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

user: 4. 热工水力仿真 THEATRe程序是美国GSE公司开发的冷却剂系统热工水力仿真程序，其仿真模型采用含有5个基本场方程和1个漂移通量关系式的“漂移通量”模型 [ 6 ] 。并在吸收同类程序优点的基础上进行改进，从而提高了运算速度，可以对仿真对象进行实时仿真。其基本场方程和漂移通量方程如下所示。 1) 不可凝气体质量守恒： ∂ ∂ t ( α g ρ g X g ) + 1 A ∂ ∂ x ( α g ρ g υ g X n A ) = δ S n A (2-4) 2) 蒸汽质量守恒： ∂ ∂ t ( α g ρ g ) + 1 A ∂ ∂ x ( α g ρ g υ g A ) = Γ + δ S n A (2-5) 3) 液体质量守恒： ∂ ∂ t ( α f ρ f ) + 1 A ∂ ∂ x ( α f ρ f υ f A ) = − Γ + δ S n A (2-6) 4) 蒸汽能量守恒： ∂ ∂ t ( α g ρ g u g ) + 1 A ∂ ∂ x ( α g ρ g u g υ g A ) + P ∂ α g ∂ t + P A ∂ ∂ x ( α g ν g A ) = q w g + q i g + ( Γ − Γ w ) h g * + Γ w h g s + D I S S g + δ S g Q A (2-7) 图2. 堆芯结块划分示意图 5) 液体能量守恒： ∂ ∂ t ( α f ρ f u f ) + 1 A ∂ ∂ x ( α f ρ f u f υ f A ) + P ∂ α f ∂ t + P A ∂ ∂ x ( α f ν f A ) = q w f + q i f + ( Γ − Γ w ) h f * + Γ w h f s + D I S S f + δ S f Q A (2-8) 6) 混合物(和形式)动量守恒方程： α g ρ g ∂ ν g ∂ t α f ρ f ∂ ν f ∂ t + 1 / 2 α g ρ g ∂ ν g 2 ∂ x + 1 / 2 α f ρ f ∂ ν f 2 ∂ x = ∂ P ∂ x + ρ B x − α g ρ g υ g F W G − α f ρ f υ f F W F − Γ ( υ g − υ f ) + δ Δ P p + δ S v (2-9) 7) 漂移通量方程： ( 1 − α g C 0 ) υ g − α f C 0 υ f = ν g i ( 1 − α ) (2-10) 以上7个方程中含有7个独立变量：压力( P )、气体和液体的内能( u f 和 u g )、空泡份额( α g )、气相和液相的速度( ν g 和 )、不可凝气体质量分数( X n )。求解以上7个方程需要各种封闭关系式，以计算相界面上热量和质量的交换( h i f 和 Γ )、各相与流道壁之间的热交换( q i g 和 Γ w )、壁面摩擦( F w )、壁面能量耗散( D I S S f )、分布参数( C 0 )以及漂移速度( ν g i )。 应用THEATRe程序进行热工水力仿真首先需要对仿真对象的结构进行适当的简化、近似并划分节点，为了保证计算的实时性与准确性，本文将整个反应堆划分为150个节点，如图2所示。其中堆芯140个节点，(因为空间所限，并未将堆芯所有节点列出)。考虑到堆芯进口冷却剂流量的分布，本文中将堆芯径向划分了14个节点，组件径向划分区域示意图如图3所示，将堆芯轴向均匀划分了10个节点，堆芯径向节点划分示意图如图4所示。 图3. 堆芯节点划分示意图 图4. 堆芯分区 THEATRe程序的进口边界条件为进口流量及比焓，出口边界条件为压力，两个边界条件在稳态和瞬态的工况的数据均由仿真机提供。
system: [SYSTEM]

user: 5. 计算结果及验证 为了验证本文耦合程序能够在反应堆运行过程中对堆芯重要运行参数进行实时在线计算，两程序分别都使用0.0325s时间步长对仿真对象进行计算，并使用稳态运行工况和瞬态运行工况计算结果进行验证。 5.1. 稳态工况验证 本文选择核电厂第一循环寿期末满功率运行工况作为稳态工况对程序进行验证。考虑到堆芯功率分布的对称性，本文取1/8堆芯进行对比。堆芯径向及轴向归一化功率分布对比如图5和图6所示。 耦合程序的堆芯热工水力参数计算值与文献 [ 7 ] 中提供的参考值对比情况如表1所示。 从以上的图表中可以看出，耦合程序能够较为精确地计算反应堆堆芯功率分布以及重要的热工水力参数，而主要参数的计算误差均小于2%，说明在0.03215秒的时间步长下，该耦合程序的计算结果能够符合对堆芯进行在线监测的要求。 5.2. 瞬态工况 本文选择核电厂第一循环寿期末反应堆由满功率降低到80%功率的运行工况作为瞬态工况对耦合程序进行验证。堆芯功率变化至80%功率后堆芯径向及轴向功率分布与参考值的对比如图7和图8所示。堆芯燃料中心中心最高温度，燃料包壳表面最高温度，MDNBR变化趋势如图9所示。 由图6可看出在反应堆寿期末，由于除控制棒组外，大部分控制棒都已经提出堆芯外，而且功率控制棒组棒位较高，因此在堆芯底部将将形成一个中子通量密度的峰值，这使得堆芯下半部的功率比堆芯上半部的功率高。当汽轮机组降负荷时，控制棒逐渐下插，这一现象会更加明显，伴随功率下降，燃料中心最高温度由1236℃下降至1031℃，包壳表面最高温度由347.8℃下降至336.2℃，MDNBR由2.91 图5. 稳态工况下堆芯径向功率分布对比图 图6. 稳态工况下堆芯轴向功率分布对比图 图7. 80%功率工况堆芯径向功率分布 图8. 80%功率工况下堆芯轴向功率分布 图9. 堆芯热工水力参数变化趋势图 Table 1 The comparison of the hydrodynamic parameters and the reference value in the steady state conditio 项目 耦合程序计算值 参考值 相对误差/% 燃料中心最高温度/℃ 1540.65 1504.00 2.43 燃料包壳最高温度/℃ 350.08 347.54 0.73 冷却剂最高温度/℃ 317.54 316.46 1.08 核功率/MW 966.12 966 0.12 MDNBR 2.19 2.16 1.38 表1. 稳态工况热工水力参数计算值与参考值对比 增大至3.45。整个降功率过程，各冷却剂参数变化始终满足热工安全准则，由此可知，在堆芯变工况运行时，耦合程序的计算结果符合实际。 根据以上计算结果可以得出，耦合程序能够根据堆芯进、出口的边界条件准确的计算堆芯在运行过程中的燃料、包壳最高温度以及MDNBR重要监测参数的数值大小，并且能够通过耦合程序的实时计算跟踪堆芯的瞬态运行过程，在线准确计算堆芯监测参数的变化趋势。通过将这些与反应堆安全运行息息相关的堆芯参数实时计算并反馈给操纵员，能够使操纵员更加全面、直观的了解反应堆当前的运行状态，还可以根据监测参数的数值大小及其变化趋势对反应堆运行进行适当调整，使运行参数在偏离正常范围的最初阶段便得到调整，从而提高反应堆的运行安全性。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论 本文以秦山一期核电工程作为仿真对象，应用REMARK程序和THEATRe程序对反应堆堆芯物理及热工水力部分进行仿真，并使用仿真机数据作为边界条件在线计算堆芯安全系参数，通过稳态工况和降功率工况瞬态工况进行验证，该耦合程序能够在实时计算的基础上稳定、准确的计算堆芯安全性参数及其瞬态变化趋势，能够实现堆芯安全性在线监测的基本功能。该程序可以与核电厂现有的操纵员运行支持系统相结合，帮助操纵员更好的了解堆芯的运行状态，减轻操纵员的运行操纵压力，提高运行安全性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 高浓度氯离子废水处理是目前水处理领域的难点，为克服难点设计了一种电催化去除氯离子的Ru-Ti-AC催化材料，并制备成钌钛活性炭篮式复合电极，通过电化学方法对废水中氯离子进行降解。同时通过单因素实验法和连续实验法，确定了PH为2~8，电解时间为60 min，氯离子浓度为12，000 mg/L的条件下，本实验制备的钌钛活性炭复合电极(Ru-Ti-AC)对氯离子废水中氯离子去除率可达到80%，同时这种方法对实际脱硫废水中的氯离子废水也有很强的去除能力，工业化实际氯离子去除率可达75%。 关键词 :氯离子去除，电化学，钌钛活性炭复合电极，脱硫废水 Copyright © 2017 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 高浓度氯离子废水来源主要有冶金、制革(鞣革)、化学制药、造纸、电厂脱硫废水等行业所排放的工业废水以及人类生活所产生的生活污水，其中工业排放是最主要来源，氯离子是氯最为稳定的形态，微生物不能利用Cl − ，并且废水中氯离子含量会抑制微生物的生长，阻碍生物法处理废水效率。目前废水中氯离子的去除方法主要有离子交换 [ 1 ] 与化学吸附法 [ 2 ] 、沉淀法 [ 3 ] 、膜处理法 [ 4 ] 、蒸发法、电吸附法 [ 5 ] ，冷冻法 [ 6 ] [ 7 ] 微电解法 [ 8 ] 等，但这些方法都存在缺点，其中离子交换与化学吸附法，吸收率低，树脂交换膜容易达到饱和，需要再生 [ 9 ] ；沉淀法所使用的沉淀剂成本昂贵 [ 10 ] ；分离拦截法如果氯离子浓度过高会超过膜分离技术的界限并且造成大量有机物对膜产生污染 [ 11 ] ，同时费用过高；蒸馏法能耗高，且容易结垢，只适用于小量废水；电渗析法及电吸附法对进水水质要求高，处理成本较高 [ 12 ] 。 本论文设想通过电化学方法，利用氯碱工业催化脱氯原理 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] 及本课题组专利“ZL 2012 1 0398371.0” [ 16 ] “一种活性炭篮作阳极电化学降解有机废水的方法及装置”的一种篮式阳极装置的方法相结合。阳极为塑料或难溶金属(如钛篮)制作的网状篮或框，里面填充有颗粒状的由本研究制备的Ru-Ti-AC多孔催化材料。这样，整个电化学过程中，阳极的作用有两个：1) 不断地通过阳极正电荷的电场力的吸附作用和Ru-Ti-AC催化材料大的比表面积的吸附性能把废水中的氯离子浓缩到本方法所述的篮式阳极上，2) 把浓缩过来的氯离子，又通过Ru-Ti-AC催化材料的催化作用在大大降低氯离子过电位的作用下，由阳极电流氧化成氯气源源不断地分离出去 [ 17 ] ，本文首先用溶胶凝胶法制备了Ru-Ti-AC催化材料，然后使用Ru-Ti-Ac催化材料的电极在不同的入水PH，反应时间，电流密度等因素条件下探讨对废水中氯离子的去除效率，通过间断性实验和连续性实验分析各个部分氯的含量，确定氯离子的去除途径和去除机理，同时通过工业化实验验证了该种电极催化方式对实际高氯脱硫废水的氯离子处理效果。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料和方法 2.1. 钌钛活性炭复合电极的制备方法 (1) 将活性炭用5%硝酸水溶液泡12~36 h，过滤后将滤饼用去离子水洗涤至检测到洗涤液的pH值为7，然后将滤饼在100℃的干燥箱内烘干，获得预处理后的活性炭，备用； (2) 将(1)所述预处理后的活性炭与氯化钌溶液，钛酸丁酯、柠檬酸混合，搅拌均匀后制得混合反应液，然后向所述混合反应液中逐滴滴加碱性水溶液，调节反应液的pH值为6.5~8.5，再在70℃~90℃水浴条件下反应1 h，反应结束后生成粘稠状浆液；其中Ru与Ti质量分数占所制备Ru-Ti活性炭总质量20%，Ru与Ti摩尔比为1:2。 (3) 将(2)所述制得的粘稠状浆液在100℃~120℃恒温油浴中蒸干，将蒸干后得到的固体置于120℃~150℃干燥箱中烘干，制得含金属钌钛氧化物(或氢氧化物)的活性炭固体； (4) 向(3)所述得到的活性炭固体中加入P 2 O 5 粉末，混合均匀后置于马弗炉中在300℃~700℃条件下焙烧3~7 h，冷却后，得到所述的Ru-Ti-AC催化材料。 2.2. 实验装置 参照专利“ZL 2012 1 0398371.0一种活性炭篮作阳极电化学降解有机废水的方法及装置”，设计一电化学处理装置，见图1，一种篮式阳极，阳极为塑料或难溶金属(如钛篮)制作的网状篮或框，里面填充有大颗粒状的活性炭与催化剂 [ 18 ] ，填充方法为活性炭与催化剂颗粒互混，阴极为惰性电极纯活性炭，电源为恒流电源，容器上部装有圆锥形上盖通过导管连接到装有5% NaOH溶液的容器，收集电解过程产生气体。 2.3. 试验用水 实验用水分为两个部分，第1部分为模拟高盐度废水，由NaCl配置的氯离子浓度为12，000 mg/L，第2部分为实际的高浓度氯离子脱硫废水，废水pH为8.26，Cl − 浓度为11，787.13 mg/L。 2.4.1. 氯离子去除单因素实验 配置12，000 mg/L固定浓度的氯离子模拟废水，分别改变模拟废水PH，电解时间，电流强度等实验条件，通过单因素实验判断去除氯离子的最佳反应条件。 2.4.2. 氯离子去除机理研究实验 为研究该方法去除氯离子机理，配置氯离子浓度为12，000 mg/L的模拟废水，在上述最佳反应条件下进行多次重复实验，分别收集反应结束时反应装置中气体、剩余水和生成的絮状物，用以分析氯离子去除途经。将收集的气体，用5%的NaOH溶液吸收，絮状物用马弗炉烧至灰分，剩余的水，通过国标法硝酸银滴定测量其中氯离子含量，并对使用前后的Ru-Ti-AC催化电极进行SEM和EDX测试观察其变化 [ 19 ] 。 2.4.3. 实际高含量氯离子废水(电厂脱硫废水)氯离子处理效果试验 在以上单因素实验室试验所得最佳反应条件下，实际测试该方法对电厂脱硫废水)氯离子的处理效果， 图1. 实验装置图 计算氯离子去除率。 2.5. 分析与测试方法 2.5.1. 水质检测 水质、pH、Cl － 的检测采用国家标准方法。 2.5.2. 催化阳极性能表征 Ru-Ti-AC催化材料的表征，将水处理前后的催化剂和未经处理的三种活性炭小颗粒进行SEM电镜扫描和EDX测试(JSM6510LV)来表征其表面结构和物质组分构成。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 氯离子去除效率 对于电化学反应通常情况下是在中性条件下进行 [ 20 ] ，一般条件PH值在6和7之间，呈弱酸性。氯离子发生氧化反应的最佳PH值的范围为6~7，这时氯离子不受溶液中其他离子的在点解过程中氧化还原的影响，即产生阴阳极发生反应的优先级竞争。当溶液ph远小于7时，溶液中H + 向阴极移动减少了阴极材料与溶液的接触；或者当溶液偏碱性时，溶液中OH − 向阳离子移动，在阳极发生氧化反应生成氧气，这与氯离子移向阳极发生氧化反应相竞争，减少了氯气的生成。通过以上条件可以分析出，溶液为中性时对氯离子的降解拥有最佳的促进作用。 确定入水PH为7，Cl − 浓度12，000 mg/L，电流密度400 mA，分别改变电解时间进行实验，如图2所示，Cl − 去除率随电解时间增大而增大，60 min时达到80%左右，60 min后Cl − 去除率增加放缓，因此实验采用停留时间60 min。 确定电解时间为60 min，入水Cl − 浓度为12，000 mg/L，电流密度400 mA，改变进水PH研究PH对Cl − 去除率的影响，结果如图3所示，PH为7时去除率最高。 确定入水PH为7，Cl − 浓度12，000 mg/L，电解时间为60 min，改变电流密度以研究电流密度对Cl − 去除率的影响。图4所示结果，在以上反应条件下，电流密度在400 mA时，Cl − 去除率即可达到最高，电流密度小于400 mA时，Cl − 去除率下降，电流密度高于400 mA时，Cl − 去除率无明显增长。 3.2. 复合电极的组分以及表面结构 将负载钌钛催化剂前后的活性炭电极，分别制样，用测定EDX和SEM以研究组分和表面结构。图5、图6分别为EDX和电镜扫描图片。根据图5中特征峰显示，Ru与Ti以氧化物形式负载于活性碳上，且比例与制备配比相同为1:2。图7中的A、B为负载催化剂前的电极表面特征，可以看出，经活化处理的活性炭电极为多孔状，这能提高微电解过程中电子转移效率，增加反应电子的对数，因此有较强的吸附Cl − 和降解的能力 [ 20 ] [ 21 ] 。图7中C、D为负载催化剂后电极表面特征，可以看出Ru-Ti催化剂均匀负载在活性炭表面，且表面存在粗糙龟裂和大量空腔，拥有更大比表面积，在吸附Cl − 的同时高效氧化Cl − 。 3.3. 钌钛活性炭复合电极催化机理研究 为更好地研究Cl − 去除的机理，配制Cl − 浓度为12，000 mg/L的NaCl溶液，通过静态实验，在最佳反应条件下进行多次重复实验，分别分析出水、絮凝沉淀、收集的气体中氯的含量，用来确定Cl − 的去除途径。由图7可以直观地看出，Cl − 的整体去除率大约80%左右，其中大部分以气态形式逸出，小部分的Cl − 被复合电极吸附，更小部分通过絮凝去除。 气体主要成分为Cl 2 ，由此可见去除氯离子途径主要是将氯离子氧化为氯气释放，催化机理如下 [ 15 ] ： (1) 通过阳极直接对电极上吸附的氯离子催化作用： 阳极反应： 2 Cl − + 2 e − → Cl 2 ↑ (氧化反应) (2) 上述吸附氯离子的反应是由在电解过程中阳极电极表面产生的一系列中间反应达成，用xPS分析处理过高盐度废水后的RuO 2 和RuO 2 -TiO 2 表面发现RuO 3 缺位结构并发现表面有两种类型的氯，一种为Cl − 离子，一种为Cl · 原子，反应如下： 图2. 电解时间对Cl − 去除率的影响 图3. PH值对Cl − 去除率的影响 图4. 电流密度对Cl − 去除率的影响 图5. 电流密度对Cl − 去除率的影响 图6. 负载Ru-Ti催化剂前后活性炭的扫描电镜图片 图7. Cl − 在各个组分中的平均分布 RuO 2 + 3 H 2 O → RuO 3 + 2 H 3 O + + 2 e − 2 Cl − + RuO 3 + 2 H 3 O + → ( RuO 2 ) 2 Cl ads − + 3 H 2 O + 2 e − 或 Cl − + RuO 3 → RuO 2 ClO ads − 随后按 ClO ads − + Cl ads − ( 或 Cl ag − ) + 2 H 3 O + → Cl 2 + 3 H 2 O 3.4. 去除率最高的条件下电极材料的耐久性 通过重复性实验，配置Cl − 浓度为12，000 mg/L的实验用水20份，PH为7，电解时间为60 min的条件下重复性实验20次，EDX测试如图8，负载催化剂的阳极成分含量未发生较大变化，反应结果如图9所示，可以看出该Cl − 去除率稳定在70%以上，耐久性高。 3.5. 脱硫废水中氯离子的处理 根据以上实验，可以看出该催化电极对氯离子的去除有较好效果，现利用该方法对实际高氯脱硫废水进行处理，采用单因素实验确定的最优反应条件，即pH为7，电解时间为60 min，电流密度大小为 图8. 重复试验后负载催化剂电极的能谱测试结果 图9. 试验次数对应的Cl − 去除率 400 mA，对出水水质的分析结果见图10，反应时间60 min时，Cl − 去除率为75%。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 (1) 本研究中钌钛复合活性碳电极材料(Ru-Ti-AC)对废水中的Cl − 有较好去除效果，去除途径有电解生成Cl 2 ，絮凝吸附和电吸附等，但主要途径为电解生成Cl 2 。 (2) 通过Ru-Ti氧化物催化剂的催化作用，大大降低氯离子的氧化过电位，SEM电镜扫描显示复合电极表面存在许多微孔，拥有大的比表面积，在吸附氯离子的同时高效氧化废水中的Cl − ，EDX结果显示，电极相中含有NaCl，电极对NaCl有较强的吸附能力。 图10. 实际脱硫废水的Cl − 去除效率 (3) 此种钌钛活性炭复合电极材料(Ru-Ti-AC)对实际高盐废水也有较好的处理效果，高盐脱硫废水在最佳条件下Cl − 去除率能达到75%以上。 (4) 针对高氯废水的处理，此种工艺流程简洁，处理时间短，是生物处理前预处理较理想的处理方法。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，以共沉淀法分别制备了介孔La 0.6 Pr 0.4 BO 3 (B = Mn 2+ ， Cu 2+ ， Co 2+ ， Fe 3+ ， Ni 2+ )钙钛矿复合氧化物，用XRD、FI-IR、BET和程序升温等技术对复合氧化物的晶相结构、表面积、孔径分布及表面性能等进行了表征，同时在蔗渣高压液化反应中探讨了B位离子种类对介孔La 0.6 Pr 0.4 BO 3 催化活性和液化产物分布及液化油产率的影响。结果表明，Mn 2+ 离子掺杂制备的介孔La 0.6 Pr 0.4 MnO 3 特征衍射峰相对较强，样品的结晶度较高，孔道较好，具有较大的比表面积，为21.98 m 2 ·g −1 ，最可几孔径为32.27 nm，表面存在较强的氧物种传导性和碱性中心，在蔗渣高压液化反应中液化油产率为59.68%，残渣率为12.62%。液化产物主要成分是对乙基苯酚、苯酚、对苯甲醇、邻愈创木酚。 关键词 :B位离子，介孔钙钛矿，蔗渣液化 Copyright © 2017 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 生物质能源利用转化技术主要集中在经不同转化途径的生物质固化、生物质气化和液化技术的研究开发 [ 1 ] [ 2 ] ，其中生物质液化制备生物柴油、乙醇和二甲醚等，可以替代石油能源产品，有望成为车用替代燃料 [ 3 ] 。生物质直接液化技术包超临界液化、常压催化液化和高温高压液化三种，而高压液化取决于温度、压力、溶剂、催化剂等因素，特别是催化剂直接影响液化产物的分布 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。生物质液化催化剂主要有均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸和碱催化剂。均相催化剂由于难以回收和腐蚀性强，对设备要求高而受到限制 [ 9 ] ，多相催化剂有金属催化剂和分子筛等，该类催化剂易回收，但在生物质裂解过程中形成的烯烃或小分子进入催化剂内部而形成结焦而失活 [ 10 ] 。钙钛矿复合氧化物具有高的结构稳定性，催化活性主要取决于B位阳离子，同时其表面的吸附氧也是催化反应中的活性物质 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。B位离子经过不同金属离子掺杂后，其晶格氧含量会有所增加，催化剂性能提高 [ 14 ] [ 15 ] 。如KJung-Min等 [ 16 ] 制备的La 0.7 Sr 0.3 Ga 0.6 Fe 0.4 O 3 就显示了更好的氧吸附能力和催化能力，对消除催化剂表面结焦具有重要意义。课题组前期研究结果表明，La 0.6 Pr 0.4 NiO 3 复合氧化物在蔗渣高压液化反应中能提高液化率和具有较好的抗结焦能力，并有利于小分子物质的生成 [ 17 ] 。因此为了探讨B位离子的种类催化性能的影响，本文采用共沉淀法制备B位不同离子的介孔La 0.6 Pr 0.4 BO 3 钙钛矿复合氧化物，考察了B位不同金属离子的催化剂对蔗渣高压液化的催化性能的影响。
system: [SYSTEM]

user: 2. 实验部分 2.1. 样品制备 采用共沉淀法制备B位不同离子的介孔La 0.6 Pr 0.4 BO 3 (B = Mn 2+ ， Cu 2+ ， Co 2+ ， Fe 3+ ， Ni 2+ )钙钛矿型催化剂。将硝酸镧、硝酸镨和硝酸镍按物质的量为0.6:0.4:1的摩尔比配制混合溶液，缓慢滴加氨水溶液至pH = 8~9，共沉淀开始就加入定量的CTAB (硝酸镧:CTAB = 9:1)，抽滤，沉淀物在80℃下干燥，550℃预烧6 h以除去有机模板剂，然后750℃煅烧3 h，最后得到的样品记为LPN。 B位离子为Mn 2+ 、Cu 2+ 、Co 2+ 、Fe 3+ 的制备方法同上，将得到的样品分别记为LPMn、LPCu、LPCo、LPFe、LPNi。 2.2. 催化剂的表征 XRD采用荷兰PANalytical B.V.公司X’ Pert PRO X 衍射仪进行。实验条件：Cu-Kα射线（λ = 0.154056 nm），功率为40 KV × 30 mA，扫描范围2θ = 10˚~80˚，小角扫描范围2θ = 0.5˚~1˚。N 2 –吸附–脱附使用美国Micromeritics公司的ASAP2020型全自动物理化学吸附仪对催化剂进行比表面测定，吸附质为N 2 ，吸附温度为77 K。TPR和CO 2 -TPD在天津先权公司生产TP-5076多用吸附仪上进行。TPR：以V(H 2 ):V(N 2 ) = l:9的混合气为还原气，将100 mg催化剂置于石英管反应器的恒温段中，通入N 2 (30 mL/min)在300℃恒温处理30 min，冷却至室温后，切换为H 2 /N 2 还原气，待基线平稳后，以10℃/min的速率程序升温至800℃进行还原反应。TPD：将100 mg催化剂置于石英管反应器的恒温段中，通N 2 (30 mL/min)在300℃恒温处理30 min，冷却至室温后，切换为CO 2 吸附气，在40℃吸附30 min，切换为N 2 吹扫30 min，待基线平稳后，以10℃/min的速率程序升温至300℃进行脱附反应。FT-IR光谱分析在Nicolet 5700型红外光谱仪上进行，样品与KBr混合研磨后压片，在4000~400 cm −1 采集图谱。采用德国Netzsch-DSC204型热分析仪进行，先将样品进行研磨10 min，反应气为含10% O 2 (体积分数)及保护气N 2 的混合气，气体总流速为100 mL/min，TG测试范围升温范围从室温到700℃，升温速率为5℃/min。 2.3. 催化活性测定 称量10.00 g经粉碎的蔗渣原料(粒径不大于0.28 μm)加入到250 mL不锈钢圆柱形高压反应釜内，并加入150 mL蒸馏水作为液化反应介质。用N 2 置换(连续操作3次)余留在高压反应釜内的空气，置换结束后，在N 2 (0.1 Mpa)气氛下将反应体系密闭。开启机械搅拌器以300 r·min −1 恒速搅拌，加热至350℃恒温反应时间30min后，冷至室温，分离油相，产物组成用GCMS-QP2010型GC-MS测定，色谱柱为RXi-5SiLMS (30m × 0.25 mm × 0.25 μm)，分流比1:1，程序升温，进样器温度200℃，检测器温度250℃。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 以CTAB为模板剂，共沉淀法制备介孔La 0.6 Pr 0.4 BO 3 钙钛矿复合氧化物，在B位上进行五种Mn 2+ 、Cu 2+ 、Co 2+ 、Fe 3+ 、Ni 2+ 离子掺杂，由于掺杂离子半径的差异，从而使得掺杂制备的催化剂的结晶度不同，同时不同B位离子掺杂所制备的复合氧化物均为介孔结构。其中，Mn 2+ 离子掺杂制备的介孔La 0.6 Pr 0.4 MnO 3 特征衍射峰相对较强，样品的结晶度较高，孔道较好，较大的比表面积(21.98 m 2 ∙g −1 )和最可几孔径(32.27 nm)，具有较好的氧化物种传导性，在蔗渣高压液化反应中具有较高的液化油产率和较低的残渣率，同时液化产物中小相对分子质量产物数量分布较多，主要是乙酰柠檬酸三丁酯、苯酚、对苯甲醇、邻愈创木酚，表明更有利于催化蔗渣的高压液化反应。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 通过使用Lewis-Riesenfeld不变量理论，我们研究了大约瑟夫逊结量子比特中拉比振荡的几何相位。发现几何相位与偏置电流的直流和微波脉冲无关，也与微波的转换频率无关。 关键词 :Lewis-Riesenfeld不变量理论，几何相位，拉比振荡，大约瑟夫逊结量子比特 Copyright © 2017 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 1984年Berry研究发现，在绝热过程中量子力学波函数存在一个不可积的具有几何性质的相位因子，它不同于通常的动力学相位因子。这一发现在许多物理领域的几何相位因子已被广泛研究和证实，并逐渐通过相关实验证实。在最近20多年里，几何相位因子的研究已经成为量子力学中最重要的基本问题之一，其基本概念几乎渗透到物理学的各个领域 [ 1 ] - [ 31 ] 。本文将通过使用Lewis-Riesenfeld不变理论，研究大约瑟夫逊结量子位中拉比振荡的几何相位。
system: [SYSTEM]

user: 2. 物理模型 大约瑟夫逊结量子比特中拉比振荡的哈密顿算子可以写为 [ 32 ] H ^ = σ ^ x I μ ω c ( t ) ℏ / 2 ω 10 C / 2 + σ ^ y I μ ω s ( t ) ℏ / 2 ω 10 C / 2 + σ ^ z δ I d c ( t ) 2 ∂ E 10 ∂ I d c ， (1) 其中 σ ^ x ， y ， z 是泡利算符。用dc和微波脉冲的偏置电流可以完全操作量子位状态。 是量子位状态之间的跃迁频率，C是结电容。此时 I ( t ) = I d c + δ I d c ( t ) + I μ ω c ( t ) cos ω 10 t + I μ ω s ( t ) sin ω 10 t ， (2) 为方便期间，我们令 A ( t ) = I μ ω c ( t ) ℏ / 2 ω 10 C / 2 ，     B ( t ) = I μ ω s ( t ) ℏ / 2 ω 10 C / 2 ，     C ( t ) = δ I d c ( t ) 2 ∂ E 10 ∂ I d c . (3) 方程(1)式变为 H ^ = A ( t ) σ ^ x + B ( t ) σ y + C ( t ) σ ^ z . (4) 引入 σ ± = 1 2 [ σ x ± i σ y ] ，有 H ^ = D ( t ) σ ^ + + D ( t ) σ ^ − + C ( t ) σ ^ z . (5) 其中 D ( t ) = A ( t ) − i B ( t ) ，并且满足以下关系 [ σ ^ + ， σ ^ − ] = σ ^ z ，         [ σ ^ z ， σ ^ + ] = 2 σ ^ + ，         [ σ ^ z ， σ ^ − ] = − 2 σ ^ − . (6)
system: [SYSTEM]

user: 3. 动力学相位与几何相位 为了自洽，我们首先简要介绍Lewis-Riesenfeld(L-R)不变理 [ 27 ] 。对与时间有关的一维系统的哈密顿量 H ^ ( t ) ，如果存在不变量运算符 I ^ ( t ) i ∂ I ^ ( t ) ∂ t + [ I ^ ( t ) ， H ^ ( t ) ] = 0. (7) 则可以给出与时间有关的不变量 | λ n ， t 〉 的特征值方程 I ^ ( t ) | λ n ， t 〉 = λ n | λ n ， t 〉 ， (8) 当 ∂ λ n ∂ t = 0 ，此系统有时间有关的薛定谔方程是 i ∂ | ψ ( t ) 〉 s ∂ t = H ^ ( t ) | ψ ( t ) 〉 s . (9) 根据L-R不变理论，方程(9)的特定解 | λ n ， t 〉 s 只有相位因子 exp [ i δ n ( t ) ] 与 I ^ ( t ) 的本征函数 | λ n ， t 〉 不同，即 | λ n ， t 〉 s = exp [ i δ n ( t ) ] | λ n ， t 〉 ， (10) 这表明 | λ n ， t 〉 s ( n = 1 ， 2 ， ⋯ ) 构成方程(9)解的完整集合。那么薛定谔方程(9)的一般解可以写成 | ψ ( t ) 〉 s = ∑ n C n exp [ i δ n ( t ) ] | λ n ， t 〉 ， (11) 其中 δ n ( t ) = ∫ 0 t d t ′ 〈 λ n ， t ′ | i ∂ ∂ t ′ − H ^ ( t ′ ) | λ n ， t 〉 ， (12) 且 C n = 〈 λ n ， 0 | ψ ( 0 ) 〉 s 。 对于由方程(5)哈密顿量描述的系统，我们可以定义以下不变量 I ^ ( t ) = α ( t ) σ ^ + + α ^ * ( t ) σ ^ − + β ( t ) σ ^ z . (13) 将方程(5)和(13)代入到方程(7)，可以得到一个辅助方程 i α ˙ ( t ) + 2 ( D β − α β ) = 0 ，           i β ˙ + D ( α − α * ) = 0. (14) 为了获得一个与时间无关的不变量，我们可以引入么正变换算子 ，当满足以下关系式时 β cos ( 2 | μ | ) + α μ 2 | μ | [ sin 2 | μ | + 1 2 | μ | − 1 ] = 1 ， (15) α + μ | β | | μ | [ sin ( 2 | μ | ) + 2 | μ | − 1 ] = 1 ， (16) 有 I ^ V ≡ V ^ † ( t ) I ^ ( t ) V ^ ( t ) = σ ^ z . (17) 通过使用Baker-Campbell-Hausdoff公式 [ 33 ] V ^ † ( t ) ∂ V ^ ( t ) ∂ t = ∂ L ^ ∂ t + 1 2 ! [ ∂ L ^ ∂ t ， L ^ ] + 1 3 ! [ [ ∂ L ^ ∂ t ， L ^ ] ， L ^ ] + 1 4 [ [ [ ∂ L ^ ∂ t ， L ^ ] ， L ^ ] ， L ^ ] + ⋯ ， (18) 且 V ^ ( t ) = exp [ L ^ ( t ) ] 。满足下面方程 D + C + β μ | μ | [ sin 2 | μ | + 2 | μ | − 1 ] + 2 μ ( μ μ ˙ * − μ ˙ μ * ) ( 2 | μ | ) 3 [ sin ( 2 | μ | − 2 | μ | 3 ) ] = 0 ， (19) 有 H ^ V ( t ) = V ^ † ( t ) H ^ ( t ) V ^ ( t ) − i V ^ † ( t ) ∂ V ^ ( t ) ∂ t = λ σ ^ z ， (20) 其中： λ = i [ 1 − cos ( 2 | μ | ) ] ( μ μ ˙ * − μ ˙ μ * ) + D [ sin 2 | μ | + 1 2 2 | μ | − 1 ] 2 | μ | [ α μ + α * μ * ] ， (21) 该量子系统具有的几何相位为： δ ˙ g ( t ) = i [ 1 − cos ( 2 | μ | ) ] ( μ μ ˙ * − μ ˙ μ * ) . (22)
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 在本文中，我们研究了大约瑟夫逊结量子比特中拉比振荡的几何相位。发现几何相位与偏置电流的直流和微波脉冲无关，也与微波的转换频率无关。很明显，几何相具有纯粹的几何和拓扑特征。这种几何因子是一种新的量子效应，且体现在介观电路中。我们期待该结论在将来的实验中得以证实。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为了实现农艺和农机相结合，提高对农业温室气体排放研究的科学性，本文设计了一种在套作模式下，能根据共生作物高度调节容量和取气口位置的农田作物温室气体收集装置。并以不同大豆种植模式对该装置进行效果验证。结果表明：在单作、玉米–大豆套作、休闲处理下，N 2 O平均排放通量分别为2.42 ± 2.23 mg/(m 2 ∙h)、1.97 ± 1.82 mg/(m 2 ∙h)、1.21 ± 0.95 mg/(m 2 ∙h)，存在显著差异(P < 0.05)，且气体排放量呈现套作明显低于单作模式；单作、玉米–大豆套作、休闲处理下的CH 4 平均排放通量是负值，分别为−0.17 mg/(m 2 ∙h)、−5.75 mg/(m 2 ∙h)、−4.34 mg/(m 2 ∙h)，土壤成为CH 4 吸收“汇”；CO 2 排放量表现为套作下排放量10，085.67 mg/(m 2 ∙h)低于单作模式下的排放量13，263.93 mg/(m 2 ∙h)，说明玉豆套作可以减少温室气体排放，但是测得休闲模式下CO 2 的平均通量为1852.90 mg/(m 2 ∙h)，远远高于下辽河平原偏东的CO 2 排放通量108.7 mg/(m 2 ∙h)，这是因为CO 2 的释放具有很大的时空变异性。最后，通过对每种模式的重复试验，与以往的实验结果对比，具有相对一致性，说明本装置有效且具有广阔的推广应用前景。 关键词 :套作系统，温室气体，收集装置，效果验证，排放通量 Copyright © 2017 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/ 大气中CH 4 、CO 2 、N 2 O是最重要的温室气体，对温室效应的贡献率近80% [ 1 ] ，由此引发的一系列生态环境问题，受到人们的广泛关注。为了改善现状，人们积极采取各项节能减排措施。同时从农田生态系统出发，农田土壤和作物排放的气体主要成分为CH 4 、CO 2 、N 2 O，对生态环境影响较大，因此许多学者在此领域也进行了多方面的研究 [ 2 ] [ 3 ] 。很多地区通过静态箱法进行过土壤和矮秆作物的温室气体的收集测定与研究，它是研究农业源温室气体的重要方法之一，不论是在水田、旱地还是草地，甚至是森林中，都得到广泛应用 [ 4 ] 。近年来，采用的静态箱种类繁多，在对土壤和作物温室气体排放的研究中发挥重要的作用。2013年，来自中国农业科学院的李迎春等人描述了一种用于收集麦田温室气体的便携式装置，该装置包括环形底座与静态箱，所述环形底座与静态箱配合，环形底座的顶部上设有水封凹槽，静态箱的下部为开口，静态箱的顶部设有第一开孔与第二开孔，第一开孔中设有高弹性硅橡胶塞 [ 5 ] 。此外中国农业科学院万运帆等人公开了一种可上下自动开闭温室气体取样箱，用于农林业环保温室气体自动取样监测，能提高大气温室气体测量的自动化程度，减少与自然条件下环境的差异性 [ 6 ] 。 目前，大部分温室气体收集装置仅仅适用于单作模式下的大豆、水稻等矮杆作物 [ 7 ] 。由于玉米高度过高，设计难度系数相对增大，所以基本上没有针对像玉米这种大型高秆作物或间套作模式下设计过静态箱装置的记录 [ 8 ] 。在科学研究中，结果的获取在很大程度上依赖于研究方法和工具。针对此现状，本文介绍了一种适用于间套作模式下温室气体收集装置的结构和使用方法，该装置可根据共生作物调节容量和分层收集，以及不同时期的高度调节取气口的位置，适用于后期有效地测定作物排放的温室气体CH 4 、CO 2 、N 2 O含量，并通过不同大豆套种方式来验证该装置对温室气体的收集效果，为完善该装置提供技术参数。
system: [SYSTEM]

user: 1. 温室气体收集装置设计 1.1. 基本原理 在作物的间作或套作模式下，首先将底座下侧开口插入土壤中并向下插入一定的深度以固定于土壤中。然后根据作物高度，将加长版集气箱或加长版取气箱连接在底座上侧，在作物的生长过程中，可根据作物的高度变化增减集气箱数量，调节取气高度。在取气前，用橡胶夹子关闭用于保证气压平衡的接口，打开设置于取气箱壁的风扇，保证箱内气体混合均匀。取气时，打开用于保证气压平衡的接口，拉动注射器，即可实现气体的收集。在此静态箱组合安装完成后，大体呈“L”型，加长箱层内设有百叶隔板，百叶隔板处于闭合状态时，可单独收集一种作物排出的温室气体，百叶隔板处于连通状态时，可收集套作状态下的温室气体。 1.2. 温室气体收集装置结构设计 本装置根据套作共生气箱层，其中加长高矮作物呈“L”形结构。该装置包括风扇、取气箱层、集气箱层、百叶隔板、三通阀、橡胶套等。本装置的各个组件连接紧密，每个箱层之间设置有榫卯结构，通过凹槽与凸起对应连接，组装和拆卸均方便快捷。此外，该装置包括不锈钢框架、不锈钢框架上的透明PC塑料板和用于密封PC塑料板与不锈钢框架的连接处的橡胶件，以保证箱体每个边部的密封性和箱体的强度。 底层是锯齿状底座，四角设计为三角形，尺寸为200 × 50 × 30 cm (长 × 宽 × 高，下文提到的尺寸均以此为标准)，利用三角形的稳定性，便于插入土壤中。 中层为加长版集气、取气箱层，其中集气箱层为没有底盖和顶盖的长方体，尺寸为200 × 50 × 50 cm，取气箱层，为无底和有四分之三顶盖的长方体箱层，大小与第二层箱层一致。在两个箱层的左侧四分之一处设置百页隔板，其由扇叶和包裹扇叶边缘的橡胶套组成，可通过外置转轴控制隔板的开合状态，闭合状态下可使底座和集气、取气箱层紧密相接。取气箱层右侧壁设有三通阀取气装置，右上壁有使气体流动均匀的风扇。 上层为普通集气箱层和取气箱层，集气箱层包括三个无顶盖及底盖的正方体，尺寸为50 × 50 × 50 cm，可根据植株的生长来依次安装。取气箱层尺寸为50 × 50 × 50 cm，箱体右壁同样设有三通阀和风扇，顶盖独立于箱体，可以随植株高度和任意集气箱体配合，以保证取气时高度适宜和箱体气密性，具体如图1所示。 1.3. 装置优点 静态箱能够通过箱层组合设置，并通过百叶隔板地开合控制，可以实现套作系统中作物的单独取气和同步取气。同时静态箱的高度控制较为方便，便于运输与存放，能够根据作物的实时高度调节取气高度，田间原位观测性较好，制作简单，能够满足同一时期的高矮不同的共生作物的取气需求。其中，PC塑料板是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的延伸性、电绝缘性、尺寸稳定性及耐化学 图1. 整体结构 腐蚀性、耐热性和耐寒性，还具有自熄、阻燃、无毒等优点，价格相对低廉。相对比于玻璃材料，PC材料透光性较好且重量较轻，对实验产生的影响较小。三通阀的运用，包括连通管，注射器和夹子，减少取气箱体孔的设置，有利于提高箱体的密封性。
system: [SYSTEM]

user: 2. 试验效果验证 2.1. 试验地基本情况 试验地点位于四川省现代粮食产业(仁寿)示范基地(104˚11'E， 30˚02'N)，地形以丘陵和山地为主，气候为亚热带季风湿润气候，年均气温17.4℃，年均降雨1009.4 mm，年均日照1196.6小时，无霜期312天。供试玉米品种为“登海605”，大豆品种为“南豆25”。 2.2. 试验设计 本试验一共有三个处理方式，分别是玉米–大豆套作(IMS)，大豆单作(SS)，休闲(CK)。每个处理3个重复，共计9块试验小区。套作与单作处理连续种3带，带长6 m、带宽2 m，小区面积36 m 2 。大豆单作(SS)采用宽窄行种植，大豆宽行60 cm，窄行40 cm，大豆穴距17 cm，穴留1株；玉米–大豆套作采用宽窄行种植，宽行160 cm，窄行40 cm。套作下玉米、大豆穴距17 cm，玉米穴留1株，大豆穴留2株。大豆单作穴距17 cm，穴留1株；玉米密度5.85万株/hm 2 ；大豆密度均为11.7万株/hm −2 。玉米、大豆单作与套作的种植密度相同。各作物保证在单、套作方式下，单位土地面积的种植密度和施肥水平一致 [ 9 ] 。玉米、大豆施氮总量(玉米、大豆施氮比例为3:1) 240 kg∙hm −2 ，根据当地玉米与大豆的总施N量确定，单、套作玉米及单作大豆的磷钾肥随底肥施用，玉米施用量为105 kg P 2 O 5 ∙hm −2 、112.5 kg K 2 O∙hm −2 ，大豆施用量为63 kg P 2 O 5 ∙hm −2 、52.5 kg K 2 O∙hm −2 。玉米氮肥分两次施用，即玉米底肥和大喇叭口期追肥，大豆氮肥一次性施用。大豆单作(SS)按传统株间穴施方式施肥。玉米–大豆套作(IMS)体系按玉米、大豆一体化施肥方式，玉米底肥统一按72 N/kg∙hm −2 实施，底肥采用株间穴施；玉米大喇叭口期追肥则与大豆磷钾肥混合一起同时施用，在玉米、大豆之间，距玉米25 cm处开沟施肥 [ 10 ] [ 11 ] 。如图2所示。 图2. 玉米/大豆套作模式、大豆单作模式 2.3. 气体取样方法 该试验分别于大豆的V3、V5、R3、R4期，即7月18日、8月12日、9月22日、10月27日。将温室气体收集装置设于每个试验小区，进行大豆间作、单作两种状态的气体取样。取样时间在上午9:00~11:00之间，选定作物测量位点，将底座固定于土壤中，根据玉米、大豆生长高度，在底座上方由下至上设置加长版集气和取气箱层，普通集气和取气箱层，并盖好顶盖。取气前，使加长版箱层中的百叶隔板处于闭合状态，用橡胶夹子关闭用于保证气压平衡的三通阀，静置30 min后，打开大豆集气箱内的风扇，转动5 min，使箱内气体混合均匀。然后，用带有三通阀的针筒取气，再注入全塑开关阀铝箔复合膜采气袋中，每个静态箱采样4次，分别于闭箱后0、10、20、30 min时采集，试验过程中同时记录箱内温度。接下来使百叶隔板处于连通状态，进行重复操作，完成大豆气体取样。最后，将注射器放入做好标记的密封袋里，将集气袋带回实验室进行分析。 2.4. 气体测定 CO 2 、N 2 O、CH 4 气体浓度采用GC2010-PLUS型气相色谱仪测定。测定CH 4 和CO 2 的检测器为FID，检测度300℃，柱温60℃，载气为99.99%的高纯氮气，流速30 ml/min；测定N2O的检测器为ECD，检测温度300℃，柱温60℃，载气为99.99%高纯氩/甲烷气(95%氩气 + 5%甲烷)，流速40 ml/min。用医用输液器抽取50 ml气样，手动不分流进样，总进样时间7 min。 2.5. 气体计算方法 在单位时间和单位面积内，被测气体各组分的排放速率利用下式可求得 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] ： F = M V 0 × P P 0 × T 0 T × H × d c d t 式中， F为气体排放速率(通量)； M为目标气体的摩尔质量； P 0 为理想气体标准状态下的空气压力带(1013.25 hpa)； T 0 为理想气体标准状态下的气温(273.15 K)； V 0 为气体在标准状态下的摩尔体积，即22.41 L ⋅ m o l − 1 ； H为采样箱内气室高度； P和T分别为采样时箱内的实际气压和气温； d c d t 为箱内目标气体浓度随时间变化的回归曲线斜率。 得出各组分排放通量如表1。 2.6. 数据分析 利用excel和spss数据处理软件对数据进行统计分析。 2.7. 结果与分析 2.7.1. N 2 O排放通量 由表1和图3可得，大豆在SS、IMS、CK处理下的N 2 O平均排放通量分别为2.42 ± 2.23 mg/(m 2 ∙h)、1.97 ± 1.82 mg/(m 2 ∙h)、1.21 ± 0.95 mg/(m 2 ∙h)。方差分析表明，SS、IMS、CK处理下的N 2 O平均排放通量之间存在显著差异(P < 0.05)。 2.7.2. CO 2 通排放通量 由表1和图4可知，各处理下的CO 2 排放通量变化趋势基本相同，均呈现先上升后下降趋势。SS处理下的平均排放量为13，263.93 mg/(m 2 ∙h)，IMS处理下的平均排放通量为10，085.67 mg/(m 2 ∙h)，CK处理下的平均排放通量为1852.90 mg/(m 2 ∙h)。 2.7.3. CH4排放通量 表1和图5列出了各处理下，各个生长时期的CH 4 通量测定结果，可以看出，CH 4 排放通量基本为负值，土壤成为CH 4 吸收汇。SS、IMS、CK处理下的CH 4 平均排放通量为−0.17mg/(m 2 ∙h)、−5.75mg/(m 2 ∙h)、−4.34 mg/(m 2 ∙h)。
system: [SYSTEM]

user: 3. 讨论 本实验利用针对套作系统温室气体收集静态箱，该装置在被使用的过程中，根据了共生作物高度，调节箱体容量和取气口位置，从而详尽测定了不同种植模式下和时期下，大豆土壤排放的主要温室气体组成成分，包括CO 2 、N 2 O、CH 4 。其中N 2 O排放较高，此阶段作物生理活性较强，固氮作用旺盛 [ 15 ] ，气温高和施肥水平 [ 16 ] [ 17 ] ，可能是排放高的主要原因。这与已有文献对大豆农田生态系统N 2 O排放研 Table 1 GHG emissions in different treatment 时间time N 2 O/(mg/m 2 ∙h) CO 2 /(mg/m 2 ∙h) CH 4 /(mg/m 2 ∙h) SS IMS CK SS IMS CK SS IMS CK 07~18 2.81 2.34 1.44 22，437.57 23，929.52 4455.90 0.32 −0.5 0.44 08~12 5.92 4.79 2.67 48，881.42 36，046.68 5136.74 −2.46 −4.35 −2.15 09~22 0.43 0.41 0.52 −7656.20 −9876.20 −1096.60 0.68 −10.96 −8.3 10~27 0.53 0.34 0.22 −10，607.06 −9757.32 −1084.45 0.8 −7.2 −7.33 表1. 不同处理温室气体排放量 究情况相一致 [ 18 ] [ 19 ] 。CO 2 排放量表现为套作比单作模式少，SS处理下的平均排放量为13，263.93 mg/(m 2 ∙h)，IMS处理下的平均排放通量为10，085.67 mg/(m 2 ∙h)，说明玉豆套作在一定程度上可以减少温室气体排放，此结论在其他研究中也有所体现 [ 16 ] 。CH 4 排放量表现为大豆的三种种植模式处理中土壤基本为CH 4 的汇 [ 2 ] 。这与黄坚雄 [ 16 ] 等人在对玉米/大豆间作农田温室气体排放相关研究结果相吻合。 图3. N 2 O排放通量 图4. CO 2 排放通量 图5. CH 4 排放通量 但是，将试验数据结果与王重阳 [ 20 ] 等人对下辽河平原大豆田CO 2 和N 2 O排放通量研究相对比发现，该试验测得大豆休闲模式下CO 2 的平均通量为1852.90 mg/(m 2 ∙h)，远远高于下辽河平原偏东的CO 2 排放通量108.7 mg/(m 2 ∙h) [ 20 ] ，可能是由于CO 2 的释放具有很大的时空变异性 [ 21 ] ，相比于下辽河平原，成都平原气候明显温和，气温偏高，使得土壤微生物活性增加，通过有氧呼吸释放更多的CO 2 [ 22 ] 。由于本装置在试验中密闭时间较长，导致氧气减少，N 2 O又被重新还原成氮气。在大豆套作模式下，大豆完熟期，土壤成为CH 4 的吸收汇 [ 23 ] ，SS、IMS处理下的CH 4 平均排放通量为−0.17 mg/(m 2 ∙h)、−5.75 mg/(m 2 ∙h)，排放通量明显低于单作处理下的排放通量。 通过与传统容气体收集装置对比和本试验数据分析，本文设计的套作系统温室气体收集装置能有效测定作物排放的温室气体含量的要求。可加层箱体和百叶隔板设置，有利于容纳套作模式下的不同高度作物，同时收集两种作物的气体，为研究两种套作植物的相互影响提供便利。大量研究表明套作可以明显提高光能利用率和土地利用率，对于提高单产、较少虫害、草害都有明显优势 [ 24 ] 。大豆会通过其根系分泌物及其分泌脱落物以及对细小根系的矿化分解有效改变土壤养分供给状况，调节两种作物的养分吸收和根系微生物的呼吸情况 [ 25 ] ，进而影响温室气体的排放。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 静态箱是学者们进行土壤和作物温室气体的收集测定与研究的重要工具 [ 26 ] [ 27 ] ，本文所描述的装置弥补了传统装置笨重，容量小等缺陷 [ 28 ] ，改进为一套有效、便捷可调、适应作物高度的，能够实现套作模式下的农田作物温室气体收集的装置。在对该装置进行效果验证中，通过对每种模式的重复试验，以及与以往的实验结果对比，具有相对一致性，说明本装置有效且具有广阔的推广应用前景，能为高校、科研机构、从事于农田生态系统研究的学者提供有效帮助。在使用的过程中须注意：在安置底座时，要插入一定深度，以免在箱体加层的过程中会有箱体倾斜或倒塌的现象；在取样时，要将作物完全容入箱体内，箱层之间要紧密贴合，三通阀合理开合；在进行单作模式下取气时，要保证紧闭百叶隔板。在气样的保存过程中，注意保持气样不被空气污染，降低对实验的影响。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为了研究液体浓度检测用的光子晶体传感器特性，本文选择二维三角晶格光子晶体材料硅(Si)作为基底，在空气孔内填充不同质量摩尔浓度的待测溶液，计算出了溶液填充的光子晶体在不同偏振模式下的禁带宽度。给出了光子带隙中心所在频率位置的理论依据，应用光子晶体平面波展开法和已有的仿真数据。计算出了带隙中心所在频率位置与待测甲醇–水溶液浓度之间的关系。仿真结果表明，待测甲醇–水溶液的浓度与光子带隙中心频率之间存在正比例线性关系，本文选取溶液浓度检测范围为0.05~0.60 mol/L，并对不同结构产生的带隙位置进行了线性拟合，得到最终的拟合公式，这说明甲醇溶液浓度与带隙中心频率位置存在线性函数关系。 关键词 :二维光子晶体，平面波展开法，质量摩尔浓度，禁带宽度，甲醇溶液浓度，拟合方程 Copyright © 2017 by author 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 自从1989年Yablonovitch E和John S首次发现具有光子带隙结构的周期性介电材料后 [ 1 ] [ 2 ] ，光子晶体因其周期性结构产生的特殊效应而被广大研究者所关注。光子晶体被称为光学半导体，可以制作高性能光学器件，这使其在集成光电子学领域有重要的应用，在传感、太阳能电池、光纤通信等领域也有巨大的应用前景。近年来，高科技产业兴起，石化业与半导体业等使用含毒气体甚多，国内外均发生过气体外漏造成人员中毒、火灾等意外事件。对于具毒性气体储存、供应及反应废气排放，无论在安全侦测或防护装置等都需要精密检测，以确保工作人员的安全和持续环境清洁。液体或气体感测对于环境安全的侦测是必要的，适当的实时检测分析可保障工作安全、减少意外发生与提升居家生活质量。随着光子晶体功能化技术的不断完善和其独特的光学性能，以光子晶体为基本传感元件的传感器已经遍及多个领域，其中应用最为广泛的是生物医药领域 [ 3 ] 及化学物质浓度检测 [ 4 ] [ 5 ] ，尤其对于有毒易挥发危险性液体浓度的检测，体现出了独到的优势 [ 6 ] [ 7 ] ，已成为光电子技术，环境污染物检测和生物传感器技术的理论研究、结构设计等领域的研究热点 [ 8 ] 。质量摩尔浓度检测是保证产品质量和提高产品质量的重要技术手段 [ 9 ] 。有关测量质量摩尔浓度的方法有很多种，主要有：化学分析法，浮力法，重力法，静压法，分光法，同位素法，根据溶液导电性能检测浓度的方法等。但这些方法的工作原理及装置结构不同，使用场合也不同，并且各有不同的局限性和缺点，一般只能用于粗略地比对浓度差很大的待测溶液或者是所设计的检测系统元器件昂贵、系统稳定性差，不能广泛的应用于生产生活 [ 10 ] 。为了打破传统测量技术的局限性，本文以光子晶体的平面波展开法为基础，提出了基于光子晶体带隙宽度测量的质量摩尔浓度检测技术 [ 11 ] [ 12 ] 。给出了光子晶体带隙随待测溶液质量摩尔浓度的变化规律和质量摩尔浓度测量方面的模拟结果，为临床医学和生物化学中溶液浓度的检测提供了一个快速和简便的检测方法。