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2025年 59卷 1期
刊出日期：2025-02-27
1
笔谈：新质生产力发展与“双碳”目标互融共赢
包书景,熊 浩,何昌福,刘 京
在全球主动应对气候变化、我国坚定不移推进经济高质量发展的时代背景下，“双碳”目标已成为推动经济社会绿色转型的关键指引.新质生产力作为创新起主导作用，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态，正为绿色产业发展注入澎湃动力.新能源高质量发展与现代化产业体系建设是新质生产力发展与“双碳”目标共赢的重要着力点，涉及诸多行业的深度参与，如何通过技术革新、产业结构调整、完善体制机制有效推动经济社会发展绿色转型已成为研究者关注的热点.本刊于“双碳研究”专栏首次开设之际，特邀中国地质调查局油气资源调查中心包书景教授、海南大学熊浩教授、湖北碳排放权交易中心党委副书记/总经理何昌福博士、武汉光化学技术研究院技术总监刘京博士分别从页岩气勘探开发、绿色物流、碳普惠机制与光化学技术四个维度围绕上述问题进行阐述，以期为学界、业界提供新的思路与启发.
2025 Vol. 59 (1): 1-8 [
摘要
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磷石膏基Ⅱ型无水硫酸钙胶凝材料制备与表征
曹 宏,王海洋,吴 晶,李 蕾,马会娟,薛 俊,江吉周
大规模无害化、资源化利用磷石膏是解决“三磷”问题、推动磷石膏源头减量减排和磷化工产业绿色发展的关键.开发Ⅱ型无水硫酸钙胶凝材料可有效扩大磷石膏的应用领域和规模，促进磷石膏问题的解决.以磷石膏基Ⅱ型无水硫酸钙为主要原料，通过极端顶点设计实验，探讨了原料配比与胶凝材料性能之间关系，得到了软化系数≥0.8，强度等级为A40、A30、A20的胶凝材料配方，制备了适合不同应用场景的磷石膏基Ⅱ型无水硫酸钙胶凝材料.按相应国家标准对所制备胶凝材料浸出液的磷(P)、氟(F)含量进行了检测，其指标均低于GB 18599—2020第I类一般工业固废的污染物浓度控制标准.因此磷石膏基硬石膏(PAH)胶凝材料可用作矿井(矿坑)充填胶结料、户外建材和一般建材的胶结料，为拓展磷石膏的绿色应用场景提供了更多的可能性、或可扩大磷石膏应用量.
2025 Vol. 59 (1): 9-17 [
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废弃石粉负载型非晶零价铁的制备及其去除水中Cr(VI)的性能
高 燕,王海莉,项 园,符婷婷,全凤娇,李建芬,裴 超,申文娟
自“双碳”目标提出以来，我国生态环境保护进入了以废弃物循环利用为重点战略方向的关键时期.零价铁在重金属污染治理领域表现出广泛应用前景，但零价铁活性常因其磁性团聚而降低，制备负载型零价铁可增加铁颗粒的分散度.目前研究表明，非晶体零价铁通常具有比晶体零价铁更优异的性能，因此，该研究以廉价易得的废弃石粉(WSP)为载体，以乙二胺为诱导剂，通过液相还原法合成负载型非晶零价铁(WSP-AZVI)，有效地解决了零价铁易团聚的问题，同时将Cr(VI)的去除百分率从49%提升至100%.进一步的条件优化结果表明，当WSP-AZVI的含铁量为10%，铁与乙二胺的比例为1∶1时，可获得最佳的Cr(VI)去除效果，该研究为零价铁的进一步广泛应用推广提供了理论指导.
2025 Vol. 59 (1): 18-25 [
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相容性蟹壳粉-PCL复合材料的制备及其力学性能
翁方青,王庆龙,黄洁祥,熊佳怡,简 奎,曹 婧,华 丽,孙建明,
利用蟹壳这种常见的水产废弃物与生物降解性聚己内酯(PCL)熔融共混可以制得新的环境友好型复合材料，符合可持续发展理念，在复合材料的研究中拥有广阔的前景.但是蟹壳的主要成分碳酸钙具有亲水性，而PCL具有疏水性，两者结合后会出现界面相容性差的情况.实验发现，通过加入聚己内酯基聚氨酯预聚体(PCLPU)增容剂，可以解决两者界面相容性差的问题，并可通过控制PCLPU的添加比例，制成不同的蟹壳粉-PCL复合材料.再利用红外光谱、SEM、力学性能的测试数据，研究PCLPU的添加量对蟹壳粉-PCL复合材料的性能影响.实验结果表明，通过添加PCLPU，不仅可以提高蟹壳粉-PCL复合材料的界面相容性，也能够制得力学性能优良的蟹壳粉-PCL复合材料.
2025 Vol. 59 (1): 26-32 [
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金属氢化物储氢研究新进展
童 亮,余豪华,毛佰一,黄琰波,许 达,曾德龙,王蒋静,江吉周
“双碳”战略背景下，绿色化低碳化是我国乃至全球水运交通发展的必然趋势.氢能的应用是实现水路交通行业节能减排的重要途径，而安全高效的储氢技术是实现氢能大规模应用的前提条件.金属氢化物储氢被认为是一种安全、高效、可靠的储氢方式之一.本文首先归纳金属氢化物的储氢原理及分类，然后综述了目前金属氢化物储氢系统的研究现状，分析总结了相关研究方法的优缺点，最后评估了金属氢化物储氢存在的问题与挑战，并从明晰应用场景、攻克关键技术、加强产学研用深度融合等方面对未来金属氢化物储氢技术的推广和发展提出了相关建议.
2025 Vol. 59 (1): 33-45 [
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黑磷基材料的电催化分解水研究进展
李 蕾,李星杰,吴 晶,秦 琴,邹逸伦,王海涛,江吉周
黑磷(BP)作为一种新型二维材料，具有比表面积大、活性电子丰富、带隙可调、载流子迁移率高等优势，在电催化分解水领域表现出巨大的应用潜力.然而，BP在空气中易被氧化降解的缺陷，极大地限制了其实际应用.本文在概述BP结构和性质的基础上，首先，详细阐述了BP对析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的电催化机理；随后，重点总结了形貌调控、杂原子掺杂、缺陷引入和复合材料构筑等常用BP电催化改性策略；最后，对高性能BP基电催化剂开发所面临的挑战和未来的研究重点进行了展望.
2025 Vol. 59 (1): 46-59 [
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基于微藻的高硝氮无机废水处理工艺
梅 洪,冯倩倩,程 凯,张 广,
针对传统反硝化工艺在处理高硝氮无机废水时碳源成本高、碳排放增加等问题，该文以降低处理成本为目标，以某无缝钢管厂的高硝氮无机废水为研究对象，选用减污降碳的微藻水处理技术，比较了不同微藻的处理效果，探索了基于微藻的吸附-再生处理工艺，并评估了微藻资源化利用的可行性.结果显示，小球藻FACHB-09对硝氮浓度为700 mg·L－1的钢管废水的处理效果最佳，通过4轮吸附-再生处理，可以在19天内使其硝氮浓度降至42 mg·L－1，且每升废水可产出脂质和蛋白质含量分别为26%和20%的干藻6.6 g.上述结果说明，应用基于微藻的吸附-再生工艺能够高效去除废水中的硝氮，并大幅增加废水脱氮的经济效益.
2025 Vol. 59 (1): 60-69 [
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考虑双渠道供应链成员减排效果过度自信的碳减排决策研究
曹细玉,吴晓志,黄怡萌
为探讨双渠道供应链成员减排效果过度自信对碳减排决策及双渠道供应链成员利润的影响，考虑由制造商、零售商组成的一个双渠道供应链，分别针对零售商、制造商完全理性和过度自信组合的四种情形构建博弈模型，给出了四种情形的最优决策，比较分析了三种过度自信情形与双方都完全理性情形的最优减排率大小以及最优减排率与过度自信系数的关系.研究结果表明：无论过度自信系数如何变化，最优减排率和制造商利润，只要制造商过度自信则都会增大，但如果只有零售商过度自信则都会减少；零售商的利润，在只有制造商过度自信时会减小而在只有零售商过度自信时会增大.四种情形下的最优减排率都与偏好线下零售渠道的消费者所占比例成负相关关系，而与渠道间的交叉价格弹性系数、低碳偏好系数成正相关关系.
2025 Vol. 59 (1): 70-82 [
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基于绿色发展的动态激励机制设计研究
张申琪,郭思培
绿色信贷以建立环境准入门槛的形式引导企业改变粗放的经营模式，政府通过给予补贴、实施罚款的激励机制来遏制银行、企业骗贷骗补的违规行为.探索绿色发展责任主体的激励机制和策略行为，有利于更好地促进企业进行绿色技术创新.为此，该文构建了动态激励机制下的企业、银行、政府三方演化博弈模型，将企业、银行骗贷骗补行为纳入模型，通过数值仿真分析了奖惩机制对三方策略选择的影响.研究结果发现，动态机制更能激励传统企业、银行选择绿色策略，适当提高补贴和处罚能加快绿色发展.
2025 Vol. 59 (1): 83-95 [
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96
有界线性算子的Fa-Weyl定理及其摄动
李偲萌,张 邺
该文定义了Weyl定理的一种变形，称为Fa-Weyl定理.通过定义新的谱集，刻画了有界线性算子及其函数满足Fa-Weyl定理的充要条件，之后研究了算子及其函数演算摄动下的Fa-Weyl定理.
2025 Vol. 59 (1): 96-104 [
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关于单参数广义四元数系数二次多项式的因式分解
邓 勇,
为研究形如P(t)＝t2＋bt＋c的单参数广义四元数系数二次多项式在不同条件下的可约性问题，根据其系数是否具有相关性，分为系数线性相关和系数线性无关两个大类，该文给出了这两类单参广义四元数二次多项式可分解因式的充要条件.在此基础上，还得到了其可因式分解时的相关分解式.
2025 Vol. 59 (1): 105-110 [
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基于认知诊断DINA模型的Q矩阵优化：一种结合样本筛选与假设检验的新策略
李 波,胡誉骞,章 勇,田 怡
该文创新性地提出了一种基于 DINA 模型的 Q 矩阵修正策略——SHT 法，并借助蒙特卡洛模拟技术，将其与现有同类方法进行深入对比，以全面评估其可行性与精确性.该方法具有下述3个方面优势.1) 高效修正与稳健性验证：SHT 法在不同水平的作答错误率下均展现出了卓越的修正效能，显著提升了 Q矩阵的精确度； 2) 小样本与大样本环境的双重优势：与国内外同类研究成果相比，SHT 法在小样本场景下尤为突出，其稳健性和性能优势在面临高作答失误率时更加显著；3) 复杂数据集下的显著优势：在实证数据分析中，SHT 法不仅提高了认知诊断模型的拟合能力，更在处理数据维度复杂、样本相对受限的数据集时，展现出相比其他算法更为明显的优势.
2025 Vol. 59 (1): 111-124 [
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相关噪声激励下含时滞分数阶PID控制器系统的稳定性和随机分岔
王慧男,张建刚,王 芳
该文研究了相关白噪声激励下，含时滞分数阶PID控制器广义DVP系统的稳定性和随机分岔问题. 根据均方最小误差原理得到时滞分数阶PID控制器的近似表达式， 从而将系统转化为等价的整数阶系统. 依据奇异边界理论和动态系统不变测度的Lyapunov指数分析了系统的稳定性及随机D-分岔行为. 利用随机平均法求得系统幅值的稳态概率密度函数， 并分析含时滞分数阶PID控制器分数阶积分数、分数阶微分数、时滞以及噪声相关系数对系统发生随机P-分岔的影响， 结合Matlab发现，改变其分数阶积分数、分数阶微分数和时滞均会导致系统发生随机P-分岔， 而噪声相关系数则不会导致系统发生随机P-分岔.
2025 Vol. 59 (1): 125-134 [
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基于Landsat影像的长寿湖水体营养状态时空变化遥感研究
张 辰,夏 婧,闵 天,梁 思,田婧怡
湖泊的营养状态和变化趋势研究对科学认知湖泊水质演变规律和治理湖泊生态环境具有重要意义.水体颜色指数(FUI)与湖泊的营养程度密切相关，是评估湖泊营养状态及其变化规律的有效指标.本研究以重庆市长寿湖为研究区，利用1986－2022年间的Landsat5/7/8系列遥感数据，计算水体的FUI指数，由此评价水体营养状态，并结合变异系数、Sen斜率及Mann-Kendall(M-K)参数检验变化趋势分析法，探讨长寿湖及其不同功能分区近40年间水体营养状态的时空变化.结果表明：1) 长寿湖水体多年来主要处于中营养状态，2002年后水质持续稳定好转；富营养水域主要集中于西部生态养殖区；2) 西部生态养殖区FUI值变异系数最大(0.17)， 自2002年后营养状态趋于稳定改善，水质明显好转的区域多分布于湖区的中部和西北部；3) 中部生态旅游区FUI值变异系数最低(0.10)，营养状态多年较为稳定，水质好转和恶化的区域共存，其湖区中西部FUI值呈显著下降趋势，富营养化等级明显降低；4)东部湿地保护区的营养状态以中营养向富营养转变为主，水体富营养化风险加剧.研究结果为长寿湖水环境监测与评价提供了重要参考.
2025 Vol. 59 (1): 135-144 [
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中国创业活跃度时空分异及其驱动因子非平稳性研究
向雅芳,邓宏兵,张天铃,焦弘睿,
数字化变革正在重塑中国的经济社会格局与创业空间.为明确创业活跃度的空间演化特征及其驱动因素，该文基于2003—2019年中国284个地级市的创业活跃度数据，采用核密度估计、空间马尔可夫链和时空地理加权回归(GTWR)模型进行分析.研究结果表明：一方面，创业活跃度的空间分布表现出明显的梯度式递减特征，即东部地区高于西部地区，形成“东高西低”的格局；另一方面，创业活跃度的分布存在明显的空间集聚现象，体现出“俱乐部趋同”和“马太效应”，高创业活跃度区域的进一步集聚，而低活跃度区域则易陷入长期低迷.此外，数字贸易通过“放大机制”促进了各类要素对创业活跃度的影响，有效降低了地理空间距离的约束.研究结果为政策制定者提供了针对性的建议，强调在推动创业活跃度时应重视区域差异性、优化金融服务和推动数字基础设施建设，以激发各地区的创业潜力.
2025 Vol. 59 (1): 145-157 [
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乡村旅游地农户发展脆弱性的评价与优化——以广东珠海典型村为例
吴 清,焦义彬,冯嘉晓
该文以珠海市斗门区典型乡村旅游地为案例地，运用半结构访谈、参与式观察、问卷调查收集一手数据，借助综合指数与K值聚类法，对农户发展脆弱性进行评价与策略探究.研究表明：1) 珠海市斗门区四个典型乡村旅游地总体脆弱性指数为0.409，中度脆弱性农户占36.33%，次低脆弱性农户占39.67%，次高级脆弱性农户占12%；2) 采用熵值法确定乡村旅游地农户发展脆弱性总体情况，得出农户暴露性综合指数均值为0.332，最高为人为风险和市场风险.敏感性综合指数为0.409，适应力综合指数为0.332，社会资本排名最前.进一步做均值象限分析可得，大多数农户在低敏感-低暴露或低暴露-低适应阶段.借助t检验分析旅游主导型与兼营旅游型农户的脆弱性差异，结果表明在整体脆弱性和敏感性上，旅游主导型农户显著高于兼营旅游型农户.基于上述分析，该研究从提升乡村旅游地高脆弱性农户抗风险能力、精准施策改善农户生计、多元措施提升旅游主营型农户的发展基础等方面提出针对性建议.
2025 Vol. 59 (1): 158-168 [
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编辑部公告
《华中师范大学学报（自然科学版）》首届青年编委征集启事
我刊参加承办全国性学术会议 第三届全国生态文明学术研讨会暨第七届全国生态文明建设与区域创新发展战略学术研讨会在沪举行
《华中师范大学学报（自然科学版）》再次入选中国科学引文数据库（CSCD）
关于我刊近期发现假冒网站的声明
我刊荣获“中国高校优秀科技期刊”“湖北优秀期刊”等多项荣誉称号
关于疫情防控期间办公情况说明及COVID-19专题征稿启事
本刊荣获2019年中国高校科技期刊“优秀团队”称号
华中师范大学学报（自然科学版）正式加入OSID开放科学计划
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