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基于随机森林算法的山东省区域臭氧污染事件中气象条件和排放贡献影响研究

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环境科学研究 2024年第3期37卷 493-501页

作者：龚安保解欢于阳春沈楠驰杜雨飞张坤陈姝芮吴彤管旭李莉山东省生态环境规划研究院国家环境保护陆海统筹生态治理与系统调控重点实验室山东济南250101 上海大学环境与化学工程学院上海200444

山东省作为我国东部的工业大省,近年在经济快速发展的同时也面临着严重的臭氧(O_(3))污染;在不利气象条件的影响下,发生过多次影响范围大、持续时间长的O_(3)污染事件.因此,如何基于地面观测数据剥离气象条件及排放的影响,成为O_(3)污... 详细信息

山东省作为我国东部的工业大省,近年在经济快速发展的同时也面临着严重的臭氧(O_(3))污染;在不利气象条件的影响下,发生过多次影响范围大、持续时间长的O_(3)污染事件.因此,如何基于地面观测数据剥离气象条件及排放的影响,成为O_(3)污染防控政策评估和政策制定中的重要问题.为此,本研究基于2020−2022年山东省地面国控监测站点O_(3)浓度逐时观测数据及对应气象数据,运用随机森林模型对气象条件和排放的贡献进行了剥离;基于沙普利加和模型,定量分析了各气象因子对O_(3)污染的影响;此外,研究中定义了区域O_(3)污染事件,并对事件期间气象条件及排放的影响进行了深入的对比分析.结果表明:2020−2022年山东省3个亚区域O_(3)前体物排放影响呈逐年上升趋势,年变化速率分别为3.3%(鲁西)、7.8%(鲁中)和4.4%(鲁东),2020年和2021年气象条件有利于高浓度O_(3)的消减,导致O_(3)年均浓度下降2.27~8.26μg/m^(3),属于“天帮忙”;而2022年气象条件相对不利,气象条件贡献了O_(3)年均浓度的5.16~10.69μg/m^(3).排放对O_(3)浓度的相对贡献在24个O_(3)区域污染期间与非污染期间较为一致,不利的气象条件是O_(3)污染形成的主要诱因.在各气象因子中,温度和相对湿度是影响O_(3)浓度最主要的气象因素,其中温度的影响最为显著,对O_(3)小时浓度的贡献为33.36~89.61μg/m^(3).研究显示,2020−2022年山东省O_(3)前体物排放贡献的年际变化差异不显著,不利气象条件则是造成O_(3)污染的重要因素,后续应更加重视在高温低湿条件下的O_(3)污染防控工作.

关键词：随机森林沙普利加和山东省臭氧排放贡献气象条件贡献

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我国北方冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性

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地球化学 2022年第2期51卷 243-250页

作者：林秋寒陈姝芮屠征波张剑刘磊李卫军浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 山东省生态环境规划研究院山东济南250000 杭州市生态环境科学研究院浙江杭州310000

我国北方冬季气溶胶中有机物所占比重大,对其气候效应、人体健康及大气环境影响进行评估是大气化学研究的热点问题。为了探究冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性,本研究利用透射电镜发现北方冬季灰霾中一次有机颗粒较为普遍,根据内混... 详细信息

我国北方冬季气溶胶中有机物所占比重大,对其气候效应、人体健康及大气环境影响进行评估是大气化学研究的热点问题。为了探究冬季灰霾主要有机单颗粒类型及耐热性,本研究利用透射电镜发现北方冬季灰霾中一次有机颗粒较为普遍,根据内混颗粒物的化学组分差异将其分为三种:有机物–矿物颗粒(3%)、有机物–烟尘颗粒(16%)和有机物–二次无机盐颗粒(81%)。此外,本研究还使用管式炉对采集的大气单颗粒样品进行高温加热,再利用透射电镜对加热后的几类典型有机单颗粒形貌和组分特征进行原位跟踪分析。结果显示,近圆形一次有机物经过300℃和500℃加热过程之后,形貌特征无明显变化,表明该类一次有机颗粒具有耐高温特性;半透明穹顶状有机物在300℃下粒径增大且颜色更加透明,表明在此温度下该类颗粒中大部分有机组分能够挥发;将具有有机包裹层的颗粒物在室温及300℃下的形貌特征对比测量,发现虽然二次有机包裹层留有部分痕迹,但是大部分已挥发,进一步升温至500℃时,半透明穹顶状的有机物和有机包裹层在高温过程中挥发完毕。本研究证明北方冬季燃煤排放的圆形一次有机物含有大量的难挥发耐热有机组分,外场观测和实验室分析应考虑此类一次有机颗粒的耐高温特性,从而更准确地对我国北方冬季大气有机物进行定量和溯源分析。

关键词：灰霾有机气溶胶单颗粒分析形貌特征耐热性

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华北平原冬季常见灰霾中有机气溶胶单颗粒的研究

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华北平原冬季常见灰霾中有机气溶胶单颗粒的研究

作者：陈姝芮山东大学

学位级别：硕士

有机气溶胶能够影响大气颗粒物的物理化学特性,如粒径、光学特性和吸湿性等,进而通过对太阳光的散射和吸收影响大气能见度和气候变化。当前大量的研究主要集中针对中国华北地区重度灰霾大气中气溶胶的物理化学特性,却忽略了发生最频繁... 详细信息

有机气溶胶能够影响大气颗粒物的物理化学特性,如粒径、光学特性和吸湿性等,进而通过对太阳光的散射和吸收影响大气能见度和气候变化。当前大量的研究主要集中针对中国华北地区重度灰霾大气中气溶胶的物理化学特性,却忽略了发生最频繁的轻及中度霾中气溶胶颗粒的物理化学特性。近20年,中国华北平原频繁发生轻及中度霾,这些颗粒物中占比最大的有机物气溶胶的形貌和混合状态目前还未知。基于此,了解轻及中度霾中大气气溶胶的物理化学特性,对进一步评估它们对气候和人体健康的影响具有重要的科学意义。本研究于2014年12月13至23日进行了一次大规模区域性气溶胶外场观测实验,采样地点选择在城市点-济南(S1)、高山站点-泰山(S2)和区域性污染的大气背景点-长岛(S3)。本研究采集了气溶胶单颗粒样品和PM2.5样品,应用离子色谱分析仪和OCEC分析仪分析了各采样点灰霾天及清洁天的无机水溶性离子组分和OC、EC浓度。针对单颗粒样品分析,本研究使用带能谱的透射电子显微镜(TEM-EDX)、原子力显微镜(AFM)和纳米二次离子质谱分析仪(NanoSIMS)等微观分析仪器,分析了华北平原轻及中度灰霾中有机物气溶胶单颗粒的粒径、形貌和混合状态。该研究还进一步结合气流后向轨迹(HYSPLIT)模型获得华北平原轻及中度霾中有机气溶胶来源及老化过程,并对不同采样点有机物的特性进行对比分析。此外,本研究初步探索了华北平原冬季轻及中度霾大气中几种典型有机气溶胶颗粒物的耐热特性。透射电镜分析结果显示,在灰霾期间颗粒物的主要类型有六种:硫酸盐(包括钾盐和硫酸铵)、金属、飞灰、矿物颗粒、烟尘和有机物。其中,含有机物的颗粒物在所有灰霾样品(共5090个单颗粒)中最为丰富,占比约为70%。基于有机颗粒的形貌特征,将其分为六种类型:圆形(类型1)、近圆形(类型2)、不规则状(类型3)、半透明穹顶状(类型4)、溅射状(类型5)和有机包裹物(类型6)。华北平原轻及中度霾大气中类型1-3的有机物占比最大,并且大部分是内部混合于非有机气溶胶。基于透射电镜的较高分辨率,本研究发现华北平原冬季区域性灰霾中约86%的有机物内部混合于非有机气溶胶,如烟尘、矿物、金属、飞灰和硫酸盐颗粒。根据混合组分的不同,将有机物内混颗粒分为四类:有机物-烟尘颗粒混合颗粒、有机物-飞灰/金属混合颗粒、有机物-硫酸盐混合颗粒和有机物-矿物混合颗粒。研究结果显示,约83%的类型1-4有机物与烟尘颗粒、矿物、金属和硫酸盐颗粒发生内混,只有17%的类型1-4有机物是外部混合,而类型5-6有机物都是与无机盐以内混形式存在。S2和S3采样点采集的含有机物的单颗粒粒径分析显示二者颗粒物的粒径峰值一致,约400nm,而S1站点则是在600nm。此结果表明本地源直接排放的含有机物颗粒粒径比长距离传输后的颗粒粒径大。本研究中,进一步获得三个采样点采集的类型1-3有机物的粒径分布,结果显示在同一灰霾事件中类型1-3有机物的粒径峰值是一致的(约350nm)。本研究发现华北平原同一灰霾事件中不同采样点的有机物来源具有很大相似性。本研究讨论了华北平原区域性轻及中度霾中有机气溶胶颗粒物的来源。结果显示冬季华北平原大量存在的类型1-3有机物是由缺乏控制措施的家用燃炉或小型锅炉燃煤或燃烧秸秆所排放,尤其是具有高圆度和低长宽比的近圆形有机物占比较大,它们是在燃煤或秸秆燃烧排放出来的污染烟气的冷却过程中形成。本研究中为了评估有机物的来源,与室内实验进行结合,采集实验室燃煤和秸秆燃烧排放出来的新鲜颗粒物,对比分析了灰霾大气、燃煤及秸秆燃烧产生的有机物中Si、O、C的比值。结果发现71%的类型1-3有机物与燃煤排放的有机物相符。本研究结果显示在华北平原,缺乏控制措施的家用燃炉或小型锅炉的燃煤污染物排放是个从城市至农村广泛存在的污染源。此外,本研究分析了华北平原有机气溶胶的老化过程,发现有机包裹物的平均厚度从S1至S2至S3显示出微弱的增长,或间接表明低湿度条件下轻及中度霾大气中气溶胶和气体之间的非均相反应和光化学反应的程度较弱。这与本研究中发现的一次有机物(类型1-3)占比较高,二次有机物(类型6)占比较小的结果相一致。本研究对华北平原冬季轻及中度霾大气中几种典型有机气溶胶单颗粒的耐热特性做了研究,结果发现经过300摄氏度及500摄氏度的加热过程之后,类型1圆形有机物的形貌相对稳定,类型6有机包裹物的厚度变薄。有机物-烟尘混合颗粒在温度为300度至500度的加热过程中粒径缩小。类型4穹顶状有机物含有300度下挥发和不挥发的有机物,类型5溅射状有机物含有在500度下挥发和不挥发的有机物。对于类型5溅射状有机物和类型6有机包裹物中混合的无机盐则在加热至300摄氏度的过程中挥发完全。本论文研究了华北平原冬季常见灰霾中有机气溶胶单颗粒的物理化学特性,通过分析灰霾大气中有机物

关键词：有机气溶胶单颗粒冬季轻及中度霾华北平原燃炉透射电镜

康复机器人具有速度决策的每步限时学习控制方法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2679-2684页

作者：单芮孙平王硕玉沈阳工业大学人工智能学院高知工科大学智能机械系统工程学院

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型... 详细信息

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型,通过比较康复训练机器人当前的运动速度和训练者的实际步行速度,提出机器人运动速度的决策方法,从而使康复者在主动训练模式下实现人机速度协调运动;进一步,利用机器人决策的运动速度和动力学模型建立跟踪误差系统,提出有限学习时间的迭代控制方法,并基于Lyapunov理论验证跟踪误差系统的有限时间稳定性.仿真对比分析和实验结果表明,所提出的速度决策方法和跟踪控制方法能使人机系统协调地进行主动模式的康复训练.

关键词：康复步行训练机器人每步限时学习运动速度决策迭代学习控制人机速度协调主动康复训练

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美声技巧在音乐剧演唱中的运用

美声技巧在音乐剧演唱中的运用

作者：陈姝月上海音乐学院

学位级别：硕士

21世纪的现在可以说是中国音乐剧的泡沫时期,各种各样题材并且以商业盈利形式为主的音乐剧在市场上大量涌现,浮华所致,似乎人人都可以成为“音乐剧演员”,较好的市场环境模糊了身为一个音乐剧演员应该必备的演唱基础与演唱训练。但其实... 详细信息

21世纪的现在可以说是中国音乐剧的泡沫时期,各种各样题材并且以商业盈利形式为主的音乐剧在市场上大量涌现,浮华所致,似乎人人都可以成为“音乐剧演员”,较好的市场环境模糊了身为一个音乐剧演员应该必备的演唱基础与演唱训练。但其实不仅是耳熟能详的教科书级经典音乐剧《歌剧魅影》或者黄金时期的音乐剧,其实许多当代新鲜涌现的音乐剧的唱段,在演员有美声技巧的支持下能演唱地更加出彩。笔者根据两首风格不同的音乐剧曲目作为实例:美国百老汇关于男女爱情关系的音乐剧《I love you》中的片段“催泪弹”、摇滚风格的全女班音乐剧《Lizzie》中的片段“在Borden之家”,延伸出这些音乐剧中所使用到的不同风格的唱法,再结合笔者自身学习以及实践的经验,来阐述美声唱法在音乐剧演唱中的作用。

关键词：音乐剧演唱音乐剧唱法美声演唱美声技巧

基于AcF-gcForest的金融市场尾部风险预警

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基于AcF-gcForest的金融市场尾部风险预警

作者：陈姝华上海师范大学

学位级别：硕士

超分子溶剂的制备与表征及其在农残萃取中的应用

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超分子溶剂的制备与表征及其在农残萃取中的应用

作者：陈姝蓉长春工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着生活水平和食品安全意识的提高,我国人民越来越重视食品中的农药残留问题。而农残萃取和检测方法作为保障食品安全最重要的一环,其分析结果的准确性与稳定性至关重要。但食品基质的化学成分复杂,其中蛋白质、脂肪酸和多糖等... 详细信息

近年来,随着生活水平和食品安全意识的提高,我国人民越来越重视食品中的农药残留问题。而农残萃取和检测方法作为保障食品安全最重要的一环,其分析结果的准确性与稳定性至关重要。但食品基质的化学成分复杂,其中蛋白质、脂肪酸和多糖等大分子物质不仅会对农残目标物的分析结果产生严重干扰,还会对分析仪器造成污染和损坏,严重影响了农残分析的准确性和时效性。因此,建立一种高效、简便、绿色环保的样品前处理方法,是实现复杂食品基质中农残萃取与检测的关键。本文选择了一种新型的萃取溶剂——超分子溶剂,代替传统的有机溶剂和有机合成材料,结合液相微萃取技术,实现了对不同基质中苯脲类除草剂和拟除虫菊酯类杀虫剂的萃取与富集。以离子液体为原料制备的超分子溶剂具有分散性好、萃取效率高、色谱性能好、毒性低的优点。基于超分子溶剂的液相微萃取技术可成功用于水、果汁、牛奶和烟草中除草剂和杀虫剂的萃取与富集。论文的主要内容如下:第一章,介绍了样品前处理技术的研究现状和目前常用的农药残留检测的方法,以及超分子溶剂的制备原理、特性和应用。第二章,建立了基于原位反应的超分子溶剂结合分散液液微萃取法,应用于饮用水、环境水、果汁和牛奶等多种液体样品中苯脲类除草剂的萃取。使用亲水性的三丁基辛基溴化膦与阴离子交换剂六氟磷酸铵在微波辅助下通过原位反应制备一种新型的超分子溶剂,同时完成了超分子溶剂的自组装和对目标分析物的提取、分离和富集。本研究通过差示扫描量热仪、热重分析仪、核磁、红外光谱、扫描电镜以及荧光倒置显微镜等手段对所制备的超分子溶剂的物理性质、结构特点、表面形貌和稳定性进行了表征,并讨论了超分子溶剂的萃取机理。通过单因素实验优化了萃取条件,研究了基质效应、富集因子、绿色度评价、方法学评估,并进行实际样品分析。实验结果表明,本方法的检出限和定量限分别为0.13-0.19μg L和0.45-0.65μg L,四种苯脲类除草剂的富集因子在37.1-72.8的范围内,可适用于水、果汁和牛奶中苯脲类除草剂的富集和检测。第三章,首次使用三丁基十六烷基膦四氟硼酸盐和柠檬酸钠制备了一种新型温度响应型超分子溶剂,并成功建立了温度响应型超分子溶剂分散液液微萃取法用于烟草样品中拟除虫菊酯类杀虫剂的萃取。使用柠檬酸钠制备的温度响应型超分子溶剂可以在萃取过程中大大降低对实验人员和环境的危害,更符合绿色化学的理念。通过密度计、p H计、差示扫描量热仪、热重分析仪研究了超分子溶剂的物理性质和热稳定性,使用扫描电子显微镜观察了超分子溶剂的微观表面形貌,通过荧光倒置显微镜研究了超分子溶剂的疏水性,并探讨了超分子溶剂的形成机理和萃取机理。通过单因素实验获得了最佳的萃取条件,并进行了方法学评价和实际样品分析。实验结果表明,目标物在线性范围内具有良好的线性关系（R>0.9998）,五种拟除虫菊酯类杀虫剂的检出限和定量限分别为0.25-0.50μg L和0.85-1.65μg L,可应用于实际烟草样品中拟除虫菊酯类杀虫剂的萃取与检测。

关键词：离子液体超分子溶剂高效液相色谱苯脲类除草剂拟除虫菊酯类杀虫剂

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黄河流域能源生态效率及其影响因素研究

黄河流域能源生态效率及其影响因素研究

作者：陈姝欢内蒙古财经大学

学位级别：硕士

黄河流域是中华文明的核心发源地之一,是我国重要的生态屏障和经济带。黄河流域拥有得天独厚的资源优势,是我国工业发展和经济发展的重要阵地,改革开放以来,黄河流域经济高速增长,物质财富和经济规模一片向好,但由于产业结构不合理、经... 详细信息

黄河流域是中华文明的核心发源地之一,是我国重要的生态屏障和经济带。黄河流域拥有得天独厚的资源优势,是我国工业发展和经济发展的重要阵地,改革开放以来,黄河流域经济高速增长,物质财富和经济规模一片向好,但由于产业结构不合理、经济发展方式粗放等问题,导致黄河流域能源、经济、生态和社会之间不平衡问题日益凸显。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》指出要着力改善黄河流域生态环境,促进全流域高质量发展。能源生态效率兼顾了能源、经济、生态三个方面,本文将社会福利融入3E系统,构建能源-经济-生态-社会复合系统,以地级市为单位,测算黄河流域能源生态效率并分析其影响因素,既有利于提出科学合理的意见,在发展经济的同时助力黄河流域能源利用效率提升,又有利于响应国家政策,推动黄河流域的高质量、可持续发展。本文首先利用非期望产出SBM模型,将环境污染考虑在内,测算黄河流域51个地级市的能源生态效率,并探究其时空特征和收敛特性,结果表明:黄河流域地级市的能源生态效率水平总体偏低,各省仅有省会城市能源生态效率水平较高;黄河流域全流域、上游和中游地区的能源生态效率的差距均在缩小,存在σ收敛趋势;上游、下游地区城市的能源生态效率呈不断缩小的趋势,下游地区的收敛速度较慢;中游地区的能源生态效率的差距有进一步扩大的趋势。其次考虑模型的内生性问题,运用系统GMM回归模型,分别从区域异质性、能源禀赋异质性以及产业结构异质性三个角度,分析黄河流域能源生态效率的影响因素。区域异质性结果表明:技术进步、城镇化程度对能源生态效率存在显著的正向作用,中下游地区受经济体制和能源禀赋的影响较为显著,能源消费结构和产业结构对能源生态效率有负向影响。能源禀赋异质性结果表明:能源消费结构对能源富集区与非富集区的能源生态效率负向影响均最大,能源禀赋对能源非富集区能源生态效率的影响较显著。产业结构异质性结果表明:技术进步、城镇化度和对外开放度均对第二产业城市能源生态效率存在明显作用。最后针对黄河流域发展和能源生态效率水平,从黄河流域整体、区域以及地级市三个方面提出以下建议:从整体角度,建立健全黄河流域一体化发展机制;加快创新,以新技术赋能传统产业、催化新产业;持续优化调整黄河流域能源产业结构,积极培育绿色发展新动能。从区域角度,上游聚焦清洁能源和生态产品供给,积极推动能源结构向清洁化、低碳化发展;中下游着力提升生产效率和能源利用效率,实现绿色转型发展。从地级市角度,推动资源型城市绿色发展,发挥中心城市辐射带动作用,挖掘旅游城市的绿色发展潜力。

关键词：黄河流域能源生态效率影响因素非期望产出SBM模型

单分子荧光原位杂交(smFISH)技术及应用

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生物化学与生物物理进展 2024年第6期51卷 1239-1255页

作者：芮涵孙正龙关淼昆明理工大学省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室昆明650500 深圳湾实验室生物影像实验室深圳518107 昆明理工大学生命科学与技术学院昆明650500

单分子荧光原位杂交(single-molecule fluorescence in situ hybridization,smFISH)技术是一种通过用偶联荧光基团的寡核苷酸探针,对固定细胞或组织中单个mRNA分子进行成像的方法。smFISH可对RNA进行定位、定量,以此对目标转录本进行实... 详细信息

单分子荧光原位杂交(single-molecule fluorescence in situ hybridization,smFISH)技术是一种通过用偶联荧光基团的寡核苷酸探针,对固定细胞或组织中单个mRNA分子进行成像的方法。smFISH可对RNA进行定位、定量,以此对目标转录本进行实时研究。sm FISH适用于细胞、组织切片等多种类型生物样本。近年来,多种基于基础smFISH的改进技术被发明,进一步促进了该技术的实际应用。smFISH良好的RNA单分子可视化能力,使得其在发育生物学、神经生物学及肿瘤生物学等基础生物学科中得到了广泛的应用。本文综述了smFISH技术基本原理、smFISH技术的局限性、smFISH衍生技术方法、smFISH在不同生物学科中的应用进展,并对smFISH技术的发展前景做出展望。

关键词：单分子荧光原位杂交寡核苷酸探针 RNA 成像

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