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老城区降雨径流污染特征分析——以北京东城区某排水分区为例

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 355-365页

作者：史秀芳王丽晶潘兴瑶卢亚静王岩北京市水科学技术研究院北京100048 秦皇岛市海港区河长制服务中心河北秦皇岛066000 北京市水务局北京100048 大兴区水务局北京102600

选取北京市东城区北护城河某雨水排水口进行水质水量联合监测,分别识别了老城区在小雨、中雨、大雨3种不同雨型下的降雨径流污染特征,分析了初期冲刷效应和影响径流污染的敏感性指标及其阈值,制定了老城区源头和末端污染物管控方案。研... 详细信息

选取北京市东城区北护城河某雨水排水口进行水质水量联合监测,分别识别了老城区在小雨、中雨、大雨3种不同雨型下的降雨径流污染特征,分析了初期冲刷效应和影响径流污染的敏感性指标及其阈值,制定了老城区源头和末端污染物管控方案。研究结果表明,降雨初期(小雨前20 min、中雨前30 min、大雨前10 min)污染物浓度较高,存在初期冲刷效应。小雨对SS、TP和TN指标的敏感性高于中雨和大雨,中雨对COD和NH_(3)-N指标的敏感性高于小雨和大雨,中雨和小雨的EMC浓度值比大雨高。对于SS、NH_(3)-N、TP指标,污染物浓度变化范围最大的分别为大雨、中雨、小雨。径流污染削减率为30%时,小雨、中雨和大雨需控制的降雨初期径流体积分别为25 m^(3)、35 m^(3)、150 m^(3),或控制降雨初期的降雨量为4 mm、9 mm、24 mm。

关键词：北京市老城区降雨径流污染特征初期冲刷

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基于机器学习对食品安全的调控与分析

食品工业科技 2024年第11期45卷 11-19页

作者：赵峙尧刘明昊白林任润涵尚伟孙颖翁云宣北京工商大学北京100048 轻工业塑料加工应用研究所北京100048

民以食为天,食以安为先。食品质量及其安全性关系到国计民生。随着中国经济的发展和人民生活质量的提高,食品行业的规模也逐年壮大,社会和消费者对食品生产的质量及其本身安全性有了更加严格的要求。但是,食品质量安全事件时有发生,使... 详细信息

民以食为天,食以安为先。食品质量及其安全性关系到国计民生。随着中国经济的发展和人民生活质量的提高,食品行业的规模也逐年壮大,社会和消费者对食品生产的质量及其本身安全性有了更加严格的要求。但是,食品质量安全事件时有发生,使得食品质量安全的管理成为了改善民生的重要任务。机器学习已在食品质量与安全领域被广泛应用,它具有自主学习能力强、非线性拟合能力好、建模快速等特点,其中的神经网络模型和监督学习方法能够准确、快速的对食品在生产过程中进行质量检测与过程控制。本文将着重阐述机器学习在食品质量与安全领域中的研究进展,以食品质量检验、食品过程追溯、食品安全预警3个方向进行论述。以期阐明机器学习算法在食品调控环节中的侧重点、优缺点和未来发展方向,为保障食品质量与安全的智能化发展提供理论支持与技术指导。

关键词：机器学习神经网络监督学习食品调控食品安全

北京市东南郊区夏季低层大气臭氧浓度垂直分布特征

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环境科学研究 2024年第4期37卷 686-695页

作者：王琴景宽王陈婧刘保献沈秀娥张健刘洋罗霄旭北京市生态环境监测中心大气颗粒物监测技术北京市重点实验室北京100048

为探究臭氧污染季北京市臭氧浓度垂直分布特征及对近地面臭氧浓度的影响,基于差分吸收臭氧激光雷达,对北京市东南郊区永乐店2019年5−9月低层大气臭氧浓度的垂直分布进行连续观测和分析.结果表明:①1.5 km以下,臭氧浓度随高度的增加呈先... 详细信息

为探究臭氧污染季北京市臭氧浓度垂直分布特征及对近地面臭氧浓度的影响,基于差分吸收臭氧激光雷达,对北京市东南郊区永乐店2019年5−9月低层大气臭氧浓度的垂直分布进行连续观测和分析.结果表明:①1.5 km以下,臭氧浓度随高度的增加呈先增后降的特征,边界层中上部(0.5~0.6 km)为臭氧浓度最大区域;1.5~3 km,臭氧浓度相对稳定或随高度增加而缓慢上升.臭氧浓度最高的6月,其浓度垂直梯度变化率略小于其他月份.②边界层内臭氧浓度与近地面臭氧浓度的日变化基本一致,均呈午后单峰分布特征;但近地面的臭氧浓度波动幅度较大,具有更低的早高峰谷值和更高的午后峰值.午后峰值期间,边界层内臭氧浓度垂直分布呈随高度升高而降低特征,体现出午后近地面光化学生成是臭氧升高的主要原因.夜间高空臭氧浓度高于近地面,可为翌日白天的臭氧浓度提供较高的背景.③典型臭氧污染过程显示,午后快速的光化学生成导致近地面和边界层中部以下臭氧浓度明显上升,部分夜间残留层可见明显的臭氧污染层,并于翌日上午向下传输;夜间低空急流、风向的切变及持续偏南风等气象条件也易导致臭氧垂直或水平传输至北京市.研究显示,应强化本地前体物控制及区域联防联控,实现边界层内臭氧浓度整体降低对臭氧污染治理至关重要.

关键词：北京市臭氧雷达臭氧垂直分布臭氧污染过程

基于CRISPR-Cas系统的光学信号传感检测策略综述

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 918-924页

作者：刘思彤黄朝鹤罗美玉王桢陈虹铮张钰婕裴晓静北京工商大学轻工科学与工程学院北京100048

簇状规则间隔短回文重复序列(CRISPR and CRISPR-associated system,CRISPR-Cas系统)是在大多数细菌和古菌中发现的一种获得性免疫系统,由Cas酶和引导RNA(guide RNA,gRNA)组成,根据gRNA序列的特异性识别并剪切靶标DNA或RNA。近年来,得益... 详细信息

簇状规则间隔短回文重复序列(CRISPR and CRISPR-associated system,CRISPR-Cas系统)是在大多数细菌和古菌中发现的一种获得性免疫系统,由Cas酶和引导RNA(guide RNA,gRNA)组成,根据gRNA序列的特异性识别并剪切靶标DNA或RNA。近年来,得益于CRISPR-Cas系统优异的酶切活性,建立了多种生物传感技术(biosensor),光学信号传感策略简单、便携,广泛应用于科学研究和实际应用中。详细总结了近五年来基于CRISPR-Cas系统的各种光学传感策略的基本原理以及代表性成果和应用。同时,也对当前的应用前景和挑战进行展望。

关键词：簇状规则间隔短回文重复序列信号读出光学传感

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北京市污水处理系统温室气体排放及未来预测

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 282-293页

作者：王明何国华窦鹏秦长海赵勇朱永楠姜珊中国水利水电科学研究院北京100038 流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 北京市水科学技术研究院北京100048

污水处理系统作为重要的温室气体排放源,其低碳运行受到国内外学者广泛关注。该文基于北京市污水处理流程,构建了污水处理系统温室气体排放核算体系,对2010—2020年全市污水处理系统的温室气体排放规模进行核算,并预测了2035年不同情景... 详细信息

污水处理系统作为重要的温室气体排放源,其低碳运行受到国内外学者广泛关注。该文基于北京市污水处理流程,构建了污水处理系统温室气体排放核算体系,对2010—2020年全市污水处理系统的温室气体排放规模进行核算,并预测了2035年不同情景下的温室气体排放特征。结果表明:2010—2020年北京市污水处理系统排放的温室气体总量明显上升,年均增幅达6.03%;污水处理是温室气体排放最多的环节,其直接和间接排放的温室气体总量占整个系统的51.27%;不同处理标准和处理工艺的排放强度差异明显,北京地方标准的排放强度大于国家标准,处理能力较高的膜生物反应器(MBR)工艺排放强度是目前普遍使用的厌氧-缺氧-好氧(AAO)工艺的1.77倍;在基准情景、高标准出水情景、低碳排放情景下,2035年北京市污水处理系统的温室气体排放量均会增加,其中低碳情景的增幅最小,但投资和占地面积分别需要多增加49.95亿元和192万m~2。基于该研究结果,从源头、过程和终端3个方面提出了相应温室气体减排建议。

关键词：温室气体污水处理系统情景预测北京

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食品中后生元的研发和应用研究进展

食品科学技术学报 2024年第2期42卷 19-31页

作者：张明孙宇航北京工商大学食品与健康学院北京100048

后生元概念将原本混乱的灭活益生菌概念进行了统一,引起了更广泛的关注。目前,可制备后生元的菌株仍以传统益生菌为主,但随着下一代益生菌研究的深入,符合后生元概念的菌株也不断更新。首先,介绍了后生元最主要的健康功效是改善肠道健康... 详细信息

后生元概念将原本混乱的灭活益生菌概念进行了统一,引起了更广泛的关注。目前,可制备后生元的菌株仍以传统益生菌为主,但随着下一代益生菌研究的深入,符合后生元概念的菌株也不断更新。首先,介绍了后生元最主要的健康功效是改善肠道健康,包括缓解肠道炎症、改善肠道菌群、缓解便秘等。其次,阐释了后生元还能够作用于其他组织,发挥改善代谢异常、维护口腔健康等功能。功效因子的揭示是阐明后生元多样化功能的关键。传统认为功效组分主要是细菌结构组分,如胞外多糖、肽聚糖等,然而近年来的研究证实短链脂肪酸、胞内蛋白、氨基酸代谢物等也发挥了重要的作用,后生元也被认为是多种功效组分的集合体。这也意味着它能够同时激活多类别的细胞表面受体,引发协同效应或交叉反应,从而发挥更直接、更广泛的生物活性作用。最后阐述了,从产业化角度,后生元有安全性更高、储运更方便、作用更直接等独特的优势,在功能性膳食补充剂、食品品质改良剂、防腐剂等方面具有很好的应用前景。但是,在产业转化过程中也出现了一些问题和困难,主要集中在后生元功效循证并不充分,配套的安全评估方法、定性定量检测方法欠缺、法律法规缺乏支撑等方面。

关键词：后生元肠道健康菌群调节代谢异常健康效应

3DGE-UNet磁共振成像的脑胶质瘤全自动分割算法:对不充分全局特征提取的改进

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四川大学学报（医学版） 2024年第2期55卷 447-454页

作者：田恒屹王瑜计亚荣 Rahman MdMostafizur 北京工商大学人工智能学院北京100048

目的脑胶质瘤及其子区域的全自动分割是计算机辅助肿瘤临床诊断的基础,卷积神经网络在脑部磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)分割过程中,小卷积核只能提取局部特征而无法有效融合全局特征,缩小了对影像信息的感知范围,从而... 详细信息

目的脑胶质瘤及其子区域的全自动分割是计算机辅助肿瘤临床诊断的基础,卷积神经网络在脑部磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)分割过程中,小卷积核只能提取局部特征而无法有效融合全局特征,缩小了对影像信息的感知范围,从而导致分割精度不足的问题。本研究旨在利用膨胀卷积,针对三维(three-dimensional, 3D)-UNet不能充分提取全局特征的问题进行改进。方法 (1)算法构建:本文提出一种带有三条全局上下文特征提取通路的3D-UNet模型,即3DGE-UNet模型。使用脑部肿瘤分割挑战赛(Brain Tumor Segmentation Challenge, BraTS)2019提供的公开数据集(335例患者),设计一种全局上下文特征提取(more global contextual feature extraction, GE)模块,并将该模块引入到3DUNet网络的第一、二、三条跳跃连接处,利用该模块充分提取图像的不同尺度全局特征,并与上采样得到的特征图叠加,扩大模型感受野,实现不同尺度特征的深层融合,从而完成端到端的脑肿瘤全自动分割。(2)算法验证:图像数据来源于BraTs2019数据集(335例患者术前MRI图像,包括T1、T1ce、T2和FLAIR四种模态图像和一张医生标注的肿瘤标签图像),将数据集分别按照8∶1∶1划分为训练集、验证集和测试集。以医生标注的肿瘤标签图像为金标准,使用Dice系数(综合评价有效性)、敏感度(病灶区域的查全率)和95%Hausdorff距离(肿瘤边界的分割精度)在测试集中评估算法对完整肿瘤区域(whole tumor, WT)、核心肿瘤区域(tumor core, TC)和增强肿瘤区域(enhancing tumor, ET)三种区域的分割性能,分别使用无GE模块的3D-UNet模型和有GE模块的3DGE-UNet模型进行检测,内部验证GE模块设置的有效性。使用3DGEUNet模型、ResUNet、UNet++、nnUNet、UNETR检测上述性能指标,并比较5种算法模型的收敛性,外部验证3DGEUNet模型的有效性。结果 (1)在内部验证中,改进的3DGE-UNet模型在测试集中分割WT、TC和ET区域的Dice均值分别为91.47%、87.14%和83.35%,与传统的3D-UNet模型相比(89.79%、85.13%和80.90%),综合评价达到了最优值,对于三个区域的分割精度都有提升(P<0.05)。3DGE-UNet模型与3D-UNet模型相比,ET区(86.46%vs. 80.77%)具有更高的敏感度(P<0.05),在查全率方面表现更为优越,在面对病灶区域时,3DGE-UNet模型更倾向于正确识别并捕获更全面的阳性区域,更为有效地避免漏诊发生。3DGE-UNet模型在肿瘤WT区域边缘分割的出色性能,其95%Hausdorff距离均值优于3DUNet模型(8.17 mm vs. 13.61 mm,P<0.05),但在TC区(8.73 mm vs. 7.47 mm)和ET区(6.21 mm vs. 5.45 mm)的性能表现与3DUNet模型相似。(2)在外部验证中,其余4种算法仅TC的Dice均值(87.25%)、WT的敏感度均值(94.59%)、TC的敏感度均值(86.98%)和ET的平均95%Hausdorff距离(5.37 mm)优于3DGE-UNet模型,但差异无统计学意义。3DGE-UNet模型可以在训练阶段快速收敛,速度优于其他外部模型。结论 3DGE-UNet模型可以有效地提取和融合不同尺度的特征信息,提高脑肿瘤分割的准确性。

关键词：脑胶质瘤核磁共振成像图像处理计算机辅助人工智能

北京白河流域不同空间尺度下水质对土地利用的响应关系

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环境科学研究 2024年第4期37卷 764-775页

作者：夏明珠薛万来黄俊雄李文忠李垒刘可暄李久义田秀君北京交通大学环境学院北京100044 北京市水科学技术研究院流域水环境与生态技术北京市重点实验室北京100048

为探究水质对土地利用的响应关系,以北京市山区典型季节性河流−白河流域14个小流域为研究对象,基于2022年汛期(7月)和非汛期(10月)水质数据及“国土三调”土地利用数据,采用Mann-Witney U检验、Spearman相关性分析、冗余分析(RDA)等统... 详细信息

为探究水质对土地利用的响应关系,以北京市山区典型季节性河流−白河流域14个小流域为研究对象,基于2022年汛期(7月)和非汛期(10月)水质数据及“国土三调”土地利用数据,采用Mann-Witney U检验、Spearman相关性分析、冗余分析(RDA)等统计分析方法,研究2种不同空间尺度(子流域和有水沟道带状缓冲区)下土地利用结构对pH、NH_(4)^(+)-N、TP、NO_(3)^(−)-N、TN、CODMn水质指标的影响.结果表明:①研究区土地利用类型在两种空间尺度下均以林地、园地、建设用地为主,林地占比最大,在1000 m带状缓冲区和子流域尺度下分别占78.36%和84.87%.②水质指标存在时空差异,汛期NH_(4)^(+)-N、TN平均浓度较低,非汛期NO_(3)^(−)-N、CODMn平均浓度较低;TP、NO_(3)^(−)-N属强变异类型,空间差异显著.③土地利用类型对河流水质有显著影响,汛期较非汛期影响大.建设用地和园地面积占比与各水质指标均呈显著正相关,草地面积占比与除TP浓度外的其余4项水质指标均呈显著负相关.④冗余分析结果表明,有水沟道带状1000 m缓冲区土地利用结构是对白河流域水质影响的最佳缓冲区尺度,且汛期土地利用结构对水质解释率整体高于非汛期.建议应加强对有水沟道1000 m缓冲区范围内土地利用结构的优化调整,将有助于提升密云水库上游白河流域的水生态环境状况.

关键词：土地利用结构水质尺度效应相关性分析

不同补料方式对好氧颗粒污泥合成PHA的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1286-1295页

作者：陈淞苑泉娄雨晴张艳萍孙迎雪北京工商大学生态环境学院北京100048

为提高好氧颗粒污泥(AGS)合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的产量,探究了4种不同补料方式(未补料、好氧0h补料、好氧0.5h补料和好氧1h补料)对AGS合成PHA的影响,同时考察了此过程中AGS的碳氮磷去除效能以及微生物群落结构变化.结果表明,补料能够... 详细信息

为提高好氧颗粒污泥(AGS)合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的产量,探究了4种不同补料方式(未补料、好氧0h补料、好氧0.5h补料和好氧1h补料)对AGS合成PHA的影响,同时考察了此过程中AGS的碳氮磷去除效能以及微生物群落结构变化.结果表明,补料能够提高AGS合成PHA的含量,在好氧1h补料时AGS合成PHA的含量最高,为125.06mg/g;同时补料时间会影响AGS的脱氮除磷性能,当补料时间由好氧0h延迟至好氧1h时,AGS的总氮去除率由(87.49±5.49)%降至(67.60±16.24)%,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率由(94.08±1.42)%降至(62.91±15.33)%.且不同补料时间条件下,AGS的微生物群落结构变化较大,合成PHA的优势菌群差异较大,在未补料和好氧0h补料条件下,优势菌为既能合成PHA同时能够脱氮或除磷的不动杆菌属(Acinetobacter);在好氧1h补料条件下中,优势菌为能合成PHA的噬氢菌属(Hydrogenophaga)和黄杆菌属(Flavobacterium).

关键词：好氧颗粒污泥聚羟基脂肪酸酯(PHA) 脱氮除磷补料时间影响