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我国生态环境领域科学仪器研究现状及未来趋势探析

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环境工程学报 2025年

作者：陈昭明徐泽宇殷逢俊赵迎宋诚王厦刘鸿中国科学院重庆绿色智能技术研究院中国科学院大学重庆学院

随着我国经济持续发展和城镇化步伐加快，环境问题日趋严峻，已成为制约生态平衡和人与自然和谐共生的关键因素之一。这不仅对生态环境的监测和管理提出更高的要求，也对生态环境领域的科学仪器发展提出新的挑战。科学仪器在生态环境领... 详细信息

随着我国经济持续发展和城镇化步伐加快，环境问题日趋严峻，已成为制约生态平衡和人与自然和谐共生的关键因素之一。这不仅对生态环境的监测和管理提出更高的要求，也对生态环境领域的科学仪器发展提出新的挑战。科学仪器在生态环境领域的应用，不仅是开展科学研究和提升环境监管能力的重要工具，更是赋能生态文明建设和可持续发展战略的重要基础保障。通过从科学仪器产业发展、文献特征、科研合作、专利申报、仪器研制等方面梳理了我国生态环境领域科学仪器的研究现状，并探讨了技术创新、产业化进程、激励机制等方面存在的主要问题及面临的潜在机遇。在此基础上，提出生态环境领域科学仪器的发展趋势及其发展建议。面向未来，要注重仪器原始创新及自主研发，持续加强国内外的多学科多领域交流与合作，推动“创新链”与“产业链”的深度融合。同时，也要构建人才聚集平台，夯实金融保障基础，发挥“人才链”和“资金链”的科技创新效能，以全面推动生态环境领域科学仪器产业高质量发展。

关键词：生态环境科学仪器原始创新仪器研制发展趋势

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未来气候情景下鄱阳湖流域生态水文情势演变

水生态学杂志 2025年第1期46卷 58-69页

作者：刘雅坤曾思栋阳林翰樊迪刘欣李淼中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400714 水利部发展研究中心北京100038

为了探究气候变化影响下鄱阳湖流域水文情势的演变规律,利用未来气候模式数据驱动分布式时变增益水文模型,结合Mann-Kendall趋势检验及生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),分析了鄱阳湖流域未来情景下径流量、极值流量、脉冲变比等生态水... 详细信息

为了探究气候变化影响下鄱阳湖流域水文情势的演变规律,利用未来气候模式数据驱动分布式时变增益水文模型,结合Mann-Kendall趋势检验及生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),分析了鄱阳湖流域未来情景下径流量、极值流量、脉冲变比等生态水文指标的演变趋势。结果表明:(1)鄱阳湖流域未来径流量呈增长趋势,增幅在18.5%~30.3%,SSP5-8.5情景下增幅最高;(2)丰水期(3—8月)月均流量的增长较枯水期(9月—翌年2月)更明显,5—9月径流量增长率达到20%,最大年极值发生时间将提前1.0~17.8 d;(3)气候变化下鄱阳湖流域整体水文情势呈低度改变,虬津站和虎山站分别是整体水文改变度最高和最低的站点,其改变度分别为21.2和19.2。但月均流量(Ⅰ)、年极值流量(Ⅱ)与流量变化(Ⅴ)组分指标的改变度相对较高,平均为22.8。研究结果可为鄱阳湖流域生态水文情势预测提供数据支撑。

关键词：气候变化生态水文情势水文改变度鄱阳湖流域

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三峡水库消落区苍耳根际微生物群落结构解析

微生物学报 2025年第2期65卷 582-596页

作者：周兰芳吴胜军马茂华邹航黄金夏杨军重庆交通大学河海学院重庆中国科学院重庆绿色智能技术研究院水库水环境重点实验室重庆中国科学院大学重庆学院重庆

【目的】揭示三峡水库消落区典型优势植物苍耳(Xanthium sibiricum)根际微生物群落结构特征,阐明其与土壤质量的关系。【方法】在三峡库区腹心所在地云阳县典型消落区采集不同水淹胁迫强度下的苍耳根际土壤,随后进行高通量测序、微生物... 详细信息

【目的】揭示三峡水库消落区典型优势植物苍耳(Xanthium sibiricum)根际微生物群落结构特征,阐明其与土壤质量的关系。【方法】在三峡库区腹心所在地云阳县典型消落区采集不同水淹胁迫强度下的苍耳根际土壤,随后进行高通量测序、微生物多样性分析、群落结构解析和冗余分析。【结果】在水淹胁迫强(XaRLL)和低(XaRHL)区域中,变形菌门(Proteobacteria)是苍耳根际细菌群落中共同的最优势细菌门,最优势的真菌门则分别为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)。无论是细菌还是真菌,线性判别分析(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)结果显示,XaRLL的关键生物标志物总是多于XaRHL。功能预测分析发现,与有氧呼吸相关的PWY-3781是XaRLL和XaRHL二者共同富集的优势代谢途径。整体而言,苍耳根际微生物群落对土壤的理化性质和酶活的变化反应强烈。【结论】本研究为理解水库消落区植物与其根际微生物的关系,以及它们对强烈水淹胁迫逆境的适应性提供了理论基础。

关键词：三峡水库消落区苍耳根际微生物

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长江上游大型梯级水库岸线保护与利用耦合协调度评价及空间特征——以三峡水库为例

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中国农村水利水电 2025年第1期 22-31页

作者：毕月温兆飞冯琦谢智龙重庆城市科技学院重庆402167 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400020 水利部河湖保护中心北京100038

以三峡水库为代表的长江上游大型梯级水库运用后,极大的改善了长江防洪、发电和航运能力,促进了流域社会经济高质量发展。三峡水库是我国重要淡水资源战略储备库,其岸线的科学保护、合理利用对保护库区生态环境和促进社会经济发展有着... 详细信息

以三峡水库为代表的长江上游大型梯级水库运用后,极大的改善了长江防洪、发电和航运能力,促进了流域社会经济高质量发展。三峡水库是我国重要淡水资源战略储备库,其岸线的科学保护、合理利用对保护库区生态环境和促进社会经济发展有着重要意义。然而,人们对于大型水库岸线的保护和利用状况及其耦合协调发展水平长期缺乏关注。由此,以三峡水库为例,首先构建岸线保护与利用耦合协调度评价指标体系,根据8个关键指标进行定量评价;其次结合遥感影像、野外采样数据,运用耦合协调度模型对34段岸线的保护与利用耦合协调空间分布特征进行分析和讨论。研究结果表明:(1)三峡水库岸线利用水平和综合水平从水库上游至下游呈递减趋势,且岸线保护水平均值为0.523,大幅度高于岸线利用和综合水平。(2)三峡水库岸线保护与利用的耦合协调度主要分布在0.161~0.879区间,有44%的岸线位于磨合发展区中,协调发展程度为初级水平。(3)耦合协调度的空间分布特征由库区西部向东部呈现递减趋势,与社会经济发展水平存在一定的联动性。为此,我们提出今后要以岸线保护为主、同时需重视岸线利用的效率,促进岸线保护与利用的协调发展。结果有望为三峡水库岸线资源的保护与利用协调发展提供参考,助力长江上游梯级水库可持续运行。

关键词：三峡水库消落带岸线保护岸线利用耦合协调度

三峡水库消落区生态系统服务功能变化格局研究

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生态环境学报 2025年第1期34卷 13-25页

作者：孙云堃冯琦丁长虹温兆飞重庆交通大学河海学院重庆400074 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 中国科学院大学重庆学院重庆400714 重庆市水利局重庆401147 空军航空大学吉林长春130012

三峡水库消落区是指坝前水位175 m逐步消退至防洪限制水位145 m之间,水库两岸因水库调度运用出现的临时性淹没或出露的水陆交错区域。三峡水库运行已近20年,但消落区生态系统服务功能至今尚未被全面定量地认识,给消落区的管理保护和利... 详细信息

三峡水库消落区是指坝前水位175 m逐步消退至防洪限制水位145 m之间,水库两岸因水库调度运用出现的临时性淹没或出露的水陆交错区域。三峡水库运行已近20年,但消落区生态系统服务功能至今尚未被全面定量地认识,给消落区的管理保护和利用带来了诸多困扰。通过2021-2022年4次大范围高密度的消落区实地调查采样,共获得2000余份一手调查数据,并以此从消落区的支持功能、供给功能、调节功能和文化功能方面,系统地定量刻画了消落区生态系统服务功能。研究发现:1)三峡水库消落区生态系统的调节功能在空间上分布相对均匀,各个区县的得分在平均分0.67上下波动;2)从库首到库尾,三峡水库消落区生态系统的文化功能得分由0.60持续上升到0.73,呈现出持续上升的趋势;3)从库首到库尾,三峡水库消落区支持功能得分分别为0.34、0.41、0.27,供给功能得分分别为0.32、0.52、0.36,调节功能得分分别为0.55、0.72、0.67,服务功能指数分别为0.49、0.62、0.56,均呈现出先升高后降低的趋势;4)消落区生态系统服务功能在空间上呈现出集群分布特征。进一步分析了形成这种空间分布格局的可能原因,提出了针对性的生态保护和管理对策。

关键词：三峡水库消落区生态系统服务功能空间分布

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开源软件供应链漏洞威胁智能感知

软件学报 2025年第2期36卷 511-536页

作者：王丽敏吴敬征武延军芮志清罗天悦屈晟杨牧天中国科学院软件研究所智能软件研究中心北京100190 计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而... 详细信息

开源软件的繁荣推动了软件领域的蓬勃发展,也促使以开源软件为基础的供应链开发模式的形成.开源软件供应链本质上是个复杂的供应链拓扑网络,由开源生态的关键元素及其关联关系构成,其产品全球化等优势有助于提高软件行业的开发效率.然而,开源软件供应链也存在依赖关系复杂、传播范围广泛、攻击面暴露扩大等特点,带来了新的安全风险.现有的以安全漏洞、威胁情报为基础的安全管理虽然可以实现安全预警、预先防御,但是由于漏洞威胁信息获取不及时、缺少攻击技术和缓解措施等信息,严重影响了漏洞处理效率.针对上述问题,设计并实现一种针对开源软件供应链的漏洞威胁智能感知方法,包括两部分:1)构建CTI(网络威胁情报)知识图谱,在其构建的过程中使用到相关技术,可以实现安全情报的实时分析与处理,尤其提出SecERNIE模型以及软件包命名矩阵,分别缓解漏洞威胁关联挖掘的问题和开源软件别名的问题.2)漏洞风险信息推送,以软件包命名矩阵为基础,构建软件包过滤规则,实现开源系统漏洞实时过滤与推送.通过实验验证所提方法的有效性和可用性.实验结果显示,相较于NVD等传统漏洞平台,本方法平均感知时间最高提前90.03天;在操作系统软件覆盖率上提升74.37%,并利用SecERNIE模型实现63492个CVE漏洞与攻击技术实体之间的关联关系映射.特别地,针对openEuler操作系统,可追踪的系统软件覆盖率达到92.76%,并累计感知6239个安全漏洞;同时,还发现openEuler中891条漏洞与攻击的关联关系,进而获取到相应的解决方案,为漏洞处理提供了参考依据.在真实攻击环境验证2种典型的攻击场景,证明所提方法在漏洞威胁感知方面的良好的效果.

关键词：开源软件供应链漏洞威胁感知特征表示知识图谱风险推送

制图级矢量要素遥感智能解译的研究进展与展望

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地球信息科学学报 2025年第2期27卷 285-304页

作者：刘帝佑孔赟珑陈静波王晨昊孟瑜邓利高邓毓弸张正宋柯王志华初启凤中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京101408 中国科学院地理科学与资源研究所地理信息科学与技术全国重点实验室北京100101 黑龙江地理信息工程院哈尔滨150086

【意义】制图级矢量要素提取是遥感智能解译可直接应用于真实场景的关键前提。【分析】尽管遥感观测技术和深度学习在遥感影像解译中取得了显著进步,但生产满足业务需求的矢量要素仍依赖大量人工目视解译和人机交互后处理。【进展】本... 详细信息

【意义】制图级矢量要素提取是遥感智能解译可直接应用于真实场景的关键前提。【分析】尽管遥感观测技术和深度学习在遥感影像解译中取得了显著进步,但生产满足业务需求的矢量要素仍依赖大量人工目视解译和人机交互后处理。【进展】本文基于公众测绘产品生产等业务场景的实际数据需求,深入分析了大量业务场景中遥感影像解译的不同地物矢量要素的规则约束,初步定义了能够直接满足行业需求的“制图级矢量要素”。围绕该定义,从矢量类型,地物形状,边界定位,面积、长度、宽度和角度大小,拓扑约束以及邻接约束这9个维度对制图级矢量要素规则集内容进行了归纳和分析,并从类别属性、位置准确性、拓扑准确性以及综合取舍合理性4个方面梳理了制图级矢量要素的评价方法。随后,重点回顾了基于深度学习提取矢量要素的分割后处理、迭代式和并行式3类方法,分析它们的基本思路、提取矢量的特点与精度、灵活性以及计算效率等方面的优劣与异同,概括了当前面向制图级矢量要素遥感智能解译方法在制图级解译能力、制图级规则耦合以及遥感可解译性方面的不足。【展望】最后,从构建广泛且开放的制图规则集、构建并共享制图级矢量要素样本集、发展面向多要素的制图级矢量要素提取框架、探索多模态耦合语义规则潜力等方面对制图级矢量要素智能解译的未来研究方向进行了展望。

关键词：矢量要素提取制图级矢量遥感影像深度学习制图级规则集规则知识耦合遥感智能解译

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细胞工厂能量代谢设计研究进展

生物工程学报 2025年

作者：杨一群刘清清田硕于涛中国科学院深圳先进技术研究院深圳合成生物学创新研究院合成生物化学研究中心

能量代谢调控在代谢工程领域发挥重要作用，主要通过调控细胞内ATP、还原型电子载体的供给强度和方式来实现物质和能量代谢的平衡或物质和能量利用最大化。能量代谢既可以通过改变物质代谢流分配提升生产效率；也可以通过改变酶催化反... 详细信息

能量代谢调控在代谢工程领域发挥重要作用，主要通过调控细胞内ATP、还原型电子载体的供给强度和方式来实现物质和能量代谢的平衡或物质和能量利用最大化。能量代谢既可以通过改变物质代谢流分配提升生产效率；也可以通过改变酶催化反应的热力学参数，影响反应平衡减少能量消耗，从而降低生产成本。因此能量代谢调控有望成为微生物细胞工厂改造的有力工具，用于提高细胞生产目标代谢物的生产能力，降低生产成本。本文重点论述了目前常用能量代谢调控方式，以及其对细胞工厂的影响，以期为微生物细胞工厂的高效构建提供参考。

关键词：细胞工厂能量代谢设计底物水平磷酸化氧化磷酸化

太赫兹光谱检测热塑性聚氨酯弹性体的热稳定性

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太赫兹科学与电子信息学报 2025年第2期23卷 102-108页

作者：王君博张华汤冬云颜识涵中国科学院重庆绿色智能技术研究院超分辨光学中心重庆400714 中国科学院大学北京100049

热稳定性是高分子材料的一个关键指标,利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术结合控温装置,检测了两种热塑性聚氨酯弹性体(TPU)固体样本。室温条件下,不同类型TPU的太赫兹吸收系数及折射率数值存在差异。在从20℃加热至160℃过程中,随着温度... 详细信息

热稳定性是高分子材料的一个关键指标,利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术结合控温装置,检测了两种热塑性聚氨酯弹性体(TPU)固体样本。室温条件下,不同类型TPU的太赫兹吸收系数及折射率数值存在差异。在从20℃加热至160℃过程中,随着温度的升高,太赫兹吸收系数逐渐增加,而折射率随之降低。其线性拟合转折点与已报道的材料维卡转换温度基本对应,并且热稳定性较高的样品,升降温后光学常数相对保持更稳定。研究结果表明太赫兹光谱技术可为检测高分子材料热稳定性提供新的途径。

关键词：太赫兹光谱热塑性聚氨酯弹性体(TPU) 吸收系数介电常数热稳定性

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