钢铁碳中和

• 京津冀地区PM_2.5-O₃双高污染时空变化特征及驱动因素研究

  张欢;焦琳琳;刘笑凡;孙佳星;者萌;李金龙;

  随着大气污染防治措施的严苛实施，PM_(2.5)-O_3双高污染逐渐转变为京津冀地区主要污染类型。掌握PM_(2.5)-O_3双高污染的时空分布特征及其影响因素是有效防治PM_(2.5)-O_3双高污染的关键前提。本文基于2017-2021年国家环境空气自动监测站点所获取的PM_(2.5)和O_3浓度监测数据，利用重心转移和结构方程模型等手段分析了PM_(2.5)-O_3双高污染的时空分布特征及其驱动因素。结果表明:总体来说，京津冀地区PM_(2.5)-O_3双高污染天数呈减少趋势。而PM_(2.5)-O_3双高污染中，两者浓度呈阶段性变化：ρ(PM_(2.5))小于95μg/m3时，ρ(PM_(2.5))和ρ(O_3-8h-90%)同增同长；而当ρ(PM_(2.5))大于95μg/m3时，反之，2017-2021年双高污染期间，PM_(2.5)和O_3污染主要集中在中南部，且浓度重心都呈现南移趋势，最终重心在石家庄市南部。基于结构方程模型分析结果可知，地形通过影响植被覆盖和人类活动间接调控PM_(2.5)和O_3污染，平坦区域更易形成双高污染；同时气象因素通过改变污染物扩散条件间接影响污染浓度，而植被则通过调节局部气候（如降温增湿）促进污染物扩散，改善空气质量。

  2025年03期 v.47;No.177 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1790K]
  

• 铜尾矿地聚物混凝土研究及发展

  任宏伟;邓锌;丛耀宏;崔泽华;

  地聚物混凝土是一种以工业固废为主要原料的新型绿色环保建筑材料。近年来，伴随铜矿资源的开采和利用，铜尾矿的存量与日俱增，其化学成分复杂，伴生有害元素多，对生态环境造成巨大影响。由于铜尾矿反应活性较差，其内部成分含量的差异会直接影响所制备材料的理化性能，将其作为原材料与建筑材料相结合仍需进一步探索。本文对铜尾矿地聚物混凝土的制备、反应机理、性能影响因素和应用现状进行综述。基于现有的研究成果进行分析，为地聚物混凝土的进一步研究与铜尾矿的资源化利用提供借鉴。

  2025年03期 v.47;No.177 10-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K]
  

• 钢铁行业低碳高质量发展影响因素研究

  刘智颖;王丹萍;韩阳;杨玉桢;杨爱民;

  在“双碳”目标的引领下，深入研究钢铁行业发展水平的影响因素是研究钢铁行业低碳高质量发展水平测度中的关键。本文基于高质量发展核心要素提出了以科技创新、产业协调、环境绿色、开放共享为一级指标的钢铁行业低碳高质量发展水平的评价指标体系。利用相关性分析筛选变量后初步设计了评价指标体系。再根据问卷调查数据依次进行信效度检验、探索性因子分析以及结构方程模型的验证性因子分析对指标体系进行检验并修正。修正后各个一级指标的标准化路径系数分别为0.81、0.78、0.82、0.74，均对钢铁行业低碳高质量发展水平具有显著的正向影响。

  2025年03期 v.47;No.177 22-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K]
  

医工融合

• 伞形目植物阿魏酸合成途径相关基因的鉴定及进化分析

  付艳红;张晨浩;宋小明;

  本研究系统解析了伞形目（apiales）植物中阿魏酸（ferulic Acid, FA）生物合成的分子调控机制及其进化特征。全面整合了伞形目植物的基因组及转录组数据，结合生物信息学方法，对阿魏酸合成途径中的关键基因进行了全面分析。利用10种伞形目物种和2种外类群，构建了物种进化树，以阐明伞形目物种的系统进化关系。为明确阿魏酸合成途径中的关键酶基因，对8个关键酶基因进行了家族基因的鉴定及筛选。以拟南芥的参考序列为查询序列，共筛选出544个相关基因。进一步，选取合成通路中的2个关键酶：咖啡酸-O-甲基转移酶（caffeic Acid O-methyltransferase,COMT）和咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（caffeoyl-CoA O-methyltransferase,CCoAOMT）进行深入分析。研究分别对鉴定出的66个COMT基因和91个CCoAOMT基因进行系统发育分析、理化性质分析、染色体定位分析、保守基序分析和基因表达模式分析等。本研究为深入理解伞形目植物阿魏酸合成途径的进化机制及其在植物适应性中的作用提供了分子层面的参考依据，为后续研究及功能验证与应用奠定了基础。

  2025年03期 v.47;No.177 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
  

• 腹腔镜手术机器人执行臂运动学建模分析

  白儒;张光永;胡三元;孙鹏伟;

  针对自主设计的一种腹腔镜手术机器人的执行臂，基于旋量理论建立了执行臂的数学模型，并完成了正向运动学和逆向运动学解析，在执行臂的可达工作空间内规划了一条螺旋线轨迹，并完成了运动学仿真，验证了建模方法的准确性，基于搭建的主从遥操作运动控制实验平台，实现了机器人手术过程中的夹取、交换、持针、穿刺等基本手术动作，进一步证明了执行臂构型设计的合理性及其运动学建模求解方法的准确性和实际可行性。

  2025年03期 v.47;No.177 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K]
  

• 粒子群优化算法在精准医疗领域的应用综述

  袁书娟;赵晨颖;孔闪闪;魏佳妹;董旭泽;

  粒子群优化（particle swarm optimization, PSO）算法作为群智能优化中的一种经典算法，近年来在精准医疗领域取得了广泛应用。本综述系统梳理了关于算法和精准医疗的研究文献，重点讨论了算法现阶段在基因序列解析、医学影像分析和药物研发三个核心问题上的应用进展。首先，介绍了精准医疗概念特点和粒子群优化算法基本原理。其次，通过对比PSO算法在不同研究中分支问题的应用或改进角度，总结分析了算法在基因选择与组装、图像检测与分割，药物空间对接与靶向性优化方面的优势与不足。最后，针对当前研究趋势，分析现存问题，展望了未来PSO算法在精准医疗领域中患者外部因素的延伸应用及改进方向。

  2025年03期 v.47;No.177 50-58+76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K]
  

环境与绿色发展

• 基于CA-Markov模型对迁安市土地利用多情景模拟预测

  郭旭亮;赵子豪;高汇锋;满卫东;

  为保护生态平衡和生物多样性，响应国家可持续发展战略并深入探究资源型城市的土地利用分布特征，研究以迁安市作为研究区域，基于2010-2020年三期武汉大学30 m土地利用数据以及Landsat系列遥感影像，通过土地利用动态度指标、转移矩阵，分析迁安市2010-2020年土地利用的变化规律及变化速率。基于CA-Markov模型模拟得到的2020年迁安市土地利用空间分布并预测2025年不同情景下的土地利用空间分布，在建设用地平稳扩张的情景下精度系数为0.921 5，建设用地快速扩张的情景下精度系数为0.921 0。结果显示：CA-Markov模型具有较高的模拟精度，预测的2025年的土地利用依旧以耕地为主，建设用地持续增长。

  2025年03期 v.47;No.177 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
  

• 基于区域化结构的岩石多尺度损伤模型构建研究

  任旭;姚旭龙;崔一博;陶志刚;

  岩石受载损伤演化及破坏是一个涵盖从微观到宏观多尺度的非线性复杂过程，该过程呈现出多层次子系统之间的相互耦合关系，其中微观因素与宏观行为密切相关。为研究粉砂岩破坏内部破裂机制，利用波速成像、CT扫描技术，对岩石内部结构进行三维重构，基于室内单轴压缩试验获取岩石力学参数，结合岩石塑性损伤本构模型开展单轴压缩数值模拟。研究表明：（1）通过本文方法构建出岩石多尺度数值模型能够直观反映岩石内部区域化结构与孔隙结构空间关系及力学参数；（2）岩石多尺度损伤模型破裂形态与室内试验有较好相似性，同时力学曲线吻合情况较好，模型具备有效性。（3）岩石受载后不同区域化结构承载应力、损伤程度不同，损伤在不同区域化结构交界处交会形成损伤带，并贯通较弱区域化结构。

  2025年03期 v.47;No.177 66-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K]
  

• 不同工况下环保型抑尘剂适配性能研究

  李嘉;齐艺裴;陈建;赵恒泽;刘佳昊;姜伯洋;

  根据安全绿色矿井建设需求，为确定抑尘剂对不同工况的适配性，对7种常见环保抑尘剂开展理化性质研究。根据煤矿工况特点，从p H值、黏度、表面张力、接触角、抗风蚀性、抗蒸发性对抑尘剂进行优选，研究结果表明：煤尘量大的采煤机滚筒切割处适用成本低且润湿性强的润湿型抑尘剂；鉴于风速及设备维护问题，瓜尔胶基是液压支护和掘进机切割处降尘的最优选择；转载点装卸更适合黏度大稳定性高的纤维素基抑尘剂；受露天环境影响的堆场，成本低、易降解、润湿性好的凝聚型抑尘剂为最佳；抗风蚀性强的瓜尔胶基和耐高温的纤维素基抑尘剂更适合煤炭资源的输送过程。研究结果有效提升抑尘剂与煤矿工况的适配性，为建设环保高效湿式除尘系统提供理论依据。

  2025年03期 v.47;No.177 77-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1553K]
  

• 钢结构模块单元间锥头螺栓抗拔性能

  陈志华;郝祥光;刘佳迪;刘洋;

  为解决模块建筑中部节点无安装操作空间的问题，提出了一种新型可拆卸式锥头螺栓连接节点。当模块建筑中出现部分模块单元或柱子失效时，节点处会出现较大的拉力，为确保模块间节点有足够的抗拉承载力，对2个锥头螺栓抗拔试件开展静力拉伸试验，得到锥头螺栓受拉时的受力特性。通过ABAQUS有限元软件建立锥头螺栓抗拔模型，将有限元模拟结果与试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。通过理论推导和参数化分析提出了锥头螺栓螺纹承载力验算指标：以环形齿总投影面积和锥头螺栓螺杆截面面积的比值为安全系数，推导了其计算公式，建议在进行锥头螺栓设计时应确保大于2.0，以避免发生螺纹承压屈服破坏，并给出了满足构造措施下锥头螺栓极限抗拉承载力计算公式，理论计算结果与数值模拟结果最大误差仅为1.58%。

  2025年03期 v.47;No.177 85-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1973K]
  

• 管壳式相变储热换热器性能强化研究进展

  张振迎;刘若妍;王玉莹;

  管壳式换热器作为一种高效的储能换热设备，具有传热效率高、换热性能较好等优点。从内部结构优化、制备新型相变材料、多种方法相组合三方面综述了提升管壳式换热器性能的研究进展。分析表明，内部结构优化后能够使相变材料融化时间缩短12.8%～84.3%；对相变材料的优化能使材料的导热系数提高29%～73.43%，融化时间缩短9.47%～60%，此外，多种方法组合起来能够进一步强化换热性能，使相变材料融化时间缩短21%～93.34%。通过上述优化方法，有望实现换热器在不同领域中更加高效地运行，并且使其储能技术取得更大突破。

  2025年03期 v.47;No.177 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
  

信息与工程技术

• SAM-Res Net：一种金银花害虫智能分割与别方法

  张庆达;孙蕊;张春英;胡心专;郭景峰;王志强;

  针对物联网虫情测报灯对金银花害虫识别，存在光学环境条件难以满足导致识别效果差的问题，拟探索一种面向诱虫板的高效金银花害虫识别方法万物分割模型-残差网络（segment anything model residual network, SAM-ResNet），实现对3类金银花害虫（金龟类、棉铃虫、细蛾）进行计数和精准识别。首先运用万物分割模型（segment anything model, SAM）图像分割方法，基于图像编码器将诱虫板图像转换为低维特征向量，像素点作为提示信息转换为特征向量，两类特征向量共同传入掩码解码器，对害虫与害虫、害虫与背景板进行分割得到单一的害虫图像；对单一害虫图像进行标注重构为多分类数据集，运用Res Net对数据进行特征提取、前向传播、损失计算、反向传播以及参数优化等，训练模型不断优化。模型在虫情监测站提供的数据上进行试验，结果表明，在自然环境下SAM-Res Net可以无视光照、天气变化等影响，对诱虫板上害虫进行分割的准确率可达98.8%且耗时极短；在仅有600余张金银花害虫分割图像数据训练下，对3类害虫的识别准确率达到86.4%。此外，基于SAM-Res Net的设计原理，该方法理论上具有较高的普适性，可推广至其他农作物害虫的识别与监测领域，为虫害预警提供了技术支持。

  2025年03期 v.47;No.177 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K]
  

• 基于WGAN-GP的恶意软件检测研究

  曾尚文;韩阳;陈丽芳;

  恶意软件检测中不同类型的攻击在数量上相差较大，模型无法充分学习稀有攻击类别，同时现有的恶意软件检测模型存在检测精度低，泛化能力不足等缺陷。鉴于此，提出一种基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络（WGAN-GP）来增广少数类数据，从而在数量上平衡恶意软件数据集中每个类别的样本；并且构建了一种融合CNN、LSTM和多头注意力机制的恶意软件检测模型。经仿真实验，该思路既解决了数据层面类别不平衡的问题，又充分利用了深度学习模型提高判别和泛化能力的优势，更有效地解决了训练中数据缺失造成的模型过拟合问题，提高了建模的准确率。

  2025年03期 v.47;No.177 115-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
  

• 华北理工大学学报(自然科学版)2025年选题推荐

  <正>《华北理工大学学报(自然科学版)》杂志创刊于1979年,是河北省教育厅主管、华北理工大学主办的综合性自然科学研究刊物。杂志面向国内外公开发行(国内统一刊号:CN13-1419/N;国际标准刊号:ISSN 2097-6119)。本刊严格坚持面向前沿,服务发展的办刊宗旨和出版导向。致力于为校内外学者提供一个高质量的学术交流平台。为了确保本刊内容能够紧跟学术前沿,同时满足读者的需求,本刊将发布2025年的重点选题指南,供广大作者专家参考,并热诚欢迎撰稿支持!

  2025年03期 v.47;No.177 125页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
  
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