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《中国科学院研究生院(地球化学研究所)》 2004年
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水环境中的溶解有机质及其与金属离子的相互作用——荧光光谱学研究

傅平青  
【摘要】:自20世纪90年代以来,国内外学者对各种天然水体(如湖泊、河流、海洋、地下水等)中的溶解有机质(DOM)进行了卓有成效的研究。DOM在水生生态环境中具有许多重要功能:如氧和CO_2循环,初级生产力,光合作用以及气-液交换等。例如在湖泊生态系统中,DOM对湖泊系统各种物理、化学和生物过程都能够产生影响:它是湖泊异养型微生物所需能源的主要提供者;是湖泊水体pH的调节剂和控制因素;能够与金属离子及憎水性有机污染物相互作用,从而影响其迁移转化、毒性以及生物可利用性等。因此,研究天然水体中溶解有机质的来源、结构、组成等对揭示其本身的或污染物质的环境地球化学行为和生态环境效应,了解污染机理和建立污染预测模型等具有重要意义。 本论文通过选择这一国际前沿科学领域,主要运用三维荧光光谱仪、紫外-可见分光光度仪、溶解有机碳/氮分析仪、高效体积排阻色谱、荧光猝灭滴定等分析化学方法和手段,对云贵高原湖泊红枫湖、百花湖、洱海沉积物孔隙水以及一些河流等当中的DOM及其水化学特征进行了深入细致的研究,并且运用三维激发发射荧光光谱研究DOM中不同组分与Hg的相互作用,在溶解有机质的化学结构及其与金属汞的相互作用机理等方面取得了一些进展,其研究成果主要体现在以下几个方面: 1.由于三维荧光光谱能够得到荧光激发和发射波长同时变化时的光谱信息,本论文工作研究了标准腐殖质样品和不同来源溶解有机质样品所含荧光基团特征;同时利用标准腐殖酸样品对影响有机质荧光光谱特征的水化学参数如pH、离子强度以及有机质浓度等进行了研究。其结论对理解有机质的环境行为具有理论意义。 2.目前,国内对于沉积物中有机质特征的研究还很少,其研究方法一般沿用土壤有机质的研究方法,而对于沉积物孔隙水DOM的研究则更少。不少研究报道了海洋、河口以及盐沼沉积物孔隙水DOC含量剖面。由于沉积物二次矿化作用,沉积有机质的微生物降解作用等,孔隙水DOM的含量比其上覆水 水环境中的溶解有机质及其与金属离子的相互作用-一一荧光光谱学研究 体高达一个数量级以上。为了解释沉积物孔隙水中DOM的循环过程,本论 文工作利用High TOcll分析仪测定湖泊沉积物孔隙水剖面及其上覆水体中 DOM的溶解无机碳(DIC)、DOC等含量、利用三维荧光光谱仪检测DOM 的荧光光谱特性、利用HPSEC测定DOM的数均和重均分子量分布等的垂直 分布规律,同时结合沉积有机质的组成、结构和含量,揭示了湖汇沉积物孔 隙水DOM某些独特的地球化学特性。 3.系统地研究了受污染河流DOM的荧光光谱特性及其对DOM来源和对污染状 况的指示情况。研究结果表明,荧光光谱技术可以方便快捷地检测水体的受 污染程度。长期以来,人们一般认为类腐殖质荧光物质主要来源于流域土壤 中动植物残体腐烂形成的难溶有机质,而类蛋白荧光物质来源于生物活动和 城市生活污水污染。通过研究整个流域DOM的三种类型荧光与溶解有机碳、 正磷酸根、COD和按态氮之间的相关关系,揭示了城市生活污水及其微生物 活动不仅是污染河流中类蛋白荧光物质,而且也是类腐殖荧光物质的来源之 一。这一结论丰富了人们对DOM荧光及其来源问题的认识。 4.对红枫湖、百花湖进行了为期16个月的连续采样,通过研究水化学组成、 DOC、DIC、紫外一可见吸收及3DEEM等,初步揭示了湖泊溶解有机质的时 间及空间变化规律以及两湖DOM的来源、组成、季节性变化等方面的一些 差异。 5.研究了溶解有机质的三维荧光光谱中不同荧光峰与金属汞配位结合行为。由 于不同来源DOM,其组成和结构的复杂性,导致对金属离子配位牛用差异, 本论文工作利用3DEEM结合荧光碎灭滴定技术很好地表征了这种差异性。 6初步研究了太阳辐射对红枫湖DOM、南明河DOM以及腐殖酸标样的光谱特 征、分子量分布、荧光指数等的影响,揭示了天然水体中DOM受到太阳辐 射的影响后,其一系列物理化学特性都发生了有趣的改变。 关键词:溶解有机质,腐殖酸,富里酸,三维荧光光谱,同步荧光光谱,体积排阻 色谱,荧光碎灭滴定,红枫湖,百花湖,洱海,沉积物孔隙水,太阳辐射
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:P592

【引证文献】
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2 姜艳丽;TiO_2/Ti催化剂改性及光电催化降解水中腐殖酸的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 蔡文良;嘉陵江重庆段多环芳烃及溶解性有机质的污染特征及源解析[D];重庆大学;2012年
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1 夏楠;光谱法分析环境水样的研究[D];长春理工大学;2011年
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3 董天宝;垃圾渗滤液处理过程中水溶性有机物特征研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
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7 董丽娴;溶解性有机质对砷形态及藻类有效性的影响[D];同济大学;2008年
8 张文燕;混凝过程中腐殖酸与铝盐的化学反应特性研究[D];西安建筑科技大学;2008年
9 周红;三峡水库小江回水区水体光学特征与溶解性有机物的研究[D];重庆大学;2010年
10 杨艳;三峡库区消落区土壤溶解有机质荧光特征研究[D];重庆大学;2010年
【参考文献】
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10 傅平青,刘丛强,吴丰昌;三维荧光光谱研究溶解有机质与汞的相互作用[J];环境科学;2004年06期
【共引文献】
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4 郑立庆;方娜;刘国光;姚琨;;农药在环境中的光化学降解研究进展[J];安徽农业科学;2006年19期
5 邹丽敏;王超;李晓晨;冯士龙;;大明湖沉积物中有机质分布特征[J];安徽农业科学;2007年09期
6 郑乐平;刘玉梅;钱显文;施晓燕;;水体中重金属的地球化学行为[J];安徽农业科学;2008年26期
7 刘静静;叶琳琳;潘成荣;汪家权;;巢湖·瓦埠湖沉积物中氮赋存形态研究[J];安徽农业科学;2008年32期
8 李晓明;刘敬勇;梁德沛;陈洁;周勇;周慧;;矿山选矿有机化学药剂的环境污染与防治研究[J];安徽农业科学;2009年11期
9 李学德;花日茂;汤锋;唐俊;;几种化学物质对水中百菌清光解的影响[J];安徽农业科学;2009年11期
10 段而军;于清;;黄土高原中部半湿润丘陵区不同树种林地土壤团聚特征的比较[J];安徽农业科学;2010年21期
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1 刘元;李亚峰;;双元素共掺杂改性TiO_2光催化氧化处理工业含酚废水的实验研究[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
2 陈正夫;王向明;山祖慈;周亚康;;恶臭物质变化规律初探[A];第二届全国恶臭污染测试及控制技术研讨会论文集[C];2005年
3 万国江;郑向东;H.N.Lee;万恩源;王仕禄;杨伟;汤洁;王长生;黄荣贵;刘鹏;;~(210)Pb和~7Be近地面空气浓度和沉降量的观测及其对大气物质传输的解释[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
4 安选;杨军;杜金梅;;浅析城市机动车尾气污染与城市光化学烟雾的内在关系[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
5 吴海龙;俞汝勤;;三线性成份分析在荧光分析中的应用[A];第八届全国发光分析暨动力学分析学术研讨会论文集[C];2005年
6 王苏民;周静;沈吉;羊向东;;全新世以来洱海流域气候环境变化和人类活动的湖泊沉积记录[A];地貌·环境·发展——2004丹霞山会议文集[C];2004年
7 夏敦胜;金明;马剑英;陈发虎;刘秀铭;;中亚极端干旱区湖泊岩芯磁学特征及其环境意义[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
8 吴耀国;惠林;;溶解性有机物对土壤中重金属迁移性影响的化学机制[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
9 卢林元;王秀琴;;由环境污染问题看校园环境污染[A];中国化学会关注中国西部地区中学化学教学发展论坛论文集[C];2007年
10 傅平青;刘丛强;吴丰昌;;洱海沉积物孔隙水中的溶解有机质[A];中国矿物岩石地球化学学会第十届学术年会论文集[C];2005年
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1 李泉;四种环境激素类物质在海洋沉积物上的吸附行为研究[D];中国海洋大学;2010年
2 任春艳;中国东海和黄海中一氧化碳的生物地球化学研究[D];中国海洋大学;2010年
3 谭丽菊;海水中总有机碳自动在线分析仪的研制和应用[D];中国海洋大学;2010年
4 范喆;尕斯库勒湖泊钻孔记录的地球化学元素变化及古环境演化[D];兰州大学;2010年
5 李鸣;鄱阳湖重金属污染特征研究及环境容量估算[D];南昌大学;2010年
6 孙起生;基于低碳经济的县域产业结构优化研究[D];北京交通大学;2010年
7 高惠民;云母颜料制备及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
8 王韵芳;钛硅复合氧化物的制备及在微污染水处理中的应用研究[D];太原理工大学;2011年
9 刘慧;水环境中卤代酚类有机污染物的光化学形成过程[D];大连理工大学;2011年
10 范桥辉;放射性核素在固—液界面吸附行为研究[D];兰州大学;2011年
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1 马志峰;我国高职院校融资问题研究[D];河北大学;2009年
2 朱曜峰;碳纤维负载TiO_2复相光催化材料的研究[D];浙江理工大学;2010年
3 焦伟;湖泊湖滨带沉积物重金属污染研究[D];山东农业大学;2010年
4 陈磊;洋河水库、石臼湖、东钱湖和宜兴三氿沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)分布特征[D];安徽农业大学;2010年
5 殷鹏;黄河口及附近海域碳参数与营养盐调查研究[D];中国海洋大学;2010年
6 李玲玲;黄河口湿地沉积物中营养盐分布及交换通量的研究[D];中国海洋大学;2010年
7 于亚芹;钒酸铋光催化材料的制备及其光催化性能的研究[D];中国海洋大学;2010年
8 徐超;氧化锌的制备、改性及其光催化性能的研究[D];中国海洋大学;2010年
9 郑轩;菲和亚甲基蓝在海洋沉积物上的吸附[D];中国海洋大学;2010年
10 韩化雨;阳离子表面活性剂和DDT复合体系在海洋沉积物上的吸附行为[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
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1 王艳;黄玉明;;我国水环境中重金属污染行为和相关效应的研究进展[J];癌变.畸变.突变;2007年03期
2 陈婷;;三峡库区消落带存在的问题及其可持续发展研究[J];安徽农业科学;2009年19期
3 雷书凤;王海燕;张召跃;周岳溪;王业耀;;河流样品有机物监测前处理方法研究进展[J];安徽农业科学;2011年13期
4 贺斌;郭海英;;大伙房水库底质重金属污染分析[J];现代农业科技;2010年05期
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6 张进福;候兴刚;张礼刚;胡燕;刘安东;;W/TiO_2薄膜光催化性能的研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2007年01期
7 席建红;何孟常;林春野;呼丽娟;张平;;Sb(V)在高岭土表面的吸附:pH、离子强度、竞争性离子与胡敏酸的影响[J];北京师范大学学报(自然科学版);2011年01期
8 彭全材;胡继伟;蒋翠红;李存雄;雷平;陈文生;;百花湖沉积物孔隙水中溶解有机质的光谱特性[J];江西师范大学学报(自然科学版);2009年03期
9 孙杨,钟正伟,刘长占,王金梅,孙冬梅,赵文辉;离子交换树脂法处理CLT酸废母液新工艺[J];承德石油高等专科学校学报;2005年01期
10 王文强,温琰茂,柴士伟;养殖水体沉积物中氮的形态、分布及环境效应[J];水产科学;2004年01期
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1 郑曦;京杭大运河(苏北段)多环芳烃污染特征与释放动力学的研究[D];中国矿业大学;2010年
2 李丽;不同级分腐殖酸的分子结构特征及其对菲的吸附行为的影响[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
3 宋建中;珠江三角洲地区土壤和表层沉积物有机质的非均质性研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
4 温汝俊;城市垃圾处置系统方案决策及市场动作研究[D];重庆大学;2003年
5 张耀斌;微波辅助湿式空气氧化水中难降解有机物的研究[D];大连理工大学;2005年
6 吴军;生活垃圾填埋场腐殖垃圾腐殖质表征及重金属生物有效性初步研究[D];同济大学;2005年
7 蒋凤华;渤海和胶州湾海域溶解有机物荧光及其在环境溯源中的应用[D];中国海洋大学;2006年
8 胡晨燕;生活垃圾焚烧厂渗滤液物化处理的工艺与机理研究[D];同济大学;2006年
9 李兵;生活垃圾深度分选及设备优化组合技术研究[D];同济大学;2006年
10 张彩香;垃圾渗滤液中溶解有机质与内分泌干扰物相互作用研究[D];中国地质大学;2007年
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1 吕桂才;溶解有机物三维荧光光谱结合多变量分析在赤潮藻识别中的应用[D];中国海洋大学;2010年
2 孙蕴婕;沉积物中脂类生物标志物的物源示踪及环境演变指示[D];华东师范大学;2011年
3 林樱;土壤、沉积物以及蓝藻中有机质标准物质的提取与表征[D];中国环境科学研究院;2011年
4 路雪峰;基于三维荧光谱的油类鉴别方法研究[D];天津大学;2012年
5 马红波;渤海沉积物中氮的赋存形态及其在循环中的作用[D];中国科学院海洋研究所;2001年
6 周兰;水中天然有机物的混凝特性研究[D];西安建筑科技大学;2001年
7 赵贤慧;厌氧水解—生物接触氧化工艺处理低浓度城市污水试验研究[D];武汉科技大学;2003年
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9 董浩平;城市湖泊底泥污染释放规律及在水质模型中的应用[D];河海大学;2005年
10 李睿;DOM对紫色土中养分有效性的影响[D];西南农业大学;2005年
【二级引证文献】
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1 王俊波;李占锋;武志翔;邓琥;;核黄素在废水处理过程中的荧光光谱特性研究[J];分析仪器;2011年02期
2 杜树新;杜阳锋;武晓莉;;基于三维荧光导数光谱的水体有机污染物浓度检测[J];光谱学与光谱分析;2010年12期
3 朱维晃;黄廷林;张亚宁;;氧化还原条件变化对上覆水体中溶解有机质的三维荧光光谱特征影响[J];光谱学与光谱分析;2010年12期
4 黄文丹;周立旻;郑祥民;黄静;陈诗吉;;长江河口不同分子量溶解有机质的三维荧光光谱特征[J];光谱学与光谱分析;2013年04期
5 朱宇峰;王志伟;吴志超;唐书娟;王旭;;膜-生物反应器中荧光物质对膜污染的影响[J];环境科学研究;2010年04期
6 叶少帆;吴志超;王志伟;王盼;;Fenton法处理垃圾渗滤液过程中有机物分子质量分布和荧光特性[J];环境科学研究;2010年08期
7 魏群山;罗专溪;陈强;颜昌宙;;天然水体溶解性有机物(DOM)分级组分对典型城市源污染的荧光响应[J];环境科学研究;2010年10期
8 王烨;蒋进元;周岳溪;李清雪;段妮妮;刘诗一;;Fenton法深度处理腈纶废水的特性[J];环境科学研究;2012年08期
9 张润宇;吴丰昌;王立英;黎文;王静;梅毅;;太湖北部沉积物不同形态磷提取液中有机质的特征[J];环境科学;2009年03期
10 杨岸明;常江;甘一萍;彭永臻;张树军;孟春霖;;臭氧氧化二级出水有机物可生化性研究[J];环境科学;2010年02期
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1 韩智勇;厌氧—准好氧联合型生物反应器填埋场稳定化规律及运行策略研究[D];西南交通大学;2011年
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3 胡凯;污泥预处理—厌氧消化工艺性能及预处理过程中有机物变化[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 吕江涛;基于荧光机理的水中油类污染物检测识别技术研究[D];燕山大学;2010年
5 何盈盈;腐殖酸与多环芳烃的非共价结合机制研究[D];西安建筑科技大学;2010年
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7 张晶;常规生化处理对石化废水生物毒性及组分影响规律的研究[D];兰州大学;2012年
8 黄文丹;长江河口水体有机胶体含量、来源及其对重金属行为影响的研究[D];华东师范大学;2013年
9 楠定其其格;岱海与达里诺尔湖重金属的环境地球化学研究[D];内蒙古大学;2013年
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4 杜红蕾;微弧氧化二氧化钛光电催化研究[D];沈阳理工大学;2011年
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9 陈小亮;水化反应在渗滤液深度处理中的应用研究[D];上海交通大学;2012年
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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10 何文琪;王超明;吴丹;李大侃;;芳烃混合物的三维荧光光谱的降秩因子分析[J];光谱学与光谱分析;1993年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖雪;刘文清;张玉钧;段静波;王欢博;;溶剂效应对苯酚三维荧光光谱特性的影响[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 王欢博;张玉钧;肖雪;于绍慧;段静波;;基于三维荧光光谱技术同时测定苯酚、间甲酚和百里酚[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 黄冬兰;徐永群;彭翠红;徐坦;陈小康;;三维荧光等高线特征谱及其应用研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
4 金丹;李国刚;张玉钧;;水溶液中腐殖酸对菲荧光测量的影响研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
5 陈小康;黄冬兰;刘学华;曹佳佳;徐永群;;中药注射液的三维荧光等高线特征谱鉴别法研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
6 顾春峰;兰秀风;卢礼萍;;牛奶水溶液荧光光谱影响因素的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
7 吴海龙;俞汝勤;;三线性成份分析在荧光分析中的应用[A];第八届全国发光分析暨动力学分析学术研讨会论文集[C];2005年
8 吕述纲;邓少平;;茶叶三维荧光图谱与其感官品质的相关性研究[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年
9 聂瑾芳;吴海龙;王雪梅;付海燕;俞汝勤;;借助二阶优势实现化妆品中丙酸睾酮的荧光定量检测[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
10 邵圣枝;吴海龙;李淑芳;聂瑾芳;俞汝勤;;三维荧光光谱结合二阶校正方法用于定量测定尿液样中左旋多巴含量[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 章玉;中国白酒169计划为传统产业插上创新的翅膀[N];中国食品报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张前前;东海典型赤潮藻检测的荧光光谱特征研究[D];中国海洋大学;2005年
2 尹春丽;昌黎原产地葡萄酒三维荧光光谱及电子舌特征研究[D];西北农林科技大学;2008年
3 张芳;基于小波分析的东海浮游植物种类荧光光谱识别技术研究[D];中国海洋大学;2008年
4 边平凤;生物大分子与小分子相互作用研究[D];浙江大学;2008年
5 吕江涛;基于荧光机理的水中油类污染物检测识别技术研究[D];燕山大学;2010年
6 尹晓楠;基于三维荧光光谱和小波分析的油品种类识别技术研究[D];中国海洋大学;2012年
7 王丽萍;菜粕与蓝藻混合高温发酵过程中的物质转化及光谱学特性[D];南京农业大学;2012年
8 潘钊;基于荧光光谱分析的石油类污染物识别测量方法及其实验研究[D];燕山大学;2012年
9 蒋凤华;渤海和胶州湾海域溶解有机物荧光及其在环境溯源中的应用[D];中国海洋大学;2006年
10 张秋兰;动物源性食品中残留的瘦肉精与血清白蛋白相互作用规律[D];南昌大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 岳著风;基于三维荧光光谱的有机物检测方法研究[D];北京化工大学;2013年
2 吴元清;基于三维荧光光谱的水体有机污染物浓度检测方法[D];浙江大学;2011年
3 黄奇峰;两种乳品添加剂的荧光光谱检测技术及机理研究[D];江南大学;2012年
4 吕达;荧光光谱法检测农药的研究[D];长春理工大学;2013年
5 尚云鹏;三维荧光光谱分类识别方法与实验研究[D];北京化工大学;2013年
6 杜阳锋;基于三维荧光光谱的食品中真菌毒素检测方法[D];浙江大学;2011年
7 赵金;基于荧光机理的水中矿物油检测识别技术的研究[D];燕山大学;2011年
8 杨忠慧;基于三维荧光光谱技术的水中矿物油检测的研究[D];燕山大学;2012年
9 陈坤;浮游植物瑞利散射光谱分析[D];中国海洋大学;2007年
10 李林军;基于支持张量机的三维荧光光谱分析方法及在真菌毒素检测中的应用[D];浙江大学;2013年
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