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物理学与光学工程
公共场所空间内气溶胶的扩散特性研究
栾一刚, 殷越, 李永曦, 符昊, 马正伟
2021, 53(5): 1-9.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021068
[摘要](2) [HTML全文](3) [PDF 8192KB](0)
摘要:
通过数值仿真对局部触发的病毒气溶胶在公共室内环境中的传播规律进行预测. 采用常用的Realizable k-ε湍流模型研究公共空间内气溶胶瞬态扩散特性. 气溶胶颗粒在密闭空间中随时间向前上方向扩散,随室内环流存留在空气中. 当颗粒喷出后15 s内仅少数大颗粒落地,在60 s时部分颗粒附着于墙壁、人体,而70.86%(颗粒数目残留率)的颗粒存在于室内空气中. 提出3种通风方案:对侧通风、上送两侧通风、单侧通风-对侧/上侧回风. 通风条件破坏了原有的室内环流,颗粒随气流流出排风口. 结果发现:对侧通风方案中室内颗粒残留率为65.4%,上送两侧回风方案中残留率为63.22%,单侧通风-对侧/上侧回风方案中残留率为70.32%. 因此,上送两侧回风方案颗粒物传播距离较短,且颗粒残留率较低,是较理想的通风方案.
基于深度学习声谱图分类的"听声识风"
杨昊岩, 栾涛, 韩仲志, 倪建功, 高霁月
2021, 53(5): 10-16.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021069
[摘要](6) [HTML全文](2) [PDF 1714KB](0)
摘要:
将深度学习与声谱图相结合,提出了一种新型的风级识别方法——"听声识风". 在实验室条件下模拟1~4级风并记录对应风声音频. 通过傅里叶变换等方法将风声音频转换成声谱图,共得到2 608幅二维声谱图像用作数据集. 将声谱图数据集导入深度卷积神经网络GoogLeNet中进行风力等级识别,测试准确率达到了99.6%. 为了进一步证明实验结果的可靠性,将声谱图数据集分别导入ResNet18、ShuffleNet中进行训练,均获得了99.2%的测试准确率,结果表明该方法可以有效地进行风级识别. "听声识风"研究首次通过深度学习声谱图分类实现了对风级的识别,这是一种智能的、快速的风级识别新方法.
化学与环境
基于苯并呋咱胺类衍生物的碱性荧光探针
张中岩, 刘诗莹, 许金松, 卢娉婷, 刘欣, 李煦田, 马立军
2021, 53(5): 17-22.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021070
[摘要](7) [HTML全文](3) [PDF 1388KB](0)
摘要:
以4-氯-7-硝基苯并呋咱(NBD-Cl)为原料,设计、合成了3种荧光化合物(NBD-N、NBD-NH、NBD-NH2),通过质谱、核磁共振对其结构进行了表征. 研究表明:这3种化合物在pH 7.0~12.0范围内对水溶液的酸碱度具有可逆的荧光识别响应. 同时,其他常见离子的共存并不影响3种化合物对pH的荧光识别. 因此,这3种化合物可作为碱性pH荧光探针.
磺酸盐双子表面活性剂的合成及性能
姜昭文, 郑攀飞, 郑继龙, 冯树云, 唐善法, 金礼俊
2021, 53(5): 23-29.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021071
[摘要](12) [HTML全文](5) [PDF 1160KB](0)
摘要:
以2-氯乙基磺酸钠、1, 3-丙二胺、环氧氯丙烷等为原料,经取代、开环反应合成了一种磺酸盐型阴离子双子表面活性剂:N, N-二(3-氯-2-羟基丙烷-N-十六烷基仲胺)丙二胺二乙基磺酸钠(GAS-316). 通过控制变量,优化了GAS-316的合成条件;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对GAS-316进行结构表征,并评价其表面/界面性能. 结果表明:GAS-316的临界胶束浓度(CCMC)为0.27 mmol/L,其表面张力γCMC为19.64 mN/m,具备优秀的表面活性;质量分数为0.5%的GAS-316溶液在45 ℃时,20 min内可将油水界面张力降至5.25×10-2 mN/m(低界面张力级别),拥有较好的界面活性.
典型航空电缆的热解动力学研究
骆强, 曲芳, 姚志鹏, 赵旋, 王潇, 刘明谕, 窦双
2021, 53(5): 30-36.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021072
[摘要](5) [HTML全文](2) [PDF 1655KB](0)
摘要:
含氟聚合物绝缘电缆为航空线缆的主要体系. 选取以聚四氟乙烯(PTFE)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)3种含氟聚合物为护套的航空电缆作为研究对象,采用热重-差热同步分析仪研究氮气气氛中不同升温速率下3种材料的热分解特性,结果表明:PTFE的热分解过程为1个阶段,而PFA和FEP的热分解过程均为2个阶段,且PTFE的初始分解温度和10%质量损失率温度均高于PFA和FEP的相应值,因此,PTFE比PFA和FEP更不容易发生热解. 分别使用Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Starink法和Friedman法进行非等温的热解动力学分析,针对同一材料,Ozawa法、KAS法以及Starink法计算出的表观活化能基本相同,而Friedman法计算出的表观活化能略高于上述3种方法所得结果. 对比可知PTFE的初期表观活化能和平均表观活化能均大于PFA和FEP的相应值,因此PTFE在整个热解反应过程中的热稳定性相对最优.
生物炭在矿区农田土壤中与镉的纵向共迁移行为
戴光玲, 蒋少军, 吴嘉晨, 舒月红
2021, 53(5): 37-45.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021073
[摘要](7) [HTML全文](4) [PDF 1383KB](0)
摘要:
以广东韶关大宝山矿山废水污染的农田为研究对象,利用超纯水和甲苯/甲醇提取的溶解性有机质(DOM)的三维荧光光谱平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术,追踪荔枝树枝生物炭1年内在土壤层0~100 cm深度范围的迁移行为及其协同重金属镉(Cd)的纵向迁移性质. 结果表明:生物炭增加了0~60 cm深土壤层溶解性有机碳(DOC)的质量分数,增加了表层土壤的pH,对深层土壤pH无明显影响;EEM-PARAFAC解析得到3个DOM组分(1个类蛋白和2个类腐殖质组分),生物炭的添加增大了0~60 cm深土壤层类腐殖质的质量分数;并且甲苯/甲醇提取的DOM在0~60 cm深土壤层中均检测出生物炭特有的多环芳烃结构,说明生物炭在1年内发生了明显的纵向迁移;生物炭能够有效降低0~20 cm深土壤中有效态Cd的质量分数,但20~60 cm深土层中有效态Cd与对照组的相比最高增加了148%左右. 研究表明:需要特别关注生物炭协同重金属在土壤中纵向迁移行为所带来的环境影响.
过硫酸氢钾微球的制备、缓释及灭菌性能
杨远廷, 吴紫倩, 程文科, 李芷晴, 冷淑珍, 陈铧耀, 舒绪刚
2021, 53(5): 46-52.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021074
[摘要](3) [HTML全文](2) [PDF 1518KB](0)
摘要:
为提高过硫酸氢钾(KHSO5)的稳定性和减缓其有效成分的下降速度,以KHSO5复合盐为原料,采用挤出滚圆法制备骨架丸芯,进一步包膜为缓释微球;以累计释放率为考察指标,通过单因素进行工艺优化. 结果表明:当聚乙二醇-6000质量分数为35%、KHSO5复合盐质量分数为30%、阻滞剂为0.05 g/mL、致孔剂为0.003 g/mL和脂溶性膜为7层时,微球成膜性良好,形态较圆整且具有明显的膜孔;12 h内累计释放率达95.39%,符合Higuchi释药模型,释药机制以Fick扩散为主;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的有效杀菌质量浓度均为2.0 g/L.
柳江流域大型底栖动物群落结构及其与水质因子的关系
李鑫, 邓培雁, 刘威
2021, 53(5): 53-61.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021075
[摘要](7) [HTML全文](2) [PDF 1384KB](0)
摘要:
以柳江流域23个点位为例,研究了不同水文季节(3月和6月)水质因子(DO、CODMn、NH3-N、As、Hg、Cd、Pb)对底栖动物群落结构的影响,2次调查共鉴定出底栖动物4门7纲16目54科68属(种),种类相似系数为83.76%,物种丰富度表现为枯水期略高于丰水期,底栖动物优势种在枯、丰水期分别有4种和2种,具有明显的季节演替. DCA和TWINSPAN分析结果显示:柳江流域底栖动物群落结构在时空分布上存在一定差异,主要表现为枯、丰水期均有3个不同的底栖动物类群大致依次分布在该流域干流及支流的源头、中上游及下游,群落内指示物种呈现出由清洁种逐渐过渡到耐污种的变化. 指示物种分析结果(ISA)显示:在枯水期,共有8种底栖动物能作为柳江源头和大环江上游群落的指示种,分别为四节蜉属(Baetis sp.)、锯形蜉(Serratella sp.)、溪泥甲一属(Zaitzevia sp.)、短脉纹石娥属(Cheumatopsyche sp.)、蜗虫(Dugesia sp.)、朝大蚊属(Antocha)、摇蚊属(Chironomus sp.)和细蜉属(Caenis sp.),其他类群无显著指示种;在丰水期,共有5种底栖动物能作为群落划分的指示种,其中,方格短沟蜷(Semisulcospira cancellata)、钉螺(Oncomelania sp.)是柳江中上游的指示种,汉森安春蜓(Amphigomphus hansoni)、河蚬(Corbicula fluminea)、卷扁螺(Gyraulus compressus)是柳江下游的指示种. CCA分析结果显示:CODMn和DO是枯、丰水期均对柳江流域底栖动物群落分布有重要影响的水质驱动因子,而重金属因子(Cd、Pb、Hg)在枯水期对底栖动物分布影响较大, NH3-N在丰水期对底栖动物分布影响较大.
生物学与生物工程
熊果苷纳米粒的制备及用于烧伤皮肤修复研究
林晓霞, 何应畅, 尤蓉
2021, 53(5): 62-67.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021076
[摘要](10) [HTML全文](4) [PDF 1835KB](0)
摘要:
通过以牛血清白蛋白V(BSA)为载体,去溶剂化法制备熊果苷纳米粒(Arb-BSA-NP),研究其对大鼠烧伤修复的效果. 利用粒径分布和Zeta电位对纳米粒进行表征,结果显示:熊果苷与白蛋白比例1 ∶ 10、pH7.0的条件下用戊二醛交联12 h,粒子大小均一且稳定性较好,平均粒径为175.26±11.04 nm,Zeta电位为-29.12±0.80 mV;将细菌纤维素膜浸渍于含Arb-BSA-NP纳米粒溶液中获得负载熊果苷纳米粒的纤维膜敷料(Arb-BSA-BC),并对该材料进行SEM分析,显示Arb-BSA-NP纳米颗粒分布在材料表面;通过SD大鼠烧伤模型动物实验评价该敷料对烧伤创面愈合的效果,结果显示负载熊果苷纳米粒的纤维膜敷料有助于烧伤创面的恢复和愈合.
火龙果果皮总黄酮和多糖的提取工艺及抗氧化研究
吴冬凡, 庞杜贤, 林清盛
2021, 53(5): 68-75.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021077
[摘要](3) [HTML全文](2) [PDF 1113KB](0)
摘要:
考察提取时间、料液比、乙醇体积分数和提取温度对火龙果果皮总黄酮和多糖得率的影响. 并在单因素实验结果的基础上设计L9(34)的正交实验,优化总黄酮和多糖的提取工艺. 此外,通过进行DPPH ·、ABTS自由基及·OH的清除实验,考察火龙果果皮提取物的抗氧化活性能力. 正交实验优化得出的提取时间3 h、料液比1 ∶ 30、乙醇体积分数70%、提取温度70 ℃为火龙果果皮总黄酮和多糖的最佳提取工艺. 该条件下提取到的火龙果果皮总黄酮和多糖的平均质量分数分别为7.87 mg/g和114.05 mg/g. 在373.44 μg/mL时,抗坏血酸对DPPH ·、ABTS自由基及·OH的最大清除率分别达到95.25%、99.57%、89.99%;而火龙果果皮提取物的最大清除率分别为88.64%、60.84%和61.77%,数据表明火龙果果皮提取物对自由基的清除率均达到对照品的2/3,证实火龙果果皮提取物具有良好的抗氧化活性能力,可作为天然抗氧化剂的提取原材料.
地理科学与技术
手机信令数据支撑下的广州市职住联系结构研究
刘望保, 谭庆扬
2021, 53(5): 76-83.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021078
[摘要](8) [HTML全文](4) [PDF 4121KB](0)
摘要:
为了进一步掌握城市通勤联系的特点,构建便捷有序的职住联系格局,利用广州市联通用户的手机信令大数据,运用社会网络分析方法识别广州市的城市职住联系结构及其与城市空间结构之间的关系,分析了城市通勤联系格局及其基本特征. 研究结果表明:(1)广州市中心城区形成了8个具有“社区内节点之间联系紧密,而不同社区的节点之间联系相对稀疏”基本特征的职住联系分区,分区之间的空间邻近性特征明显,并大体呈同心圆和扇形分布格局. (2)广州市中心城区的主要通勤流方向为核心区向白云区南部的“南北向”和核心区向天河区中部的“东西向”,主要通勤流方向与地铁线高度重叠,圈层内近距离通勤比重高.
长三角中心城市社会经济-生态环境-旅游产业协调发展时空演化及影响因素——基于面板数据的空间计量分析
张洪, 方文杰, 陶柳延
2021, 53(5): 84-91.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021079
[摘要](5) [HTML全文](3) [PDF 1135KB](0)
摘要:
在构建社会经济-生态环境-旅游产业协调发展评价指标体系的基础上,运用协调发展评价模型测算长三角中心城市2008—2017年社会经济、生态环境、旅游产业三系统的协调度,以重心模型、标准差椭圆模型分析其时空演化,并运用空间计量模型探究其影响因素. 研究结果表明:(1)在时间上,长三角中心城市三系统协调发展呈现为波动上升的发展态势,但热点城市范围在研究期内相对固定;在空间上,重心逐渐向西北方向移动,并且始终保持“东南-西北”分布格局. (2)三系统协调发展具有显著的全局空间正相关性及相对稳定的空间聚类格局,并存在显著的空间溢出效应. (3)市场驱动、交通通达、外商投资、劳动聚集、资源禀赋和旅游规模对该区域三系统协调发展具有显著的促进作用,而环境规制与旅游效益的影响系数则显著为负.
广州市中心城区人为热排放景观格局的时空变化
彭婷, 孙彩歌, 张永东, 樊风雷
2021, 53(5): 92-102.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021080
[摘要](2) [HTML全文](3) [PDF 2807KB](0)
摘要:
为了探究人为热排放对城市生态环境的影响,以广州市中心城区为研究区,利用Landsat数据和地表能量平衡方程,研究了2004—2020年城市人为热排放时空演变状况,结合转移矩阵和景观格局指数分析了人为热排放的时空变化特征及景观格局变化规律. 结果表明:(1)从时间上来看,2004—2014、2014—2020年的人为热排放变化分别以区域快速扩张、强度明显增强为主要特点;从空间上来看,广州市中心城区南部的人为热排放强度比北部的高. (2)人为热排放转移矩阵显示2004—2020年广州市中心城区人为热排放变化显著,低排放区面积占比的变化幅度最大(减少15.72%),其次是中排放区(增加14.51%),高排放区面积占比的变化幅度最小(增加0.28%). 由低排放区转为其他类型的比例高达97.36%,由其他类型转为中排放区的比例高达98.43%,构成了人为热排放变化的主要形式. (3)景观水平上,景观聚集度指数(CONTAG)上升,香农多样性指数(SHDI)和修正Simpon均匀度指数(MSIEI)下降,中心城区的人为热排放景观异质性增强,破碎程度提高;不同等级区人为热排放的景观格局演变具有明显差异,其中,低强度排放景观格局(低排放区、低中排放区)趋于稳定性、规则化,高强度排放景观格局(中排放区、中高排放区、高排放区)趋于破碎化、不规则化.
数学与应用数学
具有逆断面的正则半群上与格林关系有关的同余
冯莹莹, 商宇
2021, 53(5): 103-107.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021081
[摘要](11) [HTML全文](6) [PDF 1071KB](0)
摘要:
利用商半群中元素的提升性和同态像中格林关系的提升性, 研究由格林关系和格林关系在具有逆断面的正则半群S的重要子半群上的限制所生成的同余, 确定这些同余所对应的半群类.
拟齐次核的Hilbert型积分不等式的适配参数条件
曾志红, 洪勇, 张然然, 田德路
2021, 53(5): 108-112.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021082
[摘要](6) [HTML全文](6) [PDF 1073KB](0)
摘要:
利用权系数方法和实分析技巧,讨论如何选取适配参数而获得具有最佳常数因子的拟齐次Hilbert型积分不等式,得到构建最佳拟齐次Hilbert型积分不等式的适配参数的充分必要条件,并得到最佳常数因子的表达式,从而解决了构建最佳Hilbert型积分不等式研究中的一个基本理论问题;最后讨论所得结论在求积分算子范数中的应用.
计算机科学与软件工程
基于LPN的快速RFID隐私认证协议
郑娜娜, 马昌社
2021, 53(5): 113-120.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021083
[摘要](3) [HTML全文](4) [PDF 1123KB](0)
摘要:
大多数基于LPN问题设计的RFID协议主要侧重于身份认证协议,较少涉及隐私识别与认证,为解决此问题,对现有的基于LPN问题设计的认证协议与实现隐私识别的认证协议进行系统性的分析,总结这类协议的优点与存在的缺陷,利用RFID系统中拥有的大型存储设备数据库和伪随机数产生器,设计了一个基于LPN的具有快速识别的RFID隐私认证协议(FIP_Auth). 此外,将FIP_Auth协议与Tree-LSHB+、BAJR、MMR协议进行了效率与安全性的比较. 研究结果表明:FIP_Auth协议具有识别速度快、可证明的隐私性和认证性等优点,并且具有良好的可扩展性.
基于关联规则与相似度的数据挖掘算法研究
李英, 汤庸
2021, 53(5): 121-127.   doi: 10.6054/j.jscnun.2021084
[摘要](3) [HTML全文](2) [PDF 1082KB](0)
摘要:
针对使用传统关联规则算法挖掘大数据集时,挖掘过程中效率不高,挖掘出大量冗余规则的问题,提出了基于关联规则和相似度的数据挖掘算法(U-APR):首先,一次性读入数据并构建矩阵,并利用关联规则支持度度量的特性来增加判断属性,以加快结束迭代过程,从而改进了Apriori算法频繁扫描数据库问题;然后,使用相似度算法去除冗余的关联规则;最后,结合置信度、支持度和用户目标匹配度对挖掘结果进行排序输出,从而得到用户感兴趣的关联规则. 同时,应用该算法与目前常用的2种关联规则算法对广东某高校学生财务数据进行数据挖掘. 实验结果表明:与2种常用的关联规则算法相比,U-APR算法缩短了运算时间和提高了存储空间利用率,对用户分析挖掘结果有较好的优化效果.
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ISSN 1000-5463

CN 44-1138/N

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