微塑料和抗生素这两种新污染物已成为当今研究的热点, 从多个中英文数据库收集了我国水体中微塑料和抗生素的丰度、种类等数据, 系统阐述了微塑料和抗生素的分布特征、吸附机制及对生物的危害. 结果显示, 水库中微塑料丰度最高 (4.70~27.5 个/L, 平均12.08 个/L), 其次为河流 (平均8.83 个/L), 湖泊最低 (平均6.19 个/L). 河流中抗生素平均浓度达102.93 ng/L, 高于湖泊 (平均34.37 ng/L) 和水库 (平均43.91 ng/L). 范德华力普遍存在于微塑料与抗生素分子之间, 极性较大的微塑料更容易与抗生素形成氢键和静电作用, 含特殊官能团的微塑料可形成π-π相互作用. 老化使微塑料表面暴露更多的含氧官能团, 显著提升吸附量. 微塑料-抗生素复合物被生物摄入后, 可在器官发生积累效应, 抑制生长, 长期胁迫还会改变生物结构并增加抗性基因传播. 建议严格管控排放源, 推广生物可降解塑料的使用, 完善塑料回收体系, 并加强真实环境中吸附过程与复合毒性研究.
基于全生命周期视角, 结合排放因子法与《安徽省海绵城市建设碳排放量核算技术导则》, 系统运用了适应海绵城市工程特征的碳排放核算方法, 以国家海绵示范城市芜湖为例, 评估了2022年4类典型海绵项目的碳排放和碳减排量, 并以建筑小区为例, 结合NSGA-Ⅱ多目标算法, 探讨了通过优化多类型海绵设施配置实现协同减碳目标的策略. 结果表明: ① 芜湖市海绵项目的碳排放主要集中在建设阶段, 总排放量为11 438.6 t, 其中材料生产与运输环节分别占比53%和36%, 存在较大的减排潜力. ② 海绵城市在运行阶段多依赖自然过程持续发挥作用, 碳减排效应相对集中, 该阶段总排放量约为 –242.3 t. 假设在维持既有运行状态、无新增设施的条件下, 海绵设施预计在30年生命周期内累计可实现碳减排量为7 269.7 t. 表明其年碳减排量相对有限, 但长期运行可逐步抵消建设阶段的碳排放, 展现出较强的碳中和潜力. ③ 就具体设施而言, 建设阶段中植草沟 (4.95 kg/m2) 和下凹式绿地 (11.35 kg/m2) 等绿色雨水设施的碳排放强度普遍较低, 而运行阶段海绵设施的碳减排效益则显著受其功能类型和建设规模影响. ④ 以建筑小区为例, 结合小区年径流总量控制率要求, 通过合理配置下凹式绿地、透水铺装、雨水花园和植草沟的规模, 可提升海绵设施的协同减碳能力.
针对露天煤矿排土场种植层土壤“水肥不足”的问题, 探究由保水剂、有机肥和微生物菌剂3种材料组成的土壤调理剂对土壤理化性质和植物生长发育的影响. 以小白菜为验证植物, 通过在土壤中施用不同用量的改良材料进行盆栽实验, 对比各组土壤的pH值和电导率, 土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量, 以及小白菜株高、叶片数和干重指标来评估和筛选优良的改良材料组合. 结果显示, 保水剂和有机肥的使用能够有效改良土壤理化性质, 促进小白菜生物量积累, 但微生物菌剂并未产生显著影响. 保水剂用量为5‰且有机肥用量为30%时, 调理剂对土壤性质和植株生长的综合效应最佳.
长江口咸潮入侵是威胁城市供水安全的关键问题, 尤其在台风与低径流量叠加的极端天气条件下风险加剧. 以2024年9月连续由杭州湾北岸登陆上海的台风“贝碧嘉”和“普拉桑”为例, 基于高分辨率三维河口咸潮入侵数值模型, 模拟台风对长江口咸潮入侵的差异化影响. 模拟结果表明, 台风“贝碧嘉”登陆期间, 向陆的风生环流显著增强北港咸潮正面上溯, 而南槽咸潮因向海的风生环流作用减弱. 相比之下, “普拉桑”因强度较弱且路径转向, 对北港正面入侵影响有限. 台风引发的短期风暴增水虽与大潮叠加, 但受限于持续时间, 对北支咸潮倒灌的促进作用不显著. 本研究揭示了长江口咸潮入侵对杭州湾北岸登陆台风的响应机制, 为极端天气下河口水源地精准防御台风叠加咸潮的复合型灾害提供科学依据.
微塑料造成的环境污染是当前面临的重大环境问题之一, 工业源是微塑料的重要排放来源之一. 本研究着眼于工业废水中微塑料污染问题, 调研太湖流域重点行业工业废水中微塑料的分布特征. 结果显示, 太湖流域重点工业行业 (印染、化工、电镀行业) 中微塑料平均丰度为236.5~1348.0 items/L, 各类行业的微塑料主要以纤维状、尺寸小于1 mm的聚对苯甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚乙烯为主. 污水处理厂混合废水中微塑料平均丰度为84.2 items/L, 微塑料形状分布均匀, 以尺寸小于1 mm的聚丙烯和聚对苯甲酸乙二醇酯为主. 混合废水和工业废水在微塑料组成上有统计学上的相似性, 其实际关联性较弱. 印染和化工废水的微塑料风险为极度危险, 电镀和混合废水的微塑料风险为危险, 亟需重视工业废水中的微塑料污染问题.
为探究治理入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)的有效措施, 通过野外实验, 将4种不同处理措施 (直接施用盖草能、草甘膦与扬花期刈割后施用盖草能、草甘膦) 对互花米草的治理效果进行对比, 探究刈割与低用量除草剂结合治理互花米草的有效性, 并研究了刈割与除草剂结合对土壤微生物多样性的影响. 实验结果显示: ① 扬花期刈割后施用盖草能处理可以有效除控互花米草, 150 mg/m2的盖草能在生长季末能够达到98.93%的除控效果, 用量为300 mg/m2和600 mg/m2时, 可使样方内的互花米草植株完全死亡; 不同用量浓度的盖草能处理在抑制次年萌发方面同样效果显著, 抑制率分别达到了93.49%、92.68%和96.48%; ② 在扬花期对互花米草进行刈割处理, 能够显著降低其再生植株的有性繁殖能力; ③ 刈割与除草剂结合使用的处理方式虽然降低了土壤真菌中子囊菌门的相对丰度, 但对土壤细菌和真菌的多样性并未产生显著影响. 研究表明: 刈割后施用150 mg/m2的盖草能即可有效除控互花米草, 并显著抑制其次年萌发, 同时该处理方式对土壤微生物多样性无显著不良影响.
近年来随着机器心智理论不断发展, 研究发现, 机器心智理论发展与儿童心智理论发展的三角模型有很大不同. 因此, 提出了面向机器心智理论发展的三角模型, 该三角模型描述了机器心智理论过程中各个工具之间的关系. 依照该三角模型, 提出了适用于机器心智理论发展的评测数据集, 可以用于机器心智理论的动态测评. 最后, 设计了一个专门用于认知推理的视频问答模型——FOMemNet, 该模型主要用于解决信念、愿望和意图推理. 在认知推理任务中, 模型需要以观察者的角度来进行推理, FOMemNet能通过视觉事实和观察者感知编码模块来获得视觉事实特征和观察者特征. 此外, 模型利用多角度融合模块和两个记忆模块对两个角度的特征进行融合以获得全局表示. FOMemNet在BDIQA(Belief, Desire and Intention Question Answer)数据集上的准确率提升了2.27%. 实验表明, 事实和观察者的概念能有效提高视频问答的认知推理的能力.
选择上海辰山植物园内37个园林树种为研究对象, 利用红外热像仪测量其树温 (包含树冠温度和树干温度), 研究了夏季高温环境中树温与叶片生理指标 (净光合速率、蒸腾速率和气孔导度) 和功能性状指标 (叶片面积、叶厚、比叶重和比叶面积) 之间的相关关系, 并分析了不同树种的树温对夏季高温的变化反应及其生理调节机制, 为选择具有良好降温功能的园林树种提供了参考依据. 结果表明: 总体上, 树冠温度比气温均值高0.6℃, 而树干温度比气温均值高2.1℃. 高温胁迫下, 不同园林树种的树温调节机制具有显著性差异, 依据树温调节的反应特征, 分为上升型、维持型和下降型3个类型. 其中, 单叶面积和比叶面积较大、叶片厚度较轻薄的树种, 其树冠温度相对较低, 且叶片具有较高的生理水平, 降温效果相对较强, 可作为调节小气候树种优选的参考依据.
构建了由鲈鱼 (Micropterus salmoides)、小球藻 (Chlorella sp.)、三角帆蚌 (Hyriopsis cumingii) 及苦草 (Vallisneria natans) 4个营养利用层级串联形成的小型多营养级串联式循环养殖 (Multi-trophic Serial Recirculating Aquaculture, MSRA) 系统, 并与单一养殖 (Monoculture Aquaculture, MA) 系统进行对比, 分析不同模式下系统的运行情况、生物增长量、水质净化效果以及氮素利用率. 结果表明, MSRA系统中的鱼类生存状态良好, 生物增长量及饲料利用率较MA系统分别提高了1.68倍和1.65倍; MSRA系统能够有效净化养殖尾水, 显著降低水体化学需氧量、总氨氮和亚硝酸盐氮的浓度 (p < 0.05); 与MA系统相比, MSRA系统的氮素利用率提高了27%, 且高出传统鱼菜共生系统11%. 说明该养殖模式在实现养殖用水零排放的同时, 提高了系统内部营养物质的循环利用水平, 进一步提升了水产养殖生态效益, 对推动水产养殖产业的可持续发展具有重要意义.
针对西北地区露天煤矿排土场土壤肥力低下、植被恢复困难的问题, 通过开展大田试验, 探究不同土壤-植被恢复模式对排土场土壤理化性质和地下生物量的影响. 结果表明: 土壤改良剂 (在上层30 cm土壤中添加保水剂和有机肥) 与人工植被复垦 (牧草复垦或作物复垦或林木复垦) 措施联用1年后, 可以显著提升土壤养分含量和地下生物量, 比添加土壤改良剂后依靠植被自然恢复的方式效果更好; 但土壤改良和植被复垦措施联用在短期内并没有改善土壤pH条件, 对电导率也没有显著影响; 土壤有机质和有效磷含量与地下生物量之间呈现显著的正相关关系. 土壤改良剂与林木复垦联用的方式是最佳的快速提升排土场土壤肥力的修复模式, 可为西北地区露天煤矿排土场的生态修复提供科学参考.
为探究太原市景观水体微塑料的分布特征及生态风险, 于丰水期 (8月) 和枯水期 (11月) 采集了6个公园水体的表层水样, 利用体视显微镜和傅里叶变换红外光谱仪分析微塑料丰度、形态及聚合物组成, 并结合水质参数进行相关性分析及生态风险评估. 结果表明, 枯水期的微塑料丰度 ((17.79±8.41) items/L) 高于丰水期 ((7.75±4.30) items/L), 滨河郊野公园水体因邻近污水处理厂排污口, 丰度显著高于其他区域; 形状特征以纤维状 (79.35%~88.62%)、蓝色 (60.69%~78.64%) 和小粒径 (0.02~2 mm, 84.80%~91.10%) 为主; 主要聚合物成分包括人造丝、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯, 表明城市生活污水和纺织品纤维脱落是主要污染源; 微塑料分布受水文条件与氮磷浓度共同影响, 丰水期的丰度与水温呈负相关 (p<0.05), 枯水期的丰度与氨氮 (${\mathrm{NH}}_4^+ $-N)、硝氮 (${\mathrm{NO}}_3^- $-N)、总磷 (TP) 等呈显著正相关 (p<0.01); 生态风险具有显著的季节性和空间差异, 枯水期森林公园、龙潭公园和晋祠公园水体采样点因高毒性聚合物 (聚丙烯腈和聚氨酯) 积累, 潜在生态风险指数 (Potential Ecological Risk Index, PERI) 显著升高, 风险等级可达Ⅳ—Ⅴ级. 本研究可为北方城市景观水体中微塑料污染状况及风险评估提供参考.
推荐系统的冷启动问题影响网站的推荐质量和用户体验, 同时还存在隐私安全问题, 这已成为该领域最具挑战性的研究热点之一. 针对该问题, 提出了一种集成联邦学习框架的条件变分自编码器模型(FedCVAE), 通过在客户端训练各自的条件自编码器模型, 学习用户、商品及用户交互序列的嵌入表示, 作为骨干推荐模型的输入, FedCVAE在服务器端完成全局模型的聚合更新并下发至客户端, 以指导本地条件自编码器模型更新超参数, 在提高模型处理稀疏数据的推荐准确度的同时, 增强模型的隐私保护能力, 从而有效缓解了推荐系统冷启动问题. 实验结果表明, 在3类典型冷启动场景中, 相较于主流推荐算法, 所提出模型的平均绝对误差指标分别降低了0.8% ~ 5.5%, Hit@5指标分别提升了1.2% ~ 5.7%, 均表现出优越的性能, 实现了更高质量的、兼具个性化体验和隐私保护增强的推荐服务.
平原河网地区农业面源污染来源广泛、构成复杂. 尽管各地已针对该类污染开展多项治理实践, 但如何依据区域特点精准选择适配的治理模式, 仍是当前亟待解决的问题. 以长三角地区为研究区域, 通过实地调研系统梳理该区域农业面源污染治理经验, 提炼形成农田内部生态改造、塘田一体化、农 (林) 湿复合3种核心治理模式. 为深入验证治理成效, 研究进一步聚焦塘田一体化及农 (林) 湿复合模式, 选取上海市青浦区、嘉定区、松江区的农业面源生态治理作为典型案例, 通过监测农田退水集中治理前后的水质变化, 定量分析主要污染物指标的削减率. 为长三角地区农业面源污染的系统化、精准化治理提供数据支撑与实践参考, 也为同类平原河网地区的污染治理模式选择提供借鉴.
为探究马利筋(Asclepias curassavica L.)、垂序商陆 (Phytolacca acinosa R.) 和水毒芹 (Cicuta virosa L.) 提取物对福寿螺 (Pomacea canaliculata) 的毒杀活性、生理损伤及环境毒性效应, 通过浸杀法系统评估其在不同剂量和处理时间下的毒杀效果, 并检测肝脏关键生理指标变化及水质残毒. 结果表明, 3种植物提取物均呈现剂量-时间依赖性毒杀效果, 其中, 马利筋毒力最强 (48 h亚致死浓度 LC50为0.270 mL/L), 是垂序商陆 (0.819 mL/L) 的3.03倍、水毒芹 (1.071 mL/L) 的3.97倍. 福寿螺肝脏生理指标检测显示, 马利筋和水毒芹诱导的毒性损伤最显著, 总蛋白、丙二醛、过氧化氢酶等反映机体健康状态的物质含量下降, 乙酰胆碱酯酶、谷胱甘肽S-转移酶、丙氨酸氨基转移酶等与肝脏的解毒功能密切相关的酶活性上升. 水质残毒结果显示, 马利筋对发光菌抑制率最高 (LC75浓度下达到75%), 垂序商陆的生态风险最低 (LC75浓度下抑制率为56%). 与传统化学杀螺剂相比, 马利筋和垂序商陆提取物均具有较高的生态安全性, 更适合生态友好型防控应用, 具有作为植物源杀螺剂的开发应用潜力.
为了掌握上海环城绿带公园近岸水体福寿螺 (Pomacea canaliculata) 的入侵现状和影响因素, 于2023—2024年对上海环城绿带公园近岸水体进行调查, 分析了福寿螺的时空分布和密度变化. 结果发现, 福寿螺主要分布于宝山区、普陀区、嘉定区、长宁区及浦东新区的公园水体中, 公园水体外源性输入与福寿螺密度有正相关性; 7—9月为福寿螺活动峰值期, 7—8月为产卵高峰期. 对上海环城绿带公园水体的福寿螺密度与环境因子之间的相关性进行了进一步解析, 结果表明, 水温是影响福寿螺分布、活动及繁殖的关键环境因子. 水温和气温与螺密度、卵密度呈正相关; 螺密度与电导率、浊度呈现正相关, 与沉水植物密度、总氮(TN)、硝态氮(NO3–-N)呈现负相关; 卵密度与NO3–-N、溶磷(DP)呈现负相关, 与氨氮(NH3-N)呈正相关. 入侵程度以“零星发生”为主, 部分点位入侵程度甚至达到“严重发生”, 上海环城绿带公园亟需对福寿螺进行防控.
随着深度学习的快速发展, 迁移学习作为一种关键的机器学习策略, 通过复用已有模型知识, 有效应对新问题或新领域, 大幅降低了对大量标注数据的依赖, 同时提升了学习效率. 然而, 在迁移学习过程中, 现有的微调策略均面临训练速度与准确性的权衡问题, 全部微调策略可能减小训练速度, 而部分微调策略则可能影响训练准确性. 因此, 如何优化迁移学习过程, 实现快速高效的迁移学习是目前迁移学习领域亟须解决的关键问题. 为了解决这一问题, 提出了一种双重决策自适应冻结方法: 在迁移学习过程中, 首先, 使用组决策模块对神经网络各个层进行决策, 选出可能需要冻结的层; 然后, 对这些层使用层决策模块进行决策, 确定最终需要冻结的层; 最后, 对这些需要冻结的层进行冻结, 以此最大限度地减少错误冻结的可能性, 提高训练的准确性, 同时增大迁移训练速度. 实验结果表明, 与微调整个网络的传统方法相比, 所提出方法将训练速度提升了1.97倍, 且精度损失却很小; 与只微调最后一层相比, 所提出方法将准确率提高了34.52%, 且训练速度损失很小.
污水处理行业作为关键碳排放源, 其减污降碳协同转型对实现碳中和目标具有重要战略意义. 系统综述了支撑污水处理领域实现碳中和的各类新兴技术, 聚焦生物强化、资源回收与能源自给、新型功能材料、自然与混合系统、数字化协同耦合模式等核心方向, 阐释了不同技术路径的减碳机制与应用价值. 研究发现, 生物强化技术通过革新微生物代谢路径削减温室气体排放与能耗; 资源回收技术将有机污染物转化为清洁能源, 推动处理系统实现能源自给并形成碳汇效应; 新型功能材料通过靶向捕集温室气体、强化电子传递等方式进一步降低碳排放强度; 自然与混合系统依托生态循环实现碳的主动固定与能量再生; 数字化协同耦合模式则通过全流程智能调控, 推动污水处理厂从碳排放主体转型为碳资产生产者. 当前新兴技术规模化应用面临微生物调控困难、监测体系不完善、碳核算标准滞后及经济成本与环境效益失衡等瓶颈. 未来需从技术研发、政策机制、产业生态层面协同发力, 通过强化功能微生物调控、构建模块化技术体系、完善碳交易政策与绿色金融工具等措施, 推动污水处理行业从传统能源消耗端升级为资源产出中枢, 为全球碳中和实践提供系统性解决方案.
在目前窃电检测的实践中, 采用一维用电数据建模的检测性能往往不足, 而使用二维图像训练模型又面临计算成本过高的问题. 为解决这一困境, 提出了一种基于迁移学习与注意力混合神经网络的窃电检测模型. 模型引入迁移学习策略, 在减少ConvNeXt模型训练开销的同时大幅提升了性能. 同时, 模型混合双向长短期记忆网络模型, 通过提取一维负荷时序数据的全局非线性特征补充纠正了ConvNeXt模型的训练. 此外, 模型分别引入了SimAM和多头自注意力机制以提升混合模型的特征表达能力. 在国家电网公开数据集中, 对所提模型进行了实验验证, 结果表明, 相比其他深度学习分类模型, 所提出模型的$ {A_{{{\mathrm{UC}}} }} $、${M_{{\text{AP@100}}}}$、${M_{{\text{AP@200}}}}$和${F_1}$分数都取得了有效的提升, 相比t-LeNet算法, ${F_1}$提升了9.1%.
硝酸盐作为稳定的氮污染物, 广泛存在于水体中, 其含量过高会对生态环境和人类健康造成危害. 异养反硝化技术因其经济高效的特点, 被广泛应用于含氮废水处理. 在该过程中, 碳源作为电子供体至关重要, 当系统内碳源不足时, 需投加外部碳源以保障反硝化效果. 液相碳源反硝化速率高, 因其无需水解或仅需简单转化即可被微生物直接利用, 电子供体转移迅速、路径简单, 反应速度快, 但控制精度要求高, 过量投加易导致出水有机碳超标及二次污染. 固相碳源反硝化速率相对较低, 需先经水解或酶解为小分子有机物方可被利用, 碳源缓慢释放, 电子供体转移路径复杂而更持久稳定, 可减少碳源浪费与二次污染风险. 微生物群落方面, 液相碳源成分单一, 易使依赖该碳源的微生物成为优势菌群, 降低群落多样性. 固相碳源释碳过程复杂, 能富集多样化的功能菌群, 群落多样性更高. 在设备与成本方面, 液相碳源需高精度控制系统, 设备成本较高. 固相碳源流程简单、无需复杂投加设备, 天然材料价格低廉, 合成聚合物成本较高, 可能存在堵塞问题.
为了研究生物种群在复杂环境中的动态行为, 考虑了一个由截尾α-稳定过程驱动的$n$维种群模型. 首先, 建立了一个纯跳情形下的Khasminskii 判别定理; 其次, 讨论了该系统的正则点; 最后, 给出了此类纯跳系统遍历性的一个判别准则.
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