广义相加模型在乌江夏季径流预报中的应用

基于前期冬季海温指数,构建具有4个非线性指数和9个线性指数的广义相加模型(GAM),对乌江流域洪家渡夏季径流进行了模拟与预测,利用5种评估指标,包括最小信息准则(AIC)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、概率空间线性误差(LEPS)和线性相关(r),评估GAM和广义线性模型(GLM)模拟效果。结果表明:在AIC、RMSE和LEPS评估指标上,GAM的模拟效果与实测值相比均小于GLM,在线性相关系数上显著大于GLM。因此,GAM的模拟效果明显优于GLM。利用留一法交叉验证对洪家渡夏季径流分别进行了GAM和GLM预测,结果表明,GAM与实测数据的相关系数提高到0.41,相对误差小于30%的预测值达到60%以上,特别是在洪家渡典型洪水年中,GAM的预测误差仅在10%左右,在典型干旱年中,GAM的预测误差小于10%,GAM的预测结果比GLM明显改善。因此,考虑了径流量与预报因子的非线性关系,在径流预报中使用GAM进行建模,能够有效改善线性回归模型的模拟效果和预测精度。     

基于理论线性溶解能关系预测有机污染物在PDMS与水中的分配系数

通过搜集25个多环芳香烃(PAHs)和84个多氯联苯(PCBs)在聚二甲基硅氧烷(PDMS)上平衡分配系数(logK_(PDMS-W))的实测值,应用理论线性溶解能关系(TLSER),利用逐步多元线性回归(MLR)方法构建了预测分配系数模型.结果表明:模型具有良好的拟合度(决定系数R■=0.916)、稳健性(交叉验证系数Q■=0.910)和预测能力(外部验证系数Q■=0.862).同时,模型具有较小的RMSE值(0.264),训练集和验证集中化合物的标准残差■,且杠杆值均小于警戒值h~*(0.103).与前人预测模型相比,该模型具有较少的参数和更加丰富的数据集(109种),化合物的实测值跨度大,应用域也更加广泛,且针对PCBs和PAHs两类化合物有较高的预测精度.因此,本模型可适用于预测在应用域范围内其他与这两类化合物结构相似的有机污染物的K_(PDMS-W)值.     

多输出高斯过程在变形监测数据处理中的研究及应用

单输出高斯过程模型针对单点建模和预测,未顾及各监测点间的相互影响,是一种局部建模和变形规律分析。多输出高斯过程模型把监测点间的互扰性作为预测模型的影响因素,对多个监测点建模预测时能充分利用监测点间的相关信息。通过建筑物和滑坡的2个工程实例验证分析,与单输出高斯过程模型相比,多输出高斯过程模型的预测值与实测值更为吻合,预测均方根误差分别提高了44.5%和77.8%,表明多输出高斯过程模型具有更高的预测精度,同时验证了该模型预测建筑物和滑坡变形的有效性。     

有机挥发性化合物味阈值与分子结构之间的定量关系研究

采用定量结构-活性(QSAR)方法,分别建立了用32个有机挥发性化合物的结构描述符来预测味阈值(logNPT)的线性和非线性模型,所建模型的预测值与实验值都能很好的吻合.本文为预测有机挥发性化合物的味阈值提供了一个快速、简单、有效的途径.     

有机污染物分配系数(正辛醇/水)预测软件比较研究

 介绍了虚拟化学实验室网站提供的10种常用分配系数(正辛醇/水)预测软件(ALOGPs、AC logP、AB/LogP、COSMOFraq、miLogP、ALOGP、MLOGP、KOWWIN、XLOGP2、XLOGP3)。以美国环境保护局《国家推荐水质标准》中的105种有机污染物作为测试集,使用成对t检验和线性回归的方法比较了10种软件的预测值与实验值的差异性。成对t检验结果表明,ALOGPs、AC logP、AB/LogP和KOWWIN软件的预测值和实验值没有显著的差别,对应p-水平分别为0.26517、0.08149、0.43717和0.89145。线性回归的结果表明,ALOGPs和KOWWIN软件的预测值和实验值相关性最好,相关系数分别为0.9919和0.9884,拟合曲线的斜率分别为0.9765和0.9982,截距分别为0.0564和0.0102。比较而言,ALOGPs软件界面友好,操作方便,输入方式多样,通过Internet免费运行并且同时提供多种软件预测值作为参考等优点,因此其具有更大的优势。     

线性等温吸附条件下有机污染物在地下饱水带中迁移的数学模型及参数分析

为研究在固-液界面的吸附降解等行为对饱水带中的有机污染物的迁移转化过程的影响,综合考虑有机污染物在饱水带中的扩散、吸附解吸、分配以及微生物降解作用,根据线性等温平衡吸附理论,建立了地下水流动方程与有机污染物在饱水带中迁移方程耦合的数学模型,探讨了模型中的分配系数及溶解项、吸附项的一阶反应速率等参数的改变对有机污染物运移规律的影响.结果表明,随着分配系数的增大,有机污染物因固相介质的吸附和截留而被限制其随地下水迁移;微生物降解作用对有机污染物的浓度有重要影响,随着反应速率的改变,污染物在固相和水相中的浓度迅速改变.本文的研究结果为定量描述溶质迁移过程提供理论依据,同时也为实验室中模型参数的测定提供可靠的依据.     

贝叶斯规整化神经网络模型预测化合物分子的血脑屏障通透性

通过分子结构预测血脑屏障通透性是一个颇具挑战性的课题.建立了一个预测化合物分子的血脑屏障分配系数(logBB)的QSAR模型.该模型由表示分子大小、拓扑性质和脂水分配性质的QSAR参数组成.模型被用来预测52个化合物的血脑屏障分配系数,并通过测试集(从52个化合物种选取10个)进行验证,预测值-实验值的相关系数平方(R2)为0.974,均方差(MsE)为0.017 2.验证结果显示该模型大大优于传统使用的多元线性回归模型.因此,该模型可以用于预测药物分子和类似药物分子的血脑屏障通透性.     

基于多神经网络模型的酯化反应软测量

对模糊C-均值聚类算法加以改进,将系统输入数据进行模糊划分,分成具有几个不同聚类中心的子集;继而引入到多模型建模过程中,针对每个子集建立相应的径向基函数(RBF)网络模型。而全局模型则由各个子模型的输出加权组合。最后通过对聚合釜反应器软测量建模的研究,表明该方法具有拟合精度高和泛化能力强的特点,验证了此多模型建模方法的有效性和快速性。     

有机发光器件中空穴注入对负电容的影响

对不同结构的有机发光器件(OLED)进行了电容-电压(C-V)特性测量,研究了不同空穴注入结构对OLED负电容的影响。结果表明,负电容的产生与OLED内部电场的分布有着密切的关系,负电容开始出现的频率与电压的平方根呈指数关系。与超薄的单层空穴注入层相比,掺杂的空穴注入层不仅能降低器件的驱动电压,而且其载流子传输特性和出现负电容时的初始电压对频率有着更强的依赖性。     

U（Ⅵ）在土壤中Freundlich线性吸附临界值

选择甘肃嘉峪关地区砂土、粘土两种代表性土壤介质,采用静态吸附实验,研究了U(Ⅵ)的线性吸附临界值.实验结果表明:U(Ⅵ)在砂土、粘土中的平衡吸附等温线均符合Freundlich模型. U(Ⅵ)-砂土体系,平衡浓度在0～7.72×10~(-4) mol·L~(-1)时,吸附等温线趋近于线性,分配系数是等温线斜率K_F为16 mL·g~(-1);平衡浓度在7.72×10~(-4)～5.17×10~(-3) mol·L~(-1)时,等温线指数α为1.78,吸附平衡参数K_F为4.12 L·g~(-1),分配系数从19.74 mL·g~(-1)增加至71.25 mL·g~(-1),线性吸附临界值为7.72×10~(-4) mol·L~(-1). U(Ⅵ)-粘土体系,平衡浓度在0～7.50×10~(-4) mol·L~(-1)时,吸附等温线趋近于线性,分配系数是等温线斜率K_F为46 mL·g~(-1);平衡浓度在7.50×10~(-4)～2.72×10~(-3) mol·L~(-1)时,等温线指数α为1.89,吸附平衡参数K_F为27.39 L·g~(-1),分配系数从79.08 mL·g~(-1)增加至144.73 mL·g~(-1),线性吸附临界值为7.50×10~(-4) mol·L~(-1).     

胺类捕收剂在石英表面吸附的定量构效关系

为深入研究胺类阳离子捕收剂在石英表面吸附能与其结构之间的关系,基于遗传算法构建了20种胺类捕收剂在石英表面吸附能与其结构参数之间的定量构效关系模型,得到了模型的相关系数R²=0.969,调整系数R²_ad=0.964,交叉验证系数R²_cv=0.955,显著值F=168.429,表明模型预测结果与模拟计算值拟合较好.四种未参与建模的阳离子捕收剂对所构建模型外部检验结果误差不超过5%,证明模型具有较好的预测性,能够较好预测胺类捕收剂在石英表面的吸附能.     

人工神经网络用于苯砜基羧酸酯定量结构-活效关系研究

采用误差反传前向人工神经网络（artificial neural network,ANN）建立了56种苯砜基羧酸酯类化合物的结构与其对发光菌的急性毒性之间的定量关系模型（ANN模型）．以56种苯砜基羧酸酯类化合物的量子化学参数作为输入,急性毒性作为输出,所构建网络模型的交叉检验相关系数为0．9863、标准偏差为0．0753、残差绝对值≤O．20,应用于外部预测集,预测集相关系数为O．9880;而多元线性回归（multiple linear regression,MLR）法模型的相关系数为0．9472、标准偏差为0．1413、残差绝对值≤0．34．结果表明：ANN模型获得了比MLR模型更好的拟合效果．     

有机磷杀螺增效剂在不同土壤中的吸附作用

有机磷杀螺增效剂可对日本血吸虫中间宿主钉螺有杀灭增效作用,其进入环境后可被土壤或其他生物吸附,对生态系统具有潜在的危害。测定和比较了16种有机磷杀螺增效剂在东北黑土及安庆宿县黄棕壤2种土壤中的有机碳吸附系数(KOC),应用碎片分子连接性指数(FMCIs)和线性溶剂化能参数(LSERs)对其进行了定量结构-性质相关(QSPR)分析,得到了几组预测效果较好的模型。由FMCIs得到的方程,具有较好的相关性,应用LSERs得到的方程,具有较少的描述符,且描述符具有一定的物理意义,预测模型的建立可为该类化学品生态风险评价提供基础数据。     

乙酰苯胺类化合物的QSAR研究

利用量子化学程序计算了17个乙酰苯胺化合物的量子化学参数（如最高占据轨道能级、最低空轨道能级、极化率、杂原子静电荷、偶极矩等），并对化合物的最小阻滞浓度（MBC）进行了定量结构-活性相关（QSARs）分析，其中最高占据轨道能级、极化率、N（3）原子静电荷3个参数共同构建的模型准确性最高（R=0．907，F-20．064）．该模型说明化合物毒性与脂溶性关系不大，而是可能通过与受体间提供电子发挥效应，且N（3）原子为作用位点．同时利用该模型对MBC进行了理论预测，结果表明该模型能很好地预测化合物的MBC，预测值与实验值误差较小．     

分子距边矢量用于卤代甲烷及卤代乙烷沸点的估计与预测

基于分子距边矢量（ＭＤＥ）,借助多元线性回归技术（ＭＬＲ）建立起描述卤代烃沸点变化规律的定量结构－性质相关关系（ＱＳＰＲ）模型,其复相关系数Ｒ＝０．９９３５,均方根误差ＲＭＳ＝１０．０７Ｋ。最后５次随机选取２５个化合物作预测集,以余下的６２个化合物作校正集建ＱＳＰＲ模型（Ｒ＝０．９９２８,ＲＭＳ＝１０．８８Ｋ）,并有效地预测了沸点（Ｒ＝０．９９２５,ＲＭＳ＝１１．７８Ｋ）。结果表明,模型的预测能力良好。另外,还运用所建立的模型对３０个未知沸点的卤代甲、乙烷的沸点值进行了预测,根据预测出的沸点数据指出了ＣＦＣ１１,ＣＦＣ１２和ＣＦＣ１１３的一些可能的代用品。     

氯及溴代苯化合物生物富集因子预测

将有机化合物分子中的非氢原子分为四类,将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化作为结构描述符,对部分氯苯及溴苯化合物分子结构进行了参数化表达.采用偏最小二乘回归(PLS)方法构建了化合物结构与其在鱼体内的富集因子(lgB_(CF))之间的关系模型,模型的建模相关系数(R~2)为0.943,"留一法"交互检验的相关系数(Q~2)为0.871.结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征,所建模型稳定性好、预测能力强.     

基于ICESat-GLAS波形数据估测森林郁闭度

为探究GLAS波形数据在估测森林郁闭度方面的潜力,以吉林省汪清林业局经营区为研究区,利用高斯低通滤波器对GLAS波形数据进行平滑滤波,从平滑后的GLAS波形数据中提取比值能量参数(I)和差值能量参数(e_c),针对不同森林类型分别建立森林郁闭度单变量模型和多变量模型。研究结果表明:利用参数I建立的单变量模型优于利用参数e_c建立的单变量模型; 而利用参数I和e_c建立的多变量模型明显优于单变量模型。对阔叶林来说,森林郁闭度模型的决定系数(R²_adj)和均方根误差(RMSE)分别为0.72和0.07,模型验证的R²_adj为0.74,RMSE为0.06; 而对于针叶林,模型的R²_adj为0.80,RMSE为0.10,模型验证的R²_adj为0.76,RMSE为0.11; 混交林模型的精度在阔叶林和针叶林之间,模型的R²_adj为0.75,RMSE为0.09,模型验证的R²_adj和RMSE分别为0.71和0.07。因此,GLAS波形数据在估测森林郁闭度方面具有一定的潜力,将参数I和e_c联合能够提高GLAS波形数据估测森林郁闭度的精度。     

柱高对锰氧化物/沸石吸附中性红的影响

研究了吸附柱高度对锰氧化物／沸石（MOCZ）吸附中性红（NR）的动态影响．结果表明,MOCZ吸附NR的平衡吸附量随着柱高的增加而增加．对不同柱高条件下的实验结果分别用Thomas,Yoon—Nelson和Adams—Bohart动态吸附模型进行线性和非线性拟合,结果说明穿透曲线初始阶段很好地符合Adams—Bohart动态吸附模型,Thom—as和Yoon—Nelson模型的预测点和实验点的变化趋势相同．误差分析说明线性和非线性方法均可用于预测流出曲线,且非线性方法的误差较小,优于线性分析．最后用BDST模型对实验数据进行了分析．     

矿物-腐殖酸复合体对菲的吸附研究

摘要:选用高岭土、蒙脱土、针铁矿为代表性矿物，腐殖酸（HA）为代表性有机质，制备了矿物-HA复合体，通过FTIR、XRD、DSC等表征手段分析HA与矿物复合前后的形态结构的变化，并研究不同溶液化学条件下HA与矿物复合前后对菲吸附规律. 结果表明:与矿物复合后HA的玻璃态转变温度Tg由64.6℃变为32.6（高岭土-HA）、51.5（针铁矿-HA）、16.5、77.7℃（蒙脱土-HA），体现了HA的结构及致密程度发生了改变. 矿物-HA复合体对菲吸附的Koc值比未复合的HA减小50%左右，线性程度有所增强. 相对于Ca2+而言，Na+的存更有利于HA及其复合体对菲的吸附. 离子强度对菲在不同矿物-HA复合体上吸附的影响并不完全一致；较低的pH 4有利于菲在各种矿物-有机质复合体上的吸附，此时，蒙脱土-HA复合体对菲的吸附亲和力最大. 研究为阐明HOCs在土壤/沉积物中的迁移转化规律具有重要的意义.