有机污染物试验研究表明其具有较高的修复效率，效果极佳，但这种方法对于修复环境条件要求较为严格，导致规模化应用难度较大；研究表明，通过植物修复苯系污染物较为成功的植物种主要包括紫花苜蓿、杨树和柳树等，但是该种方法的缺点是需要较长的修复周期。因此寻求一种修复效果高效、成本低、周期短且环境友好的修复方法极为迫切。 经过铁、锰、铜等金属活化后的过硫酸盐，可生成具有活性基团的硫酸盐自由基和羟基自由基，利用这些活性基团的强氧化性，可以氧化去除包括自由态和结合态在内的大部分有机污染物。过硫酸盐在国内外被广泛应用于水体中抗生素、阿特拉津、染料等污染物，在土壤修复中的应用较少。在具体操作过程中，会产生以下两个问题：第一，由于金属离子对过硫酸盐的活化需要在酸性环境下进行，在反应过程中所产生的H + 会导致土壤严重酸化，造成土体二次污染；第二，过硫酸盐在金属离子催化下很容易造成氧化条件的环境，导致土壤中有害重金属的易于析出，因此开展过硫酸盐对苯系物修复研究的关键在于研究氧化剂与催化剂条件控制。
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user: 4. 过硫酸盐修复苯系物机理 过硫酸盐活化氧化技术是一种新型的氧化技术，是被广泛采用的一种技术，其中过硫酸盐中过硫酸根离子(S 2 O2− 8)自身具有较强的氧化性(氧化还原电位E 0 = 2.1 V)，在经过活化以后，过硫酸盐可以产生硫酸盐自由基(SO− 4∙， E 0 =2.6 V)，具有更强的氧化性，对许多难降解的有机污染物都可以表现出非常优异的修复效果。电化学活化过硫酸盐技术由于能重复利用过渡金属而相对环保、并且具有一定的可持续性。目前，过渡金属活化过硫酸盐在有机废水修复中已经广泛应用 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]，对污泥中有机污染物的修复也有研究 [ 31 ]，但是在土壤有机污染物修复中的研究和应用较为少见。 过硫酸盐分子结构中均具有-O-O-键，在光、热、过渡金属离子及零价铁等活化作用下-O-O-键会发生断裂，产生氧化性极强的SO− 4∙。SO− 4∙标准氧化还原电位E 0 = +2.5~+3.1 V，接近于甚至可以超过·OH (E 0 = +1.8~2.7 V)，且在一定条件下，SO− 4∙可以转化为·OH，因此可以氧化包括苯系污染物在内的大部分有机污染物，其基本原理如下 [ 32 ]： S 2 O 8 2 − → h e a t 2 ⋅ SO 4 − (1) S 2 O 8 2 − + Fe 2 + → Fe 3 + ⋅ SO 4 − + SO 4 2 − (2) S 2 O 8 2 − → U V 2 ⋅ SO 4 − (3) 此外，利用生物炭多孔性和表面积大等特性，使得过硫酸盐附着在改性生物质材料表面，利用生物炭对苯系污染物的修复作用，可将污染物吸附集中于生物炭表面，提高过硫酸盐氧化速率。在工程应用中，将改性后的生物炭材料布设于污染土壤后，可通过水浮法等方法进行回收处理，避免产生二次污染。
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user: 5. 过硫酸盐修复苯系物研究思路 初始阶段：究选用过硫酸钠(Na 2 S 2 O 8 )、过硫氢钾(KHS 2 O 8 )以及过硫酸钙(CaS 2 O 8 )作为氧化剂，Fe 2+ (FeSO 4 ·7H 2 O)、Cu 2+ (CuO)、Mn 2+ (Mn 2 O 3 )作为催化剂，分别添加配比为5:1、10:1、15:1，每组试验三个重复。试验中精确称量5.00 g苯污染土壤置于250 mL三角瓶中，加入去离子水制成泥浆(水土质量比为1:5)。加入催化剂后在磁力搅拌作用下达到反应温度，快速加入氧化剂，并开始计时，反应时间为5、15、30、60、120、240 min。反应结束后将反应瓶放入冰水以终止反应，样品经真空过滤使土壤和反应液分离，分别测定土壤和反应液中残留苯系污染物含量。 第二阶段：通过第一阶段试验，获得最佳氧化剂-催化剂种类和配比(X-Y)，分别设置温度梯度30℃、40℃、50℃；pH梯度5、9、11；初始污染物浓度BTEX1、BTEX3、BTEX3 (表3)，对不同处理进行正交设计，每组试验三次重复。试验中精确称量5.00 g苯污染土壤置于250 mL三角瓶中，加入去离子水制成泥浆(水土质量比为1:5)。加入催化剂后再磁力搅拌作用下达到反应温度，快速加入氧化剂，并开始计时，反应时间为5、15、30、60、120、240 min。反应结束后将反应瓶放入冰水以终止反应，样品经真空过滤使土壤和反应液分离，分别测定土壤和反应液中残留苯系污染物含量。 根据两个不同阶段的研究结果，可以确定最佳催化剂–氧化剂种类和配比以及最佳反应条件，选用玉米芯、谷壳、秸秆等常见的农业生产废弃物制成生物炭，并负载过渡金属催化剂，主要流程方法为：水洗生物炭去除杂质→在一定pH条件下生物炭与含过渡金属离子溶液混合搅拌→水浴加热去除水分→水洗→干燥，最终获得负载过渡金属离子的生物炭。 应用化学法修复苯系物修复效率高、时间段、成本低，并且对污染物类型和浓度不敏感，应用不同氧化剂修复苯系物的效果并不一致。目前常用的氧化剂主要为高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、类芬顿试剂及活化过硫酸盐等，应用不同的氧化剂修复统一场地污染土壤的效率也不尽一致，一些研究表明高锰酸钾和过硫酸盐类氧化剂对化工厂苯系物修复效果好、能力强，且在其氧化过程中转移到周围环境中的二次污染物较少，是较为友好的修复剂，而过氧化氢、芬顿试剂、类芬顿试剂等在处理过程中均有一定的污染物挥发今周围环境中，造成二次污染 [ 33 ]。
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user: 6. 结论 利用过硫酸盐稳定性好、氧化性能高、降解有机污染物条件温和、操作简单等特性，重点研究催化剂活化过硫酸盐对土壤中苯系污染物的修复性能和影响因素；针对土壤有机污染物修复材料难以回收的问题，利用生物炭多孔性和表面积大等特性，使得过硫酸盐附着在改性生物质材料表面，利用生物炭对苯系污染物的修复作用，可将污染物吸附集中于生物炭表面，提高过硫酸盐氧化速率。在工程应用中，将改性后的生物炭材料布设于污染土壤后，可通过水浮法等方法进行回收处理，避免产生二次污染。最终形成吸附–化学氧化联合修复苯系污染物的技术路线，可以为场地有机污染土壤的修复提供新的研究思路，最终实现有机污染物土壤的规模化、高效性、低成本化修复，并为同类研究提供参考。
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user: 摘 要 厚度检测前制备样品时，要对电力电缆非金属外护套厚度进行测量。针对原由人为切取薄片造成切割截面质量差，容易被锋利的刀具伤手，外护套难以割取等问题，提出一种面向护套环形截面取样的全自动机械设备。这种机械设备利用弹簧机构蓄能，工作时通过滚珠丝杆驱动刀头，调节压力输出，达到非真圆环切制取护套样品。本文将电缆外护套环切机械应用于实际工作场合，结果表明，样品制取效率大幅提高，截面切割优质，人力工作大幅降低，制取便捷，操作方便，且满足测量要求，无残缺现象。 关键词 :电力电缆，护套厚度测量，自动化机械 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着电力电缆检测行业的不断进步，为实现作业自动化，工作高效化的目标，对电力电缆检测制样的机械设备要求不断提高。但作为电缆外护套径向截取薄片的制取方法，一直以手持锋利刀具沿垂直于电缆轴线的平面切取薄片为主。导致试验工程师花费大量时间在制取试样的工作上，影响工作效率与工作热情，甚至经常会伤手。因此本文研究一种外护套薄片制取机械，以达到提高试验工程师工作效率的目的，方便试验工程师完成电缆外护套径向截面制取工作。
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user: 2. 介绍 电力电缆的基本结构由线芯、绝缘层、屏蔽层和保护层组成，其保护层为非金属护套和金属护套的组成，本文所称的非金属护套，通常为黑色，为热塑性材料(聚氯乙烯或聚乙烯)或弹性体护套料(聚氯丁烯、氯磺化聚乙烯或类似聚合物)，其组合作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。 现今，在电力电缆机械性能试验过程中，其厚度和外形尺寸测量为至关重要的一部分，尤其是检测前的样品制取环节，手工割取截面薄片的方式对试验工程师的操作手法要求较高，不仅容易被锋利的刀具伤手，且样品制取效率低下，以及最终手工割取的试样薄片切面割痕明显，质量较差。因此，在电缆外形检测的前置环节，研制本文所论述的取样机械设备，通过操作机械来代替原有手工割取薄片的方式。 本文所论述的机械设备适用于线芯直径截面积35~500 mm 2 的多芯电力电缆外护套环形薄片制取，从设备的产能提升、成本控制、结构稳定性等方面综合考虑，可在2分钟以内完成一次试样的制取。设备需外接220 V电源对其供能，操作简便，只需将一段100 mm长的电缆放置于内置工装上，关闭安全门，点击触控屏上的启动键，设备即自动工作，对试验工程师进行安全培训及设备操作培训后，即可上机操作。
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user: 3. 电力电缆基本结构 当前，按国内外习惯的划分，电缆分为低压电缆、中压电缆、高压电缆和超高压电缆，即电压为35 kV及以下为低压电缆；35~69 kV为中压电缆；110~220 kV为高压电缆；大于220 kV称为超高压电缆 [ 1 ]。 电力电缆最里边的是线芯(导体)，线芯外面是相绝缘和填料，再外面是三相统包绝缘，统包绝缘外为铅包，铅包外层为防护层如钢甲和聚氯乙烯护套。如分相铅包电缆结构由里到外依次为：导体、导体屏蔽、绝缘层、绝缘屏蔽、铅套、内衬垫及填料、铠装层、外被层，如图1所示。 本文所论述的电缆外护层一般由内衬层、铠装层和外被层组成。内衬层的作用是防止内护层受到腐蚀，并防止内护层在电缆弯曲时被铠装层破坏，铠装层位于内衬层外面，其作用是减少机械力对电缆的影响，使作用在电缆上的机械力由铠装层来承受 [ 2 ]。外被层在铠装层外，其作用是防止铠装层受到侵蚀 [ 2 ]，所以，电缆外护层的作用是保护内护层免受外界影响和机械损伤。 而本文所论述的，则是制取外被层圆环截面，根据《GBT 2951.11-2008电缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分通用试验方法——厚度和外形尺寸测量——机械性能试验》规定，测量外被层各厚度点并取平均值 [ 3 ]。 图1. 电缆结构图