基于HHO-CNN-LSTM的CMAQ修正模型及其在上海市空气质量预报中的应用

建立空气质量预报模型,预测污染物浓度对人类健康和社会经济发展具有重要意义。然而,传统的空气质量模型CMAQ对污染物浓度的预报精度并不理想。对此,本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)的空气质量预报修正模型,并使用哈里斯鹰算法(HHO)对模型的超参数进行优化;用CMAQ模型对上海市2022年12月六种大气污染物(SO_(2)、NO_(2)、PM_(10)、PM2.5、O_(3)、CO)浓度的预报数据以及监测站的气象数据和污染物浓度实测数据作为HHO-CNN-LSTM模型的输入,对CMAQ模型预报结果进行修正。使用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和一致性指数(IOA)作为评价指标。结果显示,修正模型显著提高了六项污染物浓度的预测精度,RMSE减少了73.11%~91.31%,MAE减少了67.19%~89.25%,IOA提升了35.34%~108.29%。同时针对HHO算法陷入局部最优而导致修正模型对CO浓度预测效果不佳的问题,使用高斯随机游走策略对HHO算法进行改进,显著提高了CO浓度的预测精度。相比于改进之前,RMSE减少了39.55%,MAE减少了45.93%,IOA提高了32.43%。

南中国海表层海水重金属含量及其潜在生态风险分析

为了解南中国海重金属含量现状及其潜在风险,采集南中国海16个采样点站位的表层海水样,分析重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd含量及相关环境参数,并用Hakanson潜在生态危害指数法评价其生态风险.结果表明,Cu含量范围为0.012~0.127mg/L,Pb含量范围为0.051~1.113mg/L,Zn含量范围为0.045~0.186mg/L,Cd含量范围为0.047~0.324mg/L,重金属平均含量均超过我国海水水质三类标准.4种重金属间呈显著相关性,重金属与不同环境参数间也存在显著相关性,这可能与它们的污染来源相同有关.经重金属潜在生态风险指数分析,平均RI值为873.87,已具极强生态危害,其中Cd对生态危害贡献最大,海洋生态风险影响程度依次为Cd>Pb>Cu>Zn.提示应重点加强海洋环境生态危害较大重金属的监测.

超高效液质联用技术分析黄芩-槐花药对活性成分及其治疗慢性肾脏病的网络药理学研究

目的 分析鉴定黄芩-槐花药对的活性成分,探究活性成分治疗慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)的潜在作用机制。方法 采用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-ESI-TOF/MS)技术,对黄芩-槐花有效成分进行分析,结合中药系统药理学数据库和分析平台查找黄芩-槐花中有效成分的作用靶点。分别在比较毒物基因组学数据库(comparative toxicogenomicsdatabase,CTD)、在线人类孟德尔遗传数据(onlinemendelianinheritanceinman,OMIM)、GeneCards和DrugBank数据库中以“Chronic kidney disease,CKD”为关键词,查找疾病相关蛋白,用Venny图取交集筛选出二者共同作用靶点。利用Cytoscape3.8.2软件构建“活性成分靶点-疾病”的调控网络,运用String数据库获取蛋白相互作用关系(Protein-protein interation,PPI),将疾病和有效成分的共同核心蛋白进行基因本体论(Gene ontology,GO)以及京都基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析,并构建“核心靶点-通路”网络图。结果 黄芩-槐花药对共鉴别出29种有效活性成分,其中槲皮素、染料木素、汉黄芩素、山柰酚等17种关键活性成分的作用靶点与疾病相关蛋白取交集,共筛选出包括白介素-6(interleukin-6,IL-6)、细胞信号转导与转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor-A,VEGFA)、趋化因子-8(chemokine factor-8,CXCL-8)等36个核心靶点。对关键作用靶点进行通路富集分析,黄芩-槐花药对中有效成分主要通过磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B(protein kinase,PKB,AKT)、Janus激酶(janus kinase,JAK)-信号传导和转录激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT)、白介素-17(interleukin-17,IL-17)、晚期糖基化终末化产物(advanced glycation end products,AGE)及晚期糖基化终末产物受体(receptor for dvanced glycation end products,RAGE)等信号通路对慢性肾脏病发挥治疗作用。结论 确定了黄芩-槐花药对中含有的29种有效成分,分析出黄酮类、类黄酮类、黄酮醇类以及皂苷类4类化合物中主要成分汉黄芩苷、槲皮素、山柰酚和槐花皂苷III的质谱裂解规律;探究黄芩-槐花药对在治疗CKD中的潜在机制,为后续临床应用提供科学的理论基础。