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石家庄城市和郊区河流沉积物可移动遗传元件时空差异与影响因素

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环境科学 2024年

作者：陈昊达高赛王琳静赵波卢梦淇宋圆梦崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室

随着抗生素在医疗和农业中的广泛使用，环境中抗生素抗性基因(ARGs)的扩散已严重威胁生态平衡和人类健康，特别是其在促进多重抗药性病原体的兴起中所起的作用。河流环境作为ARGs和与之紧密相关的可移动遗传元件(MGEs)的主要传播途径，... 详细信息

随着抗生素在医疗和农业中的广泛使用，环境中抗生素抗性基因(ARGs)的扩散已严重威胁生态平衡和人类健康，特别是其在促进多重抗药性病原体的兴起中所起的作用。河流环境作为ARGs和与之紧密相关的可移动遗传元件(MGEs)的主要传播途径，其研究意义重大。MGEs通过促进ARGs在细菌群体中的水平转移，加剧了抗性基因的扩散。尽管已有研究探讨了MGEs与ARGs之间的相互作用，但关于河流中MGEs的时空分布差异及其驱动因素的研究仍相对不足。因此，选取石家庄内2条郊区河流(共6个采样点)和3条城市河流(共9个采样点)作为研究对象，于2020年12月及2021年4月分别采集沉积物样本。通过运用宏基因组测序技术，本研究深入比较和分析了城市与郊区河流沉积物中MGEs的时空分布特征及其影响因素。结果表明：①12月在城市和郊区河流中分别检出1738种(60572 RPKM)和1604种MGEs(26916 RPKM)；4月在城市和郊区河流中分别检出1790种(74354 RPKM)和1631种MGEs(32062 RPKM)；②城市河流MGEs种类和丰度>郊区河流MGEs种类和丰度，4月MGEs种类和丰度>12月MGEs种类和丰度；③在石家庄城市和郊区河流沉积物中ISPa38、IS26和tnpA是河流间差异最显著的典型MGEs；④PCoA和NMDS分析显示城市和郊区河流中MGEs均存在显著时空差异；⑤相关分析和共现结果表明，城市河流中MGEs丰度主要与抗生素浓度、工业企业、污水处理厂、总人口、畜牧业和水产养殖呈现显著正相关；郊区河流中MGEs丰度主要与抗生素浓度、畜牧业、水产养殖和总人口呈现显著正相关。总体而言，通过比较城市和郊区河流中MGEs的时空异质性，识别城市和郊区河流中MGEs的主要驱动因素，可为后续不同河流中抗生素抗性风险管控提供数据支撑。

关键词：可移动遗传元件(MGEs) 时空分布宏基因组城市河流郊区河流社会经济因子

典型城市不同河流沉积物中抗生素抗性基因的时空分布特征:以石家庄为例

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环境科学 2024年第6期45卷 3176-3185页

作者：赵波宋圆梦卢梦淇白寅虎陈昊达高赛王琳静张璐璐崔建升河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050000 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050000 河北省水利规划设计研究院有限公司石家庄050021

河流是抗生素抗性基因(ARGs)的重要储库.然而,目前有关河流中ARGs的研究多集中在其时空分布,而较少对同一区域城市和农村河流中ARGs的种类和丰度进行比较.鉴于此,以石家庄市不同河流为例,分别在2020年12月和2021年4月,选取了2条农村河流... 详细信息

河流是抗生素抗性基因(ARGs)的重要储库.然而,目前有关河流中ARGs的研究多集中在其时空分布,而较少对同一区域城市和农村河流中ARGs的种类和丰度进行比较.鉴于此,以石家庄市不同河流为例,分别在2020年12月和2021年4月,选取了2条农村河流和3条城市河流,布设了15个采样点,采集了各个样点的沉积物,运用宏基因组测序技术分析了各样点沉积物中ARGs的种类和丰度,比较了城市和农村河流沉积物中ARGs的时空差异.结果表明:①在城市和农村河流中分别检出162种(4 776±4 452,丰度,下同)和79种ARGs(1 043±632),ARGs种类和丰度均呈城市>农村的趋势;②在城市河流中磺胺类(SAs,27%)、氨基糖苷类(AGs,26%)和多药类(MDs,15%) ARGs的相对丰度最高;而在农村河流中MDs类ARGs的相对丰度最高(65%),且城市河流中ARGs的复杂程度高于农村河流.③城市河流中SAs、AGs、MDs、四环素类(TCs)、利胆醇类(PNs)、大环内酯类(MLS)、β-内酰胺类(β-lactams)和二氨基嘧啶类(DAPs)ARGs间呈显著正相关(P <0.01),而糖肽类(GPs)ARGs与各类ARGs呈显著负相关(P <0.05和P <0.01);而在农村河流中MDs和SAs类ARGs呈显著正相关(P <0.05),氨基香豆素类(ACs)ARGs与肽类(PTs)、利福霉素类(RMs)和磷霉素类(FMs)ARGs呈显著负相关(P <0.05和P <0.01);④在时间分布上,城市河流12月和4月分别检出162种(4 776±4 452)和148种(5 673±5 626)ARGs;而农村河流12月和4月分别检出79种(1 043±632)和46种(467±183)ARGs;⑤RDA分析结果表明,城市和农村河流中的ARGs均呈时间分布差异;相关分析表明城市河流主要与工业企业数量显著相关,而农村河流则主要与牧业产值显著相关.总体而言,通过比较城市和农村河流中ARGs的时空异质性,识别其主要社会影响因子,可为后续河流中ARGs风险管控提供数据支撑.

关键词：抗生素抗性基因(ARGs) 时空分布宏基因组城市河流农村河流社会经济因子

基于多特征交叉融合孪生网络的SAR影像地震滑坡识别

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：陈立福金昱忱李振洪宋闯王小华陈昊达刘亚武赵俊淇长沙理工大学电气与信息工程学院长安大学地质工程与测绘学院长安大学地学与卫星大数据研究中心自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室

由地震引发的群发性大规模地震滑坡是一类非常严重的震后次生灾害，会造成严重的人员伤亡和巨大的经济财产损失。地震发生后迅速准确地识别出这些地震滑坡，可为国家应急部门评估灾害程度和制定救灾措施提供非常重要的信息指导。SAR具... 详细信息

由地震引发的群发性大规模地震滑坡是一类非常严重的震后次生灾害，会造成严重的人员伤亡和巨大的经济财产损失。地震发生后迅速准确地识别出这些地震滑坡，可为国家应急部门评估灾害程度和制定救灾措施提供非常重要的信息指导。SAR具有全天时全天候成像特性，但由于地震滑坡背景极为复杂，在SAR影像中特征不显著，因此目前识别效果较差。对此，本文提出了一个使用SAR图像进行滑坡识别的差异特征与聚合特征交叉融合孪生网络(Difference and Aggregated feature Cross fusion Siamese Network，DACS-Net)。该网络由编码-解码结构组成，编码器采用孪生结构的特征提取网络对地震前后的SAR图像进行不同分辨率的特征提取。解码器中通过构建多尺度差异特征和聚合特征生成模块，对不同尺度地震滑坡的特征图进行差异提取与特征聚合，以此来充分表征地震滑坡特性；最后通过提出的多特征交叉融合模块对不同尺度的聚合特征和差异特征进行密集连接逐层解码，提升细节特征与语义特征的提取性能，最终得到识别结果。利用哨兵一号数据对巴布亚新几内亚和米林地震滑坡进行了实验，独立测试实验的滑坡识别精度为：PA分别可达70.75%和76.5%，Recall分别可达60.92%和71.2%，F1 Score分别为65.46%和74.0%，OA分别为91.0%和86.1%。利用该网络，地震滑坡发生后可利用SAR影像迅速识别滑坡区，进行灾害应急响应。

关键词： SAR图像地震滑坡目标识别深度学习孪生网络

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通州区集中式饮用水源水质与健康风险评价

环境科学学报 2024年第8期44卷 279-287页

作者：卢梦淇常帅宋圆梦赵波高赛陈昊达王琳静崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室

地下水作为通州区的主要供水水源，探究地下水水质状况及健康风险对该地区可持续发展至关重要.以通州区地下水为研究对象，筛选了32个集中式饮用水源地，运用熵权水质指数(EWQI)和健康风险评估模型进行水质评价及风险评估，并运用绝对... 详细信息

地下水作为通州区的主要供水水源，探究地下水水质状况及健康风险对该地区可持续发展至关重要.以通州区地下水为研究对象，筛选了32个集中式饮用水源地，运用熵权水质指数(EWQI)和健康风险评估模型进行水质评价及风险评估，并运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)进行风险来源解析.结果表明：(1)样品各水质指标浓度全部符合《地下水质量标准(GB/T14848-2017)》Ⅲ类标准；NO3-、Cu和Zn的变异系数介于1.48～3.56，局部富集程度高；无机盐SO42-浓度呈南部高北部低的趋势；而As浓度呈北部高南部低的趋势.(2)研究区EWQI值范围为27.76～49.18，平均值为39.64，整体为Ⅰ级，全部达到优秀.(3)健康风险评价显示As存在潜在致癌风险，在相同环境下儿童比成人暴露风险更高.(4)地质环境和水文地球化学演化为As的主要来源，贡献占比高达85.70%.为保障通州区居民地下水饮用安全，As应当作为今后地下水优先控制的物质.

关键词：通州区集中式饮用水熵权水质指数(EWQI) 健康风险评价绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)

非晶合金-取向硅钢组合铁心结构设计及其磁-振动特性分析

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2925-2936页

作者：陈昊李琳新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,... 详细信息

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,提出一种基于自由参数扫描法的组合铁心结构设计方法。首先,根据非晶合金-取向硅钢组合铁心结构特点,建立组合铁心的等效双非线性磁路模型;其次,采用磁路法迭代求解组合铁心的磁通密度分布,并制定组合铁心的结构设计流程;最后,根据结构设计结果制作了组合铁心的实验模型,采用实验和有限元仿真结合的方法分析了其磁-振动特性,验证了所提设计方法的准确性,并与传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心进行对比分析,阐述了组合铁心的优势。

关键词：非晶合金-取向硅钢组合铁心自由参数扫描法结构设计双非线性磁路模型磁-振动特性

白洋淀典型抗生素的源解析及其特定源风险评估

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环境科学 2023年第9期44卷 4927-4940页

作者：宋圆梦赵波卢梦淇赵鑫宇陈慧陈昊达高赛王琳静崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018

目前我国湖泊中抗生素污染形势严峻,研究多集中于抗生素的时空分布与风险评价等,而有关源解析的研究则较少.鉴于此,选取白洋淀为研究区,探究典型抗生素的污染来源及其特定源风险.运用高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS)测定样品中的四环素... 详细信息

目前我国湖泊中抗生素污染形势严峻,研究多集中于抗生素的时空分布与风险评价等,而有关源解析的研究则较少.鉴于此,选取白洋淀为研究区,探究典型抗生素的污染来源及其特定源风险.运用高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS)测定样品中的四环素类(TCs)、磺胺类(SAs)和喹诺酮类(QNs)抗生素,并运用正定矩阵因子分解(PMF)模型和风险商值法(RQ)相结合的方法对典型抗生素进行源解析和特定源风险评估.结果表明:①水体和沉积物中抗生素含量范围分别为ND~2 635 ng·L^(-1)和ND~259.8 ng·g^(-1);②就水体中抗生素浓度的空间分布而言,QNs呈“西高东低”,SAs呈“中部高、南北低”,TCs呈“中部低、南北高”的分布特征;就沉积物中抗生素含量的空间分布而言,QNs呈“中部高,东西低”,而SAs和TCs均呈“西高东低”的分布特征;③就抗生素的来源而言,水产养殖(33.2%)占比最高,其次为污水处理厂(29.2%)、畜禽养殖(18.9%)和生活污水(18.7%);④就生态风险而言,恩诺沙星(ENR)和氟甲喹(FLU)处于中高风险水平;⑤就特定源风险的空间分布而言,除S1处水产养殖处于高风险水平,其余样点各源均处于中低风险水平;就源的种类而言,水产养殖处于中高风险水平,其余各源均处于中低风险水平.因此,针对白洋淀抗生素的主要来源及其特定源风险等级,需采取更为精准科学的抗生素风险管控.

关键词：白洋淀抗生素空间分异源解析特定源风险 PMF模型

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

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环境科学 2023年第9期44卷 4884-4895页

作者：陈慧赵鑫宇常帅宋圆梦卢梦淇赵波陈昊达高赛王琳静崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估... 详细信息

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明:①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为:Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ(Fe)和ρ(Pb)的均值分别为260.3μg·L^(-1)和10.01μg·L^(-1);根据单因子和内梅罗指数,Pb、 Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2 560μg·L^(-1);就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高(2 560μg·L^(-1)),而在S9处最低(47.30μg·L^(-1));③污染源解析结果表明:工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大(47.83%);④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁(HI>1)外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平(HI<1),而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险(成人:52.46%,儿童:52.45%)和致癌风险(成人:65.22%,儿童:65.69%)的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.

关键词：华北平原城市地下水重金属源解析健康风险

基于xDeepFM模型的关键核心技术识别及竞争态势分析——以通信设备制造产业为例

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情报杂志 2024年

作者：胡川陈昊中南财经政法大学工商管理学院

[研究目的]基于“逆变”情景,通过对通信产业的关键核心技术进行识别,以探寻逆变动力源及其竞争态势演化。[研究方法]梳理关键核心技术的定义、特征及识别方法,选取诺基亚、爱立信、华为及中兴4家通信设备企业自1984年起在全球申请的百... 详细信息

[研究目的]基于“逆变”情景,通过对通信产业的关键核心技术进行识别,以探寻逆变动力源及其竞争态势演化。[研究方法]梳理关键核心技术的定义、特征及识别方法,选取诺基亚、爱立信、华为及中兴4家通信设备企业自1984年起在全球申请的百万条专利为样本,构建基于因子分解机的深度预测神经网络模型(xDeepFM),实现关键核心技术识别与竞争态势分析。[研究结论]基于xDeepFM构建的识别模型能够有效在浩繁的专利数据中完成关键核心技术识别。通过对识别后的关键核心技术进行主题分析,评估通信产业关键核心技术竞争态势,为识别关键核心技术特征、打赢关键核心技术攻坚战提供情报支持。

关键词：关键核心技术技术识别通信产业专利数据指标体系 xDeepFM 竞争态势分析

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一种列车制动信号无线传输通讯系统设计

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1579-1590页

作者：梁轩鸣陈昊苓张兵西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

在铁路运输趋于高速和重载的背景下,重载列车传统空气制动系统仅能适用于单元式重载列车,并且后期维护相对不便,且在制动时会带来过大的车钩纵向力,影响行车安全,因此具有高带宽、低延迟、维护便捷等优点的无线制动系统应运而生。为了... 详细信息

在铁路运输趋于高速和重载的背景下,重载列车传统空气制动系统仅能适用于单元式重载列车,并且后期维护相对不便,且在制动时会带来过大的车钩纵向力,影响行车安全,因此具有高带宽、低延迟、维护便捷等优点的无线制动系统应运而生。为了解决上述问题,立足于制动系统制动信号的无线传输,基于嵌入式技术设计了一套制动信号无线传输通讯系统。硬件方面,以STC8H8K64U作为主控芯片完成通讯系统的原理图设计,主要包括电源模块、CAN(Controller Area Network,控制器局域网)网络模块、GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务技术)模块、无线网络LoRa(Long Range Radio,远距离无线电)模块等,并且对硬件进行抗干扰处理。软件方面,完成STC8的外设驱动程序设计、LoRa无线网络模块的程序设计以及装置与系统之间通讯协议的自定义。基于以上设计,完成通讯系统的调试与测试工作,对无线网络模块LoRa的通讯距离进行测试,通过建立动力学模型和线路试验来对比使用传统空气制动方案制动与使用制动信号无线传输通讯系统制动方案下的制动波速以及车钩纵向力。测试和试验结果表明:系统各模块功能正常,能有效完成与车辆控制装置和远程控制平台之间的数据交互;有行人、树木、建筑等遮挡物时,无线网络模块LoRa的通讯距离为400 m;使用制动信号无线传输通讯系统在列车制动时可有效提升制动波速,减小车钩纵向力。研究结果可为重载列车的制动系统设计提供参考。

关键词：重载列车无线制动 LoRa 嵌入式制动波速车钩纵向力