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济南大学学报（自然科学版）

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2026年04期

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环境与水利科学 | 新质生产力对碳排放的影响及其空间效应

环境与水利科学 | 新质生产力对碳排放的影响及其空间效应

摘要：为了推动碳达峰碳中和目标的实现，探寻发展新质生产力背景下碳减排的有效路径，促进区域协同减排和经济高质量发展，基于2012—2022年间中国不同省份的面板数据，运用基准回归、中介效应和空间计量模型探讨新质生产力对碳排放的影响机制，进行中介效应检验、内生性检验、异质性检验和空间溢出效应检验。结果表明：新质生产力具有显著降低碳排放强度的作用，该结论经过一系列稳健性检验后依然成立；新质生产力通过促进产业结构升级这一中介降低碳排放强度，从空间分布来看，新质生产力对碳排放的影响具有区域异质性，能够显著降低非长江经济带的碳排放强度，但未能显著降低长江经济带的碳排放强度；在构成新质生产力的3个维度中，新要素对碳排放的负向影响最大，新技术次之，新产业的影响最小；新质生产力对碳排放的影响存在空间溢出效应，能够降低周围地区的碳排放强度。
环境与水利科学 | 基于 MIKE FLOOD 系统的兴济河洪水淹没模拟及防洪调度方案拟定

环境与水利科学 | 基于 MIKE FLOOD 系统的兴济河洪水淹没模拟及防洪调度方案拟定

摘要：为了提升城市洪水预报和防洪调度效率，以山东省济南市兴济河流域为例，开展兴济河洪水演进模拟与风险分析。基于 MIKE FLOOD 平台，将 MIKE11 模型与 MIKE21 模型进行动态耦合，构建兴济河流域一维-二维耦合水动力学内涝模型，并结合 ArcGIS 软件、数字高程模型数据实现兴济河洪水三维可视化模拟，利用 3 场汛期洪水实测数据完成模型参数率定后，将该模型应用于 5 种不同计算方案的洪水淹没风险模拟。结果表明：在极端降雨条件下，兴济河流域的二环南路高架路下方、阳光 100 雨量站附近、北园高架路等低洼区域为洪水淹没高发区；基于 MIKE FLOOD 平台的一维-二维耦合水动力内涝模型能精准模拟兴济河流域洪水演进过程，尤其在河道漫溢和洪水淹没动态模拟中展现出较高精度，实现兴济河流域洪水预警研判、过程模拟推演，据此可科学编制城市防洪调度方案，提高兴济河流域洪涝灾害综合防控效能。
环境与水利科学 | 沿海雨源型河流生态流量保障目标分析与确定

环境与水利科学 | 沿海雨源型河流生态流量保障目标分析与确定

摘要：为了解决沿海雨源型河流因断流而导致生态基流难以保障的问题，以山东省乳山河为研究对象，采用概率分布函数法和栖息地模拟法进行生态流量计算，并通过生态流量满足程度分析，确定乳山河龙角山水库下游河道生态流量保障目标。结果表明：概率分布函数法的计算结果能够更好地反映汛期河流生态流量需求变化，栖息地模拟法的计算结果能够更好地满足非汛期生物生境指标需求。乳山河非汛期生态流量保障目标为 0.50,m³/s ；汛期生态流量保障目标 6 月份为 2.50,m³/s ，7 月份为 2.50,m³/s ，8 月份为 3.86,m³/s ，9 月份为 3.09,m³/s ，10 月份为 2.50,m³/s 。
环境与水利科学 | 黄河口北部海域溶解性有机质空间分布特征及来源分析

环境与水利科学 | 黄河口北部海域溶解性有机质空间分布特征及来源分析

摘要：为了探究河口海域的溶解性有机质(DOM)的组分与来源的变化特征及其环境效应，以黄河口北部海域为研究区，分析不同水体水样的理化性质，并通过紫外-可见光吸收光谱、三维荧光光谱-平行因子分析方法分析不同水体中DOM的组成、分布及来源。结果表明，研究区海水中溶解有机碳(DOC)的质量浓度平均值为6.51 mg/L，低于地下水的DOC的质量浓度平均值8.99 mg/L，呈近岸高远岸低的特点；DOM中包含类酪氨酸组分C1、类色氨酸组分C2和类腐殖质组分C33种组分，组分C1、C2与浮游植物和水体微生物的代谢有关，组分C3主要与陆源输入和微生物活动有关；水体DOM受内源和外源共同作用，总体腐殖化水平较低，自生源特征明显；海水的吸收光谱特征参数均略大于地下水，海水中的DOM普遍具有更大的分子量、更强的芳香性特征及更显著的腐殖化水平。研究区DOM主要受水体总氮、溶解有机氮、溶解无机碳的影响，组成和来源受陆源输入与本地生物活动的双重影响。
环境与水利科学 | 威海市浅层地下水水化学特征分析及水质评价

环境与水利科学 | 威海市浅层地下水水化学特征分析及水质评价

摘要：针对山东省威海市地下水存在硝酸盐、氯化物及矿化度超标等问题，基于2023年8月采集的72组浅层地下水水样，综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值分析及绝对主成分(APCS)-多元线性回归（MLR)受体模型等方法进行水化学分析，并采用熵权水质指数(EWQI)法对地下水水质进行评价。结果表明：研究区地下水中主导阳离子为钠离子 Na⁺ 和钙离子 Ca²⁺ ，主导阴离子为氯离子 Cl^- 和碳酸氢根离子 HCO₃^- ，水化学类型以 HCO₃-Ca?Mg 、 SO₄-Ca?Mg 、Cl-Na、 Cl?SO₄-Ca?Mg 为主，硝酸根离子 NO₃^- 含量平均值超国家标准中Ⅲ类水质指标，水样超标率达62.5%。APCS-MLR受体模型揭示地下水水化学组分有碳酸盐溶解、海水入侵、人类活动、岩盐和蒸发岩盐溶解及未知源5种来源，其贡献率分别为27.7%、22.4%、20.5%、16.4%和13.0%，水-岩相互作用是区内浅层地下水水化学组分主要来源，海水入侵和人类活动则加剧地下水水化学的演变。基于EWQI法的地下水质评价结果，占比79.17%地下水水质较好，主要位于乳山市中部、荣成市北部；占比12.51%地下水水质较差，主要分布于文登区东南部及荣成市中东部；影响研究地下水质量等级的主要指标贡献程度从大到小依次为总溶解性固体、 Na⁺ 、 NO₃^- 、 Ca²⁺ 、 Cl^- 和氟离子 F^- 含量。
环境与水利科学 | 底泥盐分释放对广南水库水质的影响

环境与水利科学 | 底泥盐分释放对广南水库水质的影响

摘要：为了解决广南水库作为山东黄水东调工程的重要调蓄节点存在水质咸化问题，针对水库底泥盐分释放对水质的影响机制开展室内模拟实验，选取库区6处代表性底泥样本，分析盐分释放过程中上覆水总溶解盐含量、氯离子Cl?含量及电导率等变化特征。结果表明：广南水库底泥盐分释放过程具有明显的阶段性和区域差异性，其中砂壤土和粉质壤土样品在试验中后期的Cl?释放速率分别达9.58、20.47 g/(d·m2)，显著高于其他样品的，表现出较强的中后期释放潜力；底泥的初始盐分储量、土体结构特性及水力条件是影响其盐分释放行为的主要控制因素；底泥中可溶性盐分的持续释放可显著提升上覆水体盐度，是引发库区水质咸化的关键内源驱动机制，对水库水质安全构成长期潜在威胁。
环境与水利科学 | 氯化铁-阳离子型聚丙烯酰胺复合混凝剂对金霉素的混凝作用

环境与水利科学 | 氯化铁-阳离子型聚丙烯酰胺复合混凝剂对金霉素的混凝作用

摘要：为了明确氯化铁-阳离子型聚丙烯酰胺复合混凝剂在混凝-超滤工艺中去除金霉素的作用效果，以氯化铁为单一混凝剂、氯化铁-阳离子型聚丙烯酰胺为复合混凝剂，采用混凝-超滤工艺处理金霉素模拟水样，通过测定金霉素去除率和出水浊度，结合混凝阶段Zeta电位和絮体特性，探讨复合混凝剂的混凝机制；比较超滤膜表面形貌的变化，分析单独氯化铁混凝和氯化铁-阳离子型聚丙烯酰胺复合混凝对超滤膜通量和膜阻力的影响。结果表明：在混凝阶段，复合混凝剂对金霉素的去除率达到63.3%，表明该复合混凝剂混凝性能较好，能够形成更大更易沉降的絮体，通过显著增强电荷中和和吸附架桥作用提高金霉素的混凝效率并减小混凝出水浊度；采用复合混凝剂预处理时，超滤膜表面亲水性减弱，膜孔污染严重，导致膜污染加重。
环境与水利科学 | 磁场对同步硝化反硝化脱氮效能的影响

环境与水利科学 | 磁场对同步硝化反硝化脱氮效能的影响

摘要：为了研究不同磁感应强度对同步硝化反硝化(SND)工艺中脱氮机制及其对微生物群落和功能基因的影响，在SND工艺中施加不同磁感应强度的磁场，构建磁性序批式活性污泥反应器，研究不同磁感应强度作用下SND系统的脱氮效率及微生物多样性与群落结构的变化规律。结果表明，磁场作用有利于保持SND工艺的稳定性，并能提高反应器的氨氮负荷，使得氨氮去除率逐步趋近100.00%，总氮去除率也都稳定在75.00%以上，显著优于无磁场作用的工艺条件；磁场对微生物的种群结构有显著影响，经磁场作用的3组污泥样品中微生物的种群结构具有较高的相似性，其中磁感应强度为20 mT时样品中异氧硝化-好氧反硝化菌群的相对丰度较高，SND工艺脱氮效能相对较好。磁场作用通过提升代谢、细胞过程及遗传信息处理等功能基因的相对丰度来促进氮的去除。
信息科学 | 基于多尺度深度学习和神经模糊推理的矿区重金属污染监测

信息科学 | 基于多尺度深度学习和神经模糊推理的矿区重金属污染监测

摘要：针对矿区重金属污染空间异质性与边界模糊性导致的监测难题，提出一种融合多尺度深度学习与神经模糊推理的矿区重金属污染监测模型。设计双分支卷积神经网络架构，高分辨率分支通过浅层卷积提取矿物纹理等细粒度特征，低分辨率分支结合残差模块与空间金字塔池化提取地形、植被等宏观环境特征，并构建跨层特征态融合机制实现局部-全局语义的协同表达；引入改进型高斯隶属函数与模糊规则构建神经模糊推理模块，通过可学习的形状因子增强污染边界的模糊隶属度表征能力，结合自适应规则激活策略进行不确定性污染等级判定；基于多源遥感数据集验证所提模型的性能。结果表明，通过多尺度特征建模与可解释模糊推理的协同优化，所提模型的分类准确率、 F₁指数、神经元覆盖率分别达到 89.7% 、 85.3% 、 85.4% ，显著优于传统单尺度ResNet-50模型、
信息科学 | 基于情绪感知和面部动作编码系统的虚拟角色面部迁移方法

信息科学 | 基于情绪感知和面部动作编码系统的虚拟角色面部迁移方法

摘要：为了解决现有面部迁移方法在三维虚拟角色人脸模型中应用受限以及未充分考虑场景和姿态影响的问题，提出一种基于情绪感知和面部动作编码系统的虚拟角色面部迁移方法。首先设计基于卷积神经网络的面部特征迁移模块，从输入的人脸图像中提取关键特征点信息并计算参数，迁移至虚拟角色的面部模型；其次，提出一种融合姿态信息和场景语义的情绪感知方法，利用多层感知机模型对融合人体姿态和场景语义信息的虚拟角色情绪进行识别；最后，提出一种基于面部动作编码系统的情绪迁移方法，将识别出的情绪映射至相应的动作单元组合，实现虚拟角色的面部迁移。数据和仿真实验结果表明，所提方法能够实现表情的逼真、自然和多样化表现，并在复杂场景下生成与场景和姿态相匹配的自然表情，显著提升虚拟角色的情绪表达能力和用户的沉浸感。
信息科学 | 基于感知机模型和多层感知机模型的中文人名性别判断

信息科学 | 基于感知机模型和多层感知机模型的中文人名性别判断

摘要：为了实现利用神经网络模型对中文人名进行性别判断，提出一种利用感知机模型和多层感知机模型根据中文人名判断性别的方法；该方法依据中文人名用字的性别区分特征，将每个中文人名中的第1个字 C₁ 、第2个字 C₂ 、第1、2个字组合 C₁C₂ 所对应的字向量、词向量作为输入，或将这些字向量、词向量进行不同组合拼接后作为输入，利用感知机模型和多层感知机模型分别对中文人名所属性别进行判断；在某中文人名语料库中进行实验，分别对比不同结构的网络模型，采用不同方法生成的字向量、词向量和依据不同字向量、词向量组合拼接进行中文人名性别判断的准确率。结果表明，使用神经元数目分别为64、128、1的3层感知机最佳模型结构，以中文人名语料训练字向量、词向量，采用 C₁ 、 C₂ 、 C₁-C₂ 、 C₁-C₁C₂ 、 C₂-C₁C₂ 、 C₁-C₂-C₁C₂ 构成的字向量、词向量组合判断中文人名性别的平均准确率分别为71.20%、86.95%、88.87%、87.48%、91.16%、90.77%；采用多层感知机模型进行中文人名性别判断时，选择适当的层数和神经元数目能显著提高判断准确率。
生命科学 | 组氨酸磷酸载体蛋白激酶调控永达尔梭菌异养代谢功能

生命科学 | 组氨酸磷酸载体蛋白激酶调控永达尔梭菌异养代谢功能

摘要：为了探究永达尔梭菌 Clostridium ljungdahlii 中 hprK 基因 CLJU_RS10755 编码的 HPr 激酶/磷酸酶 (HprK/P) 在菌株碳代谢调控中的生物学功能，完善该菌株碳代谢调控机制研究，首先通过生物信息学手段对 hprK 基因编码蛋白的序列特征进行分析，再利用成簇规律间隔短回文重复序列基因编辑技术构建 hprK 基因敲除突变株，结合菌株培养表型观测与转录组测序技术，系统探究 HprK/P 对永达尔梭菌碳代谢的调控作用。结果表明：永达尔梭菌 HprK/P 蛋白与枯草芽孢杆菌模式 HprK/P 蛋白序列具有高度同源性；敲除 hprK 基因后，菌株异养生长能力显著提升，乙醇与乙酸合成产量明显升高，证实 HprK/P 对永达尔梭菌异养碳代谢过程存在抑制作用。转录组分析进一步证明，HprK/P 可全局性调控菌株碳中心代谢、能量代谢及脂肪酸合成等关键代谢通路。
生命科学 | 基于高压均质技术的慈梨炖加工工艺优化

生命科学 | 基于高压均质技术的慈梨炖加工工艺优化

摘要：为了解决莱阳梨深加工造成的营养成分流失与风味劣变问题，将高压均质技术应用于慈梨炖产品研发；以莱阳梨为主要原料，经清洗、护色、蒸煮软化后采用高压均质工艺实现超微粉碎，再与冰糖水调制混合，最终经灭菌及无菌灌装制成半流质梨产品，并通过单因素实验优化护色、蒸煮、打浆、调制及灭菌等关键工艺参数。结果表明：高压均质工艺将莱阳梨果肉颗粒细化至10~20μm，产品细腻度与稳定性显著提升；最佳工艺参数为护色液中维生素C钠的质量分数为1.0‰，蒸煮温度为88℃，打浆时间为15min，冰糖水添加比例为梨浆质量的15%，灭菌温度为85℃，优化后的工艺参数使产品维生素C保留率提高20%以上，有效保留莱阳梨的天然风味。
生命科学 | 氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒的载药与血管保护性能

生命科学 | 氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒的载药与血管保护性能

摘要：为了开发高效、安全的纳米药物递送系统，通过硅烷偶联修饰将氨丙基三乙氧基硅烷的端基氨引入到介孔二氧化硅纳米颗粒表面制备氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒 (MSN-NH₂) ，表征 MSN-NH₂ 的微观形貌与结构，检测 MSN-NH₂ 对黄芩素的载药性能，开展 MSN-NH₂ 诱导单层连续端粒酶永生化人微血管内皮细胞（TIME）渗漏的免疫荧光实验和 MSN-NH₂ 对TIME细胞毒性检测。结果表明： MSN-NH₂ 为粒径均匀、内部孔隙均匀分布的球形颗粒，比表面积为，比孔体积为 0.56cm³/g ，最可几孔径为2.39 nm，对黄芩素载药量为165.56 mg/g，药物体外释放分为快速突释和均匀缓释2个阶段，可快速起效并长期维持稳定血药浓度；当 MSN-NH₂ 的浓度为0~200 μmol/L 时，TIME单层连续细胞模型未出现渗漏且 MSN-NH₂ 对TIME细胞无明显毒性。 MSN-NH₂ 可通过与钙离子 Ca²⁺ 发生静电排斥，降低其与血管内皮钙黏蛋白中 Ca²⁺ 的结合能力，进而维持细胞间黏附连接的完整性，在纳米药物治疗过程中发挥血管保护作用。
生命科学 | 人工晶状体中 2-羟基-4-(甲基丙烯酰氧基) 二苯甲酮降解产物的定性定量分析

生命科学 | 人工晶状体中 2-羟基-4-(甲基丙烯酰氧基) 二苯甲酮降解产物的定性定量分析

摘要：为了研究人工晶状体的浸提液中是否存在紫外吸收剂的降解产物，采用超高效液相色谱-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF/MS）、液相色谱（HPLC）法，从保留时间、一级质荷比、二级碎片3个维度确定人工晶状体中2-羟基-4-(甲基丙烯酰氧基)二苯甲酮(4-MHBP)的降解产物；对降解产物进行定量表征，建立定量表征方法；采用甲醇、纯水对人工晶状体进行浸提，检测甲醇、纯水浸提液中的4-MHBP降解产物。将人工晶状体置于受照介质生理盐水中进行光照实验，检测光照后的受照介质中的4-MHBP降解产物。结果表明：人工晶状体中添加的4-MHBP的降解产物为2,4-二羟基二苯甲酮（BP-1）。UPLC-Q-TOF/MS法的BP-1的质量浓度检测范围为0.05~0.50 mg/L，线性相关系数为0.9995，平均加标回收率为105.1%，回收率相对标准偏差为0.70%~3.77%；HPLC法的BP-1的质量浓度检测范围为0.5~20.0 mg/L，线性相关系数为0.9990，平均加标回收率为103.2%，回收率相对标准偏差为0.38%~1.16%。原材料中添加4-MHBP的人工晶状体浸提液及光照后的浸提液中均无4-MHBP检出，仅检出BP-1，证实4-MHBP在可沥滤物检测前已发生降解。
土木建筑 | 软岩隧道中嵌入式背肋梁二次衬砌结构的力学特性

土木建筑 | 软岩隧道中嵌入式背肋梁二次衬砌结构的力学特性

摘要：为了解决软岩隧道中初期支护结构大变形引发的侵限问题，减少换拱对已侵限围岩造成的扰动，以瑞丽至孟连高速公路西盟段2号隧道为工程背景，依据围岩-结构共同作用原则，提出一种嵌入式背肋梁二次衬砌结构；利用ANSYS软件建立二维嵌入式背肋梁二次衬砌结构模型，通过设定不同的截面尺寸、布置间距，模拟所提出的结构在6种工况时的变形和内力分布特性，确定该结构截面配筋的最优设计参数，并应用于西盟段2号隧道。结果表明：在所建立的模型中，当所提出结构的截面尺寸从边长为400 mm增至高度、宽度分别为600、400 mm且布置间距分别为1.0、1.5、2.0 m时，拱顶处的最大位移分别约从35.6、53.8、71.9 mm减至28.3、42.6、57 mm，该结构在较大截面尺寸时能有效抑制围岩与既有支护结构的变形发展；轴力在布置间距相同时受截面尺寸影响较小，而与布置间距呈正相关；弯矩与所提出结构的截面尺寸、布置间距均呈显著正相关；后期围岩压力监测数据逐步趋于稳定，围岩变形进入稳定阶段，表明所提出的结构在现场应用中效果良好，能有效避免软岩隧道换拱导致的安全风险，保障软岩隧道的结构与施工安全。
土木建筑 | 城市更新政策赋能建筑物机械拆除的实践路径

土木建筑 | 城市更新政策赋能建筑物机械拆除的实践路径

摘要：为了破解城镇化存量提质阶段建筑物机械拆除行业面临的区域政策激励不均、技术与更新场景适配不足、跨主体协同缺失等问题，实证剖析城市更新政策赋能建筑物机械拆除行业的机制，以山东省2015—2024年的相关数据为样本，采用双重差分法实证检验城市更新政策对建筑物拆除的赋能效应，通过平行趋势检验、安慰剂检验、倾向得分匹配-双重差分法等方法验证政策的赋能效应结果稳健性。结果表明：城市更新政策对建筑物机械拆除数量具有显著正向作用，核心解释变量回归系数在水平为5%时显著为正，模型调整后决定系数 R² 最高达0.9851；城市更新政策通过需求扩容、标准规范、要素集聚三大机制实现对建筑物机械拆除行业赋能；建筑物机械拆除须适配更新场景动态调整技术路径，核心城区宜采用精细化模式，外围区域侧重效率优先，部分项目可结合预埋爆破与资源回收实现综合效益。
材料科学 | 铝酸镁纳米晶的紫外余辉特性

材料科学 | 铝酸镁纳米晶的紫外余辉特性

摘要：为了探究铝酸镁中余辉的起源及其发光机制，采用溶液燃烧法制备铝酸镁纳米晶，并系统研究其物相结构、光致发光及余辉特性；通过X射线衍射、扫描与透射电子显微分析、X射线光电子能谱及热释光测试对样品的晶体结构与缺陷特性进行表征。结果表明，在波长为255 nm的紫外光激发下，铝酸镁纳米晶的光致发光谱呈现出双子带发射特征，2个发射峰对应的光子能量分别为3.41 eV（波长为363.6 nm）和3.18 eV（波长为389.9 nm）；在高压汞灯照射终止后，样品表现出持续约20.5 min的紫外余辉，其衰减光谱同样由位于波长为360、390 nm处的双子带组成；铝酸镁晶体的紫外余辉是由氧空位与阳离子空位共同作用所致。

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