南京大学学报(自然科学版)

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熊键,谷成

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 371.

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近年来,有机污染物的催化氧化去除受到越来越多的重视,但是以氧气或过氧化氢绿色催化剂的使用因O—O 键活化的效率低下而受到限制.本文综述了不同种类氧化酶和加氧酶包括以多铜原子为中心(MCOs,如漆酶)和以卟啉/非卟啉铁为中心(HCOs,如细胞色素P450酶等)的氧化酶和加氧酶的O—O 键活化机理.前者活性中心以4个铜原子组成,与其结合的氧气分子通过4电子过程实现O—O 键断裂;后者主要以单个铁原子为活性中心,于铁配位的基团及铁的配合状态决定与其结合的氧气或过氧化氢分子中O—O 键断裂机理.同时本文也对仿生催化材料在O—O 键活化方面的工作进行了综述,其中主要包括对酶催化活性中心的模拟和支撑材料的选择.本综述旨在为O—O 键活化的仿生催化剂设计和环境应用提供参考.

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水体粪便污染的线粒体DNA 溯源研究

何席伟,苗雨,陈慧梅,张徐祥

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 388.

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畜禽粪便和生活污水是造成水体污染的主要因素之一.快速、准确地确定污染源对于水体污染防治尤为重要.近年来,基于线粒体DNA(mtDNA)种属特异性的污染物溯源技术已成为国际研究热点.本文综述了水体粪便污染的mtDNA溯源技术的理论基础及其应用进展,并通过与微生物溯源技术进行比较,分析了mtDNA 作为溯源标记物的优势以及存在的问题,从而为实际环境水体中粪便污染的生物溯源工作提供参考.

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Fenton氧化与树脂吸附组合工艺对化工废水的深度处理研究

周伟伟,金晶,王梦乔,李权,周庆,双陈冬*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 399.

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化工废水经过生化处理后，仍含有成分复杂的有机污染物，其毒性一般较大，需要进行深度处理。目前单一的处理方法效果欠佳，本文在优化Fenton氧化处理条件的基础上，考察了系列磁性超高交联树脂对Fenton氧化出水的处理效果。结果表明，对于COD为145.5 mg/L的一化工废水生化出水，在Fenton氧化优选条件（4mmol/LFeSO4、8 mmol/L H2O2、pH为 5、反应时间为90 min）处理后，其出水COD去除率达62%，但处理后的出水中仍然含有较多的溶解性有机物质。具有一定含量阴离子交换基团的超高交联树脂对Fenton氧化出水具有较好的处理效果，这是由于Fenton氧化过程所产生小分子有机酸，易于与树脂发生静电作用引起的。优选出的GMA-5树脂（强碱交换量0.89 mmol/g，比表面积668 m2/g），对UV254去除率达53%，COD去除率达59%；树脂再生后可重复使用，稳定性较好。组合工艺研究表明Fenton氧化与磁性树脂吸附组合方法能够有效对化工废水进行深度处理，其组合工艺对UV254和COD去除率均达75%以上，处理后的出水COD低于40 mg/L。

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碳纳米管在水溶液中的聚集和沉降行为研究

张淑娟,周丽霞,潘丙才

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 405.

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作为一种新型的碳质纳米材料，碳纳米管因其独特的物理和化学性能被广泛应用于各种高性能材料或器件。碳纳米管一旦被排放到水体中，因其巨大的比表面积将导致水环境中共存物质形态的改变，碳纳米管自身的赋存状态也将因共存物质的吸附而改变，从而直接或间接影响水体的毒理学特性。因此，有关碳纳米管聚集和沉降行为的研究对预测和评价其在自然水体中的环境效应具有重要的意义。本文通过描述胶体作用力的经典Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 理论和非DLVO作用力，并借助时间分辨的动态光散射、石英晶体微天平和柱过滤测试，探讨了碳纳米管在水溶液中的聚集和沉降动力学，分析了碳纳米管的结构特性、电解质、溶液pH和天然有机质等因素对碳纳米管在水溶液中分散稳定性的影响及原因，阐明了控制碳纳米管颗粒在水溶液中聚集和沉降行为的作用机制，指出了在碳纳米管的聚集和沉降行为研究中存在的技术难点，并对未来碳纳米管的实验研究进行了展望。

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以毒性效应为先导的有毒物质鉴别研究

郭婧,于红霞,王玉婷,史薇,邓东阳

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 414.

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环境污染通常是由多种污染物相互作用所共同引发的.通过单一的化学分析和生物检测手段很难全面检测环境样品中的主要污染组分,因而很难进行完善的环境风险评价.基于毒性效应的关键致毒物质鉴别方法(Effect-directedanalysis,EDA)旨在将环境效应与特定的化合物或结构对应起来,是一种有效鉴定环境效应与关键毒物的方法.该方法一般包括物理化学分离、化学分析和生物检测3个步骤.本文综述了EDA 发展历程及重大进步,分析比较了常用的物理化学分离方法和化学分析方法的适用范围、具体操作流程及优缺点,总结了结构筛选的方法及流程.在已有研究的调研基础上,针对最后的毒性确认步骤地提出了4种确认方法.本文同时指出了不能原位检测及难以避免毒性损失等EDA发展中的问题并分析了其今后的发展趋势.

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纳米ZnO和微米ZnO对鲫鱼的毒性效应

胡正雪,尹颖,刘林,郭红岩

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 425.

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以鲫鱼Carassiusauratus 为实验生物,采用电子顺磁共振等多种检测手段,比较研究了纳米和微米ZnO腹腔注射14d后,其在鲫鱼肝脏和脑部的分布情况以及毒性效应.研究发现,相同浓度的纳米和微米ZnO 作用下,纳米ZnO处理组肝脏和脑部Zn含量高于微米ZnO处理组;纳米ZnO对肝脏羟基自由基,肝脏和脑部MDA及GSH 的诱导率高于微米ZnO;纳米ZnO对肝脏和脑部SOD活性的抑制作用也高于微米ZnO.但不同浓度纳米ZnO对羟基自由基和MDA的诱导效应及对SOD活性的抑制作用并未随浓度的升高而线性增加.结果表明:相比于微米ZnO,纳米ZnO更易进入肝脏和脑部,进而产生更强的毒性效应.但纳米ZnO的毒性并没有随浓度升高而线性增加.

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石墨烯及其衍生物在小鼠体内的分布与毒性效应

胡茂杰潘丙才毛亮*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 431.

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石墨烯以其独特的二维结构具有的性质，吸引着世界科学家的高度关注。毫无疑问，石墨烯以及功能化石墨烯的潜在应用必然会被不断挖掘；即使是极少一部分性质被应用，也将导致其在环境中数量的急剧增长。本文介绍了石墨烯的化学性质、表征方法和应用前景；重点阐述了近几年关于石墨烯及其衍生物进入小鼠体内在各脏器中的分布和相应毒性效应的研究进展，阐明其进入环境后对环境生物可能引起的危害，为评价其生态和健康风险提供了基础信息。本文最后对石墨烯相关材料在医药应用研究需要关注的问题和未来研究方向进行了展望。

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京沪高铁运营初期沿线人群噪声影响主观感受研究

田丰1,2，毕军1,

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 440.

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为研究高速铁路噪声对沿线人群干扰的影响，了解主要影响时段分布特点及主要影响特征，为高铁噪声治理及沿线土地利用规划和声功能区划提供建议，以入户面对面调查的方式对高铁沿线200m范围内的居民进行了随机不重复抽样调查，建立了高铁噪声暴露声级-影响主观感受关系模型。研究表明，高铁沿线居民受高铁噪声影响最大时段为20:00-22:00，且影响时段与睡眠关系密切，沿线居民受此影响，睡眠质量明显下降，影响程度与所处暴露声级水平呈正向相关关系。在对不同高铁噪声暴露声级下的声环境宜居性进行分析的基础上，提出了高铁沿线土地利用规划和声功能区划控制建议。

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基于点密度的半监督CA算法在图像聚类中的应用

于平,王士同

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 448.

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经典竞争凝聚（CA）算法具有自动寻找聚类总数的特性，避免了预判参数对聚类结果的影响，但在聚类过程中，该算法并未利用样本数据中普遍存在的少量已知信息，而这些已知信息往往能够对整个聚类过程提供有益的帮助；此外算法在相似度度量函数上采用了最为常见的欧氏距离，该距离仅适用于球状的聚类，且存在等划分的趋势，这就制约了算法的应用范围。针对上述问题，通过引入具有半监督学习能力的半监督项，增强隶属度矩阵的划分能力，并利用样本数据的点密度信息，生成距离调节因子修正欧氏距离，最终得到了基于点密度的半监督CA算法。在人造模拟图像和真实图像上的聚类分割结果，以及与其它算法的性能比较，表明了所得算法，能得到较为准确的中心值，有更佳的聚类效果。

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基于最小最大策略的集成特征选择

周国静，李云*

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 457.

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特征选择是机器学习和数据挖掘中的一个关键问题，它可以实现数据维度的约减，从而提高学习模型的泛化能力。近年来，为了提高特征选择算法的性能，集成思想被应用到特征选择算法中，即将多个基特征选择器进行集成。本文从提高特征选择算法对大规模数据处理能力的角度出发，提出了一种基于最小最大策略的集成特征选择方法。它主要包括三个步骤：第一，将原始数据根据类别信息划分成多个相对较小的平衡数据子集；第二，在每一个数据子集上进行特征选择，得到多个特征选择结果；第三，对多个特征选择结果依据最小—最大策略进行集成，得出最终的特征选择结果。通过实验对比了该集成策略与其它三种集成策略对分类准确率的影响，结果表明最小最大集成策略在大部分情况下能够获得较好的性能，且基于最小最大策略的集成特征选择可以有效处理大规模数据。

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大规模网络的三角形模体社区发现模型

柴变芳1,2*，赵晓鹏3，贾彩燕1，于剑1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 466.

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研究表明将边表示的网络转换为三角形模体表示形式，可以有效解决基于模型社区发现方法由网络规模庞大带来的计算瓶颈问题。提出一个三角形模体社区发现模型MCDTM（a Model for Community Detection based on Triangular Motifs），其将网络表示为一系列三角形模体，利用categorical分布对各三角形模体的生成过程建模，用最大似然参数估计方法给出参数估计的推理过程，根据参数估计结果可得节点、边及三角形模体的社区隶属度。人工网络和实际网络上的实验证明MCDTM模型可快速准确地发现网络的潜在结构。

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基于自适应极速学习机的遥感图像目标识别

张楠1,2 ，丁世飞1,2*，许新征1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 474.

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随着遥感技术的突飞猛进，遥感图像目标识别在军事方面以及民用方面都有重要的应用。但是在对遥感图像目标识别的过程中，由于遥感图像的高分辨率等客观条件限制，无法实现对目标实时和精确的识别。极速学习机具有很快的学习速度并且是一次完成的，在小样本学习的问题中得到了广泛的应用。可以先对遥感图像进行特征提取，然后用极速学习机的神经网络方法对遥感图像目标进行识别，这是解决问题的一种有效方法。本文首先在极速学习机的基础上针对极速学习机隐层神经元过多的问题进一步提出隐层神经元数目自动确定的自适应极速学习机的算法，然后介绍了遥感图像特征提取的方法，最后通过实验仿真验证自适应极速学习机算法在遥感图像目标识别上的准确性和实用性。

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基于属性最大间隔的子空间聚类

刘波1, 王红军1*，成聪2，杨燕1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 482.

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子空间聚类能有效的发现各簇与所属于的子空间的联系，同时减少高维数据中因为数据冗余和不相关属性对聚类过程产生的干扰。已有的子空间聚类方法强调各子空间中簇的发现，往往忽略子空间的划分。提出了基于属性最大间隔的子空间聚类，该方法主要思想是对子空间的划分时信息的丢失达到最小，从而子空间聚类的结果的效果比较好。主要工作包括：第一，建立了子空间划分的目标函数，也就是使各划分的子空间相互依赖达到最小，第二，设计了基于属性最大间隔的子空间聚类算法Maximum Margin Subspace Clustering (MMSC)进行子空间聚类集成。最后，采用UCI和NIPS2003比赛等数据来做实验，结果表明，在大多数数据上MMSC算法比其他子空间算法能得到更好的聚类结果。

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基于事务型滑动窗口的数据流中高效用项集挖掘算法

宋威,刘明渊,李晋宏

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 494.

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由于能反映用户的偏好，可以弥补传统频繁项集挖掘仅由支持度来衡量项集重要性的不足，高效用项集正在成为当前数据挖掘研究的热点。为使高效用项集挖掘更好地适应数据流环境，提出了一种基于事务型滑动窗口的数据流中高效用项集挖掘算法MHUIDS。首先在二进制向量的基础上，提出了高事务加权效用项集树(HTWUI-树)的结构。进而分别给出了事务型滑动窗口初始化与滑动的算法描述。最后，提出了高效用项集的剪枝策略与挖掘算法。实验结果表明，MHUIDS算法具有较高的挖掘效率及较低的存储开销。

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全粒度聚类算法

李飞江1*,成红红2,钱宇华1

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 505.

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聚类分析是数据挖掘与知识发现领域的一个重要研究方向。多数聚类算法中相似性是其核心概念之一，对象之间的相似性会被直接或者间接的计算出来。传统的相似性度量方法多是基于单一的粒度去观察两个被测对象。在人类认知过程中，通常采用多粒度来更合理有效地进行问题求解。本文借鉴人类的这种多粒度认知机理，提出一种新的相似性学习方法，称作全粒度相似性度量方法，基于此发展了一种全粒度聚类算法。而全粒度相似性度量从各个角度观察被测对象，进而会得到两个对象间更加真实的相似度。从UCI数据集中选取5组数据进行实验，最后通过与两种传统的聚类方法比较验证了全粒度聚类算法的合理性与有效性。

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自适应全局局部集成判别分析

魏莱

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 517.

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将数据集进行合理的维数约简，对于提高一些机器学习算法的效率起着至关重要的影响。本文提出了一种自适应全局—局部集成判别分析算法（Adaptive integrated global and local discriminant analysis, AIGLD）。AILGD利用数据集的全局判别结构和局部判别结构，将线性判别算法（Linear Discriminant Analysis, LDA）与提出的局部判别算法自适应的相结合。在UCI数据库及标准人脸数据库上的识别实验证明，相比于现有算法，AIGLD具有更高的识别准确率及更强的鲁棒性。

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一种基于语义词典的局部查询扩展方法

吴秦,梁久祯,白玉昭

南京大学学报(自然科学版). 2014, 50(4): 526.

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针对基于关键词匹配的搜索引擎存在的问题，提出一种基于语义词典的局部查询扩展方法，首先利用共现分析法和语义相似度选取扩展词，再对原始查询词和扩展词加权，最后计算文档相似度从而获得排序后的扩展查询结果。该方法克服了其它局部扩展方法将大量无关词加入查询的问题。实验表明，该方法有效地提高了查询结果的查准率。

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