我国发展生物能源树种原料林的潜力和对策

分析了我国发展生物能源树种原料林的现状和潜力,指出了目前发展生物能源树种原料林中存在的问题及对策。     

In Vitro Anticancer and Cancer-Preventive Activity of New Triterpene Glycosides from the Far Eastern Starfish Solaster pacificus

Sea stars or starfish (class Asteroidea) and holothurians or sea cucumbers (class Holothuroidea), belonging to the phylum Echinodermata (echinoderms), are characterized by different sets of glycosidic metabolites: the steroid type in starfish and the triterpene type in holothurians. However, herein we report the isolation of eight new triterpene glycosides, pacificusosides D–K (1–3, 5–9) along with the known cucumarioside D (4), from the alcoholic extract of the Far Eastern starfish Solaster pacificus. The isolated new compounds are closely related to the metabolites of sea cucumbers, and their structures of 1–3 and 5–9 were determined by extensive NMR and ESIMS techniques. Compounds 2, 5, and 8 have a new type of tetrasaccharide chain with a terminal non-methylated monosaccharide unit. Compounds 3, 6, and 9 contain another new type of tetrasaccharide chain, having 6-O-SO₃-Glc as one of the sugar units. The cytotoxic activity of 1–9 against non-cancerous mouse epidermal cells JB6 Cl41 and human melanoma cell lines SK-MEL-2, SK-MEL-28, and RPMI-7951 was determined by MTS assay. Compounds 1, 3, 4, 6, and 9 showed potent cytotoxicity against these cell lines, but the cancer selectivity (SI > 9) was observed only against the SK-MEL-2 cell line. Compounds 1, 3, 4, 6, and 9 at the non-toxic concentration of 0.1 μM significantly inhibited neoplastic cell transformation of JB6 Cl41 cells induced by chemical carcinogens (EGF, TPA) or ionizing radiation (X-rays and UVB). Moreover, compounds 1 and 4 at the non-toxic concentration of 0.1 µM possessed the highest inhibiting activity on colony formation among the investigated compounds and decreased the colonies number of SK-MEL-2 cells by 64% and 70%, respectively. Thus, triterpene glycosides 1 and 4 can be considered as prospective cancer-preventive and anticancer-compound leaders.     

自然保护区林缘社区能源需求分析与研究——以甘肃白水江国家级自然保护区为例

本文以白水江自然保护区林缘社区居民能源需求调查为依据,初步说明了林缘社区能源需求的现状。在此基础上,分析了当地居民对森林的依赖程度,进而对这种高依赖度的成因及对自然保护区生态环境的影响做出了有益的探讨,并提出了相应的建议和对策。     

石蜡/Fe-MIL-101-NH2金属有机骨架定形复合相变材料制备

该研究采用石蜡为相变芯材,Fe-MIL-101-NH2金属有机骨架为载体材料,旨在解决石蜡芯材在固-液相变过程中体积变大,从而出现泄漏现象的问题。通过溶剂蒸发法制备了质量分数为40%～70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH2定形复合相变材料。采用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）、X射线衍射仪（X-ray Diffraction, XRD）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）对定形复合相变材料的形貌和结构进行观察;用热重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）对定形复合相变材料的热稳定性进行分析;通过差示扫描量热（Differential Scanning Calorimetry, DSC）仪对样品的相变温度、相变焓和热循环稳定性进行测试;SEM结果表明,石蜡的最高负载量为70%,且其均匀分布于Fe-MIL-101-NH2孔道中。XRD、FTIR分析发现石蜡与Fe-MIL-101-NH2之间只是物理混合,没有化学变化;DSC分析可知,质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH2储能量最大,为51.3 J/g,且质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH2经过50次循环后,其储能量为47.6 J/g,无明显下降,说明质量分数为70%的石蜡/Fe-MIL-101-NH2具有良好的热循环稳定性,可为相变材料在建筑领域应用研究提供参考。     

被动调节模式环路热管型光伏光热系统性能分析

针对环路热管型太阳能光伏光热系统冬、夏季运行中的不利工况,该研究提出将空调排风引导至集热/蒸发器空气夹层的被动式调节方法,以进一步提升系统的太阳能利用效率。基于质量、动量和能量守恒定律,借助ANSYS Fluent软件建立了被动式调节模式下集热/蒸发器的数学模型,模拟分析了该调节方法对热管循环启动和系统性能的影响,通过室外试验验证了模型的准确性。研究结果表明,夏季工况,采用低档风速调节更有利于维持热管运行,而高档风速则更利于光电效率的提升;与调节前的系统相比,高、中、低档风速作用下的日均光电效率分别提高了8.4%、5.7%和3.5%,日发电量增加了8.0%,5.3%和3.5%。对不同调节策略的研究表明,第一阶段采用低档风速的运行策略可最大程度提升太阳能光热利用,同时保证较优的光电效率。冬季工况下,所提调节方法可有效缩短热管循环的启动时间,日出半小时内的有效集热量增加375.7%。因此,该调节方法对2种不利工况均有一定程度改善,调节策略对系统性能影响较大,应根据用户负荷需求进行选择与优化。     

匹配点云结合HSI色彩分量的无人机RGB影像信息提取方法

无人机通常搭载可见光波段传感器获取红-绿-蓝（Red-Green-Blue,RGB）影像,由于无人机RGB影像波段较少,影像的地物信息提取存在一定难度。该研究提出了一种匹配点云结合色调-饱和度-亮度（Hue-Saturation-Intensity,HSI）空间色彩分量的无人机RGB影像信息提取方法。首先以饱和度分量和红光波段构造了饱和度与红光比值指数,再结合可见光波段差异植被指数以及由匹配点云获得的地形特征对研究区正射影像进行分类。试验结果表明,本文方法的总体分类精度达到了91.11%,Kappa系数为0.895,证明匹配点云结合HSI空间色彩分量的方法提取无人机RGB影像信息是可行的,提取结果具有较高精度。相较于基于光谱特征的传统方法,本文方法引入匹配点云可以简单高效地提取影像中高程差异明显的地物,同时,结合HSI色彩分量能够有效弥补无人机RGB影像光谱特征较少的不足。     

污泥连续水热炭化工程系统研究

水热炭化可以显著改善污泥的脱水性能,促进污泥的无害化、减量化、资源化利用,但目前污泥水热炭化技术的工业化应用鲜有报道。该研究基于工程规模的污泥水热炭化系统开展研究,重点研究了系统工程设计和控制逻辑,开展了系统参数测试,分析了污泥炭、气相和水相的理化性质和组分分布,并在此基础上进行了系统能量平衡分析。结果表明,系统污泥年处理量达1.4×104 t,水热炭化后的三相产物分别为污泥炭28.57%,水相70.00%,气相1.43%,污泥脱水率达75%,综合整个生产系统,系统加热能为454.22 MJ/t,动力耗能为64.80 MJ/t,连续水热炭化工程系统能耗比为83.83%,能量回收率为66.68%,系统具有较高的能耗比。该研究可为生物废弃物连续水热炭化技术的研发和推广应用提供重要的工程依据。     

基于GF-1和Sentinel-2时序数据的茶园识别

由于茶园大多分布在地形复杂的山区,地块破碎,分布零散,形状差异大、植被混杂且茶园所处环境长期受到云雨的影响,增加了茶园遥感识别的难度与不确定性,针对这一问题,该研究提出了利用高分1号(GF-1)和哨兵2号(Sentinel-2)时序数据提取茶园的方法,以浙江省武义县王宅镇为研究区,采用GF-1号为主要数据源,并利用MODIS地表反射率产品和Sentinel-2反射率数据,基于时空融合算法得到时间分辨率5 d的10 m Sentinel-2完整的时序数据。综合利用GF-1在空间细节方面的优势和重建的Sentinel-2高观测频率时序数据在反映茶树生长过程方面的优势,分别基于GF-1的光谱和纹理特征及GF-1的光谱、纹理特征和Sentinel-2时序特征两种特征组合方式,采用随机森林算法提取茶园。结果表明,GF-1光谱、纹理信息结合Sentinel-2时序信息分类结果的准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为96.91%、3.09%、89.00%、83.09%和0.86,仅基于GF-1光谱和纹理信息的分类准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为94.72%、5.28%、73.09%、84.61%和0.78,添加时序信息分类结果总体优于未添加时序信息的分类结果。表明高空间分辨率结合高频率时序遥感数据是提高茶园分类精度的有效手段。     

超富集植物与能源植物间作对Cd、Pb、Zn累积的影响

间作模式是实现重金属污染土壤边修复边生产的重要措施。通过盆栽实验,研究了超富集植物(少花龙葵、翅果菊)与能源植物(皇草、甜高粱)间作对Cd、Pb、Zn污染土壤修复的影响。结果表明,间作对土壤有机质没有显著影响,但能提高土壤中有效态Cd、Pb、Zn含量。与单作相比,间作显著增加了少花龙葵和翅果菊的生物量,而显著降低了两能源植物生物量。所有处理中,少花龙葵与皇草间作处理显著提高了皇草地上部Cd和Zn含量,翅果菊与皇草间作显著提高了两植物地上部Cd和Zn含量。此外,翅果菊与皇草间作显著增加了单株植物地上部Cd和Zn的累积。单盆中Cd和Zn累积量最大的是翅果菊与皇草间作处理(Cd为397.65μg·盆~(-1),Zn为4 169.42μg·盆~(-1)),其次为少花龙葵与皇草间作;少花龙葵与皇草间作对Pb累积量最大(Pb为158.28μg·盆~(-1)),翅果菊与皇草间作对Pb累积量为98.17μg·盆~(-1)。研究表明,翅果菊与皇草间作和少花龙葵与皇草间作可以显著提高Cd、Pb、Zn污染土壤的植物修复潜力。     

改性玉米芯制备太阳能界面蒸发体及其性能分析

针对天然生物质材料应用于海水淡化领域,蒸发效率较低、材料容易降解等问题,采用多巴胺对天然玉米芯进行改性处理,以改性玉米芯为基底,在其表面包覆炭黑-纤维素薄膜,制备了一种集光热转换、输水、隔热于一体的太阳能界面蒸发体。对改性玉米芯蒸发体的光学吸收性能、输水性能、接触角进行表征,并搭建了室内蒸发试验和户外蒸发试验系统,测试了改性玉米芯的蒸发性能,与天然玉米芯相比,改性玉米芯蒸发体的蒸发速率相对未改性的提升了约10.4%。对改性玉米芯蒸发体进行了30次循环试验,蒸发体均保持稳定的蒸发速率,整个循环测试中蒸发速率波动不超过1%。并且,长期工作后,蒸发体表面没有盐分沉积,没有出现材料软化、降解现象。改性玉米芯蒸发体在海水环境中能够保持良好、稳定的蒸发性能,且能够有效降低海水中的Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等离子浓度,达到世界卫生组织所规定的饮用标准中的相应限值。改性玉米芯蒸发体的制备方法简单、成本低廉、蒸发性能稳定,为扩展生物质材料在海水淡化领域的应用提供了有效途径。