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基于光谱和色谱特征数据融合的化工园区地表水污染源识别技术

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环境科学 2024年

作者：赵远殷新育刘小凤金梦兰亚琼刘锐常州大学环境科学与工程学院浙江清华长三角研究院生态环境研究所浙江省水质科学与技术重点实验室中环清科(嘉兴)环境技术研究院有限公司

化工园区内工业企业多，且各企业排水组分复杂，很多企业之间排水组成具有相似性.因此，当园区内地表水发生污染时，快速识别污染源的难度很大.为此，以嘉兴市某国家级化工园区为研究对象，收集该园区内7家重点企业10个批次的排水样本... 详细信息

化工园区内工业企业多，且各企业排水组分复杂，很多企业之间排水组成具有相似性.因此，当园区内地表水发生污染时，快速识别污染源的难度很大.为此，以嘉兴市某国家级化工园区为研究对象，收集该园区内7家重点企业10个批次的排水样本，并对其进行三维荧光光谱（EEMS）和气相色谱-质谱（GC-MS）分析.利用平行因子法从同一企业不同批次排水的EEMS图谱中提取共有组分，并构建EEMS特征数据矩阵.同时，从企业排水的GC-MS数据中筛选出具有高检出率或能够有效区分不同企业排水的特征物质，并构建GC-MS特征数据矩阵.比较研究基于不同数据矩阵以及不同模型的污染源识别效果.结果表明，无论是基于EEMS原始数据矩阵、EEMS特征数据矩阵还是GC-MS特征数据矩阵，BP神经网络模型对污染源的识别准确率都不高，分别仅为71.43%、76.19%和71.43%，略高于支持向量机模型（76.19%、76.19%和57.14%）.当使用EEMS与GC-MS特征数据融合矩阵时，污染源识别性能显著提升.支持向量机模型对7家企业排水的识别准确率、宏精确率、宏召回率以及宏调和平均值分别为95.24%、96.43%、95.24%和95.10%，而BP神经网络模型的识别性能更佳，四项指标均接近100%.研究结果为化工园区等地表水污染源识别提供了一种有效方法.

关键词：化工园区三维荧光光谱(EEMS) 气相色谱-质谱(GC-MS) BP神经网络(BPNN) 支持向量机(SVM) 污染源识别

深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用进展

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合成生物学 2024年第1期5卷 88-106页

作者：朱景勇李钧翔李旭辉张瑾毋文静浙江理工大学生命科学与医药学院浙江杭州310018 嘉兴学院生物与化学工程学院浙江嘉兴314000 浙江清华长三角研究院衰老科学创新研发中心浙江嘉兴341001 禾美生物科技(浙江)有限公司浙江嘉兴341001 浙江清华长三角研究院浙江省应用酶学重点实验室浙江嘉兴314006

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞信号转导、基因表达和代谢调控等生物过程中发挥重要作用,鉴定蛋白质间的相互作用对于理解复杂生物过程至关重要。预测蛋白质间的相互作用可以为药物发现、蛋白质功能研究和设计等领域提供帮助。近年来,随... 详细信息

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞信号转导、基因表达和代谢调控等生物过程中发挥重要作用,鉴定蛋白质间的相互作用对于理解复杂生物过程至关重要。预测蛋白质间的相互作用可以为药物发现、蛋白质功能研究和设计等领域提供帮助。近年来,随着人工智能技术的蓬勃发展,深度学习技术在预测蛋白质互作领域做出巨大贡献,其中基于序列的深度学习模型通过学习蛋白质序列信息的深层特征进行互作预测。本文综述了深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用,按照算法框架和时间线对该领域进展进行分类归纳,介绍了数据处理、序列编码方法、算法架构以及模型的评估指标等内容,并分析了当前面临的问题以及未来的发展方向。随着深度学习技术的发展,预测蛋白质互作的效率大幅提高,未来需要发展泛化能力更强的预测模型,助力蛋白质互作的预测。

关键词：蛋白质互作深度学习人工智能序列编码神经网络

水生环境中藻菌互作与藻类群落动态变化机制研究进展

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2490-2503页

作者：胡婷婷张可佳金莎岑程赖浩林周沛璇浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学长三角智慧绿洲创新中心浙江嘉兴314100 浙江省饮用水安全与输配技术重点实验室浙江杭州310058

水中藻类生物量的爆发性增长会破坏水体水质,对水生态系统稳定及人类健康造成危害,环境因素和生物因素共同影响着藻类生物量及群落组成。本文从微生物的角度出发,概述了藻际环境中细菌、真菌和古菌的多样性特征,阐述了藻菌之间建立的共... 详细信息

水中藻类生物量的爆发性增长会破坏水体水质,对水生态系统稳定及人类健康造成危害,环境因素和生物因素共同影响着藻类生物量及群落组成。本文从微生物的角度出发,概述了藻际环境中细菌、真菌和古菌的多样性特征,阐述了藻菌之间建立的共生、共栖、竞争及溶藻的生态关系。微生物可以通过一系列营养物质和生长因子的交换促进藻类生长,也可以通过竞争生境中的营养物质或分泌溶藻化合物等方式抑制藻类生长。现阶段关于藻类群落动态变化的研究大多局限于环境因素的驱动作用,而忽视了生物因素的影响。阐明藻菌之间的相互作用有助于深入解析藻类群落时空演替特征,构建藻类群落动态变化的生态驱动机制,从而为藻华的可持续防控提供科学依据。

关键词：藻类群落微生物藻菌互作群落动态

单细胞水平接种分隔培养体系筛选电化学活性菌

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环境科学学报 2024年

作者：李浩铭羊家威刘泽钒徐鹏程沈超峰浙江大学环境与资源学院浙江省水体污染控制与环境安全技术重点实验室浙江大学长三角智慧绿洲创新中心未来环境实验室

电化学活性菌的筛选对于理解生物地球化学循环、构建生物电化学体系等具有重要意义.目前电化学活性菌的筛选主要通过先富集再分离验证的方法 .然而，富集培养过程中培养条件的选择性会导致低丰度非优势的电化学活性菌难以分离，降低分... 详细信息

电化学活性菌的筛选对于理解生物地球化学循环、构建生物电化学体系等具有重要意义.目前电化学活性菌的筛选主要通过先富集再分离验证的方法 .然而，富集培养过程中培养条件的选择性会导致低丰度非优势的电化学活性菌难以分离，降低分离电化学活性菌的多样性.因此，本研究建立了电化学活性菌的单细胞水平接种分隔培养体系，通过有限稀释和控制微液滴体积的方式将分离源中微生物进行单细胞水平分隔，在厌氧条件下培养并采用电子受体纳米三氧化钨的变色指示电化学活性，避免种间竞争的影响，提高分离筛选通量和筛选效率.以生物电化学系统阳极生物膜作为分离源，采用本方法从352个培养孔中分离获得31株电化学活性菌株.这些菌株分属于Geobacter、Geosporobacter、Azonexus、Sinanaerobacter、Clostridium、Thauera、Azoarcus等7个属.在生物电化学系统的测试中，分离所得菌株均可利用阳极作为电子受体，并在循环伏安法测试中展现氧化还原活性.本研究建立了一种简单、高通量的单细胞水平分隔培养筛选电化学活性菌的方法，对电化学活性菌的种质资源挖掘具有重要意义.

关键词：厌氧单细胞水平接种分隔培养胞外电子传递电化学活性菌

基于多特征提取的超短期光伏发电功率预测研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：臧鹏发王珂琪张中伟赵中阳姚龙超翁卫国吴学成郑成航高翔能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学) 东方电气长三角(杭州)创新研究院有限公司浙江大学嘉兴研究院

高精度的光伏功率预测是太阳能发电高效利用的关键技术之一。针对高精度光伏功率预测的需求，提出一种基于多特征提取的超短期光伏发电功率预测方法。首先分析太阳与光伏阵列间的相对位置关系，建立光伏组件倾斜面辐照度机理模型；考虑... 详细信息

高精度的光伏功率预测是太阳能发电高效利用的关键技术之一。针对高精度光伏功率预测的需求，提出一种基于多特征提取的超短期光伏发电功率预测方法。首先分析太阳与光伏阵列间的相对位置关系，建立光伏组件倾斜面辐照度机理模型；考虑光伏组件背板温度变化及组件效率衰减对光伏发电的影响，分别采用深度神经网络和卷积神经网络提取各时刻的组件背板温度特征与光伏阵列的慢时变特征；考虑光伏发电功率的时序相关性，使用长短期记忆神经网络提取数据的动态时序特征。基于采集的历史发电功率及历史气象数据，通过建立的多个特征提取模块构造预测模型的输入，并经由多层神经网络得到未来15min～4h的光伏发电功率预测值。以浙江某光伏电站为例进行超短期光伏发电功率预测，各模型预测结果中，基于多特征提取的光伏发电功率预测模型预测精度高于其他对比模型，月平均准确率可达97.13%，验证了所提预测方法的有效性。

关键词：光伏功率预测斜面辐照度特征提取 K-means聚类

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响应性胶体晶体反射光谱预测模型及实验验证

光学学报 2024年第4期44卷 346-354页

作者：张金英王鑫野司玉琳王炳楠杨佳兴张野效桐精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314001

建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型,研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)纳米粒子电调谐器件。结果表明,有限元模... 详细信息

建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型,研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)纳米粒子电调谐器件。结果表明,有限元模型预测的反射光谱中心波长在680 nm至455 nm范围内移动,与制备器件的测试光谱匹配性良好。与解析预测模型相比,建立的三维有限元预测模型得到的反射光谱中心波长的预测结果准确性更高。对于非核壳结构,两种模型的预测误差范围分别为0.49%~1.70%、0.82%~1.49%,表现相当;对于核壳结构,两种模型的预测误差范围分别为3.51%~6.11%、0.28%~1.34%。本文建立的三维有限元模型将预测误差典型值降低为原来的1/5.9。所提模型可用于准确预测胶体体系下自组装光子晶体反射光谱的动态调谐能力,弥补了解析预测模型在核壳结构光子晶体预测准确性方面的不足,可指导粒子材料参数和结构参数设计,以及可调谐范围的优化区间筛选。对反射光谱幅值和谱宽预测准确性的提升需进一步考虑短程有序结构等随机微扰特性的影响。

关键词：光谱学胶体体系自组装光子晶体动态变色器件有限元预测模型反射光谱中心波长

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稀疏孔径一维旋转合成阵列的成像特性

光学学报 2024年第4期44卷 136-145页

作者：张会燕刘明宁布惠梅董立泉孔令琴赵跃进北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314019

分析了一维多孔径阵列的成像特性,选取子孔径间距比为1∶2的一维非冗余三孔径结构为基阵列,以最大化频域覆盖为设计标准,设计了沿基线方向对基阵列在360°范围内以不同角度进行多次旋转的新型合成孔径结构,以提高中频调制传递函数(IFMTF... 详细信息

分析了一维多孔径阵列的成像特性,选取子孔径间距比为1∶2的一维非冗余三孔径结构为基阵列,以最大化频域覆盖为设计标准,设计了沿基线方向对基阵列在360°范围内以不同角度进行多次旋转的新型合成孔径结构,以提高中频调制传递函数(IFMTF)和系统成像质量。当填充因子为28.51%时,旋转合成得到的九孔径阵列的IFMTF值(0.1223)大于Golay-9阵列的0.0782。仿真和实验结果的定量和定性评价均证明了所提方法的有效性。

关键词：成像系统光学稀疏孔径一维多孔径阵列旋转合成中频调制传递函数频域覆盖

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基于补偿叠层挤压的全固态硫系布拉格光纤

中国激光 2024年第2期51卷 136-143页

作者：杨克羽孙伟路盛俊凯彭芊芊白胜闯戴世勋王训四宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室浙江宁波315211 浙江省光电探测材料及器件重点实验室浙江宁波315211 宁波海洋研究院浙江宁波315832

基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点,制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤,解决了传统叠层挤压引起... 详细信息

基于有效全向反射原理的布拉格光纤可以通过调谐周期性的包层结构参数来实现特定波长的高功率传输。为了克服传统空心布拉格光纤易于形变的缺点,制备了一种基于补偿叠层挤压技术的硫系玻璃纤芯全固态布拉格光纤,解决了传统叠层挤压引起的光纤层厚不均匀问题。该光纤含有三对厚度相同的包层对,在整根6 m长光纤中包层对的厚度与光纤直径的比例保持恒定的3∶100。该光纤在4~10μm的波长范围内具有四个明显的低损耗窗口,证明了优化玻璃厚度的补偿叠层技术可以有效改善光纤结构及光传输性能。

关键词：光纤光学全固态布拉格光纤硫系玻璃叠层挤压法

少水胺吸收剂CO_(2)捕集工艺的中试试验与技术经济性评价

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 3897-3904,I0012页

作者：刘飞祁志福方梦祥丁浩然浙江省白马湖实验室有限公司浙江省杭州市310051 浙江浙能技术研究院有限公司浙江省杭州市311121 能源高效清洁利用全国重点实验室(浙江大学) 浙江省杭州市310027

化学吸收法是现阶段燃烧后CO_(2)捕集大规模应用的主要技术路线,但其运行和投资成本高是技术难题。该文采用基于有机胺构效关系开发的低再生能耗少水胺吸收剂,在真实燃烧后烟气条件下的中试平台上,试验研究少水胺吸收剂的CO_(2)捕集率... 详细信息

化学吸收法是现阶段燃烧后CO_(2)捕集大规模应用的主要技术路线,但其运行和投资成本高是技术难题。该文采用基于有机胺构效关系开发的低再生能耗少水胺吸收剂,在真实燃烧后烟气条件下的中试平台上,试验研究少水胺吸收剂的CO_(2)捕集率、再生能耗、挥发性胺排放等性能,并通过流程模拟与成本测算,评估技术经济性。中试结果表明,烟气流量为260~280 m^(3)/h,CO_(2)浓度(干基)约12%,少水胺体系(水质量浓度约15%)实现稳定运行,CO_(2)捕集率高于90%,再生能耗低至2.35 GJ/t CO_(2),胺挥发排放较高(约110~380 mg/m^(3))。在Aspen Plus建立10000 m^(3)/h烟气CO_(2)捕集工艺流程,相比常规一乙醇胺(monoethanolamine,MEA)工艺,少水胺工艺系统的投资成本降低12%,运行成本降低20%。该少水胺吸收剂具有CO_(2)捕集率高、再生能耗低、系统投资和运行成本低等优势,有望在工业示范中应用。该文研究结果可为万t级/年CO_(2)捕集示范工程的设计提供一定依据。

关键词：烟气 CO_(2)捕集少水胺中试试验再生能耗胺排放工艺模拟技术经济

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