中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 杨悦中国社会科学院 2013年博士导师: 周琪共215页

摘要 : 论文以政治过程理论为学术基础，提出了以运动组织动员、运动诉求、运动话语构建与传播、运动策略与手段以及运动所处的外部社会政治经济环境为五个核心变量的美国左右翼社会运动的政治过程分析模型，比较研究了20世纪70年代以来美国左右翼社会运动的... 展开论文以政治过程理论为学术基础，提出了以运动组织动员、运动诉求、运动话语构建与传播、运动策略与手段以及运动所处的外部社会政治经济环境为五个核心变量的美国左右翼社会运动的政治过程分析模型，比较研究了20世纪70年代以来美国左右翼社会运动的政治过程，并辅以近些年发生的最新左右翼社会运动——“占领华尔街”运动与茶党运动——案例考察。本文开篇提出了这样一个假设，即，社会运动是否具有完善的社区基层组织基础、是否具有统一的运动诉求、是否注重运动话语道德层面的构建与传播、是否具有重心放在影响政党和选举政治层面的策略与手段、是否具有有利的社会结构性诱因与其对社会和政治的影响的大小有关系。为了验证此假设，本文首先在政治过程理论的基础上提出了左右翼社会运动比较分析模型。随后以20世纪70年代以来美国社会运动发展以及社会政治经济文化发展的相关史料为依据，从新社会运动理论、后工业社会理论与社会资本三个视角对该时期的左右翼社会运动自身结构性特征及其与外部机遇环境的关系进行了考察。论文研究对象主要针对20世纪70年代以来有代表性的美国左右翼社会运动。其中，左翼社会运动包括环境保护运动、妇女运动、劳工运动、反战和平运动、反全球化运动、支持堕胎运动、“占领华尔街”运动;右翼社会运动包括新基督教右翼运动、反对堕胎运动、茶党运动。对该时期社会运动变迁进行了总体考察之后，本文使用左右翼社会运动比较分析模型对该时期美国左右翼社会运动的政治过程进行了具体地描述与剖析。最后辅以对“占领华尔街”运动与茶党运动最新左右翼社会运动案例的研究。研究发现:第一，具有完善的社区基层组织基础、统一的运动诉求、注重运动话语道德层面的构建与传播、具有重心放在影响政党和选举政治层面的策略与手段、有利的社会结构性诱因与社会运动影响成正向关系。其中，有利的社会结构性诱因与社会运动影响之间不仅存在正向关联，而且两者的关系要更为复杂，即社会结构性诱因既有可能导致处在有利环境下的社会运动的不作为（如“占领华尔街”运动），也会激起处于不利外部环境中的社会运动的勃兴（如茶党运动）。此外，新兴信息传播技术在未来社会运动中愈加广泛的应用或许对具有完善的社区基层组织基础与社会运动影响的关系提出挑战。第二，尽管上世纪70年代以来社会运动仍然频繁发生，其中也不乏规模浩大的运动，然而大多是运动诉求单一，并经常是昙花一现，缺少持续的、以社区组织为基础的运动的跟进。上世纪70年代以来美国社会运动相对衰退的主要原因在于社会运动自身结构性变化（诸如社会运动组织职业化、运动诉求碎片化与运动策略手段对草根动员方式的忽视）以及社会运动所处外部机遇环境的变迁（诸如美国社会资本的衰退、社会进步导致的社会问题的减少与问题强度的减弱、20世纪60年代社会运动的冒进导致的社会与政治的全面右倾、以及上世纪70年代至今大部分时间内的经济总体向好掩盖了新自由主义经济政策对美国社会酿成的恶果）。第三，20世纪70年代以来右翼社会运动相对强势于左翼运动的主要原因在于右翼运动以完善的社区基层组织为基础的草根动员模式、统一的运动诉求、运动话语在道德层面的构建与有效传播、与传统政党结盟、以及有利的社会结构性诱因。第四，最新左右翼社会运动个案基本延续了20世纪70年代以来左右翼社会运动力量对比的特点。最初的国外策动、国内缺乏核心领袖、缺乏线下草根组织支持、诉求过于多元、运动话语道德层面构建缺失、运动策略单一、忽视与政治精英的结盟、缺少传统政治同盟的有效呼应以及左翼传统媒体的支持都是“占领华尔街”运动势衰于茶党运动的重要原因。尽管“占领华尔街”运动总体来讲较之茶党运动相对式微，但也表现出了有别于20世纪70年代以来其他左翼社会运动的新特点，如在组织动员方面更加广泛地使用新兴信息传播技术、左翼社会运动对政府经济政策、税收政策、福利政策、社会不公、社会贫富差距等宏观议题的重新关注。特别是新兴信息传播技术在社会运动中的使用可能成为改变未来左右翼社会运动力量对比的关键因素。社会运动是宏观社会变迁的一面镜子，是社会结构、政治经济体制以及文化变迁的晴雨表。从理论意义上讲，论文延续了社会运动的政治过程理论研究的脉络与分析逻辑，突出了学界关注不够的左右翼社会运动案例的比较研究。从现实意义上讲，论文有助于更好地了解20世纪60年代美国社会运动高涨时期之后左右翼社会运动的发展与嬗变，并有助于从左右翼社会运动力量对比的特点、社会运动发展的内在规律以及周期性来认识美国在该段时期内的社会政治经济变迁。论文有两点创新之处:第一，将右翼社会运动置于政治过程理论框架下研究。第二，以政治过程理论为学术基础，对美国左右翼运动进行比较研究，并辅以最近发生的美国左右翼运动案例分析。收起

关键词 : 社会运动政治过程理论 20世纪70年代美国

2. 两种不同的细胞增殖调控模式在疾病中的研究

[学位论文] 营孙阳中国科学院大学 2022年博士导师: 周琪共204页

摘要 : 细胞增殖在生命历程中起着重要的作用，生物体从出生到死亡都与细胞增殖密切相关。通常，细胞增殖受到机体的精确调控并且起着积极作用，例如，在由胚胎形成个体的发育过程中，细胞需要大量增殖;在机体损伤时，也需要细胞在损伤压力的条件下及时增殖以... 展开细胞增殖在生命历程中起着重要的作用，生物体从出生到死亡都与细胞增殖密切相关。通常，细胞增殖受到机体的精确调控并且起着积极作用，例如，在由胚胎形成个体的发育过程中，细胞需要大量增殖;在机体损伤时，也需要细胞在损伤压力的条件下及时增殖以修复组织的损伤。然而，细胞增殖的调控一旦发生异常，则可能诱发癌症。本研究首先以肝损伤为模型，研究在组织损伤的情况下，细胞增殖是如何帮助修复组织损伤的。其次以乳腺癌为模型，研究细胞过度增殖是如何对机体产生负面影响而导致肿瘤发生的。首先，我们以肝脏为靶器官，研究了细胞增殖对肝损伤的修复作用。在一些物理、化学和生物因素的刺激下，肝脏会发生损伤，肝脏内部的细胞会凋亡或坏死，发生急性肝损伤，如果肝损伤持续以至演化成慢性肝损伤，就会出现肝细胞再生能力下降，并且肝脏内部的星形胶质细胞(Hepatic stellate cell,HSC)会增殖和分化为纤维细胞，导致慢性纤维化，并最终形成肝硬化。从肝脏损伤到恢复过程中，肝脏会发生再生反应，特别是对急性肝损伤来说，伴随着大量的肝细胞再生反应，同时肝脏内部蛋白及tRNA代谢也发生剧烈变化。既然损伤后，tRNA会发生急剧的代谢变化，那么tRNA是否会变得不稳定，断裂为tRNA来源的小RNA片段(tRNA derived small RNA fragments,tsRNAs)?tsRNAs是否在肝损伤过程中调控了肝细胞的增殖存活，进而促进了肝脏的修复?tsRNAs是否可以作为肝脏损伤的评价指标，治疗靶标等问题，还尚未知晓。为了回答以上问题，我们建立了研究tsRNA和肝损伤的动物模型，首先我们利用CRISPR-Cas9技术构建NSun2敲除小鼠以降低小鼠的tRNA修饰水平，产生大量的tsRNAs，建立出高表达tsRNAs的动物模型。其次，我们分别对NSun2敲除鼠和野生型鼠进行四氯化碳腹腔注射，建立小鼠急慢性肝损伤模型。通过比较野生型小鼠和敲除鼠两者肝损伤的差异，我们发现在应对肝损伤压力时，NSun2敲除后的肝细胞，其增殖和存活能力更强。为了进一步探究其机制，我们构建了NSun2功能缺失的点突变体，发现NSun2缺失tRNA甲基转移酶活性后便不能回复敲低NSun2带来的保护效应。tRNA修饰的质谱结果表明，对肝损伤模型来说，许多tRNA修饰都发生了变化。而对NSun2敲除模型来说，m5C修饰以及我们新发现的m5U修饰均显著降低。tsRNA-Seq的结果表明肝损伤后的tsRNAs，特别是Ⅰ类tsRNAs(tRF-1s)的数量，在急性损伤期显著增多，在急性向慢性损伤的过渡过程中逐渐减少，而到纤维化时其变化接近未损伤时的状态。而对于NSun2敲除小鼠的tRF-1s的分析表明，无论肝脏是否损伤，其tRF-1s的数量都高于野生型鼠，且NSun2敲除鼠的tRF-1s的表达模式与野生型鼠在急性损伤期的表达模式相似。为了确定NSun2敲除产生的tsRNAs对肝损伤的影响，我们分离了NSun2敲除鼠产生的小RNAs片段，同时也对比了不同种类tsRNAs对肝损伤的影响，发现tRF-1s对肝损伤有一定的改善效果。进一步，我们从tRNA片段测序分析的结果中筛选了68个tRF-1s，在体外、体内均证实了筛选出的tRF-1s在进行人工修饰后，可以促进肝细胞的增殖和存活。我们通过EdU实验从68个tRF-1s中筛选到了tRF-Gln-CTG-026(tG026)这个tRF-1，其发挥了在氧化应激条件下最优的促增殖功能。机制上，我们通过RNA Pull-down实验筛选出了与tG026相互作用的蛋白TSR1,这是一个Pre-40S核糖体复合体的组分，tG026可以抑制TSR1与18S rRNA的结合从而抑制Pre-40S核糖体的装配，降低细胞的整体蛋白合成水平(Global Protein Synthesis,GPS)。GPS的降低可以减少内质网压力，保存能量，从而帮助细胞应对损伤压力，缓解损伤。其次，我们研究了过度的细胞增殖与肿瘤形成的关系。细胞周期失调常导致细胞的过度增殖，与恶性癌症的发生发展密切相关。在本研究中，我们通过qRT-PCR和免疫组化等方法检测了乳腺癌组织中EIF1AX(Eukaryotic translation initiation factor1A,X chromosome)的表达情况，并且用克隆形成与成瘤两个实验分别在体外和体内确定了EIF1AX与乳腺癌发生发展的关系。结果表明，EIF1AX通过调控细胞周期G1/S期的转变，促进了乳腺癌细胞的增殖。此外，我们用RNA-Seq筛选了EIF1AX的靶基因。结果表明，EIF1AX抑制了p21的表达，所以EIF1AX是一个重要的细胞周期调控因子。最后，我们用流式细胞术、染色质免疫共沉淀(Chromatin immunoprecipitation,ChIP)以及荧光素酶报告基因实验研究了EIF1AX调控p21的分子机制，发现了EIF1AX对p21的转录调控是不依赖于p53的。从临床标本检测来看，EIF1AX的表达水平在乳腺癌组织中显著上调，而且EIF1AX的高水平表达与乳腺癌病人的低生存率呈正相关。综上，我们利用NSun2敲除鼠模型研究了tsRNAs在肝损伤和再生中的重要作用。我们创新性的发现了NSun2除了调控tRNA的m5C修饰外还调控了m5U修饰。当NSun2表达量降低时，将导致这两种tRNA修饰的含量降低，使得tRNA不稳定断裂成tsRNAs。经生物信息学的分析发现，这些tsRNA主要是Pre-tRNA来源的tRF-1s。接着，我们对其进行了深度筛选，最终筛选到了发挥重要功能的一个tRF-1—tRF-Gln-CTG-026。通过人工合成这个tRF-1并进行必要的修饰，我们发现其可以通过调控核糖体装配来降低细胞整体蛋白合成水平以缓解小鼠的肝损伤，增加损伤条件下肝细胞的增殖，促进小鼠肝损伤的恢复，显示出细胞增殖在组织损伤修复中的积极作用，展现了tRF-1在肝损伤和肝再生中潜在的应用价值和发展前景;其次，我们通过乳腺癌模型，研究了EIF1AX对乳腺癌发生发展的影响。EIF1AX以不依赖p53的方式调控p21，引起了细胞周期G1/S期的转变，从而导致肿瘤的发生发展，故EIF1AX对乳腺癌的发生发展起了关键的作用，可能在未来用作治疗乳腺癌的新靶标。收起

关键词 : 病理学细胞增殖氧化应激调控机制

3. 活性污泥法-人工湿地联合处理城市污水研究

[学位论文] 付国楷同济大学 2007年博士导师: 周琪共197页

摘要 : 本文针对我国南方城市污水有机污染物浓度偏低，氮磷含量相对较高，水质、水量随季节变化的特点，采用活性污泥法与人工湿地相结合的联合处理工艺，分别在100m/d规模的示范工程中，以实际城市污水为处理对象进行研究。试验... 展开本文针对我国南方城市污水有机污染物浓度偏低，氮磷含量相对较高，水质、水量随季节变化的特点，采用活性污泥法与人工湿地相结合的联合处理工艺，分别在100m/d规模的示范工程中，以实际城市污水为处理对象进行研究。试验重点考察了原水水质水量特征、污染物存在形态及去除规律、不同工艺条件下碳源分配情况，确定了高效生物反应器在不同季节时段的运行模式；研究了不同构型人工湿地中污染物的去除效率及池型、填料、负荷、温度、植物对其的影响，计算了反应动力学参数，确定了适宜的湿地构型及负荷调控方法；在此基础上提出了基于q-t曲线图的双向输入/输出联合调控模式，确定了活性污泥法.人工湿地联合处理工艺及负荷分配。示范工程依据试验结果，针对实际水质变动情况灵活调控，考察了工程规模的联合处理工艺对各种污染物质的去除情况。试验原污水平均COD、NH/O工艺，夏季晴天/小雨时段采用预缺氧+倒置A/O工艺，冬季时段采用常规倒置A-N、TN、TP的去除效率受负荷明显影响，随着水力负荷和面积负荷增加，湿地对污染物的去除效率呈下降趋势，同时污染物面积去除量的增量随着面积负荷的增加逐渐减少。另外，随着水温的升高，湿地对NH<,4>-N的去除效率高于潜流湿地和组合流湿地，在硝态氮比例大于0.25时，潜流湿地对总氮的去除优于表面流湿地。组合流湿地的优势在于其去除效率受温度的影响最小。整体来说，采用页岩和钢渣作为基质的潜流湿地最适宜于城市污水的深度处理，其COD、NH<,4>/O工艺、预缺氧+倒置A/O工艺的切换运行，使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，部分指标达到一级A标准。在水力负荷为0.3m/d～0.35m/d条件下，示范工程人工湿地系统出水COD、BOD、NH<,4>收起

关键词 : 城市污水处理活性污泥法人工湿地碳源分配

4. 废水生物/生态联合处理系统仿真与协同学优化分析

[学位论文] 林涛同济大学 2008年博士导师: 周琪共179页

摘要 : 本研究以活性污泥1号模型(ASM1)以及相关系列模型、厌氧生物处理模型和水生植物生态模型以及颗粒分层沉淀模型为基础，建立了废水生物/生态联合处理模型，其中包括了生物处理子系统模型、生态处理子系统模型和沉淀与组分转化子系统模型三个部分。通过... 展开本研究以活性污泥1号模型(ASM1)以及相关系列模型、厌氧生物处理模型和水生植物生态模型以及颗粒分层沉淀模型为基础，建立了废水生物/生态联合处理模型，其中包括了生物处理子系统模型、生态处理子系统模型和沉淀与组分转化子系统模型三个部分。通过MATLAB/Simulink软件开发工具箱，以Simulink的模块式程序实现该模型的数学表达，为系统模拟仿真和诊断提供了有力的工具。在此基础上，对系统进行物质流、能量流分析。并以物质流和能量流为基础，根据协同学原理，通过调控系统信息流中的控制因素，满足物质流和能量流的局部最优，从而使整个系统达到全局的最优。其主要结论如下： 1)系统仿真：对于生物处理系统，根据一年中的温度情况，分为冬季、夏季和春/秋季3个不同的运行时段。其中，春/秋季运行时段仿真效果最好，污染物仿真的平均误差在10％以下；冬季运行时段由于低温对硝化和反硝化反应的影响没有在模型中得以体现，导致氮的仿真情况较差，平均误差在13％左右；夏季运行时段，由于暴雨影响，使系统被稀释、微生物含量下降，导致其COD仿真情况较差，平均误差近17％，其他污染物仿真的平均误差也高于前两个运行时段；对于生态处理系统，模型根据植物生长特性，分为植物生长时段和非植物生长时段分别进行仿真。由于生态系统的复杂性以及很低的进水浓度，其仿真的平均误差要高于生物系统(碳素仿真平均误差在16％，氮素为18％左右)，但基本可以描述系统的处理效果和水质波动的趋势。这也说明模型尚存一些功能上的不足，有待进一步的完善。 2)物质流：根据废水生物/生态处理系统的特点，采用单物质区域观察法将系统(在多级缺氧—好氧工艺下运行)分为生物处理观察区(其中包括预缺氧、缺氧、好氧和二沉池子观察区)与生态处理观察区，对进入每个(子)区域的碳素和氮素进行物质流分析，确定其盈亏量，分析形态间的转移转化过程。分别建立碳素和氮素在生物和生态处理区内的收支平衡方程，分析这两种物质在两个区域内的流向和分配。在生物处理观察区内：进入区域内的碳素流向微生物量组成、能量、剩余污泥和出水4个部分的质量百分比分别为41％、30％、4％和11％；氮素流向微生物组成、反硝化去除、剩余污泥和出水4个部分的质量百分比分别为17％、46％、3％和35％。在生态处理观察区域，由于植物的生长死亡影响着物质流的平衡，并涉及到光能和生物能以及二者之间更为复杂的相互转化的生物化学过程，以目前的资料还无法建立碳素的流配图；根据氮素的收支平衡方程，其流向植物生长、微生物组成、反硝化去除以及沉滞和出水4个部分的质量比例分别为7％、18％、18％和63％。 3)能量流：建立系统能量流分析的体系与环境。区分了人为环境和自然环境同系统发生的能量交换(暂不分析自然环境同体系发生的能量交换，即生态系统)；根据废水污染物中含有的能量，将污染物常规指标同热能值建立联系，并以热能作为一次能源；将系统内其他能量形式，如操作设备所需或产生的电能、机械能等视为二次能量，并将其折算为一次能源，从而建立了系统能量流分析的基础。以人为可控环境同体系的能量交换为重点，分别从搅拌单元、水泵单元和鼓风机单元分析了能量输入特点及节省能量的运行方式，建立能量输入与体系运行操作的关系。建立了采用多极缺氧-好氧((A)nO)工艺的生物处理系统在多种运行工况下的能量流，分析能量的流向和分配比例。大部分能量在体系内转化为功和热，这部分含量高达80-95％。这其中包括：因处理过程的不可逆反应造成部分和因传质和其他辅助操作单元过量消耗部分(这两部分比例需进一步研究确认)。定义了目标能量比，即被去除污染物所含能量占整个环境对体系的能量输入总量比例。定义了比能耗：每处理单位体积废水所消耗的能量(kWh m-3)或去除单位重量的污染物(COD)所消耗的能量(kWh kg COD-1)。通过这两个概念来分析系统能量的有效利用情况和进行不同工艺间能耗比较，并据此确定了采用(A)nO工艺的生物处理系统能耗最低的运行工况(比能耗为0.88 kWh m-3，目标能量比29％)。以此为基础进一步分析影响系统比能耗和能量有效利用的因素以及系统在四季运行条件下不同工艺工况的能量流。针对不同的运行目标(以去除有机物为主或脱氮为主)，和根据进水不同特点(流量大或污染物浓度大)，在保证出水质量的基础上，从节省能耗的角度推荐出较优的运行工艺和工况。 4)系统协同学优化：根据协同学原理，分别建立物质流子系统、能量流子系统和信息流子系统的目标函数：其中物质流子系统以出水中主要污染物(C、N)达到排放标准GB18918-2002(生物段)和GB3838-2002(生态段)为目标函数；能量流子系统以物质流达到目标函数为限制条件，以系统比能耗最低为目标函数；信息流子系统以控制因素为调控手段，以协同物质、能量流完成目标函数为目标函数。通过各子系统局部最优化的实现达到整个系统的全局最优。设定信息流中的控制因素，包括混合液回流比RN、污泥回流比R和好氧区溶解氧浓度DO。采用均匀设计的方法来分析信息流子系统中的控制因素对物质流和能量流的影响；利用回归分析、响应曲面分析和相应的统计学方法分析控制因素对物质流子系统和能量流子系统目标函数实现的影响规律。通过联合处理模型和能量流中的系统比能耗计算方法对目标函数的实现进行验证；根据影响规律归纳出调控手段，最终建立生物/生态联合处理系统协同优化调控策略表。收起

关键词 : 活性污泥氧生物处理水生植物生态生物处理生态处理

5. 一体化打印含多尺度血管网络的肝组织

[学位论文] 刘鑫中国科学院大学 2022年博士导师: 周琪共175页

摘要 : 在载有细胞的生物材料内构建完整的血液循环系统，对构建体外生理病理模型具有十分重大的意义。3D打印技术因其精准成型特点为血管网络构建带来了希望，但使用单一的3D打印技术无法实现在同一组织内构建多尺度血管网络的要求。如何利用生物3D打印实现... 展开在载有细胞的生物材料内构建完整的血液循环系统，对构建体外生理病理模型具有十分重大的意义。3D打印技术因其精准成型特点为血管网络构建带来了希望，但使用单一的3D打印技术无法实现在同一组织内构建多尺度血管网络的要求。如何利用生物3D打印实现多尺度血管网络的构建是再生医学领域的重点和难点。本论文主要开发了一种在单一水凝胶材料中制造多尺度血管网络的新方法，可以实现内皮细胞细胞自组装成微尺度血管网络并与打印构建的单一尺度血管整合。论文设计并构建了双交联的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/纤维蛋白的双分子互穿网络水凝胶(GF-IPN)体系的低粘度墨水，开发了多级温控打印技术以提升低粘度墨水的打印精度，构建了厘米级具有多尺度血管网络的肝组织具有肝分泌和代谢功能。主要研究内容包括以下四部分: (1)利用明胶和甲基丙烯酸酐进行缩合反应来生成GelMA，并向其中混合Fibrin形成GF-IPN水凝胶，其具有双交联互穿网络水凝胶结构，筛选浓度为3％GelMA+0.25％Fibrin的混合物作为后续研究的使用浓度，支持人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)存活、增殖，具有良好的生物相容性，支持HUVECs成血管，可用于后续构建血管化组织研究。 (2)通过粘度.温度.浓度曲线确定了GelMA水凝胶或GF-IPN水凝胶的最低可打印浓度及对应温度，并确定了可打印的出丝状态，进一步确定了不同浓度在不同温度下的可打印区间，通过流变测试确定了打印温度，并利用SIAPRO打印机打印了一条直线管道结构、一分二管道结构、一分二四管道结构、3D一分二再分四管道结构和3D一分四管道结构，为后续打印血管化组织提供了打印基础。 (3)制造了一个连续灌注培养设备系统，打印的一分二管道结构可以体外培养7天结构稳定，并且发现使用HUVECs细胞聚集体混合载细胞墨水打印可以维持较高的细胞存活率。对打印管道内皮化后，在剪切力和血管内皮细胞生长因子(VEGF)的诱导下出芽，并于载细胞水凝胶中形成的丰富毛细血管网络部分互连，形成具有多级血管网络的组织。 (4)使用HepG2聚集体替代HUVECs聚集体构建血管化肝组织，体外培养的血管化肝组织具有肝脏标志物人血清白蛋白的表达，具有人血清白蛋白的分泌功能和细胞色素P450(CYP450)酶活性，体内具有腹膜下血管浸润能力。带内外承压的血管化肝组织能通过直接血管吻合术实现大鼠颈动静脉直接移植。收起

关键词 : 生物材料 3D打印肝脏组织血管网络

6. 交互式反应器处理低碳高氮磷城市污水试验研究

[学位论文] 邱兆富同济大学 2005年博士导师: 周琪共167页

摘要 : 我国南方许多城市的城市污水COD经常小于200mg/L，COD/TN小于7.0， COD/TP小于60，且水质、水量随季节变化较大。为解决此类城市污水的脱氮除磷问题，开发出了交互式物化/生化反应器，并进行了规模为100m3/d的中试研究。中试以实际城市污水为研究... 展开我国南方许多城市的城市污水COD经常小于200mg/L，COD/TN小于7.0， COD/TP小于60，且水质、水量随季节变化较大。为解决此类城市污水的脱氮除磷问题，开发出了交互式物化/生化反应器，并进行了规模为100m3/d的中试研究。中试以实际城市污水为研究对象，重点研究了反应器的启动，反应器在不同进水水质、不同运行模式下，污染物的去除效果和转化规律以及抗冲击负荷能力。同时，采用SBR小试装置确定出适于除磷的混凝剂及其投加量。当反应水温为12.9～20.1℃，平均进水COD为165.2mg/L时，在不接种和不投加营养物质的条件下，向污水中投加聚硅硫酸铁(PFSS)和聚丙烯酸(PA)，经过闷曝和连续进水两个阶段，完成了反应器的污泥培养与驯化。闷曝阶段，PFSS 投加量为6mg/L时，MLSS可提高22％。连续进水阶段，PFSS和PA的投加量分别为30mg/L和0.05mg/L时，从培菌开始至第58d，MLSS达到3000mg/L，碳氧化功能形成。当反应水温为17.6～22.2℃，HRT为9h，平均进水COD为 95.7mg/L，NH4+-N为19.3mg/L，SRT为60d左右时，驯化33d，硝化功能形成。当进水NH4+N＜33.3mg/L，TN＜39.4mg/L，COD＜145mg/L，AAO(厌氧一缺氧一好氧)运行模式在HR＝4～8h、污泥回流比为0.5～1.0、混合液回流比为1～2，反应水温＞20℃，MLVSS为800～1300mg/L，COD负荷和TN负荷分别小于0.5 kgCOD/0kgMLVSS.d)和0.1 0 kgTN/(kgMLVSS.d)时，平均出水TN＜1 6mg/L， NH4-N＜5mg/L。TN去除率随进水COD及COD/TN的增加而增加。TN的去除主要发生在厌氧区，增大混合液回流比对提高脱氮效率无益，但可提高抗冲击负荷能力。当进水COD＜180mg/L，且COD/TN平均值＜4.3，TP为0.41～3.49mg/L， NH4+-N去除率＞80％时，TP去除率＜50％。当进入厌氧区的N03-N持续低于 2.0mg/L，且进水COD持续大于100mg/L时，可使出水TP＜1.0mg/L。在LO(低氧一好氧)和ALO(缺氧一低氧一好氧)两种运行模式中，当进水 COD为109～235mg/L、NH4＋-N＜44.0mg/L、TN为24.6～53.7mg/L、pH值为7.4～7.7、碱度充足，HRT为8h、污泥回流比为l、混合液回流比为1～2、MLVSS在 1800mg/L左右时，通过控制占反应器总体积67～88％的主曝气区DO在 0.20～0.60mg/L，在反应水温＞18℃时可实现短程硝化过程，NH4+-N去除率在96％以上。反应器出水亚硝化率(y，％)与反应器内水温(X，℃)的关系符合公式： y=190.99Ln(x)-497.87(R1=0.8424)。在LO和ALO两种运行模式中，通过在低氧区末端设置回流泵，将以NO2-N 为主的硝化液回流至反应器进水端，成功实现了短程反硝化过程。试验结果表明，当进水COD＜2lOmg/L，且COD/TN为3.1～3.6，反应水温＞20℃，NH＋-N 去除率＞90％，SRT＞17d，MLVSS为1200～1900mg/L，HRT为8h，污泥回流比和混合液回流比分别为l和2的条件下，ALO模式比AAO模式脱氮效率可提高约20％，LO模式比AAO模式脱氮效率可提高约10％。 AO脱氮模式的试验结果表明，当反应水温为10～12℃，进水COD为 126～199mg/L、NH4+N为25.5～33.0mg/L、TN为32.6～43.4mg/L，污泥回流比和混合液回流比分别为1.5和2，MLVSS在2000mg/L左右时，延长HRT至12h，可使系统的NH4+-N和TN去除率超过35％。中试结果表明，采用交互式物化/生化反应器处理COD为13.2～204.9mg/L， TN为2.88～53.7mg/L，TP为0.41～6.37mg/L的城市污水时，出水COD小于 41mg/L；当出水NH4+-N和TN满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918 —2002）的一级B标准时，出水TP则不达标。建议采用生物法保证出水氮达标，化学除磷保证出水磷达标。小试结果表明，聚硅硫酸铁适合于投加到交互式物化/生化反应器中。根据投加点处TP与出水TP计算的去除率(y，％)与PFSS投加量(x，mg/L)满足公式：y22.964Ln(x)-32.412(R2=0.797)。交互式物化/生化反应器ALO模式具有脱氮效果好，节省碳源和能源的优势，但SVI在200mL/g以上，耐冲击负荷能力弱，建议在进水水质变化不大时应用；AAO模式在脱氮的同时兼顾除磷，耐冲击负荷，SVI小于90mL/g，建议在水质变化大时采用;而当水温低于15℃，建议采用AO脱氮模式。关键词：城市污水，污泥培养，脱氮除磷，短程硝化反硝化，聚硅硫酸铁收起

7. 一种支持血管生成的胎盘来源生物墨水的开发

[学位论文] 段勇超中国科学院大学 2022年博士导师: 周琪共161页

摘要 : 生物3D打印是一项开创性的生物制造技术，具有高工艺灵活性和多功能性，有助于再现人体组织和器官的复杂结构特征。而生物墨水(bioink)则是生物3D打印中与打印机设备、打印构建策略同等重要的组成部分。生物3D打印的发展受bioink开发进度的制约。Bioi... 展开生物3D打印是一项开创性的生物制造技术，具有高工艺灵活性和多功能性，有助于再现人体组织和器官的复杂结构特征。而生物墨水(bioink)则是生物3D打印中与打印机设备、打印构建策略同等重要的组成部分。生物3D打印的发展受bioink开发进度的制约。Bioink中含有的生物活性信号直接触发细胞以诱导组织形态发生，是生物3D打印组织器官的生物基础。为了具备高生物活性，bioink往往含有一种或多种细胞外基质(Extracellular Matrix，ECM)成分及其衍生物。ECM是细胞粘附、增殖、迁移和分化的结构基础，不仅含有大量生化信号，还介导了生物力的传导。因此，单一组分或复合组分bioink无法重现出ECM的复杂结构与功能，导致生物活性难以满足组织器官构建的需求。进而，直接使用来源于组织或器官脱细胞的ECM(decellularized Extracellular Matrix，dECM)制备bioink成为一种理想的策略。目前，dECM-bioink已被用于打印多种动物组织或器官，并满足疾病模拟、药物筛选、组织修复等复杂功能。然而，尽管已经有多种动物来源的dECM-bioink，但受限于其带来的人畜共患病与免疫排斥风险，无法在临床应用中使用。因此，着眼于临床级生物3D打印对人源dECM-bioink的需求，我们选取了具有丰富基底膜成分又来源广泛的医疗废弃物——人胎盘，作为提取制备dECM bioink的原材料，并成功开发出了支持血管生成的hp-bioink(human placentaderived bioink)。在本研究中，我们从人胎盘与ECM材料的特点出发，搭建了用于全尺寸胎盘器官脱细胞的低温灌流平台;为了保证dECM的高生物活性，我们设计了旨以SDS为主要脱细胞试剂的梯度灌流方案。随后，利用改进的ECM-bioink常O备方法，包括酶解、透析、冻干、灭菌、重溶、中和等步骤，最终获得了基于人胎盘dECM的hp-bioink。我们表征了hp-bioink的溶解性、宏观形貌、微观结构、分子组成等理化性质，确定了hp-bioink作为ECM来源材料的基本性质。进一步地，我们通过系统性的流变力学检测，分析其温敏特性、剪切变稀、自支撑性、自愈合能力，并结合可打印性测试得出了从1％到5％浓度hp-bioink的打印性质。我们发现3％是hp-bionk能否进行自支撑打印的分水岭浓度。继而，我们使用不同浓度hp-bioink在无支撑体系与悬浮浴体系中打印出了复杂的结构形貌。并且，通过体外3D细胞培养与2D支架培养，我们发现hp-bioink不仅具有支持人脐静脉内皮细胞(HumanUmbilical Vein Endothelial Cells，HUVEC)与间充质干细胞(Mesenchymal StemCells，MSC)生长的能力，还支持HUVEC组装成血管样结构;此外，还开发了具有高生物活性的活性酯(NHS-PEG-NHS)交联体系，提高了hp-bioink的结构稳定性。最后，通过小鼠皮下移植实验，我们证明了hp-bioink具有在体内促进巨噬细胞极化与血管生成的能力。总之，我们开发了一种基于胎盘ECM的人源生物打印墨水，不仅可以打印出复杂图案与结构，还具有良好的生物活性，在体内与体外条件下均支持血管生成。Hp-bioink是对人源dECM-bioink库的有力补充，在富含血管与基底膜结构组织或器官的生物3D打印构建中具有广泛的应用前景。收起

关键词 : 生物墨水 3D打印细胞外基质血管生成

8. 水平潜流人工湿地净化受污染水体研究

[学位论文] 闻岳同济大学 2007年博士导师: 周琪共156页

摘要 : 本研究以受污染水体为研究对象，进行了水平潜流人工湿地芦苇砾石系统、多植物(芦苇；菖蒲；水葱)砾石系统和芦苇组合填料(砾石；沸石；钢渣)系统净化效能及其机理研究。研究内容主要有：(1)水平潜流人工湿地净化受污染水体的效能研究；(2)受污染水体... 展开本研究以受污染水体为研究对象，进行了水平潜流人工湿地芦苇砾石系统、多植物(芦苇；菖蒲；水葱)砾石系统和芦苇组合填料(砾石；沸石；钢渣)系统净化效能及其机理研究。研究内容主要有：(1)水平潜流人工湿地净化受污染水体的效能研究；(2)受污染水体中有机物在系统中的迁移转化研究；(3)系统除磷途径的机理研究；(4)系统中微生物多样性研究；(5)水平潜流人工湿地碳氮循环机理模型研究。主要研究结论如下： (1)水平潜流人工湿地对受污染水体具有较好的净化能力，当水力停留时间为2～8d时，进水浊度、COD、氨氮、总氮和总磷分别约为15～45NTU、50～110mg·L、3.5～12 mg·L的条件下，芦苇砾石系统的全年去除率分别为75％～98％、40％～78％、-130％～98％、5％～91％和0％～90％，多植物砾石系统的去除率分别为80％～98％、42％～82％、-120％～98％、5％～96％和5％～90％，芦苇组合填料系统的去除率分别为73％～97％、45％～75％、21％～98％、60％～91％和65％～91％。在HRT≥4d时，3种类型系统出水有机物、氨氮和总氮在夏季和秋季均可稳定达到地表水环境Ⅳ类水体标准，芦苇组合填料系统出水总磷则全年可稳定达到Ⅳ水体标准。如以去除悬浮物和有机物为目标，推荐采用多植物砾石系统。如以去除营养元素为目标，推荐采用芦苇组合填料系统。 (2)系统进水COD负荷率在5～45g·m时，COD的去除速率与负荷率呈显著的线型相关，与季节、系统的植物种类和填料性质无关。较系统类型，季节对COD的去除速率影响更显著。系统进水氨氮、总氮、总磷负荷率分别在0.1～4.5g·m、0.2～6.0g·m、0.05～0.8g·m时，除芦苇砾石系统和多植物砾石系统的冬季工况，其它各工况下氨氮、总氮、总磷的去除速率与负荷率呈显著的线型相关。植物吸收作用的季节性和是否存有沸石的吸附作用是3种类型水平潜流人工湿地系统中氨氮、总氮去除速率差异大小的主要影响因素，而总磷去除速率差异主要受植物吸收作用的季节性和是否存有钢渣吸附沉淀作用的影响。 (3)同芦苇砾石系统和多植物砾石系统相比，芦苇组合填料系统的总氮和总磷去除速率受温度影响较小。在总氮负荷率为4～5.5g·m时，其总氮去除速率的极差为其它2种系统的55％左右。就总磷的去除而言，在春季、夏季和秋季，3种类型的系统对其去除速率基本相当，在冬季，芦苇砾石系统和多植物砾石系统总磷去除速率低于0.1g·m，而芦苇组合填料系统的总磷去除速率则基本不变，具有明显的优势。 (4)污染物负荷率与温度对其去除速率影响的双因素方差分析表明，较温度而言，进水COD负荷率对其去除速率影响更显著；与进水负荷率相比，温度对芦苇砾石系统和多植物砾石系统的氨氮和总氮去除速率影响更显著，但差异不大，芦苇组合填料系统的显著性分析结果恰好相反，进水负荷率的影响要远远高于温度的影响；芦苇组合填料系统的总磷去除速率与温度变化无关，其它两种系统的总磷去除速率与进水负荷率和温度为正相关关系，且影响显著，但差异不显著。 (5)在暖、寒两季不同类型的水平潜流人工湿地中污染物沿程变化规律差异显著。COD沿程降解速率沿程呈逐步降低的趋势，与季节和系统类型无关，且其中700％～85％的COD去除发生在系统的前1/4段。在暖季，系统对氮素和磷素的沿程去除规律差异不大。在寒季，芦苇砾石系统和多植物砾石系统对氮素和磷素的沿程去除规律也类似，而与芦苇组合填料系统有很大的差异。寒季该系统1/4～1/2沸石段中氨氮去除率达89％，系统1/2～3/4的钢渣段中对总磷有80％左右的去除率。这表明寒季芦苇组合填料系统中沸石对氨氮的吸附作用、钢渣对磷的吸附沉淀作用是系统脱氮除磷的主要途径。沸石吸附的氨氮约75％可通过植物和微生物再生。在进水总磷浓度为1 mg-L收起

关键词 : 人工湿地受污染水体水体净化

9. 城市污水脱氮除磷过程模拟及工艺优化运行研究

[学位论文] 高志广同济大学 2006年博士导师: 周琪共154页

摘要 : 城市生活污水处理系统作为一种涉及活的主体功能菌的环境生态系统从本质上而言属于一种复杂系统。各种微生物作为系统主体具有一定的智能性与自适应性，它们可以按照各种规则作出决策，又随时准备根据接收到的新信息修改自身的行为规则。仿真技术是解... 展开城市生活污水处理系统作为一种涉及活的主体功能菌的环境生态系统从本质上而言属于一种复杂系统。各种微生物作为系统主体具有一定的智能性与自适应性，它们可以按照各种规则作出决策，又随时准备根据接收到的新信息修改自身的行为规则。仿真技术是解决上述污水处理复杂系统各种问题的重要工具，利用系统仿真技术，可探求活性污泥工艺设计方案的选择、优化设计参数、实现过程优化控制以及进行事故分析。活性污泥系统仿真的实现是建立在系统仿真模型基础之上的，而系统仿真模型则又是建立在各种生化反应机理研究基础上的。因此，本文研究内容围绕城市生活污水脱氮除磷基质转化过程和活性污泥数学模型展开，并在此基础上对应用活性污泥数学模型实现工艺过程优化控制进行了初步探索。以南方城市典型生活污水为处理对象，结合传统活性污泥工艺(以下简称CAS)、A/O脱氮工艺(以下简称AON)、A/O除磷工艺(以下简称AOP)和A/A/O工艺(以下简称AAO)四种实验室小试装置连续流监测数据和间歇批式试验，考察了各种运行参数及进水条件对工艺处理效果的影响；研究了活性污泥法处理生活污水基本工艺中COD、N、P的转化情况；分析和比较了不同工艺污泥中普通异养菌、聚磷菌和自养菌三种重要功能微生物数量及其特征参数。实验研究的重点集中于对生物强化除磷过程(包括反硝化除磷)规律的探讨。设计批式试验比较了合成与实际污水中聚磷菌代谢的显著差异，根据试验结果，实际污水中聚磷菌代谢生成的聚β羟基链烷酸盐(PHAs)中除聚β羟基丁酸盐(PHB)和聚β羟基戊酸盐(PHV)以外的其他成分大大增加。反硝化除磷过程具有节省碳源和能量的优点，有必要对缺氧条件下聚磷菌的表现和代谢规律进行研究。本文设计序批试验考察了缺氧条件下普通异养菌与聚磷菌对碳源的竞争规律。根据研究结果，上述两种功能微生物在缺氧条件下对有限碳源存在竞争且各自按照其固有的动力学模式利用碳源。试验中观察到乙酸对缺氧反硝化的抑制作用，即当环境中存在数量较多的乙酸时，反硝化聚磷菌无法进行反硝化除磷代谢，这与目前对反硝化除磷过程的理解不同。结合实验与机理研究，以ASM2D数学模型对连续流及批式实验结果进行模拟分析，归纳得到相同进水不同工艺条件下功能微生物化学计量参数和动力学参数范围，初步得到模型参数随工艺变化的相关规律。以ASM2D数学模型为基础，借鉴相关除磷代谢模型，在模型中加入易生物降解有机物对。PAOs缺氧生长的抑制因子，引入糖原等组分并加入比例系数灵活控制以TCA循环产生还原动力的厌氧反应比例，建立起更为适用的活性污泥法脱氮除磷数学模型。针对制约模型应用与推广的模型校核与维护问题，结合对实验室小试装置以及交互式生化物化反应器的模拟，对模型维护应注意的问题进行了总结并。利用遗传算法编制计算机程序探讨了利用计算机辅助进行模型参数校正，尝试根据监测数据来优化模型参数,以保证模型具有相当的可信度。在聚磷菌缺氧代谢研究的基础上，为满足活性污泥工艺实时控制的需要，结合经典的控制理论提出了连续流生物除磷工艺的一种优化控制策略。参照国际水协控制策略评价标准所建立评价方法对该控制策略的效果进行了初步考察。基于活性污泥数学模型建立起来的除磷工艺仿真试验研究表明，应用该控制策略对污水处理厂的运行进行实时控制在理论上可行，基于MATLAB/Simulink 工具箱开发的污水处理模拟及控制程序具有良好的应用前景。以好氧反应器DO浓度、污泥回流比、混合液回流比、混凝剂投加量等为控制变量，基于活性污泥法机理模型，引入系统论思想与最优化技术提出了一套适用于活性污泥法工艺优化运行与控制的费用目标函数模型，将污水处理厂优化运行问题整合为一个数学最优规划问题。最后，对模型研究以及基于模型的过程控制研究进一步工作的方向进行了展望。收起

关键词 : 城市生活污水污水处理除磷脱氮工艺优化数学模型

10. 低碳高氮磷城市污水脱氮除磷研究

[学位论文] 侯红娟同济大学 2005年博士导师: 周琪共152页

摘要 : 我国许多南方城市污水COD浓度普遍偏低(COD在200mg/L左右)。对于低浓度城市污水，其生物处理主要停留在对有机污染物的去除阶段，部分好氧生物处理工艺考虑了氨氮的去除，个别采用化学混凝除磷，基本上没有涉及到脱氮处理。针对低浓度城市污水，... 展开我国许多南方城市污水COD浓度普遍偏低(COD在200mg/L左右)。对于低浓度城市污水，其生物处理主要停留在对有机污染物的去除阶段，部分好氧生物处理工艺考虑了氨氮的去除，个别采用化学混凝除磷，基本上没有涉及到脱氮处理。针对低浓度城市污水，本论文研究了进水COD浓度以及C/N对处理效果的影响；测定了污水中的碳源组份；研究了各种工艺参数对脱氮效果的影响，得出最佳的工艺参数；采用厌氧-缺氧-好氧和缺氧-厌氧-好氧两种工艺进行了同步脱氮除磷试验；确定出了适宜的除磷混凝剂。以葡萄糖作为碳源，研究了进水COD分别在100mg/L、150mg/L和200mg/L 左右时，不同碳氮比对脱氮除磷效果的影响，并比较了相同C/N条件下进水COD 浓度对脱氮除磷效果的影响。当进水COD浓度比较低时(200mg/L以下)，系统对氮、磷的去除效果不仅同C/N有关，也同进水COD浓度相关，相同C/N条件下，COD浓度增加，对总氮和总磷的去除率也提高，这时需要以进水COD浓度及碳氮比共同来表示系统的脱氮除磷能力。碳源的种类对反硝化的影响较大，本论文测定了低浓度城市污水中的碳源组份，以对其反硝化机理有更深入的了解。污水中生物可利用的碳源可以分为快速生物降解物质和慢速可生物降解物质。试验研究结果表明：快速生物降解物质占总COD的11.2％～19.8％，慢速可生物降解物质占34.8％～37.8％。污水的反硝化脱氮能力主要由慢速生物降解碳源的含量来决定，占总硝氮去除量的一半左右；快速生物降解碳源反硝化的硝氮占20％左右，内源代谢碳源占30 ％左右。充水比、反硝化反应时间等因素都会影响系统的反硝化脱氮效果。研究了不同充水比及缺氧反硝化时间对脱氮效果的影响，确定出了最佳的脱氮工况。短时间的内源反硝化可以提高对总氮的去除效果，但如果内源反硝化时间过长，反硝化速率降低，反而使得总氮去除率降低，同时增加了反应器的容积，增加建设费用。充水比40％、每周期8h，其中缺氧4h(进水0.5h)、好氧1.5h、沉淀1h、排水0.5h、闲置1h时脱氮效率最高，可以达到60％以上，出水总氮满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级A排放标准。低氧条件下，可以发生同步硝化反硝化，研究了不同的溶解氧浓度和HRT 对脱氮效果的影响。低氧段的溶解氧浓度对系统的脱氮效果有很大的影响，本研究中污泥负荷较低，溶解氧的穿透力比较强，而且反硝化速率主要由慢速生物降解物质的水解速率来控制，溶解氧浓度高时好氧分解的碳源数量增多，反硝化菌可利用的碳源数量减少，因此为提高脱氮率，系统需要的溶解氧浓度较低，为0.2～0.3mg/L；延长低氧段的水力停留时间，水解产生的易生物降解碳源也增加，因而脱氮率提高，HRT为12h时系统的脱氮效率最高，可以达到50％。不同泥龄条件下厌氧-缺氧-好氧和缺氧-厌氧-好氧两种工艺的脱氮除磷效果表明：由于可被微生物利用的碳源数量有限，两种工艺的脱氮除磷效果都较差，反硝化作用较弱，对磷的去除主要的微生物生长利用，去除率不超过35％，因此对于COD浓度较低的城市污水，因碳源有限，不可能同时兼顾脱氮和除磷。比较了聚合硅酸铁和聚合硅酸铝两种混凝剂对氮、磷和COD的去除效果。聚合硅酸铁对TKN、COD和TP的去除效果都好于聚合硅酸铝。将聚合硅酸铝投加到生物反应器中对于除磷没有生物协同作用；好氧条件下，聚合硅酸铁的投加量在40mg/L以下时对除磷具有生物协同作用，且30mg/L时协同作用最明显。聚合硅酸铁的投加量为109mg/L(以Fe计12mg/L)时，出水中的TP在 0.5mg/L以下，可以满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级A排放标准。聚合硅酸铁的投加量(以Fe计)与进水中TP的摩尔比同出水 TP之间有很好的相关性。进水pH在7.5左右，进水TP在2.5～6.6mg/L时，出水TP和Fe：P摩尔比之间的关系可以表示为：TP=3.7305e-1.2461x，R2=0.9985。关键词：低浓度，城市污水，反硝化动力学，脱氮，化学除磷收起