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金属氧化物纳米颗粒诱导肺细胞毒性的机器学习预测模型

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生态毒理学报 2025年

作者：王天勤郭丰林孟伽娜张子琦李建青孙浩徐文龙张洪武黄杨李斐鲁东大学化学与材料科学学院中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所)山东省海岸带环境过程重点实验室中国科学院烟台海岸带研究所

纳米金属氧化物(MOx)易通过呼吸进入肺部，诱发肺细胞毒性，进而导致肺部多种疾病。仅通过实验方法评估毒性面临效率低、成本高和伦理问题等局限性。对MOx的肺部细胞毒性进行全面评估，有利于防治新污染物的健康危害。为了充分利用现有... 详细信息

纳米金属氧化物(MOx)易通过呼吸进入肺部，诱发肺细胞毒性，进而导致肺部多种疾病。仅通过实验方法评估毒性面临效率低、成本高和伦理问题等局限性。对MOx的肺部细胞毒性进行全面评估，有利于防治新污染物的健康危害。为了充分利用现有毒性数据，本研究开发了肺细胞(A549细胞)毒性高通量预测模型，对传统毒性实验进行了补充。通过文献挖掘，构建了MOx诱导肺细胞毒性数据集，涵盖9种MOx在8种不同浓度下产生的72个毒性数据点，以及材料密度、粒径等29种性质参数。使用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法处理不平衡数据，构建了基于多种机器学习算法的预测模型，表现最优的模型在训练集十折交叉验证和测试集外部验证中准确率分别超过0.90和0.85。基于Shapley可加性特征解释方法(SHAP)，识别了暴露浓度、暴露时间以及材料分散指数等影响毒性的5个关键参数，阐明了毒性机理。基于相似性网络图对建模数据的代表性及模型应用域进行了表征。本研究构建的机器学习模型实现了MOx毒性的高通量准确预测，可以作为纳米材料毒性评估和安全设计的有力工具。

关键词：纳米颗粒预测模型机器学习细胞毒性肺部毒性

渤海表层海水中营养盐时空分布特征及其影响因素分析

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地球化学 2025年

作者：李雨辰付龙文孙泽宇孙溶田崇国中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东省海岸带环境过程重点实验室中国科学院大学陆海统筹生态治理与系统调控重点实验室山东省生态环境规划研究院

随着“渤海碧海行动计划”等一系列渤海水环境治理行动的实施，渤海水环境质量整体得到明显改善，但局部海域仍存在一定程度的富营养化现象。为了解现阶段渤海水质的总体状况，本研究选择渤海表层海水营养盐作为研究对象，采集并测... 详细信息

随着“渤海碧海行动计划”等一系列渤海水环境治理行动的实施，渤海水环境质量整体得到明显改善，但局部海域仍存在一定程度的富营养化现象。为了解现阶段渤海水质的总体状况，本研究选择渤海表层海水营养盐作为研究对象，采集并测定了2021～2022年渤海4个季节船舶走航调查的硝酸盐(NO3--N)、亚硝酸盐(NO2--N)、铵盐(NH4+-N)、磷酸盐(PO43--P)、硅酸盐(SiO32--Si )等5种营养盐，分析探讨了其浓度和组成的时空分布特征及主要影响因素。结果表明: 四个航次的可溶性无机氮盐(DIN， DIN=NO3--N+NO2--N+NH4+-N)、PO43--P和SiO32--Si的平均浓度分别为10.0±9.41 μmol/L、0.266±0.478 μmol/L和7.88±8.53 μmol/L。NO3--N是DIN的主要成分，占83.2%; 其次是NO2--N，占9.98%; NH4+-N的占比最低，为6.79%。DIN、PO43--P和SiO32--Si的季节浓度分别呈现冬季高、夏季低，秋季高、夏季低，秋季高、春季低的特征。4个航次样品的DIN/PO43--P、SiO32--Si/DIN和SiO32--Si/PO43--P值的平均值分别为58.6±72.7、3.58±10.1和29.7±29.4，表明渤海营养盐总体表现为磷限制特征。4个季节（秋季～夏季）依次表现为氮、磷、硅和磷限制的特征。不同季节，营养盐浓度和结构呈现出明显的空间差异性，主要受到陆源输入和浮游植物生长的影响。利用条件推理树进一步评估海水的温度、盐度、pH值、浊度、密度以及叶绿素a、溶解氧等参数对渤海表层海水中DIN、PO43--P和SiO32--Si浓度影响。结果表明盐度是DIN和SiO32--Si浓度时空变化的最主要影响因素，而浊度是影响PO43--P浓度变化的最重要影响因素。

关键词：渤海表层海水营养盐浓度结构季节变化

阿蒙森海表层沉积物中硅藻生物标志物与可分选砂分布规律对古环境重建的启示

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第四纪研究 2025年

作者：王家凯郭景腾唐正唐建辉李中璇孙永明陈志华熊志方李铁刚自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛海洋科技中心海洋地质过程与环境功能实验室中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东省海岸带环境过程重点实验室杜伦大学地理学院中国海洋大学海洋与大气学院

本研究通过分析10个站位阿蒙森海表层沉积物(取样范围72°～76°S,150°～110°W)中的高度支链化的类异戊二烯(HBI)和粒度相关参数,探讨了海冰动态与底流强度之间的相互作用,为古环境重建提供了新的见解。作为西南极冰盖退缩的关键区域... 详细信息

本研究通过分析10个站位阿蒙森海表层沉积物(取样范围72°～76°S,150°～110°W)中的高度支链化的类异戊二烯(HBI)和粒度相关参数,探讨了海冰动态与底流强度之间的相互作用,为古环境重建提供了新的见解。作为西南极冰盖退缩的关键区域,阿蒙森海沉积记录揭示了全新世平均夏季海冰浓度和底层水动力状态。表层沉积物分析表明,具有两个双键的HBI化合物与具有3个双键的HBI化合物比值([HBI:2]/[HBI:3])反映夏季海冰浓度的变化,而平均可分选砂粒径■)则揭示了温暖绕极深层水(CDW)上涌强度的变化。研究结果显示,[HBI:2]/[HBI:3]比值与■之间存在负相关关系,这可能表明阿蒙森海存在CDW上涌与海冰融化之间的正反馈。具体来说,CDW上涌会促进夏季海冰融化,而海冰融化也会进一步增强CDW上涌。尽管这一结果未能支持数值模型中海冰融化抑制CDW上涌的预测,但它强调了结合HBI生物标志物与粒度指标分析在重建阿蒙森海冰-海相互作用过程中的重要潜力。然而,由于表层沉积物不足以揭示机制细节,要深人理解这些相互作用,还需结合柱状沉积物研究,以更全面地重建过去冰-海环境演化。

关键词：表层沉积物 [HBI:2]/[HBI:3] ■ 全新世绕极深层水海冰

太平洋牡蛎溶菌酶基因对4种磺胺类抗生素的表达响应

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农业环境科学学报 2025年

作者：陈昊李淑君叶琳冯晓龙孙婧苏博吉成龙由丽萍马元庆上海海洋大学海洋科学与生态环境学院山东省海洋资源与环境研究院自然资源部莱州湾海洋生态系统野外科学观测研究站山东省海洋生态修复重点实验室中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东省海岸带环境过程重点实验室中国科学院大学

为了探究太平洋牡蛎溶菌酶（LZM）基因对4种磺胺类抗生素的表达响应，本研究开展了4种磺胺类抗生素对太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）的暴露实验。基于海洋环境中磺胺类抗生素的调查浓度，暴露浓度设置为5 μg·L-1和500 μg·L-1。进... 详细信息

为了探究太平洋牡蛎溶菌酶（LZM）基因对4种磺胺类抗生素的表达响应，本研究开展了4种磺胺类抗生素对太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）的暴露实验。基于海洋环境中磺胺类抗生素的调查浓度，暴露浓度设置为5 μg·L-1和500 μg·L-1。进行牡蛎急性（48 h）、亚慢性（14 d）抗生素暴露及暴露后的副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）刺激实验，采集肝胰腺和鳃组织进行LZM基因表达的检测和分析。4种抗生素对牡蛎LZM基因表达的影响及其表现出的生物毒性效应均存在差异，其中磺胺二甲基（SMT）和磺胺邻二甲氧嘧啶（SDX）与对照组相比对鳃组织（SMT和SDX抑制率分别约为69%、72%）和肝胰腺（SMT和SDX抑制率分别约为70%、74%）LZM基因表达具有显著抑制作用；磺胺间甲氧嘧啶（SMM）具有更好的生物免疫适应性，且在高浓度、长时间暴露条件下，其生物毒性效应明显增加。菌刺激实验后发现，本次研究的SMT和SDX暴露与对照组相比并未降低牡蛎对弧菌的免疫能力，而SMM和磺胺甲恶唑（SMX）可能提高了牡蛎对弧菌的免疫能力；牡蛎对弧菌的免疫响应存在组织差异性，且相较于鳃组织，肝胰腺LZM基因表达响应更为明显。研究认为磺胺类抗生素暴露能够引起太平洋牡蛎LZM基因表达响应发生变化，但磺胺类抗生素对牡蛎的生物效应机制及对牡蛎免疫能力的影响阈值仍需进一步研究。

关键词：磺胺类抗生素太平洋牡蛎溶菌酶基因表达

高溶氧对黄铁矿-生物炭基人工湿地处理海水养殖尾水的影响研究

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海洋环境科学 2025年第1期44卷 67-74页

作者：邵月威吕剑王建华张翠武君邓传燕初闻武中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 哈尔滨工程大学烟台哈尔滨工程大学研究院山东烟台264006 山东恒兴种业科技有限公司山东潍坊262716 博兴县渔业服务中心山东滨州256500

本研究搭建以黄铁矿-生物炭为基质的人工湿地,分析了溶氧浓度对海水养殖尾水处理效果的影响。当进水溶氧浓度为3~5 mg/L和6~8 mg/L时,人工湿地对TN的去除率为20%~30%;当进水溶氧浓度为0~2 mg/L时,TN去除率在40%以上,但生成的NO_(2)-N浓... 详细信息

本研究搭建以黄铁矿-生物炭为基质的人工湿地,分析了溶氧浓度对海水养殖尾水处理效果的影响。当进水溶氧浓度为3~5 mg/L和6~8 mg/L时,人工湿地对TN的去除率为20%~30%;当进水溶氧浓度为0~2 mg/L时,TN去除率在40%以上,但生成的NO_(2)-N浓度达到5.07 mg/L,危害生物健康。高溶氧浓度更有利于磷酸盐的去除(PO_(4)-P),当进水PO_(4)-P浓度为33.10 mg/L时,进水溶氧为6~8 mg/L的人工湿地对PO_(4)-P的去除率在37%以上。SEM-EDS扫描显示,处理过养殖尾水的黄铁矿表面存在铁磷配合物,这进一步证明了该系统对尾水中的磷有一定去除能力。微生物群落组成分析表明,适当提高进水溶氧浓度有利于黄铁矿-生物炭基人工湿地微生物富集。结果表明,本研究所构建的人工湿地系统对高溶氧养殖尾水有较好的处理能力,为海水养殖尾水的处理提供了理论依据。

关键词：人工湿地黄铁矿养殖尾水反硝化

黄河三角洲生物多样性调查评价信息平台构建与应用

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环境科学研究 2025年第1期38卷 190-200页

作者：王晓杰王占金陈健斌谢宝华曹天贵刘德龙于晓霞韩广轩中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站山东东营257000 中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 山东省生态环境规划研究院山东济南250101 山东省黄河三角洲可持续发展研究院山东东营257000

黄河三角洲是我国最年轻、最完整的湿地生态系统,具有丰富的生物多样性资源。多年来,我国政府部门及科研院所在黄河三角洲及其近海开展了多次生物多样性调查,积累了大量陆海观测数据。然而,由于缺乏系统性整理和规范化数据库建设,限制... 详细信息

黄河三角洲是我国最年轻、最完整的湿地生态系统,具有丰富的生物多样性资源。多年来,我国政府部门及科研院所在黄河三角洲及其近海开展了多次生物多样性调查,积累了大量陆海观测数据。然而,由于缺乏系统性整理和规范化数据库建设,限制了相关数据的深度挖掘和分析。因此,针对黄河三角洲陆海统筹背景下生物多样性保护和提升工作对数据资源及信息化建设的需求,本文通过搜集、整理、补充调查黄河三角洲生物多样性数据,构建了黄河三角洲陆海耦合生物多样性数据库体系,建立了包括陆海植物、动物、基础生境等多源异构的生物多样性调查数据库;以Java EE平台和Hadoop为基础框架,研发了数据库服务平台,实现了数据采集−审核−入库一体化管理、调查一张图、多样性评价、物种图谱等服务功能,为生物多样性调查评价提供了信息平台;同时将生物多样性与区域性海洋健康评价相结合,为陆海统筹区域生物多样性数据管理、评价提供了模式探索。信息平台建设实现了黄河三角洲生物多样性物种及其分布特征智能化管理,量化了生物多样性指数和生态环境质量,为黄河三角洲生物多样性保护提供基础数据和服务支撑。

关键词：黄河三角洲陆海统筹生物多样性数据库调查评价信息平台

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生物炭和双氰胺对滨海盐碱土氮素转化及大豆氮素吸收利用的影响

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生态学杂志 2025年第2期44卷 502-511页

作者：陈洪鹏于春晓王光美张海波张奕李洪秀中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049 国家盐碱地综合利用技术创新中心黄河三角洲农业高新技术产业示范区山东东营257300 山东盐碱地现代农业有限责任公司山东东营257300

盐胁迫条件下的低氮素有效性是限制滨海盐碱土作物产能的重要因素。施用生物炭和硝化抑制剂可提升土壤氮素有效性,但在黄河三角洲滨海盐碱地的应用研究仍相对缺乏。本研究采用田间原位实验,设置5个处理:对照(不施氮,CK)、氮(N)、氮+生物... 详细信息

盐胁迫条件下的低氮素有效性是限制滨海盐碱土作物产能的重要因素。施用生物炭和硝化抑制剂可提升土壤氮素有效性,但在黄河三角洲滨海盐碱地的应用研究仍相对缺乏。本研究采用田间原位实验,设置5个处理:对照(不施氮,CK)、氮(N)、氮+生物炭(NB)、氮+2%双氰胺DCD(ND)、氮+生物炭+2%DCD(NBD),探究生物炭和DCD对黄河三角洲滨海盐碱土氮素转化及对大豆氮素吸收利用的影响。结果表明:(1)与N处理相比,生物炭和DCD降低土壤pH和电导率(EC),显著抑制土壤硝化作用,调节土壤氮素供应时间和水平,提高大豆生育后期微生物对土壤氮素的固持;(2)土壤氮转化酶活性在大豆生长季呈先升高后降低趋势;与N处理相比,添加生物炭和DCD均能提高氮转化酶活性,NBD处理下蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性最高,平均提高33.8%、28.3%、26.0%和18.8%;(3)生物炭和DCD均能促进大豆吸收利用氮素,提高大豆生物量和籽粒产量,两者配施存在正向促进作用,增产效果更为显著。在黄河三角洲地区,生物炭和DCD配施能提高氮素有效性,促进植物对氮素的吸收利用,可为该区盐碱化农田作物增产和氮肥高效利用提供参考。

关键词：黄河三角洲氮转化酶碳氮耦合作物产量氮素利用

金属氧化物纳米颗粒诱导肺细胞毒性的机器学习预测模型

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生态毒理学报 2025年第1期20卷 23-35页

作者：王天勤郭丰林孟伽娜张子琦李建青孙浩徐文龙张洪武黄杨李斐鲁东大学化学与材料科学学院烟台264025 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所) 山东省海岸带环境过程重点实验室中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003

纳米金属氧化物(MO_(x))易通过呼吸进入肺部,诱发肺细胞毒性,进而导致肺部多种疾病。仅通过实验方法评估毒性面临效率低、成本高和伦理问题等局限性。对MO_(x)的肺部细胞毒性进行全面评估,有利于防治新污染物的健康危害。为了充分利用... 详细信息

纳米金属氧化物(MO_(x))易通过呼吸进入肺部,诱发肺细胞毒性,进而导致肺部多种疾病。仅通过实验方法评估毒性面临效率低、成本高和伦理问题等局限性。对MO_(x)的肺部细胞毒性进行全面评估,有利于防治新污染物的健康危害。为了充分利用现有毒性数据,本研究开发了肺细胞(A549细胞)毒性高通量预测模型,对传统毒性实验进行了补充。通过文献挖掘,构建了MO_(x)诱导肺细胞毒性数据集,涵盖9种MO_(x)在8种不同浓度下产生的72个毒性数据点,以及材料密度、粒径等29种性质参数。使用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法处理不平衡数据,构建了基于多种机器学习算法的预测模型,表现最优的模型在训练集十折交叉验证和测试集外部验证中准确率分别超过0.90和0.85。基于Shapley可加性特征解释方法(SHAP),识别了暴露浓度、暴露时间以及材料分散指数等影响毒性的5个关键参数,阐明了毒性机理。基于相似性网络图对建模数据的代表性及模型应用域进行了表征。本研究构建的机器学习模型实现了MO_(x)毒性的高通量准确预测,可以作为纳米材料毒性评估和安全设计的有力工具。

关键词：纳米颗粒预测模型机器学习细胞毒性肺部毒性

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海岸带范围与边界的划定研究进展

应用海洋学学报 2025年第1期44卷 15-20页

作者：刘正一胡飞龙肖凯陈雪初叶属峰孙林秦松中国科学院烟台海岸带研究所山东烟台264003 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 河口海岸学国家重点实验室上海200241 华东师范大学生态与环境科学学院上海200241 自然资源部东海发展研究院上海200137 汕头大学理学院广东汕头515041

海岸带是陆地与海洋交互作用的过渡区域,不仅是全球最具经济活力的区域,也承载丰富的自然资源和生物多样性。长期以来,有关海岸带范围的划定存在多种观点,成为制约海岸带系统科学与工程体系建立的瓶颈问题。本文从地理学、地质学和社会... 详细信息

海岸带是陆地与海洋交互作用的过渡区域,不仅是全球最具经济活力的区域,也承载丰富的自然资源和生物多样性。长期以来,有关海岸带范围的划定存在多种观点,成为制约海岸带系统科学与工程体系建立的瓶颈问题。本文从地理学、地质学和社会经济辐射范围等角度综述了海岸带边界的定义,提出了从海岸带功能视角确定边界的思路,并以海岸带生态屏障功能为依据,对海岸带边界划定方法进行了初步分析和讨论。鉴于生态屏障功能是我国开展海岸带生态保护修复的着眼点和着力点,本文提出在生态屏障这一功能导向下,海岸带的范围和边界的划分依据:陆域以各类保护区、滨海防护林的范围作为海岸带向陆侧的边界标准,并结合人类活动、海岛等区域对海岸带向陆一侧进行界定;海域以藻潮等海洋生态灾害暴发区域,以及红树林、海藻场、海草床、牡蛎礁、珊瑚礁等典型海洋生态系统的边界作为依据,同时充分考虑候鸟迁徙在河口、海岛等海岸带区域特殊的路径需求,综合划定海岸带向海侧的边界。以此供大家商榷,为我国海岸带范围的科学划定提供有益的思路借鉴。

关键词：海岸带功能划分标准生态屏障陆海统筹