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关键词： 生物质   炭材料   固态储氢   吸附   构效关系  

摘要： 当前，氢能源在全球能源体系中的重要性日益凸显，其在生产、运输、储存等环节上的相关技术也亟需发展，其中发展高效、安全、低成本的固态储氢材料尤为迫切。近年来，生物质基炭材料因其来源广泛、制备简单、孔结构丰富等特点在固态储氢领域报道较多，逐渐展现出较佳的发展潜力。然而，生物质基炭材料还存在储氢活性位点较缺乏，吸附作用力较弱，且微孔结构缺乏精准控制等问题，其在77 K下质量储氢密度大多处于6.0%（质量分数）以下，还处于相对较低水平，限制了实际应用。综述了目前固态储氢材料发展现状，重点介绍吸附储氢用生物质基多孔炭的最新制备方法及结构特点等，从孔结构、表面化学结构、金属掺杂与异质复合等方面，分析炭材料结构与储氢性能之间的构效关系，以期为生物质基炭储氢材料的进一步发展提供研究思路。最后，提出了生物质炭在储氢领域的发展方向，对于推动固态储氢技术的发展具有重要意义。

关键词： 生物可降解植入物   骨移植物   镁合金   3D打印   骨缺损  

摘要： 目的：探讨3D打印工艺制造的多孔WE43镁合金支架的生物相容性，并观察其治疗新西兰大白兔股骨缺损的效果。方法：利用Sprague Dawley（S-D）大鼠骨髓间充质干细胞进行体外细胞毒性试验。根据培养液不同，将细胞分为100%浸提液组、50%浸提液组、10%浸提液组及对照组，将各组细胞分别培养1、3及7 d后，采用细胞计数试剂盒8（cell counting kit-8，CCK-8）法测定各组细胞活性。体内实验中，随机将3.0～3.5 kg新西兰大白兔分成实验组、骨水泥组与空白组3组，每组9只。每只均对左侧股骨外侧髁进行手术，利用骨钻制造直径5 mm、深6 mm的骨缺损，其中实验组植入WE43镁合金支架，骨水泥组植入硫酸钙骨水泥，空白组不做植入。在术后4、8与12周分别对每组3只进行二氧化碳麻醉法安乐死，对股骨及重要内脏器官进行取材。对左股骨外侧髁进行微计算机断层扫描（micro-computed tomography，Micro-CT）。对重要内脏器官制备切片，并使用苏木精-伊红（hematoxylin-eosin，HE）染色，对股骨外侧髁制作硬组织切磨片，使用亚甲基蓝酸性品红染色，在显微镜下观察。结果：细胞毒性试验中，培养1 d时，100%浸提液组细胞存活率高于对照组（140.56% vs. 100.00%，P<0.05）；培养3 d时，各组细胞存活率差异无统计学意义（P>0.05）；培养7 d时，100%浸提液组细胞存活率低于对照组（68.64% vs. 100.00%，P<0.05）。体内实验中Micro-CT扫描发现实验组在4周时大部分支架均已降解，高密度的支架所剩很少，12周时已无明显支架轮廓。在4周时，WE43镁合金支架周围有一定量气体生成，在8～12周时，气体明显减少。硬组织切磨片显示，实验组4周时支架周围有一定量细胞外基质和类骨质生成，骨水泥组中硫酸钙骨水泥已大部分降解。8周时实验组支架及其降解产物周围的类骨质明显增多，12周时实验组支架周围有新生骨与支架接触，骨水泥组与空白组新生骨较少。结论：3D打印工艺制造的多孔WE43镁合金支架生物相容性良好，具有良好的成骨性能，有潜力成为修补骨缺损的新型材料。

关键词： 梯级水电开发   水温   岩原鲤   血清生化指标   肠道微生物  

摘要： 肠道微生物在维持河流鱼类的健康和系统稳定方面发挥着重要作用,然而目前关于梯级水电开发导致的河流低温对特有鱼类肠道微生物的影响仍知之甚少.本研究以西南梯级水电开发河流金沙江中特有鱼类岩原鲤(Procypris rabaudi)为研究对象,开展了控制实验,分别设置24 h和10 d的3个处理组(16℃、20℃、24℃),探究不同水温条件下岩原鲤血清生化指标和肠道微生物的变化.结果表明,相较于常温组,24 h和10 d低温组对岩原鲤血清抗氧化酶活力分别起到了促进和抑制作用;10 d低温组的溶菌酶(LZM)活力相对常温组的下降率(67.12%)较24 h(52.04%)更为显著; 24 h和10 d低温组的葡萄糖(GLU)和皮质醇(CORTISOL)浓度相较于常温组均显著增加. 24 h低温组的Chao1指数比常温组和高温组的分别低23.22%和26.36%, 10 d低温组的alpha多样性趋于稳定;相比于24 h, 10 d后不同水温条件下肠道微生物群落结构差异更小;低温显著影响肠道微生物的群落组成.共现网络显示24h低温组的微生物共生关系简化,微生物间相互作用减弱;而长期水温变化则使微生物的互作关系趋向稳定.相关性分析显示变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)等与抗氧化酶和LZM活力存在显著相关性.研究结果有利于了解水温变化对岩原鲤肠道微生物群落特征的影响,可为西南梯级水电开发河流特有鱼类的生态响应及管理保护提供数据支撑.

关键词： 退化草地恢复   群落生物量   物种多样性   密度调节   个体生物量调节  

摘要： 羊草(Leymus chinensis)草原是中国北方温带草原具代表性的植物群落类型。过度放牧导致羊草种群在群落中的比例大幅度降低。施用有机肥或无机肥可以显著促进羊草种群的恢复,但其背后的机制迄今尚不清楚。该研究以呼伦贝尔退化羊草草原为对象,探讨了相同的氮、磷添加水平下,有机肥和无机肥对植物群落、羊草种群和个体的影响。结果表明:在植物群落水平,有机肥和无机肥添加均显著提高了群落地上生物量(2021–2023),且有机肥的增产效果显著大于无机肥,但是,第二年和第三年,有机肥处理显著降低了植物物种多样性。在羊草种群水平,施用有机肥和无机肥均显著提高了羊草种群地上生物量以及羊草在群落中的比例,且有机肥处理效果优于无机肥。在处理第三年,无机肥和有机肥处理羊草种群密度分别比对照提高了1.79和8.89倍。在羊草个体水平,无机肥和有机肥处理的第三年,羊草个体生物量分别比对照增加了85.3%和69.1%。羊草种群密度可解释其种群生物量变化的81.8%,而个体生物量只能解释6.2%。以上结果表明,施用无机肥或有机肥促进羊草种群优势地位的恢复主要是通过密度调节进行的。

关键词： 莽草酸途径   莽草酸   生物合成   生产策略   文献信息学  

摘要： 莽草酸(shikimic acid， SA)是一种重要的天然化合物，在生物体内具有抗病毒、抗血栓、镇痛、抑菌、抑制恶性肿瘤等多重功能，广泛应用于医药、化妆品、食品和农业等领域，因此被视为是极具潜力的生物分子。作为芳香族化合物的前体，莽草酸在生物体内的代谢途径中起着重要作用。传统的莽草酸生产方式主要依赖于从植物(如八角茴香)中提取或通过化学合成，这些方法不仅成本高、效率低，还对环境造成负担。随着合成生物学和代谢工程技术的不断进步，利用生物代谢工程技术生产莽草酸因其更高的可持续性和经济性，逐渐成为研究的热点。本文综述了莽草酸的应用领域及其生产方法，并重点阐述了其生物合成的研究进展与优化策略。

关键词： 茄子基生物炭   氮掺杂   微生物燃料电池   阳极   微生物群落  

摘要： 微生物燃料电池（Microbial fuel cells，MFCs）的阳极是决定其性能的关键因素之一，为了提高传统碳布材料（Carbon Cloth，CC）的生物相容性及生物电催化活性，以氮掺杂茄子基多孔生物炭（Nitrogen-doped Eggplant-based Porous Carbon，NEPC）对CC进行表面修饰，制备了不同氮掺杂比例的茄子基生物炭阳极(NXEPC/CC)。当尿素和茄子粉末的质量比为2:1时制备的电极(N2EPC/CC)具有最佳的性能，电极的形貌结构表征及元素形态分析结果表明，其表面形成了致密的互联多孔网状结构，氮元素含量高达12.21%。附着生物膜后，N2EPC/CC电极的电荷转移内阻为9.32 Ω，较未挂膜阳极比下降了44.3%，表明生物膜的附着提高了电极的导电能力及胞外电子传递速率。以N2EPC/CC为阳极的H型双室MFCs的最大功率密度及COD去除率分别为348.48 mW/m2和（87.77±3.6）%，明显优于传统碳布阳极及其他氮掺杂比例的茄子基生物炭阳极。微生物群落分析表明，N2EPC/CC阳极表面形成了以Geobacter（7.29%）及Candidatus＿Competibacters（6.75%）等功能菌为优势菌群的微生物群落结构，具有较强的物种优势度，从而有利于强化N2EPC/CC-MFC的产电性能及COD去除效能。

关键词： 科学思维   高中生物   核心素养   培养策略  

摘要： 本文深入探讨了在高中生物教学中培养学生科学思维的策略,通过具体的教学案例,展示了如何在教学中融入这些策略,以促进学生的问题意识、批判性及创造性思维的发展,加深学生对科学知识的理解,强化其实验能力与问题解决能力,有效地培养学生的生物学科核心素养.

摘要： 随着新课程改革的深入推进,中学生物教学面临着前所未有的挑战与机遇.生物作为自然科学的重要组成部分,对于培养学生的科学素养和实践能力具有重要意义.然而,在实际教学中,许多教师面临着教学效果不佳、学生学习兴趣不高等问题.因此,研究有效的教学策略,提高中学生物课堂教学效果,已成为当前亟待解决的问题.

关键词： 四氢吡咯并[3,4-c]吡咯衍生物   拼合原理   缩合反应   条件优化  

摘要： 以4-（二氟甲氧基）苯磺酰氯（2）和3,4,5,6-四氢吡咯并[3,4-c]吡咯-2（1H）-甲酸叔丁酯（3）为原料,首先发生N-酰化反应得到5-[（4-二氟甲氧基苯基）磺酰基]-3,4,5,6-四氢吡咯[3,4-c]吡咯-2（1H）-甲酸叔丁酯（4）,然后在酸性条件下,化合物4脱Boc保护基得到2-[（4-二氟甲氧基苯基）磺酰基]-1,2,3,4,5,6-六氢吡咯[3,4-c]吡咯盐酸盐（5）,最后,化合物5与3-吡啶乙酸（6）发生酸胺缩合反应,得到目标化合物1-{5-[（4-二氟甲氧基苯基）磺酰基]-3,4,5,6-四氢吡咯[3,4-c]吡咯-2（1H）-基}-2-（吡啶-3-基）乙酮（1）,中间体及产物结构经1H NMR和MS表征。并对每一步反应的主要影响因素进行优化和讨论,确定适宜的反应条件。

关键词： 生物质   绿氢   热化学转化   热解   气化   化学链  

摘要： 绿色氢能被视为最具潜力的能源之一，其应用对促进能源转型，助力碳减排，推动可持续发展具有重要意义，而清洁、可再生的生物质资源（约35亿吨/年）为绿氢的生产提供了一种可持续的原料选择。本文首先从制氢技术/碳排放角度给出了绿氢的界定，并总结了绿氢制备的途径。其次，概述了生物质热化学转化制备绿氢的研究进展，重点围绕热解、气化和化学链技术制备绿氢的反应机理、影响因素和过程强化策略展开讨论，并从效率和成本等角度对比了不同绿氢生产工艺的性能。此外还讨论了绿氢的分离与纯化工艺。分析结果表明：生物质热化学转化制绿氢成本约为1.25-2.20 美元·kg-1，产氢效率约为35%-65%，氢产率约为190 g·kgbiomass-1。比较几种制氢技术，热解串联重整制氢技术具有工艺简单、产氢速率快的优势；蒸汽气化技术在提升氢气产量和纯度方面具有优势，而化学链转化在负碳高纯氢气的生产方面具有较大的潜力。通过水气变换、酸性气体去除和氢气纯化步骤可获得高纯绿氢。最后，本文讨论了生物质热化学转化制氢的挑战，并从降低原料成本、提高制氢效率和实现CO2的富集利用三个角度提出了未来发展建议。