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济南大学学报（自然科学版）

济南大学学报（自然科学版）

2025年05期

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环境与水利科学 | 济南市地下水污染风险评价

环境与水利科学 | 济南市地下水污染风险评价

摘要：为了合理管控济南市地下水资源，有效防治地下水污染，在对济南市孔隙水及岩溶水含水层进行脆弱性评价基础上，结合污染源荷载评价及地下水功能价值评价，综合评价济南地区孔隙水及岩溶水污染风险。结果表明：济南地区地下水整体处于低风险水平，孔隙水污染风险高、中、低区域面积分别为 1098,1453,3029km² 分别占孔隙水分布总面积的 19.68% ！ 26.04% 、 54.28% ，孔隙水污染风险高的区域主要分布在研究区中部以及北部县（区）；岩溶水污染风险高、中、低区域面积分别为 179,1033,2890km² ，分别占岩溶水分布总面积的4.37% ！ 25.18% ！ 70.45% ，岩溶水污染风险高的区域主要分布在研究区中部偏南地区。这些区域应优先加强污染管控，严格控制污水排放，禁止地表废物堆积，以防区域地下水污染。
环境与水利科学 | 1992一2022年泾河流域土地利用时空变化及驱动力

环境与水利科学 | 1992一2022年泾河流域土地利用时空变化及驱动力

摘要：为了厘清泾河流域土地利用变化对生态环境的影响，基于1992—2022年泾河流域卫星遥感监测数据，从土地利用类型的空间分布、空间结构转移和土地利用强度等方面，分析泾河流域土地利用的时空变化特征，并通过地理探测器研究泾河流域土地利用变化的单因子影响及双因子交互耦合的作用。结果表明：泾河流域近30a间土地利用变化显著，综合土地利用变化动态度为 0.21% ，森林的面积大幅增加，且主要由农田和草原2种土地利用类型转入，不透水面的面积变化较大，主要侵占农田和水域面积；研究期内泾河流域土地利用程度综合指数减小2.49，且近30a土地利用程度变化率为-0.0101,处于土地利用发展的衰退期；近10a间泾河流域南部部分地区土地利用强度增大，多数高强度土地利用区域集中在主城区；高程、气温和人口密度是泾河流域土地利用变化的主要影响因素，且自然气候类因素的影响强于社会经济类和人为因素类的影响，当单因子在交互作用后，解释力大幅增加。
环境与水利科学 | 基于驱动力-压力-状态-影响-响应理论的节水型社会综合评价

环境与水利科学 | 基于驱动力-压力-状态-影响-响应理论的节水型社会综合评价

摘要：为了解决目前节水型社会评价模型中内容完备性不足、指标量化分级较为简单、权重受主观因素影响较大问题,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)理论，结合组合赋权的单指标量化-多准则集成-多目标综合(SMI-P)评价方法构建节水型社会评价指标体系与评价模型。结果表明：所构建评价指标体系从可持续性发展的角度丰富了节水型社会评价内容，明确各个指标间的因果关系，合理解释了节水型社会中各指标发展过程中的动态平衡;组合赋权的SMI-P评价方法能够细化指标量化的等级划分，改善指标的量化方法并减小赋权误差；本文中构建的评价指标体系与评价模型解决了目前节水型社会评价模型评价内容不全面、评价分级较模糊和指标数据处理误差大的问题，评价结果更为清晰、可靠。
环境与水利科学 | 利用HYDRUS-2D 软件模拟包气带中 Cr⁶⁺ 、 Cd²⁺ 迁移规律

环境与水利科学 | 利用HYDRUS-2D 软件模拟包气带中 Cr⁶⁺ 、 Cd²⁺ 迁移规律

摘要：为了清楚了解重金属在包气带迁移规律,利用HYDRUS-2D软件对某化工厂的污染包气带进行数值模拟，构建土壤水分与溶质迁移的数学模型；用该模型模拟 Cr⁶⁺ 、 Cd²⁺ 在研究区地下非饱和带中的迁移，并监测 Cr⁶⁺ ！Cd²⁺ 在土壤介质中的迁移轨迹。结果表明： Cr⁶⁺ 、 Cd²⁺ 在地表深度 1m 以内明显富集，且在垂向上富集规律相似，Cd²⁺ 在渗漏2000d后到达潜水面，渗漏 3650d 后在潜水面的质量浓度为 6.18μg/L 在距渗漏点 1m 处， Cr⁶⁺ 、Cd均在渗漏2000d后到达潜水面,且在渗漏3650d后在潜水面的质量浓度分别为3.79、1.89μg/L。.
环境与水利科学 | 铈负载钢渣臭氧催化剂的制备及其污染物去除效能

环境与水利科学 | 铈负载钢渣臭氧催化剂的制备及其污染物去除效能

摘要：为了探讨浸渍-焙烧法制备铈负载钢渣臭氧催化剂过程中浸渍、焙烧条件对所制得催化剂的目标污染物环丙沙星、总有机碳去除效能的影响，基于钢渣比表面积较大且含有较多活性金属的特性，设计单因素试验解析所制得催化剂的环丙沙星、总有机碳去除效能的影响因素，通过方差分析探讨所制得催化剂的总有机碳去除率对前驱液浓度、浸渍时间、焙烧温度、焙烧时间4个影响因素的敏感度，并采用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等分析所制得催化剂的微观结构与元素组成。结果表明：当前驱液中硝酸铈的浓度为 0.20mol/L 、浸渍时间为 ^4h 、焙烧温度为 500^°C 、焙烧时间为 ^4h 时，所制得催化剂的环丙沙星去除率达到最大值 97.79% ；相对于未添加催化剂与添加钢渣催化剂，添加所制得催化剂时的总有机碳去除率为 53.48% ，焙烧温度对所制得催化剂的总有机碳去除率的影响最显著；相对于钢渣催化剂，所制得催化剂的表面具有较好的孔隙结构，氧化铈在钢渣中形成状态较好；铈元素以 Ce³⁺ 、 Ce⁴⁺ 氧化还原对的形式负载于钢渣载体表面，所制得催化剂表面的羟基基团和羰基结构对臭氧分解产生羟基起到了促进作用。
环境与水利科学 | 流化床深度除氟反应机制分析与试验验证

环境与水利科学 | 流化床深度除氟反应机制分析与试验验证

摘要：针对含氟废水中氟离子F在流化床深度除氟处理中存在反应机制尚不清楚和化学动力学特征尚不明确的问题，以前期流化床深度除氟实验室试验反应后的聚合氯化铝除氟絮体为试验样品，未经前期流化床深度除氟实验室试验反应的聚合氯化铝絮体为空白样品，表征试验样品与空白样品的物相、元素构成、官能团变化等，分析流化床深度除氟反应的化学动力学特征，探讨流化床深度除氟反应机制，并以某氟化工企业初步处理的生产性含氟废水为原水，通过流化床深度除氟生产性试验，验证聚合氯化铝的质量浓度以及共存离子亚硫酸根离子 SO₃^2- 、碳酸氢根离子 HCO₃^- 对聚合氯化铝除氟效果的影响。结果表明：试验样品中AI—OH基团、AI—O键和羟基—OH基团的红外光谱特征吸收峰强度明显减小，而AI—F键和AI—FOH基团的特征吸收峰强度增大,表明聚合氯化铝除氟反应机制主要是 F^- 替换—OH基团生成AI—F键和AI—FOH基团；流化床中F的去除率与聚合氯化铝的质量浓度有关，而原水中 SO₃^2- 和 HCO₃^- 的存在也对 F^- 的去除率有影响；聚合氯化铝的质量浓度越大，则 F^- 的去除率越大， SO₃^2- 和 HCO₃^- 的存在显著减小 F^- 的去除率。
环境与水利科学 | 多源环境压力对大汶河鱼类多样性的影响

环境与水利科学 | 多源环境压力对大汶河鱼类多样性的影响

摘要：为了研究大汶河鱼类多样性在不同类型环境影响下的响应特征，基于2016年10月至2018年4月共23个采样点的鱼类与环境调查数据，通过相似百分比程度法和置换多元方差分析法分析鱼类群落结构，采用主成分分析和相关性分析筛选主要环境因子，利用广义加性模型探究大汶河鱼类多样性与主要环境因子的响应关系。结果表明：大汶河共采集到鱼类25种，其中鲤形目物种数占比为 68% ，香农-维纳多样性指数和Pielou均匀度指数偏小；河流水质状况较差，总氮是主要超标因子，流域内土地利用主要以耕地为主，导致生境质量较差；影响鱼类多样性的主要环境因子是上游水库数量、底质指数、水体 pH 、总硬度、硝态氮含量、土地利用指数和化学需氧量，且对各鱼类参数的影响不同；鱼类个体数量与水体 ΔpH 呈显著负相关，当上游水库数量达到25座时鱼类个体数量和物种数量达到最大值，鱼类生物量与底质指数呈先减小后增大再缓慢减小的趋势。
环境与水利科学 | 皮革工业园区废水反渗透处理与膜污染特性研究

环境与水利科学 | 皮革工业园区废水反渗透处理与膜污染特性研究

摘要：为了探究反渗透系统对工业废水的处理效果及膜污染的特性，首先对皮革工业园区废水进行超滤预处理；然后以膜通量和脱盐率为响应值，以表面流速、操作压力和聚天冬氨酸浓度为参数，采用正交实验优化反渗透系统运行参数，监测反渗透系统在高、低盐度条件下对有机、无机物质的去除效果；利用灼烧实验和界面自由能数据分析膜污染成分和膜表面特性，尝试通过清洗污染膜以恢复膜通量。结果表明：超滤预处理可以减小反渗透系统的污染负荷，反渗透系统的优化运行参数为表面流速为，操作压力为 2MPa ，聚天冬氨酸质量浓度为 3mg/L ,在高、低盐度长期运行中化学需氧量、总氮、总磷、氯化物、钙离子和总硬度的平均去除率分别为 100% ！ 96.5% 1 98.0% ！ 96.5% 、 94.3% / 94.5% ；无机物质在膜表面污染物中占比为 87.0% ，运行后期膜表面与污染物之间的排斥作用减弱，膜表面疏水性增强，经过物理清洗、碱洗、酸洗、螯合剂清洗，膜表面形貌和膜通量基本恢复至初始状态。
环境与水利科学 | 一种用于清除水体亚硝酸盐的微生态复合调节剂

环境与水利科学 | 一种用于清除水体亚硝酸盐的微生态复合调节剂

摘要：针对集约化水产养殖中水体亚硝酸盐含量上升引发水生动物患病致死的问题，基于亚硝酸盐还原酶可将亚硝酸盐专一、高效降解为氮气或铵盐的降硝原理，以产亚硝酸盐还原酶的微生态制剂为复合调解剂中心，开发一种包含复合发酵液和酶基稳定混合物的微生态复合调节剂，并通过检测亚硝酸盐浓度、测定亚硝酸盐还原酶活性以及产亚硝酸盐还原酶菌落数量评估该微生态复合调节剂对亚硝酸盐的降解效率及作用途径。结果表明,该微生态复合调节剂将复合发酵液和酶基稳定混合物按体积比3:1投入亚硝酸盐水体时，可在 36h 内显著降低水中亚硝酸盐含量,并使亚硝酸盐还原酶活性提高61.67%,植物乳杆菌等有益菌在水中的存活率提高4倍。
信息科学 | 基于决策空间分段预测的动态多目标优化策略

信息科学 | 基于决策空间分段预测的动态多目标优化策略

摘要：为了快速、准确地追踪新环境下的Pareto解集，解决传统单一中心点预测不准确且产生的代表性精英个体数量少等问题，提出基于决策空间分段预测（SPDS)的动态多目标优化策略。首先，将前一时刻获取到的 Pareto解集按照欧氏距离均匀分成3段，确保搜索空间的广度与搜索效率；其次，求得每段Pareto解集的中心点移动步长；最后，通过线性预测机制分段预测下一代种群，使算法更具鲁棒性和适应性。为了验证 SPDS 策略的有效性，采用15个标准动态测试函数实验对比动态非支配排序遗传算法-II(DNSGA-ⅡI-A）、种群预测策略（PPS)和基于特殊点的预测策略(SPPS)等算法在使用和不使用 SPDS策略的性能，并将 SPDS-DNSGA-II-A算法应用于柴油机比例-积分-微分参数优化中。结果表明,SPDS策略在反向世代距离指标上的最优率分别比对比算法高78.33% ,收敛性和多样性均有不同程度提高，可以适应动态环境变化,有效解决动态多目标优化问题。，
信息科学 | 基于随机灰度涨落场和 3σ 准则的红外热成像弱目标检测

信息科学 | 基于随机灰度涨落场和 3σ 准则的红外热成像弱目标检测

摘要：针对红外热像仪在检测温度和背景差别小的弱目标时，因设备灵敏度有限、目标到红外热像仪距离影响、噪声干扰以及原始温度数据变换为图像后像素颜色值动态变化范围较大等因素而导致检测性能显著下降的问题,利用红外热像仪原始数据，在获得同一目标距离红外热像仪不同距离时的灵敏度曲线基础上，提出基于随机灰度涨落场和 3σ(σ 为标准差)准则的低分辨率热成像弱目标检测算法。首先，读取热成像原始温度数据，测量和获取原始温度数据中目标距离红外热像仪在不同距离时的温度灵敏度曲线；其次，根据场景中温度与灰度的对应关系恢复为灰度图像；再次，建立场景的背景模型，并提出随机灰度涨落场模型；最后，结合灵敏度曲线及 3σ 准则消除灰度涨落对弱目标背景差分的影响，实现热成像场景中弱目标高效检测。结果表明：本方法能显著减少目标与设备间不同距离导致的像素动态变化影响，引入的随机灰度涨落场模型能够自适应地描述由相机内、因素引发的灰度波动现象，对游泳池中游泳人员的检测准确率大于 95% ，具有较好的鲁棒性和实用性。
信息科学 | 基于目标损失概率模型的银行金库安全防范系统效能评估

信息科学 | 基于目标损失概率模型的银行金库安全防范系统效能评估

摘要：为了确保银行金库安全防范系统有效运行，提高整体安全水平，优化资源配置，从而降低盗窃、破坏等安全风险，借助博弈论，提出基于目标损失概率模型的银行金库安全防范系统效能评估方法；根据金融、安全防范行业相关标准与相关领域专家经验，构建银行金库安全防范系统效能评估指标体系，采用四枝单值中智集量化和评估指标，并利用目标损失概率模型计算银行金库安全防范系统效能评估值；以某银行金库为例，验证所提出评估方法的科学性和有效性。结果表明，在最优防御资源的条件下，银行金库安全防范系统的防御资源投入仅增加 11.7288% 即可使目标损失概率减小 42.7497% ，科学且有效地提升了银行金库安全防范系统的防护水平。
信息科学 | 基于候选匹配区域定位的跨面积手指静脉识别方法

信息科学 | 基于候选匹配区域定位的跨面积手指静脉识别方法

摘要：针对注册图像与测试图像的面积差异引起的跨面积识别问题，提出一种基于候选匹配区域定位的跨面积手指静脉识别方法。按步长切割每幅注册图像，得到多个与小面积测试图像面积相同的图像块，对小面积测试图像使用注册图像块稀疏表示，将系数不为0的图像块作为测试图像的候选匹配区域；分别使用手指静脉灰度图像和静脉主干分别定位上述候选匹配区域，并融合2个候选匹配区域集合；提取测试图像与候选匹配区域的局部二值模式特征，基于汉明距离将测试图像与一幅图像多个候选区域的局部二值模式特征进行一对多匹配，进而基于计算得到的多个汉明距离的最小值识别测试图像。在2个公开手指静脉数据库实验验证所提方法的识别性能。结果表明：所提方法在香港理工大学手指静脉数据库、山东大学手指静脉数据库的识别率分别为 94.34% 和 81.45% ，优于现有的4种手指静脉识别方法，验证了该方法在跨面积手指静脉识别中的有效性。
信息科学 | 国土空间规划实施监测网络功能设计与总体框架

信息科学 | 国土空间规划实施监测网络功能设计与总体框架

摘要：为了高效开展国土空间规划实施监测业务，采用综合分析、文献搜集等方法，系统梳理国土空间规划业务周期，提出国土空间规划实施监测网络的主要功能和总体框架。结果表明，以应用场景为牵引的国土空间规划实施监测网络必须适应国土空间规划实施监测“感知—评估—决策—实施”的需求，对应建设感知系统、评估系统、决策系统和实施系统4个功能系统；为确保监测网络科学有序开展，应建设数据网、决策网、应用网、生态网、支撑网协同的基础网络，跨行业融合大数据，推动形成规划决策业务生态。基于山东省实践，国土空间规划实施监测网络应充分运用现有数据基础和感知技术，从规划业务需求和应用场景入手，充分调动政府、科研院所、企业等多方力量,结合人工智能、云计算等新兴技术，对规划实施、评估、预警开展快速、准确的智能情景模拟，助力国土空间规划科学决策。
土木建筑 | 考虑主应力轴旋转的基坑开挖土体应变与非共轴性试验研究

土木建筑 | 考虑主应力轴旋转的基坑开挖土体应变与非共轴性试验研究

摘要：为了更准确地预测主应力轴旋转条件下基坑开挖过程中的土体变形特性，采用有限元分析软件FLAC3D数值模拟地下连续墙典型支护形式下的基坑开挖过程,确定考虑主应力轴旋转的基坑开挖三维应力路径，并在此基础上采用空心圆柱扭剪仪开展一系列三维应力路径试验，探讨主应力轴旋转对基坑开挖过程中土体应变与非共轴性的影响。结果表明：在基坑开挖过程中,随着主应力轴旋转角的增加,坑内土体的应力-应变曲线上升越来越快，各正应变分量和切应变快速增大，应变逐渐增大；水平方向应变随着坑内测点与坑底表面中心距离的增加而缓慢增大且最终逐渐减小；非共轴性整体差别较小，初始有效应力与卸荷方式对非共轴性的影响较小；坑侧土体应力-应变曲线变化趋势基本保持平稳，各正应变分量和切应变从地表到坑底表面快速增大，达到屈服时的应变逐渐增大。
土木建筑 | 埋入式传感器在不同养护龄期混凝土应力监测中的优势

土木建筑 | 埋入式传感器在不同养护龄期混凝土应力监测中的优势

摘要：为了满足混凝土结构健康监测的需求，根据尾波干涉技术对介质内部损伤微小变化的反应灵敏的特性，制备一种埋入式传感器，结合传统外贴式传感器,采用尾波干涉技术,在3种监测模式下监测不同养护龄期混凝土试块的应力，分析应力变化引起的混凝土试块时域信号的尾波相位变化特性，并探讨不同养护龄期的混凝土试块尾波相对波速随应力的变化规律。结果表明：相对于传统外贴式传感器,埋入式传感器监测的混凝土试块的去相关系数较小，并且随着混凝土试块养护龄期的增加，混凝土试块的尾波相对波速逐渐增大，说明埋入式传感器对混凝土内部损伤变化的反应更灵敏，能更好地监测应力；埋入式传感器的埋入对不同养护龄期混凝土试块抗压强度的影响可忽略不计，可以用于实际工程中的混凝土应力监测而不影响混凝土结构自身强度。
化学化工 | 有机废弃物高效转化为己酸技术的研究进展

化学化工 | 有机废弃物高效转化为己酸技术的研究进展

摘要：针对有机废弃物转化为已酸过程中存在底物不足、转化效率低以及产物积累导致的反馈抑制等问题，简述通过厌氧发酵将有机废弃物高效转化为价值较高的已酸的工艺，介绍乙醇驱动和乳酸驱动的已酸生产机制，以及提高转化效率的有效途径，包括采用预处理技术提高底物可用性，外源供氢弥补电子供体不足，优化微生物菌群和增强电子传递，以及利用实时提取技术和先进分离技术以减轻产物的抑制作用。未来研究应聚焦新型厌氧发酵技术的开发，全面地集成与优化整个生产系统，并在研究过程中充分考虑经济可行性以及环境可持续性，进一步提升有机废弃物转化为已酸的效率和经济性。
化学化工 | 中心切割二维液相色谱法测定烟草中西柏三烯二醇

化学化工 | 中心切割二维液相色谱法测定烟草中西柏三烯二醇

摘要：针对烟叶中重要香味前体物西柏三烯二醇(CBD)含量低、干扰多且准确测定难度较大的问题，建立中心切割二维液相色谱法高效测定烟叶中 α_α-CBD 、 β -CBD含量；该法采用中心切割去除大部分干扰成分，且样品前处理简单，仅用乙酸乙酯提取烟叶粉末中的目标物CBD，经离心分离和过滤即可上机检测。结果表明：该方法灵敏度高，重复性好，线性相关系数的平方大于0.999，回收率大于 93% ，日内、日间重复性小于 5% ， α- CBD、 β -CBD的质量浓度定量限分别为 1.10,0.80mg/L 烟叶中CBD含量受产地、品种影响较大，受部位、施氮量影响较小；同产地、同品种的青烟叶中CBD含量显著高于烤后烟叶的，必须控制烟叶烤制过程CBD 的降解。
生命科学 | 多模态虚拟筛选方法筛选靶向抑制冠状病毒Nsp5蛋白的天然分子药物

生命科学 | 多模态虚拟筛选方法筛选靶向抑制冠状病毒Nsp5蛋白的天然分子药物

摘要：为了从天然分子数据库中筛选针对严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV-2)的Nsp5蛋白的潜在抑制剂，结合分子的一维、三维信息，开发了一种新的多模态虚拟筛选方法，筛选所得的候选化合物能够抑制Nsp5蛋白,可作为开发治疗冠状病毒病(COVID-19)药物的基础；通过带有随机失活机制的多加性回归树(DART)算法对SuperNatural数据库进行初步筛选，通过分子对接软件计算分子的对接得分，对得分排名前3位的分子进行分子动力学模拟验证动态结合效果。结果表明：所提出的方法中候选分子具备多样性，相较于单模态方法，候选分子具有更高的对接得分；分子动力学模拟结果显示，所选择的对接得分高的分子在靶标蛋白的动态结合位点具有良好的动态对接效果。
材料科学 | 多层核壳结构液态金属纳米分子马达的制备及其化学驱动性能

材料科学 | 多层核壳结构液态金属纳米分子马达的制备及其化学驱动性能

摘要：为了研究纳米分子马达的化学驱动性能，设计和制备一种核壳结构液态金属纳米分子马达，并研究其在过氧化氢溶液中的运动行为；采用超声破碎和原位聚合法制备聚多巴胺-聚乙烯亚胺聚合物层包覆的液态金属核壳结构，然后在其表面通过原位电置换反应实现铂纳米颗粒的均匀负载，成功制备具有多层核壳结构的液态金属纳米分子马达；对该液态金属纳米分子马达的微观结构与化学组成进行表征，系统研究该液态金属纳米分子马达在不同过氧化氢含量的水溶液中的运动特性。结果表明：制备的液态金属纳米分子马达为粒径为 100～150nm 的球形多壳层核壳结构，以液态金属为核芯，以聚合物层与铂颗粒层为外壳；在过氧化氢水溶液中，液态金属纳米分子马达表面负载的铂层可催化分解过氧化氢，在周围形成分解产物浓度梯度，使该纳米分子马达表现出增强扩散的行为，具有优异且稳定的化学驱动性能。

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