预测鱼塘拂晓溶氧浓度的新模式

根据对鱼塘养鱼水体生态环境因子的现场实验,分析了鱼塘溶氧浓度的变化规律。提出了预测鱼塘拂晓溶氧浓度的新模式,并通过实例分析,证明了新模式的准确性。     

基于ZigBee的淡水养殖溶氧浓度自动监控系统

无线传感器网络是近年来兴起的一门新兴技术,主要应用在自动控制和远程测控领域。本文介绍了ZigBee技术的特点,给出了基于ZigBee技术养殖自动加氧系统的工作原理和控制电路的软硬件设计。测试结果表明：系统具有结构简单、性能可靠等特点。     

不同增氧方式对精养池塘溶氧的影响

当前对于在精养池塘中如何配制和合理使用不同机械增氧方式缺乏系统的比较研究。该文为了探讨高温季节晴好天气不同机械增氧方式对池塘溶氧全天调控的影响,试验设计如下：于夏天高温季节集中对精养池塘应用3种不同增氧方式,在晴好天气的白天和夜间进行增氧效果试验。结果发现：无论增氧机开启与否,池塘的溶氧都存在明显的昼夜起伏,且在午后出现峰值。增氧机的开启增强了上下水层交换,削减了氧差,减少了上层溶氧的逸出损失,提升了下层水体的低溶氧水平。池塘上层溶氧起伏程度大于下层,下层溶氧变化滞后于上层（下层溶氧出现峰值落后于上层约2～5 h）,且这种滞后性为增氧机运行所削弱。夜间增氧能向池塘补充溶氧,但仍不足以弥补鱼类和浮游生物的代谢、微生物的生长及有机物的氧化分解造成的溶氧损耗。单从机械增氧能力来看,叶轮式＞微孔式＞耕水机。综合分析节能和增氧效果,在精养池塘养殖环境下,白天开机增氧选择耕水机较为合适,而夜间应急增氧选择叶轮式更可取。试验通过对不同机械增氧方式增氧效果和能耗的系统比较,为合理选择和使用增氧方式提供了一定的参考价值。     

叶轮式增氧机的研究

本文对叶轮式增氧机工作时的池塘溶氧分布作了试验研究;对氧气在气—水界面上的传递与增氧机的功耗作了分析探讨。提出了通过增大气流速度,采用阶递形池底、局部增氧来提高增氧机效率的新论点;为增氧机的研制与应用提供了新的方法和依据。     

基于BP神经网络的农田大气氨浓度预测

农业源氨排放是大气氨最主要的来源,其中氮肥施用是最主要的农业氨排放源之一。预测大气氨浓度的变化,确定影响大气氨排放的因素,可为科学管理农田,减轻环境污染提供参考。本文利用BP神经网络分析农田大气氨浓度及与各气象因素的关系,以便清晰地了解农田大气氨浓度的变化规律,为研究农田大气氨提供一种新的思路与方法。首先选取2015年5—10月的农田大气氨浓度数据及气象监测数据,建立以气象因素（气压、气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数）为输入变量,农田大气氨浓度作为输出变量的预测模型。其次采用主成分分析法筛选出对农田大气氨浓度影响较大的气象因素,分别为气温、相对湿度、降水量和风速,然后把筛选出的4个主要因素和原来的6个因素分别作为BP神经网络预测模型的输入变量,利用神经网络模型对农田大气氨浓度进行预测。结果显示,农田大气氨浓度的实际值为0.148 5 mg·m^-3,4个因素的预测值为0.159 4 mg·m^-3,6个因素的预测值为0.173 2 mg·m^-3,预测误差分别为7.35%、16.65%,并且4个因素的预测相对误差为1.4%~27.0%,而6个因素的预测相对误差为1.1%~45.0%。预测的农田大气氨浓度在前5 d内变化较大,但随着时间的推移,农田大气氨浓度逐渐变小趋于平缓,且预测值与实际值的变化趋势基本相符。利用4个因素作为输入变量建立预测模型,预测得到的农田大气氨浓度值比6个因素作为输入变量得到的农田大气氨浓度值与实际值更吻合,相对误差值较小。可见,通过主成分分析法去除冗余因素后建立的神经网络模型更加有效,预测结果比筛选之前的预测效果更好,所建立的模型对甄选关键因素具有较好的适用性,并且神经网络预测模型对农田大气氨浓度的预测精度较高。本文构建的农田大气氨浓度预测模型可为农田大气氨浓度分析及相关研究提供方法和思路上的指导。     

氧浓度对复合菌系MC1纤维素降解能力的影响

堆肥系统内氧浓度一直是影响堆肥进程的重要因子,它决定了堆肥系统中微生物活动的强弱,从而影响堆肥中复杂有机物的分解速率.该文研究了氧浓度对纤维素降解复合菌系MC1功能的影响.通过不同封口方式与不同大小容器培养实验,揭示静置培养条件下复合菌系MC1在纤维素降解过程中,氧浓度对该复合菌系分解纤维素能力的影响.得出复合菌系MC1在微耗氧条件下(＜0.05 mg/L)分解纤维素,分解纤维素最佳的氧浓度范围在0.01～0.02 mg/L,氧浓度过高或过低均不利于纤维素的分解.特定氧浓度有利于复合菌系MC1执行分解功能.     

夏季鱼池溶氧量的判定与调控

1养鱼池塘的溶氧量的判定 养鱼池塘的溶氧一般来源于3个方面：一是浮游植物的光合作用，二是来自大气中扩散溶于水中的氧，三是人工机械冲水或施药增氧，三者以光合作用增氧最多。同时，池塘生态溶氧消耗也主要表现在3个方面：一是物理作用向空中逸散消耗，二是水体有些物质的化学反应而消耗，     

基于氧传质的池塘机械增氧节能技术

该文通过对不同形式池塘机械增氧试验与分析,基于氧传质理论,提出了通过改变运行控制状况和使用方法达到池塘机械增氧设备节能的方法,试验结果表明利用该方法可节省能耗平均达4%,配合采用水层交换机械代替增氧机运行部分时间后,与传统增氧机运行方式比较,总体节省能耗达29.2%。该方法对池塘机械增氧节能运用和开展池塘智能化增氧研究具有指导意义。     

基于间歇非稳态方法的溶氧装置增氧能力检测

针对常用溶氧装置增氧能力试验操作随意性和试验误差较大的缺点,通过试验研究,提出了一种基于间歇非稳态法的试验方法。从所需设施、设备,试验过程和计算方法几个方面进行了具体的说明。使用该方法对DP18-Y型多腔喷淋式溶氧装置进行了验证试验：在气液比（G/L）1︰100和1.5︰100两种条件下,系统稳定运行约130和220 min,池内的平均溶解氧质量浓度达到17 mg/L（接近理论饱和溶解氧浓度）,3个测量点示值误差在±0.78 mg/L范围内;在两种气液比条件下重复进行3次试验,增氧能力计算结果分别为(20     

基于固着藻类反应器的生态沟渠构建

为使池塘循环水养殖系统中人工湿地出水更加满足养殖水质要求,在长×宽×深为150 m×0.5 m×0.6 m的养殖池塘排水沟内借助固着藻类反应器原理设计构建了生态沟渠,研究了生态沟渠对人工湿地出水溶氧恢复状况及深度净化效果。研究结果显示,人工湿地出水溶氧经过生态沟渠后显著提高至4.41～7.91 mg/L,pH值显著提高（P﹤0.05）。在150?m长度范围内,生态沟渠水中溶氧量随着沟渠长度的增加呈线性增加的趋势（P﹤0.05）。生态沟渠对人工湿地出水中NH4+-N、IMn和PO43--P等具有进一步去除效果,去除率分别达19.46%、13.38%和31.09%,对总大肠菌群的去除率范围在12.5%～78.13%。上述结果表明基于固着藻类反应器的生态沟渠能使人工湿地出水溶氧低的状况得到改善,N、P等物质得到进一步去除,可以作为与人工湿地配套的水回用系统。     

CFD模拟气调库快速降氧过程O_2和CO_2浓度变化规律

O2和CO2浓度对果蔬的贮藏品质有着极大的影响,获得其在气调库内的变化和分布规律可以为气调库优化设计提供理论依据。该文以西安某苹果气调库为研究对象,采用k-ε紊流模型建立了气调库内气体流动、传热与传质的三维数学求解模型,并通过编写UDF程序获得苹果呼吸强度和冷风机送风口O2、CO2质量分数随库内气体组分浓度变化实时数据。经过对该气调库的快速降氧过程数值模拟获得库内O2和CO2浓度随时间变化的规律,并与试验数据呈现较好的一致性,相对偏差平均值为0.027。结果表明库内气体区O2浓度随时间呈指数衰减。该文的研究对象经过4.1 h,气体区O2浓度下降速度小于货物区,此时提高制氮机制氮体积分数会缩短降氧时间。气体区和货物区CO2浓度变化规律相似,升高速度逐渐变小。库内O2和CO2浓度分布在气体区比较均匀,在货物区则存在一定的梯度,货物区中心位置不利于果蔬的贮藏。该文研究对于获取实际气调库降氧时间及选择合理的制氮机,改进气调工艺具有重要参考价值。     

移动式太阳能增氧机的增氧性能评价

为改善池塘养殖环境,设计了一种移动式太阳能增氧机,由光伏供电装置和水面行走装置搭载涌浪机而成,能在水面沿钢丝绳移动并利用涌浪机的波浪增氧和水层交换作用,大范围扰动水体并为池塘增氧。该研究的目的是通过机械增氧效率检测、提水能力测定和池塘增氧能力测定3个试验,评估太阳能增氧机的机械增氧性能、水层交换性能和实际应用效果,以期全面了解移动增氧机增氧能力。结果表明,该移动式太阳能增氧机最大机械增氧能力为1.24 kg/h,动力效率2.59 kg/(k W·h);最大提水能力1 254.4 m3/h,提水动力效率2 613.3 m3/(k W·h);并在晴好天气白天(09:00—19:00),在对照组底层溶氧为3.1~3.8 mg/L时,大幅度提升池塘底层溶氧水平,最高时达7.8 mg/L,维持池塘上下溶氧均匀度72%~84%,极大改善了底层溶氧环境。数据表明移动式太阳能增氧机具有良好的机械增氧和水层交换性能,因而能有效改善池塘底层溶氧环境,提高上下水体溶氧均匀度。该研究结果可为太阳能增氧机的进一步推广应用提供数据支撑。     

池塘微孔曝气和叶轮式增氧机的增氧性能比较

为研究池塘养殖中微孔曝气与叶轮式增氧机的增氧性能,用2种增氧机在清水池和鱼类养殖池塘中进行了增氧性能和溶氧值变化的比较研究。结果表明,在清水池中,微孔曝气的增氧能力、动力效率分别高出叶轮式增氧机82%和84%;而在鱼塘中,叶轮式增氧机对整个池塘的平均溶解氧增加值比微孔曝气高94%,且叶轮式增氧机对池塘水体有比较好的混合能力,缩小水层氧差能力比微孔曝气高出45.7%。研究表明在本鱼塘试验中,目前叶轮式增氧机是比同等功率配置的微孔曝气更合适的增氧方式。     

好氧颗粒污泥的研究新进展

好氧颗粒污泥是近年发现的,在好氧条件下自发形成的微生物细胞之间自身固定化的一种形式,具有良好的沉降性能、较高的生物量和在高容积负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性.污泥颗粒化过程是一个多阶段的过程,取决于废水组成、操作条件和适当的选择压等因素.COD和DO浓度对好氧颗粒污泥的同步硝化反硝化反应有明显影响.COD浓度在400～1200mg/L范围内,好氧颗粒污泥去除COD的能力均在85%以上.颗粒污泥能吸附有机物,使废水中COD浓度快速下降.COD浓度＜800mg/L,,好氧颗粒污泥具有良好的脱N能力,N去除率最高达85.3%.在溶氧浓度为1～4 mg/L条件下,颗粒污泥对COD去除率均在90%以上.不同的溶氧浓度对N的去除率有一定影响,在溶氧浓度3mg/L时,N去除率最高,达83%.本文对好氧颗粒污泥的基本特征和微生物相、好氧颗粒污泥形成的主要影响因素及其颗粒化反应器等进行综述,并对好氧颗粒污泥在环境工程中的进一步应用提出展望.     

水坝排沙过程对溶解氧质量浓度影响的预测

利用水库泄洪进行排沙是河道流沙系统工程管理的一种方法。但伴随排沙过程使河水混浊,对鱼产生生理影响。前人调水调沙试验中得出的结论是:排沙过程溶解氧质量浓度降低,主要是由排出的泥沙中含有Fe2+引起的,为此提出建立氧化还原式和平流扩散方程式的预测方案。2006年日本京都大学木下笃彦等人研究在排沙时溶解氧质量浓度变化规律得出如下结论:山区河流在排沙时流量小,在积水池泥沙发生堆积,掺气减少,溶解氧的质量浓度降低。欲正确预测构筑物排沙溶解氧质量浓度的变化,首先要对排沙前的库区堆积泥沙中的Fe2+的分布进行详细调查,再根据排沙后的堆积泥沙现状进行正确推算求解。有关库区积水的容积与掺气系数的关系尚须进一步研究。     

透明颤菌血红蛋白基因(vgb)表达对委内瑞拉链霉菌秦岭变种生长代谢及瑞拉菌素效价的影响

委内瑞拉链霉菌秦岭变种(Streptomyces venezuelae var.qinlingensis)是瑞拉菌素(Zuelacmycin)的产生菌,为进一步探讨透明颤菌血红蛋白基因(vgb)表达对秦岭变种以及瑞拉菌素产率的影响,利用红霉素抗性基因启动子在委内瑞拉链霉菌秦岭变种中表达vgb基因,并在5 L发酵罐中研究了工程菌株与原始菌株的生长代谢特性及瑞拉菌素的效价.结果表明:在高溶氧条件下vgb基因表达并未对菌丝体生长和氨基氮的消耗产生明显的影响,但提高了对还原糖的消耗,工程菌株发酵瑞拉菌素的效价比原始菌株降低8%;在低溶氧条件下,vgb基因的表达可促进菌丝体的生长和次级代谢,并提高了还原糖的消耗,工程菌株发酵瑞拉菌素的效价比原始菌株提高45%.本研究首次利用VHb蛋白基因表达提高了委内瑞拉链霉菌秦岭变种对氧的利用率和瑞拉菌素的效价,为进一步推动瑞拉菌素工业化生产提供基础资料.     

水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO2浓度升高的适应规律

CH4是仅次于CO2的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,但未来大气CO2浓度升高情景下（elevated CO2, eCO2）,水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。本研究依托中国FACE（Free Air CO2 Enrichment）水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针（DNA-SIP）和高通量测序技术,研究了未来大气CO2浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。研究结果表明：与常规大气CO2浓度（ambient CO2, aCO2）相比,eCO2条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol g-1 d.w.s h-1增加至302 mol g-1 d.w.s h-1,增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO2升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%-11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。这些研究结果表明：未来大气CO2升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。     

大气CO2浓度缓增对稻田土壤甲烷氧化过程的影响

微生物介导的甲烷好氧氧化,对控制稻田甲烷排放起着重要作用。本文从基因、群落、活性等多个层次上解析CO₂浓度缓增对稻田土壤甲烷好氧氧化过程的影响及其作用机理。依托于田间CO₂浓度自动调控平台,在背景CO₂浓度(AC)基础上,设置了CO₂浓度缓增处理(每年增加40μL·L^-1,持续4年)(EC)。采用室内泥浆培养以及高通量测序和定量PCR技术,对不同CO₂处理下水稻关键生育期(分蘖期、拔节期、扬花期和乳熟期)土壤中的甲烷氧化潜势及其功能微生物的丰度和群落结构进行了系统研究。结果表明：大气CO₂浓度升高促进了稻田甲烷氧化潜势和甲烷氧化菌丰度的增加;CO₂浓度升高还使得土壤中甲烷氧化菌的群落结构发生了显著变化,其优势菌从Ⅱ型菌转变为Ⅰ型菌。CO₂浓度升高所致的土壤中甲烷、氧气浓度以及氮素水平等的改变很可能对稻田甲烷氧化过程产生了重要影响。综合本研究发现,稻田甲烷氧化过程对大气CO₂