不同驯化方式实现SBR中部分反硝化的对比研究

王维奇,王秀杰,李 军,王思宇



不同驯化方式实现SBR中部分反硝化的对比研究

王维奇,王秀杰,李 军*,王思宇

(北京工业大学建筑工程学院,北京 100124)

部分反硝化(NO3--N→NO2--N)是一种非常具有前景的硝酸盐废水处理方法,其可以结合厌氧氨氧化实现低碳源、低能耗脱氮.本文以葡萄糖为碳源,对比研究3种部分反硝化驯化方式:R1(SBR缺氧)、R2(SBR缺氧-好氧交替运行)、R3(SBR缺氧搅拌伴随低曝气).经过120d驯化后,对三种反应器污泥进行沿程实验,探索3种反硝化规律.结果显示引入溶解氧驯化后的R2、R3污泥相比R1能够更好地实现部分反硝化,且R3最佳.采用高通量测序技术,对运行109d时R1, R2, R3进行微生物群落结构对比分析.结果显示在有溶解氧参与的R2, R3反应器中的优势菌属为, 相对丰度分别为45.44%和34.96%, 这是该菌首次作为反硝化污泥优势菌属被报道.另外R1反应器中微生物多样性要远大于R2, R3,这也从侧面说明R2, R3的反硝化菌更专性.初始pH值对R3驯化污泥影响的批试实验表明,初始pH值对亚硝酸盐积累有明显影响,且初始pH值越高,亚硝酸盐积累越多.

部分反硝化；亚硝酸盐积累；驯化方式；溶解氧；微生物群落

污水处理过程中反硝化阶段出现中间产物NO2--N积累的现象报道甚多[1-4],但由于NO2--N对水生生物及人体健康有严重的危害,城市污水处理过程会尽量减少或避免这种现象的发生．然而当前城市生活污水普遍存在碳源不足的问题,积累的NO2--N无法得到有效去除.目前,外加碳源是解决城市污水碳源不足最为成熟和稳妥的脱氮办法[5].但是外加碳源不仅会使污水处理成本提高,还会产生二次污染.20世纪90年代厌氧氨氧化技术的发现,为反硝化过程中NO2--N 积累的应用带来了可能[6-8].目前,厌氧氨氧化所需的NO2--N主要来自于短程硝化[9],由此开发了两相亚硝化-厌氧氨氧化工艺(SHARON- ANAMMOX)以及单相完全自养脱氮工艺(CANON).然而这两项工艺对控制的要求都比较严格,极易遭到破坏,且一旦遭到破坏就难以恢复.针对此问题, Kalyuzhnyi等[10]研究提出一种新的脱氮工艺—反硝化氨氧化(DEAMOX),即在单一反应器内,同时进行着厌氧氨氧化反应和反硝化反应,并且厌氧氨氧化反应的电子供体来自于反硝化过程产生的NO2--N.然而这一工艺的实现关键是如何提高NO2--N的积累率以及延长NO2--N的积累时间即实现部分反硝化[11].反硝化过程是分步进行的:NO3-→NO2-→ NO→N2O→N2,涉及到多种细菌和酶[12-13]:硝酸盐还原酶(NaR)、亚硝酸盐还原酶(NiR)、一氧化氮还原酶(NoR)、一氧化二氮还原酶(N2oR)[14].反硝化过程中出现NO2--N积累的原因主要是NaR的活性大于NoR的活性.影响两还原酶活性的因素有很多,如碳源种类[15]、碳氮比[16]、温度[17]、金属离子[18]、pH值[19-20]、碳源投加方式[21-22]等.然而对于溶解氧对部分反硝化即对两种还原酶影响的研究较少.因此,本实验对比了引入溶解氧的两者种培养方式:R2、R3,并以普通SBR缺氧工艺(R1)作对照.并且采用批试实验研究了不同初始pH对部分反硝化的影响.

1 材料与方法

1.1 实验装置

SBR反应器均采用Ф15cm´30cm的圆柱形反应器,容积为4L,且底部设置有排泥口.

R1、R2、R3反应器的运行方式如表1所示.3种反应器的充水比均为1/2,运行周期=6h.每天运行2个周期,其余时间处于闲置期.好氧段采用微孔曝气头曝气,缺氧段采用电动搅拌器搅拌,转速控制为90r/min.

反应器均控制反应温度为25°C左右.

表1 R1、R2、R3反应器运行方式

1.2 接种污泥和人工配水

接种污泥都取自北京市城市排水公司高碑店污水处理厂二沉池回流污泥,污水厂工艺为AAO.人工配水:氯化钙220mg/L,硫酸镁82mg/L,磷酸二氢钾0.5mg/L,碳酸氢钠300mg/L,微量元素1.25ml/L[23].碳源采用葡萄糖,硝酸盐氮采用硝酸钠,硝酸钠和葡萄糖按要求添加.

1.3 水质分析方法

NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3－-N:麝香草酚分光光度法;pH值/温度:WTW/Multi 3420测定仪.

1.4 反应器的运行

R1、R2、R3反应器都控制进水NO3－-N浓度为30mg/L.其中R2、R3反应器额外添加少量NH4Cl,使其进水NH4+-N浓度为10mg/L.反应器运行设定为2个阶段.前10d为反应器启动阶段,控制C/N比为6,为提高污泥的反硝化性能.第10d以后控制C/N比为3,低C/N比条件下驯化污泥.反应器运行过程中间歇排泥,控制污泥浓度(MLSS)约为1500mg/L.

反硝化常用的碳源有乙酸钠、葡萄糖、甲醇、柠檬酸盐等,Ge[15]、Yang[24]等在对比几种碳源对亚硝酸盐积累的影响时发现,由于葡萄糖相对其他普通碳源其代谢途径较为复杂,故其反硝化速率相对较低,但随时间的延长亚硝酸盐的还原相对也较慢,进而使得其亚硝酸盐积累率最高.因此,本实验采用葡萄糖为碳源.

1.5 沿程对比实验

经过120d的驯化后,对R1、R2、R3污泥做沿程试验,研究其反硝化规律.试验前,对活性污泥采用循环加水-沉淀-排水过程,将上周期运行残留的COD、NH4+-N、NO2－-N、NO3－-N淘洗干净,消除其对实验的影响.重新加水配药后使得初始NO3－-N浓度为30mg/L,C/N比为3;控制初始pH值相同,为7.3左右,污泥浓度(MLSS)均为1500mg/L左右.搅拌速度控制为90r/min.沿程实验取消对R2、R3的曝气,对比缺氧搅拌条件下三者的反硝化过程,以便对比驯化后菌群本身对反硝化过程的影响.

1.6 微生物群落结构分析

为了分析不同驯化方式条件下部分反硝化污泥中微生物群落结构特性,分别取反应器R1,R2,R3运行到第109d的污泥样品进行高通量测序分析.样品DNA提取采用E.Z.N.ATMMag-Bind Soil DNA Kit试剂盒(OMEGA).采用通用引物对341F: CCTACGGGNGGCWGCAG,805R:GACTACHVGG- GTATCYAAYCC对样品16S rRNA基因的V3-V4区进行扩增. PCR反应体系(30µL)如下:15μL 2×Taq master Mix,1μL Bar-PCR primer F(10μM),1μL primer R (10μM),10~20ng DNA,补ddH2O到30μL. PCR反应条件:94℃预变性3min;其次94℃变性30s, 45℃退火20s,65℃延伸30s,5个循环;之后94℃变性20s,55℃退火20s,72℃延伸30s,20个循环;最后72℃延伸10min.之后引入Illumina桥式PCR兼容引物对第一轮获得的PCR产物进行第二轮扩增.PCR反应体系(30µL)如下: 15μL 2×Taq master Mix,1μL primer F(10μM),1μL primer R (10μM),20ng PCR产物,补ddH2O到30μL.PCR反应条件:95℃预变性3min;其次94℃变性20s,55℃退火20s,72℃延伸30s,5个循环;最后72℃延伸5min.对扩增后的DNA进行回收纯化后,利用Qubit3.0DNA检测试剂盒对其进行精确定量,最后利用Illumina MiSeq测序仪进行测序,最终上机测序浓度为20pmol.

1.7 不同初始pH值对NO2－-N积累影响的批试实验

筛选出部分反硝化最佳方式后,在C/N=3条件下,对其进行不同初始pH值下反硝化对比实验.污水处理厂运行的pH值范围大致为6.5~8.5,本实验对此范围进行相应的拓宽,考察初始pH值分别为5.5,6.5,7.3,,8.5,9.5时NO2－-N积累的情况,并监测反应过程中pH值的变化.批试实验采用1L的烧杯,水浴控制温度为25℃,搅拌采用磁力搅拌器,转速同样控制为90r/min.污泥的前期处理同1.5小节.

pH值为7.3时反硝化情况同1.5小结实验.所有实验均设置3组相同的平行实验.

2 结果与讨论

2.1 3种驯化方式的比较 经反应器R1驯化后的反硝化活性污泥的反硝化规律如图1(R1)所示.在0~2.5h, NO3－-N和NO2－-N还原速率分别为6.032mg/(L·h),2.72mg/(L·h);2.5~8h, NO3－-N和NO2－-N还原速率分别减慢为0.52mg/(L·h),0.98mg/(L·h).可知,反应初期由于碳源充足,硝酸盐还原酶的合成速率远大于亚硝酸盐还原酶,致使硝酸盐还原速率远远大于亚硝酸盐还原速率,故造成NO2－-N大量积累.当反应一段时间后,碳源被大量消耗,导致反应后期碳源不足.与亚硝酸盐还原酶相比,硝酸盐还原酶活性更容易受碳源数量影响.故在反应后期,亚硝酸盐还原酶活性大于硝酸盐还原酶活性,即亚硝酸盐还原速率大于硝酸盐还原速率,从而导致NO2－-N积累量下降.这与先前很多研究者的研究结果一致,即使低C/N条件下(C/N=1~3),反硝化过程中亚硝酸盐仍是呈先积累然后迅速降低的趋势[25-27].

本研究中引入部分好氧阶段的R2,R3驯化污泥亚硝酸盐积累规律与R1相比有显著不同.如图1所示,当C/N=3时, 3种驯化污泥在反硝化过程中均有一定的亚硝酸盐积累.R1驯化污泥在=2.5h时亚硝酸盐积累量即达到最大值8.29mg/L,但随后亚硝酸盐积累量不断降低,直至=8h后几乎为零;R2污泥亚硝酸盐达到最大积累量的时间延长至5h,且最大值达到9.94mg/L;而R3污泥亚硝酸盐积累量不断增加,在=8h时达到最大值11.63mg/L.这表明与其他两种方式相比,R3延长了亚硝酸盐积累时间并且亚硝酸盐积累量最大.此外,3种驯化条件下的反硝化污泥的不同还表现在NO3－-N、NO2－-N的还原速率上.=0~0.5h时,初始碳源浓度相同,且碳源相对充足,三者的NO3－-N还原速率分别为R1[17.24mg/(L·h)]> R2[10.16mg/(L·h)]>R3[7.98mg/(L·h)];NO2－-N还原速率分别为R1[3.38mg/(L·h)]>R2[1.72mg/(L·h)]> R3[0.8mg/(L·h)].但三者的亚硝酸盐积累率却表现出与上面不同的大小趋势,分别为R1(80.41%)

另外,反应一段时间后,=0.5~8h,3种反硝化污泥的NO3－-N平均还原速率分别为R1=1.24mg/ (L·h), R2 =2.05mg/(L·h), R3=2.52mg/(L·h),因为此阶段影响硝酸盐还原的主要因素不再是驯化后的菌群,而是碳源的量.由于反硝化中碳源降解速率与氮素降解速率成正比,在反应初期(0~0.5h)时,由于反硝化速率:R1>R2>R3,故0.5h后碳源浓度: R1

2.2 不同驯化方式污泥的微生物多样性对比分析

2.2.1 物种多样性及群落结构分析 为进一步探究不同驯化方式的部分反硝化污泥亚硝酸盐积累机理以及相应的微生物群落变化,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分别分析反应器R1,R2,R3稳定期的微生物群落结构.通过测序分别从R1,R2,R3污泥样品中获得63567,51051和64600条优质序列,3个样品的物种丰度和多样性如表2所示.可知R1,R2, R3的OUT数分别为5550, 3637, 5128.所有样品的Coverage值均在90%以上,这表明样本的文库覆盖率较高,它表征了本次测序的真实性.其次,样品R1的ACE值和Chao值均大于R2,R3这表明R1较R2、R3有更高的物种丰度.Shannon指数是用来估算样品中微生物多样性指数之一,该值越大表明群落多样性越高.由表中数值可知R1比R2、R3中微生物多样性要高,换言之,R2、R3中微生物更加专一性,说明R2、R3驯化方式对微生物的淘洗更加彻底,强化了功能细菌的优势地位.另外,由OTU样本分布韦恩图可知,3个样品共有的OTU数约占总OTU数的4.74%,这表明不同驯化方式下的部分反硝化污泥的微生物群落结构显著不同.

表2 微生物丰度和多样性指数

由图2可知,从3个污泥样品中分别检测出24、22、21个已知菌门,并且3个样品中优势菌门相似,主要包括变形杆菌门(Proteobacteria),浮霉状菌门(Planctomycetes),拟杆菌门(Bacteroidetes),酸杆菌门(Acidobacteria),Candidatus Saccharibacteria菌门,蓝细菌门(Chloroflexi)等6个菌群,相对丰度均占总菌群的90%以上.变形菌门在R1,R2,R3样品中分别占44.57%,14.91%和25.09%.其中,R1样品中变形菌门的比例与已经报道的活性污泥中的丰度一致[34].另外,浮霉状菌门在3个样品丰度分别为13.71%, 2.02%,4.47%;拟杆菌门丰度分别为13.13%,14.37%, 19.14%;酸杆菌门丰度分别为10.12%,12.94%,7.18%; Candidatus Saccharibacteria菌门丰度分别为5.35%, 45.44%,34.96%;蓝细菌门丰度分别为4.00%,2.97%, 2.59%.其中,污水处理中常见的反硝化菌属Pseudomonas,Paracoccus,Comamonas等均属于变形菌门.此外,Chloroflexi细菌是一种含有绿色素的兼性厌氧生物,可以分解糖类物质并且能够进行反硝化脱氮[35].Bacterodetes不仅能够代谢糖类和蛋白质,同时能够在缺氧条件下进行反硝化[36].由于驯化方式的不同导致Candidatus Saccharibacteria菌门在3个样品中的丰度发生了显著的变化,其中在R1中占5.35%. Kindaichi等[37]利用荧光原位杂交技术(FISH)测定了9种活性污泥中Saccharibacteria的丰度,发现该菌在不同活性污泥中所占比例为1.3%~7.3%.然而在R2(间歇曝气,DO=2mg/L)和R3(DO=0.1~ 0.2mg/L)驯化方式的条件下,该菌门的丰度出现显著增加趋势,分别达到了45.44%和34.96%.分析原因是溶解氧的引入促进了该细菌的生长,并且该菌更倾向于好氧环境生长.

图2 不同驯化方式部分反硝化污泥的微生物群落结构对比(门层面)

2.2.2 不同部分反硝化污泥中功能细菌多样性分析 反硝化菌属种类繁多,迄今为止已报道的反硝化细菌大约有50多个属,130多个种.本研究中,在R1,R2,R3活性污泥样品中检测到的在属层面上与反硝化功能相关菌属如图3所示.本研究主要的反硝化菌属有,,,,,等.其中,菌株分离自非洲土壤样品,通过研究发现该菌除了能够利用氨基酸,多糖有机酸以外,还能够在缺氧条件下以硝酸盐为电子受体进行反硝化[38].而是污水处理中较为常见的反硝化菌属,但在R1和R2中比例占1.26%和0.78%.而也被证明具有反硝化作用.Lv等[39]分别从北京市某河流的沉积物、生物膜和水样中分离出116种反硝化菌株,其中包括,,等菌属.Li等[40]研究发现菌株strain PXL1能够以硝酸盐为电子受体同步去除地下水中的砷.

表3 在R1,R2,R3中检测到的反硝化脱氮菌属及丰度

表中仅列出了相对丰度>0.1%的菌属.

值得注意的是,Du等[41]在对2种不同碳源条件下的部分反硝化耦合厌氧氨氧化工艺的群落特性进行分析时发现,污泥样品中的反硝化菌属比例分别占61.63%和45.17%,是部分反硝化工艺中的绝对优势菌属.而在本研究中菌属在反应器R2和R3的相对丰度仅为0.5%和1.28%.菌属代替菌属成为了优势菌属(如图3).分析出现这一结果的原因,一是两者接种污泥不同;二是两者采用的碳源不同.Du接种的反硝化污泥为已驯化成功且具有稳定亚硝酸盐积累的反硝化污泥,并且其菌为优势菌,而本实验接种污泥来自于污水处理厂普通的二沉池污泥.在Du的研究中采用了乙酸盐和乙醇作为碳源,而有学者对活性污泥中的菌属进行研究后发现该菌不能摄取乙酸盐和乙醇[37].菌属在R1反应器中的丰度(5.35%)并未像在R2,R3(45.44%, 34.96%)反应器中那样发展为绝对优势菌属的原因是由于溶解氧的限制. Starr等[42]研究发现, 与厌氧环境相比更倾向于低溶解氧或者好氧环境.到目前为止,在污水处理中所表现的特性报道较少,但是已有越来越多的学者表明能够在多种污水处理工艺中发展成为优势菌属.如处理垃圾渗滤液的膜生物反应器[43],处理对氯苯酚废水的SBR反应器[44]等.以为优势菌属的反硝化处理工艺还未见报道.同时, Kindaichi[37]在研究其特性时指出,能够在好氧条件下利用有机物和糖类物质,同时能够在缺氧条件下进行硝酸盐还原,从而印证了其反硝化脱氮功能.

图3 不同驯化方式部分反硝化污泥的微生物群落结构对比(属层面)

2.3 不同初始pH值条件下亚硝酸盐的积累规律

探索C/N为3条件下,不同初始pH值对R3驯化污泥的反硝化过程的影响.

不同初始pH值对R3驯化污泥反硝化过程NO2--N积累具有显著影响, 当初始为酸性条件时,NO2--N积累呈现先上升后下降的趋势;碱性条件下, NO2--N积累呈现出不断增长的趋势.由图4可知,初始pH值为5.5时, NO2--N积累量在=3h达到最大值(10.00mg/L),之后缓慢下降,反应10h后NO2--N积累量剩余3.13mg/L;而初始pH值为6.5时, NO2--N积累量在=4h达到峰值12.65mg/L,反应10h后NO2--N积累量剩余4.40mg/L.由此可以看出,在酸性条件下,初始pH值越低,亚硝酸盐峰值出现时间越早,最大积累量越低,且反应结束后NO2--N积累剩余量越少.在弱碱性或碱性条件下,当初始pH值分别为7.3,8.5,9.5时,10h后NO2--N积累量分别达到11.65, 14.01,18.72mg/L, NO2--N积累率分别为50.8%,52.5%, 55.4%,均高于曹相生等[45]以甲醇为碳源,当进水C/N比为2.4~3.2时,获得的NO2--N积累率约为25%.可以看出,弱碱性或者碱性条件下,C/N比为3时都具有较高的NO2--N积累率(³50%),且初始pH值越高,亚硝酸盐积累率越高,越有利于部分反硝化的实现.李思倩等[46]研究低温条件下pH值对亚硝酸盐积累的影响,发现在C/N比为3的情况下,初始pH值为6,7下NO2--N积累量较低;当初始pH值为7,8,9时NO2--N积累量较大,与本实验研究结果一致.

图4 不同初始pH值下NO3－-N、NO2－-N浓度以及pH值随时间的变化

5种不同初始pH值条件下,=0~3h时硝酸盐还原速率与NO2－-N积累速率受初始pH值影响较小(表3),但=3h后表现出较大差别.在酸性条件下,当初始pH值为5.5时,反硝化过程中的NO3－-N在=3h以后已基本不再下降;初始pH值为6.5时的反硝化过程NO3－-N还原速率也在=3h后逐渐放缓,且硝酸盐浓度在=5h后基本不再下降,=3~5h硝酸盐平均还原速率仅有2.85mg/(L·h).两者硝酸盐浓度在后期甚至出现了回弹现象.在弱碱性或碱性的条件下,当初始pH值为7.3, 8.5, 9.5时,硝酸盐不断被还原,但还原速率仍有所差别,在=3~10h平均还原速率分别为1.21mg/(L·h),1.96mg/(L·h),2.77mg/(L·h),可见初始pH值越高,此阶段硝酸盐还原速率越快.但硝酸盐还原快慢并不是由pH值直接影响,而是由于在硝酸盐还原过程中,理论上将1gNO3－-N还原为N2需2.86gBOD5,而还原1gNO3－-N为NO2－-N仅需BOD51.14g.且初始pH值越高,NO2－-N积累率越高,因此直接还原成N2的NO3－-N比例越小,所消耗的碳源也越少,碳源剩余浓度在同一时刻相比越多,因此NO3－-N还原速率越高.而初始pH值越高, NO2－-N的积累率越大的原因,一是亚硝酸盐还原酶活性受高pH值的影响相比于硝酸盐还原酶更大[47],另一个是反硝化产碱度发生在NO2－-N还原为N2这一步,而较高的pH值下OH-浓度相对较高,使得NO2－-N还原为N2的过程减缓[47].因此pH值较高,亚硝酸盐积累量较多,本实验的研究结果跟Glass等研究一致[19].

表3 不同pH值条件下硝酸盐还原特性参数

3 结论

3.1 R1,R2,R3三种部分反硝化驯化方式中,由于溶解氧对硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶抑制程度不同,使得添加曝气引入了溶解氧的驯化后的R2, R3污泥相比于R1能够更好的实现部分反硝化.其中,R3驯化后污泥亚硝酸盐积累浓度直至反应结束不断上升,部分反硝化更完全.

3.2 高通量测序结果显示,是R2、R3中的优势菌属,这是该菌首次作为反硝化污泥中的优势菌属被报道.此菌在厌氧/缺氧/好氧菌能够利用葡萄糖,并且在缺氧条件下能够还原硝酸盐,但其更倾向于好氧环境.在缺氧搅拌的R1反应器中比例仅占5.35%,而在低溶解氧反应器R3中达到了34.96%,在间歇曝气的好氧反应器R2中比例更是高达45.44%.

3.3 pH值对R3驯化污泥亚硝酸盐积累率有较大影响.在酸性条件下,亚硝酸盐在达到最大积累量后继续被降解而缓慢下降,不利于部分反硝化的实现;在弱碱性及碱性条件下,亚硝酸盐的积累量呈现一直不断上升的趋势,且初始pH值越高,亚硝盐氮积累率越高,部分反硝化越完全.

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Comparative study on achieving partial denitrification in a SBR by different acclimation methods.

WANG Wei-qi, WANG Xiu-jie, LI Jun*, WANG Si-yu

(The College of Architecture and Civil Engineering, Bejing University of Technology, Beijing 100124, China)., 2018,38(11)：4085~4093

The partial denitrification (NO3--N→NO2--N), a promising way for nitrate wastewater treatment, could combine with ANAMMOX technology to achieve nitrogen removal with low concentration of carbon source and poor energy. Three different domestication pattern, R1 (SBR under anoxic condition), R2 (SBR under anoxia-aerobic alternating condition) and R3 (SBR under anoxic condition with low-intensity aeration), were conducted using glucose as electron donor to find out the rule of nitrite accumulation in denitrification process. These three reactors achieved steady nitrite accumulation after 120-days run, and the sludge were taken, respectively, to explore the denitrification pattern of these three acclimatizing ways. The findings revealed that, compared with R1, the R2 and R3 sludge could better achieve partial denitrification due to the involving of dissolved oxygen. And R3 was the best way. The microbial community structure of R1, R2 and R3 sludges on the 109th day were analyzed and compared by high throughput sequencing. The results showed that the dominant bacteria werein both R2 and R3 reactor, which were with the participation of dissolved oxygen, and the relative abundance was 45.44% and 34.96%, respectively. This was the first time that thewas reported as the dominant bacteria in the denitrifying sludge. Besides, the microbial diversity of R1reactor was much larger than that of R2 and R3, which indicated that the denitrifying bacteria in R2 and R3 reactors were more exclusive. The batch experiments showed that the initial pH had a significant effect on the accumulation of nitrite. The higher the pH indicated the higher accumulation rate of nitrite.

partial denitrification；nitrite accumulation；acclimation mode；dissolved oxygen；microbial community

X703.5

A

1000-6923(2018)11-4085-09

王维奇(1993-),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要从事污水处理与资源化方面的研究.

2018-04-18

水体污染控制与治理科技重大专项(2015ZX07202-013);北京市基金面上项目(8172012)

* 责任作者, 教授, 18811715723@163.com