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基于可解释机器学习的青藏高原草地物候变化多因素影响分析

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环境科学 2024年第6期45卷 3375-3388页

作者：刘慧文刘欢胡鹏彭辉王硕中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学海洋环境地质工程山东省重点实验室青岛266100

气候变化背景下,青藏高原植被物候发生显著改变.然而,影响物候的水热因素众多,目前较少有研究关注多因素对青藏高原物候的影响效应,导致对青藏高原物候变化机制认识不足.为此,研究通过遥感数据解译,在对2002~2021年青藏高原草地物候时... 详细信息

气候变化背景下,青藏高原植被物候发生显著改变.然而,影响物候的水热因素众多,目前较少有研究关注多因素对青藏高原物候的影响效应,导致对青藏高原物候变化机制认识不足.为此,研究通过遥感数据解译,在对2002~2021年青藏高原草地物候时空变化特征分析的基础上,聚焦降水、气温、海拔和土壤等多方面,利用可解释机器学习方法(SHAP)揭示物候变化的主导因素,并量化分析多因素对物候的交互影响.结果表明:①青藏高原分别有56.32%、67.65%和65.50%的草地表现出生长季开始时间(SOS)提前、生长季结束时间(EOS)延迟和生长季长度(LOS)延长趋势;②青藏高原草地SOS和LOS主要受水分条件影响,3月0~10 cm土壤水分对SOS提前和LOS延长起促进作用的范围分别在10~25 kg·m^(-2)和15~25 kg·m^(-2)之间,峰值分别在20 kg·m^(-2)和18 kg·m^(-2)左右;EOS则主要受温度影响,9月和10月温度越高对EOS延迟促进作用越强,并分别在高于8℃和-0.5℃时达到峰值;③水热等因素对物候的影响存在非线性交互效应,3月0~10 cm土壤水分达到20 kg·m^(-2)后,更有利于低降水和低海拔地区SOS提前;10月温度高于0℃后较好的水分条件更有利于EOS延迟;3月0~10 cm土壤水分在12~22 kg·m^(-2)之间时,高降水地区LOS更长.研究表明,可解释机器学习方法可为物候变化的多因素影响定量分析提供一种新的方法.

关键词：青藏高原草地物候时空变化极限梯度提升(XGBoost) SHAP 交互影响

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台湾海峡不同环境介质中藻毒素的污染现状分析

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海洋与湖沼 2024年

作者：李东岳邱江兵李爱峰闫国旺曹亚栋殷超中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室中国海洋大学

藻毒素是由海洋微藻产生的一类代谢产物，广泛分布于不同环境介质中，潜在威胁海洋生物与人类健康，以及水产养殖业的持续发展。台湾海峡渔业资源丰富，生物种类繁多，是我国重要的渔业养殖区。为进一步了解台湾海峡不同环境介质中常见... 详细信息

藻毒素是由海洋微藻产生的一类代谢产物，广泛分布于不同环境介质中，潜在威胁海洋生物与人类健康，以及水产养殖业的持续发展。台湾海峡渔业资源丰富，生物种类繁多，是我国重要的渔业养殖区。为进一步了解台湾海峡不同环境介质中常见藻毒素的污染现状，于2022年4月采集了浮游植物、海水和沉积物样品，应用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）进行分析。结果表明，浮游植物样品中软骨藻酸（domoic acid， DA）、大田软海绵酸（okadaic acid， OA）和鳍藻毒素-1（dinophysistoxin-1， DTX1）的检出率分别为25%、71%和100%，平均浓度分别为86.0、9.4和50.1 fmol/L，主要分布于台湾海峡的西北部海域。在海水中检出溶解态的OA和DTX1，检出率均为100%，平均浓度分别为34.4和165 pmol/L，但未检出DA。在柱状沉积物样品中检出OA和DTX1，含量分别为0～0.78 pmol/g dw (dry weight，干重)和0.29～2.95 pmol/g dw，均高于我国沿岸其他大部分海域沉积物中相应毒素的含量。总体来看，台湾海峡不同环境介质中DA的含量较低，而OA和DTX1处于较高水平。因此，今后应加强对台湾海峡贝类养殖区内OA和DTX1毒素的跟踪监测，以保障贝类水产品食用安全。

关键词：色谱串联质谱联用台湾海峡环境介质

基于日本核污染水排海污染损害的社会化救济路径——强制责任保险的可保性和关键问题讨论

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中国人口·资源与环境 2024年第2期34卷 131-141页

作者：田其云韩颖怡中国海洋大学法学院山东青岛266100

日本核污染水排海造成的污染损害赔偿数额巨大,建立系统性救济机制迫在眉睫,其责任保险是社会化救济的重要法律路径。研究认为,核污染水污染责任具有可保性:持续性核污染水排海使损害的潜伏持续累积,几十年后仍将面临难以预期的保险索赔... 详细信息

日本核污染水排海造成的污染损害赔偿数额巨大,建立系统性救济机制迫在眉睫,其责任保险是社会化救济的重要法律路径。研究认为,核污染水污染责任具有可保性:持续性核污染水排海使损害的潜伏持续累积,几十年后仍将面临难以预期的保险索赔,核污染水是一种面向未来的新的保险标的。政府主导构建核污染水强制责任保险制度,可分散核污染水污染风险,确保未来污染损害发生时能为受害人及受损生态系统修复提供财务赔偿保证,填补赔偿环节中作为赔偿者短板的赔偿能力,使得赔偿有序、高效进行,为有效治理海洋环境污染提供保障。为此,应借助政府公权力构建核污染水强制责任保险制度:①通过立法强制核污染水污染责任投保。②面对来自未来的海洋生态损害索赔,将核污染水持续污染纳入强制责任保险范围,明确界定为持续性保险事故,对未来发生的损害赔偿承担保险责任,治理海洋环境污染,修复海洋生态系统。③设立专门的保险公司参与经营可以更好地控制污染风险和经营风险,明确保险公司对核污染水污染风险进行承保的义务及其参与权,通过相关政策为专门保险公司的保险能力建设提供保障。日本政府授意或主导核污染水排海,依国际法需承担损害赔偿责任,应就建立核污染水强制责任保险国际合作进行磋商,包括:日本履行核污染水排海告知义务,放宽利益攸关国保险公司进入日本保险市场的限制,对核污染水强制责任进行共同保险,搭建共同保险信息系统平台,利用保险衍生工具共同推动核污染水巨灾证券化,共同商定核污染水保险准备金的提取比例、留存期限、使用管理,建立长期的、提留充足的核污染水保险准备金以有效应对未来可能发生的巨额索赔。日本与利益攸关国应就核污染水损失评估体系建设进行国际合作,为保险公司核保提供核污染水风险评估、损失评估、损害处理及赔偿等技术支持和专业咨询。

关键词：核污染水排海可保性强制责任保险法律制度

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乳酸菌发酵对海带褐藻糖胶结构及生物活性的影响

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食品科学 2024年

作者：范盛玉王雷高昕付晓婷中国海洋大学食品科学与工程学院海洋食品加工与安全控制全国重点实验室

前期研究表明乳酸菌发酵可提高海带的生物活性。为探明其机制，本研究用乳酸菌发酵海带，并提取其中重要的活性多糖褐藻糖胶（Fucoidan，Fuc），研究发酵过程中Fuc理化性质、结构特征及生物活性的动态变化，并通过结构与活性的相关性分... 详细信息

前期研究表明乳酸菌发酵可提高海带的生物活性。为探明其机制，本研究用乳酸菌发酵海带，并提取其中重要的活性多糖褐藻糖胶（Fucoidan，Fuc），研究发酵过程中Fuc理化性质、结构特征及生物活性的动态变化，并通过结构与活性的相关性分析阐明其构效关系。结果表明，乳酸菌发酵能显著提升Fuc的总糖含量，并在一定程度上改变硫酸基、糖醛酸的含量。发酵后Fuc单糖组成发生改变，与未发酵的Fuc（NF）相比，发酵三天Fuc（F3）的岩藻糖含量由31.06%上升至38.07%。经发酵，Fuc的抗氧化活性、降血脂活性和免疫活性均有不同程度的上升，其中发酵一天Fuc（F1）抗氧化活性最高，ABTS和DPPH自由基清除率由NF的（42.80±0.83）%和（71.76%±1.68）%提高至（44.89±0.60）%和（77.48±0.46）%。F3降血脂活性和免疫活性最高，胆固醇结合率及胆酸盐吸附能力由NF的（47.67±2.80）%和24.24±1.55 mg/g提高至（71.32±1.53）%和41.36±0.01 mg/g；F3的免疫活性是NF的1.15倍。构效关系分析表明，岩藻糖、糖醛酸含量与Fuc的生物活性呈显著正相关（R＞0.75）。本研究揭示了乳酸菌发酵对Fuc结构的改变及生物活性的提升效应，为采用发酵技术开发海带健康产品提供了理论基础。

关键词：褐藻糖胶发酵乳酸菌结构特征生物活性构效关系

OPC-MCA固化剂对盾构废泥的固化性能及其微观作用机制研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1492-1508页

作者：张恒根王卫华邓声贵何昊刘涛山东省海洋环境与地质工程重点实验室中国海洋大学山东青岛266100 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

通过添加高炉矿渣(GGBS)、脱硫石膏(FGDG)、铝酸钙粉、生石灰和明矾到普通硅酸盐水泥P.O42.5(OPC)中,制备一种新型盾构废泥改良材料OPC-MCA。首先,通过正交测试法确定OPC-MCA中各原料的最优配比。然后,使用该材料和OPC在10%~40%的掺量... 详细信息

通过添加高炉矿渣(GGBS)、脱硫石膏(FGDG)、铝酸钙粉、生石灰和明矾到普通硅酸盐水泥P.O42.5(OPC)中,制备一种新型盾构废泥改良材料OPC-MCA。首先,通过正交测试法确定OPC-MCA中各原料的最优配比。然后,使用该材料和OPC在10%~40%的掺量下处理芜湖市城南过江隧道工程产生的盾构废泥,并检测不同固化时间(3、7、28 d)下的抗压强度。最后,采用扫描电镜(SEM)、工业CT系统和X射线衍射(XRD)观察和分析固化后废泥试样的微观形貌、孔隙和裂纹特征以及矿物成分变化。研究结果表明:OPCMCA的最优材料配比为51%OPC、32%GGBS、8%FGDG、5%铝酸钙粉、3%生石灰、1%明矾;OPCMCA对芜湖盾构废泥的固化能力比OPC的强,在低掺量情况下更是如此;固化剂掺量和固化时间的增加会导致试样强度增加、脆性增强,并使部分试样转变为拉伸破坏;在OPC-MCA固化的试样中检测到了OPC固化试样中未检测到的水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和单硫型硫铝酸盐(AFm),并且钙矾石(AFt)含量也更高;在同等掺量下,OPC-MCA固化试样中大尺寸孔隙的比例以及孔隙的总体积均比OPC固化试样的小。

关键词：盾构废泥固化剂 CT扫描力学性能反应机理

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嘌呤降解酶的反向虚拟筛选、重组表达及活性表征

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食品工业科技 2024年

作者：刘瑜张鑫鑫王睿孟祥红中国海洋大学食品科学与工程学院

为开发可用于食品领域的新型嘌呤降解酶，本研究采用反向虚拟筛选技术和分子对接技术，筛选具有潜在嘌呤降解活性的酶，对该酶进行克隆表达、纯化及活性验证，并探究其降解嘌呤的最优反应条件。结果表明，由反向虚拟筛选平台PharmMappe... 详细信息

为开发可用于食品领域的新型嘌呤降解酶，本研究采用反向虚拟筛选技术和分子对接技术，筛选具有潜在嘌呤降解活性的酶，对该酶进行克隆表达、纯化及活性验证，并探究其降解嘌呤的最优反应条件。结果表明，由反向虚拟筛选平台PharmMapper筛选得到的二氢乳清酸酶和腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤和黄嘌呤的对接结合能分别为-7.3 kcal/mol、-6.9 kcal/mol、-7.6 kcal/mol、-8.8 kcal/mol，对接结果最好。经克隆表达获得分子量为41 kDa的二氢乳清酸酶，其催化鸟嘌呤降解的最适条件为pH 8.0，25 ℃，在Zn2+（0.5 mmol/L）催化下，可降解46.1%的鸟嘌呤。因此，本研究发现二氢乳清酸酶具有一定的鸟嘌呤降解活性，并确定了其降解鸟嘌呤的最佳反应条件，为其在食品嘌呤降解中的应用奠定基础。

关键词：反向虚拟筛选分子对接克隆表达鸟嘌呤降解

亲水胶体调控全牡蛎-大豆分离蛋白热诱导凝胶的形成机制

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食品工业科技 2024年

作者：蔡梦婷刘荔黄若楠孙学宁曾名湧中国海洋大学食品科学与工程学院

为了更有效地利用牡蛎资源，并为牡蛎凝胶制品提供新的可行途径，本文系统分析了全牡蛎-大豆分离蛋白(SPI)复合凝胶的凝胶机理，梳理了亲水胶体调控热诱导凝胶形成的关键因素及其对热不可逆复合凝胶形成机制的影响。研究了不同比例的魔... 详细信息

为了更有效地利用牡蛎资源，并为牡蛎凝胶制品提供新的可行途径，本文系统分析了全牡蛎-大豆分离蛋白(SPI)复合凝胶的凝胶机理，梳理了亲水胶体调控热诱导凝胶形成的关键因素及其对热不可逆复合凝胶形成机制的影响。研究了不同比例的魔芋葡甘聚糖(KGM)/κ-卡拉胶(κ-C)(0:5、2:3、1:1、3:2、4:1、5:0)和不同添加量的Ca(OH)2(0.4%、0.6%、0.8%、0.9%、1.0%)制备的全牡蛎-大豆分离蛋白(SPI)复合凝胶的流变特性、凝胶强度、红外光谱、分子相互作用力和微观结构等。温度扫描、频率扫描等相关流变学实验结果表明，随着KGM/κ-C比例和Ca(OH)2添加量的增加，热诱导复合凝胶的凝胶特性显著改善，表现为胶凝点升高和类固体属性增强。结合红外光谱、分子力和凝胶强度的分析结果表明，复合凝胶的凝胶特性改善主要归因于通过氢键的分子间作用力的增强。最后，通过电镜扫描观察到，复合凝胶的微观结构变得更加致密。在不同条件下，以KGM/κ-C比例为3:2(m/m)和Ca(OH)2添加量为0.8%(m/v)时制备的凝胶性能表现最佳。

关键词：亲水胶体热诱导凝胶牡蛎凝胶特性微观结构

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蒸制鲟鱼背部肉脂质氧化特性及风味品质评价

食品工业科技 2024年第16期45卷 13-24页

作者：李珂谢伟徐新星刘荔李雪飞白帆汪金林赵元晖中国海洋大学食品科学与工程学院山东青岛266404 中国海洋大学三亚海洋研究院海南三亚572024 衢州鲟龙水产食品科技开发有限公司浙江衢州324002

探究了蒸制时间对鲟鱼背部肉脂质氧化及风味的影响。本文通过测定过氧化值、酸价、丙二醛和共轭烯烃表征了鱼肉蒸制过程中脂质氧化的程度,测定脂肪酸含量变化分析了蒸制对挥发性化合物和营养品质的影响,并通过非靶向脂质组学探究了蒸制... 详细信息

探究了蒸制时间对鲟鱼背部肉脂质氧化及风味的影响。本文通过测定过氧化值、酸价、丙二醛和共轭烯烃表征了鱼肉蒸制过程中脂质氧化的程度,测定脂肪酸含量变化分析了蒸制对挥发性化合物和营养品质的影响,并通过非靶向脂质组学探究了蒸制鲟鱼肉中脂质组成的变化,最后通过热氧化模型验证了磷脂对鲟鱼背部肉风味产生的具体影响。结果表明,蒸制16 min的鲟鱼背部肉脂质氧化程度适中,不饱和脂肪酸含量丰富,营养价值高。脂质适度氧化有利于特征风味的形成,而磷脂是挥发性风味化合物的主要前体物,其中亚油酸(C18:2)、DHA(C22:6)、油酸(C18:1)和花生四烯酸(C20:4)是与磷脂结合的主要不饱和脂肪酸。此外,模拟蒸制条件的结果表明磷脂氧化出现大量的吡嗪和呋喃类化合物,为蒸制鲟鱼背部肉贡献了一定的焙烤香气。综上,脂质的适度氧化有利于提高蒸制鲟鱼背部肉的风味和营养品质,磷脂氧化对蒸制鲟鱼背部肉风味形成具有重要影响,本研究可为鲟鱼肉风味提升提供一定的理论依据。

关键词：鲟鱼蒸制磷脂脂质氧化风味品质

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南海岛礁区主被动融合浅海水深反演和动态监测

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海洋湖沼通报(中英文) 2024年

作者：李雪银胡连波陈树果段志刚中国海洋大学海洋技术学院中国海洋大学三亚海洋研究院三亚海洋实验室国家卫星海洋应用中心北京卫星导航中心

南海岛礁区浅海水深分布对于保障海上运输和航运安全，实施沿海和海洋建设以及维护和保障南海权益都具有重要意义。但受技术与现实因素限制，该区域浅海水深数据目前存在很大空白。本文基于多层感知机神经网络（MLP），利用Landsat-8光... 详细信息

南海岛礁区浅海水深分布对于保障海上运输和航运安全，实施沿海和海洋建设以及维护和保障南海权益都具有重要意义。但受技术与现实因素限制，该区域浅海水深数据目前存在很大空白。本文基于多层感知机神经网络（MLP），利用Landsat-8光学卫星和ICESat-2激光雷达卫星数据，建立南海岛礁区水深反演模型（MLP-SWDIM），实现南海岛礁区浅海水深高精度反演。以ICESat-2测深数据验证，MLP-SWDIM模型应用于测试集，反演结果均方根误差约1.5 m，相对误差约8.2%；应用于训练区域其他成像日期的Landsat-8光学图像，0～40 m水深范围内，相对误差5.3%～13.7%，均方根误差为0.8～1.4 m；应用训练区域外多处岛礁区，在0～35 m水深范围内，相对误差5.3%～11.6%，均方根误差在1.0～1.4 m之间，展现出较高的反演精度和鲁棒性。在此基础上，利用MLP-SWDIM模型和长时序Landsat-8数据对南海部分岛礁区浅海水深进行动态监测。

关键词：浅海水深多层感知机 ICESat-2 Landsat-8