生物无线传感器网络路由算法研究

生物无线传感器网络在通信时,传感器节点会对其邻近的人体组织产生有害的电磁辐射,并由此引出了温度问题.在生物无线传感器网络中,如只考虑节点的能量问题,则可能致使某部分组织因局部温度过高而受到损伤,因此,传统的传感器网络路由算法并不能完全适用.本文基于以上问题提出一种新的簇头转换算法,综合考虑节点的能量、温度等问题,为各节点设定优先级,选择优先级最高的节点作簇头节点.从而使传感器节点邻近组织的温度得到控制,并且各节点的剩余能量也较为均匀.与传统的算法相比,降低了网络节点对人体的损伤,同时延迟了第一个死亡节点的出现.     

浮床生态场空间分布特征

在原位试验的基础上,建立浮床生态场模型.模拟结果表明,浮床生态势值在"场源"处最大,从浮床"场源"向周围水平方向以及向水下垂直方向,随着距离的增加生态势逐渐下降.同时,浮床植物的生物量对生态场效应有显著影响,浮床植物生长越旺盛、生物量越大,生态场效应越强.1 m×1m的浮床,当植物生物量为39.40 kg·m-2时,浮床系统可最远影响到距离浮床1.86 m范围内的水体,并对浮床周围10.90 m2范围内的水体产生作用.该模型可以模拟浮床生态场的空间分布特征及其随植物生长发育的动态变化过程,并可通过模型定量化反映浮床系统在其作用范围内对任意一点的作用强度及其综合影响,该模型的构建将为生态浮床的野外应用提供理论依据.     

Sphingopyxis sp. YF1吸附镉的特性及其机制

【背景】水中的重金属污染是一个严峻的环境问题,严重危害人体健康,利用微生物吸附剂修复重金属污染的水体是一种高效环保的方法。Sphingopyxis能够去除重金属,但是其去除水体中镉的研究很少,且其吸附镉的机理尚不清楚。【目的】以从水体中分离的Sphingopyxis sp. YF1为对象,探究该菌对镉的吸附特性和机制。【方法】分析在不同pH、接触时间及重金属初始浓度条件下YF1活菌和死菌对Cd²⁺的吸附效果,对其进行动力学模型和等温模型拟合,通过扫描电镜和能谱(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDS)观察镉在活菌和死菌细胞表面的富集,并通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析确定YF1菌中参与吸附Cd²⁺的官能团,阐明YF1对镉的吸附机理。【结果】当pH值为3.0-5.0时,随着pH值的升高,活菌与死菌的镉吸附量都随着增加,pH值为5.0-7.0时,活菌与死菌的镉吸附量均无较大变化,吸附主要发生在前10 min,之后吸附速率逐渐降低,活菌和死菌吸附Cd²⁺的过程更符合准二级动力学模型,表明菌体对镉主要是以化学吸附的方式进行;活菌和死菌等温模型拟合都更符合Langmuir模型,说明YF1对Cd²⁺的吸附为均相吸附;活菌和死菌对Cd²⁺的吸附量分别达到36.20 mg/g和62.98 mg/g;吸附后的活菌和死菌的细胞表面均有Cd(II)沉积在菌体表面,活菌和死菌的-OH、C-(O,N)和-NO₂等基团参与了镉的吸附。【结论】Sphingopyxis sp. YF1菌具有较强的Cd²⁺去除能力,该菌株在去除水体Cd²⁺方面具有良好的应用前景。     

1980-2010年鄱阳湖地区土地覆盖与景观格局变化

以1980、2005和2010年鄱阳湖地区的土地覆盖数据为基础,采用GIS、RS及景观生态学的方法,分析1980-2010年该区土地覆盖及景观格局变化情况,并定量分析了土地覆盖类型变化度、斑块面积指数、斑块形状指数、边缘密度指数以及多样性指数等指标,结果表明:1980-2010年,研究区水田、内陆水体、常绿阔叶林和城镇建设用地不仅是该区域的主要土地覆盖类型,而且变化最强烈.总体上,内陆水体、城镇建设用地面积显著增加,水田和旱地面积有所减少.从景观格局变化来看,虽然鄱阳湖地区受到人口增长和经济发展的影响,其景观破碎度变化和景观多样性指数略呈下降趋势,但变化并不大,这反映出前期环境管理对于区域环境保护已经发挥重要作用,但仍然面临长期挑战.     

金银花五个品系的RAPD分析及DNA指纹图谱的建立

运用RAPD技术,对5个金银花品系进行遗传多样性研究并构建这5个金银花品系的DNA指纹图谱。从80个引物中筛选出25个带纹清晰,多态性好的引物用于实验。其中,引物SBSD06的扩增条带可以清楚明确区分5个品系,建立其DNA指纹图谱。在清晰、稳定出现的170条带中,153条带具有多态性。按UPGMA法进行聚类分析,计算其遗传相似系数,结果显示,金银花5个品系聚为两类,与其形态学分类结果相符。     

被动式夜间增温设施设计及其增温效果

为了建立一套简便节能的野外夜间增温设施,参照国际上夜间被动式增温系统(passive nighttime warming,PNW),在江苏丹阳设计了稻麦系统夜间被动式增温设施.结果表明:该系统可以保证15.75 m2的有效采样区域,温度增幅均匀,水稻冠层全生育期夜间平均温度升高1.1℃,冬小麦冠层和5 cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.3℃和0.8℃;该增温系统在运行期间,水稻和冬小麦全生育期的冠层和土壤温度的日变化趋势与非增温对照区基本一致.该系统使麦田土壤含水量略微降低,但对小麦生长的影响不明显.将该系统在我国水稻和冬小麦主要产区应用时发现,该夜间增温系统可以使水稻和冬小麦始花期分别平均提前3 d和5 d.该系统的增温效果在不同区域和季节存在一定的差异,但综合考虑该系统的增温均匀性和增温区域有效性,及其对稻麦生育期的影响效果,该设施不仅节能,而且可以满足野外增温试验研究的基本要求.     

引黄灌溉影响下土壤有机碳组分及理化性质的变化特征

灌溉在保障农业正常生产的同时,也对土壤理化性质产生重要影响。本研究以宁夏引黄灌区为例,通过与未进行灌溉、耕作等人为活动影响的自然土壤进行对比分析,研究了引用含有泥沙的黄河水灌溉、耕作对土壤基本理化属性和土壤有机碳组分变化的影响。结果表明:与自然土壤相比,引黄灌溉后,土壤总有机碳、重组有机碳和轻组有机碳增加显著,分别增加了272%、222%和318%(P0.01)。重组有机碳是引黄灌区土壤碳库的主要组分,占总有机碳65%以上,灌区土壤碳库稳定性较高;引黄灌溉耕作后,全氮和全磷含量分别由0.27和0.85 g·kg~(-1)增加到0.77和1.68 g kg~(-1)(P0.05);土壤容重降低,通气保水能力增强,pH下降,土壤盐化趋势减弱,土壤肥力水平提高。引黄灌溉是改善该区土壤性状和提高土地生产力的有效措施。     

海平面上升对生态系统服务价值的影响及适应措施

海平面上升导致了海岸线后退、沿海侵蚀、风暴潮加强、生物栖息地改变、湿地变迁等,引起了近海域生态系统服务价值的变化。以美国Hillsborough County为研究区域,应用SLAMM模型,模拟了海平面从2010年—2100年上升1m的情景下各类用地面积的变化,利用效益转移法评价了生态系统服务价值的变化。结果表明:1旱地面积减少3037 hm~2,湿地面积增加3037hm~2,其中河口水域、滩涂、盐沼、定期洪水沼泽面积大幅度增加;季节性洪水沼泽、潮汐淡水沼泽、河流潮汐、沙滩面积大幅度减少,其它类型湿地受影响较小。2湿地总面积的增加反而导致了生态系统服务价值总量的降低,从2010年的61672万美元降低到2100年的61548万美元,这是由于净水湿地和沙滩大面积损失引起的;其中艺术娱乐、水调节、气候调节、文化精神价值将下降,水供应、栖息地保护、干扰调节和废物处理价值将上升。3防护、适应、后退3种措施分别降低、不影响、提升了生态系统服务价值,应根据其适用范围综合应用以制定应对海平面上升的适应性措施。     

全心缺血早期阶段室性心律失常仿真研究

为了分析全心缺血早期阶段对心脏电生理活动的影响,以及探讨诱发的室性心律失常机制,本研究考虑了缺血情况下高钾、酸液过多、局部缺氧的情况,结合详细的人类心室细胞生物物理上的动力学特征,开发了一个人体心室细胞和组织全心缺血模型.实验结果表明,全心缺血缩短了动作电位时程(action potential duration,APD),且减缓了兴奋的传导速率(conduction velocity,CV).同时,由于全心缺血降低了动作电位时程曲线(action potential duration restitution,APDR)斜率,且增大了有效不应期(effective refractory period,ERP),因此有利于维持折返波的稳定传导,使得室速不易转化为室颤.另一方面,尽管全心缺血导致了组织易感性的增加,但是由于其需要更长的异位刺激长度来保证折返波的形成,因此也在一定程度上降低了心律失常的发生概率.