DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 在过去的几十年中，电磁超常材料由于其独特的物理性质获得了广泛的关注。区别于传统的光学材料，超常材料是由周期性的“元原子” [ 1 ] [ 2 ] 人工构建，其展现出自然材料所不具备的多种光学性质，如负折射率 [ 3 ]、透射 [ 4 ]、反多普勒效应 [ 5 ] 等。随着超常材料的深入研究和微纳加工技术的提高，更多的新奇特性相继发现 [ 6 ] [ 7 ]，人们提出并制造了大量不同波长范围内具有非凡电磁特性的结构和器件 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，并挖掘了其潜在的巨大应用，例如超分辨成像 [ 3 ]、电磁隐身 [ 11 ]、电磁诱导透明 [ 12 ] 等。 2008年，Landy等人提出了第一个超材料吸收体构型 [ 13 ]。这款材料由电环谐振器、介质板和金属线构成，突破了传统吸波材料四分之一波长厚度的限制，将超常材料应用到材料吸收领域，首次提出了超材料完美吸收体的概念。之后对超材料吸收体的研究已成为目前科学研究和发展的一个新方向。由于在自然界很难找到太赫兹频段高吸收率的天然材料，人们对于在太赫兹频段的超常材料完美吸收尤为感兴趣。典型超材料完美吸收体结构较为简单，由金属、介质层堆叠组成金属–介质–金属 [ 14 ] 三层结构：基底为平面结构金属层避免光穿透结构底层减少透射，中层为介质层引入介质损耗，上层是由金属微纳结构单元形成的二维周期阵列，阵列设计为具有一个或多个的电磁响应模式，并通过与入射区域的阻抗匹配减少反射。 目前，多波段和宽带完美吸收体的设计取得了一定的进展。它们通常由多层金属 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 和特殊的介电层 [ 18 ] [ 19 ] 组成，这也导致了设计和制造上的复杂性。在本文中，我们提出一种结构简单的基于金属–介质–金属结构的THz宽带完美吸收体：顶层为金属铬环双环谐振体，中间为损失介质平板，基底反射层为连续的金属铬膜。与此前文献 [ 19 ] 报道的具有两个相反方向开口双同心圆环实现太赫兹波段负折射率不同，本文我们通过调控欧姆匹配产生赝等离激元效应 [ 20 ] [ 21 ]，致力于实现太赫兹波段宽带完美吸收。
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user: 2. 计算模型 图1(a)，图1(b)给出文中THz宽带完美吸收体的结构单元示意图。如图1(b)，该结构介质层材料为负折射率为1.68 + i0.06 [ 21 ] 的聚酰亚胺层，金属铬双环谐振体与金属铬膜的电导率采用σ = 2.2 × 10 5 S/m [ 22 ]。经过优化后的理想结构参数为：阵列x，y方向上的周期p = p x = p y = 90 um，外环半径r 1 = 25 um，内环半径r 2 = 16 um，环的宽度均为4 um，介质平板厚度t = 25 um，上下层金属厚度分别为0.8 um、1 um。 图1. THz宽带完美吸收体(a) 2D阵列模型；(b) 单元结构示意图 超材料吸收体的数值模拟采用时域有限差分法进行。入射波为平面波，垂直于x-y平面入射，偏振平行于x轴。x和y方向采用周期性边界条件，z方向为完美匹配层。通过计算超材料吸收体的反射率(R)和透射率(T)来获得吸收率，吸收率(A)定义为 A = 1 − R ( ω ) − T ( ω ) 。电磁仿真软件仿真通过计算依赖于频率的S参量从而得到超材料的反射透射情况，其中由于底板金属铬层厚度远大于趋肤深度，透射率 T ( ω ) 接近于零，吸收率计算公式可以简化为 A = 1 − R ( ω ) 。材料表面反射系数 S 11 可表示为 S 11 = ( Z i n − Z 0 ) / ( Z i n + Z 0 ) ，当材料表面的输入阻抗等于自由空间的波阻抗时，反射率 R ( ω ) = | S 11 | 2 接近于零，即可获得完美吸收体。
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user: 3. 结果与讨论 对于经典结构的超材料吸收体，当电磁波入射到该结构时，上层金属环在时谐外磁场的作用下，金属内部的电子来回振荡，形成表面等离子共振 [ 23 ]，其在结构内部形成内生磁场。当上层金属的结构参数适当时，与空气层产生阻抗匹配 [ 24 ]，反射几乎为零。而内生磁场与外磁场相互作用，产生很强的磁共振，将入射的电磁能局域在电介质内，能量损耗在介质层和金属层，从而实现完美吸收 [ 25 ]。 图2给出了理想几何参数吸收体的吸收谱线，其在1.25 THz~1.75 THz之间吸收率达99%以上，在2.16 THz处出现另一个吸收峰，吸收率在90%以上的频率范围为1.13 THz~2.25 THz，两处相邻吸收区域使得整个吸收谱形成带宽为1.12 THz的吸收带。模拟结果显示提出的理论模型实现了宽带完美吸收。 为了说明结构内部的吸收机制，我们通过仿真进行研究，保持其它参数不变，依次通过改变介质层和金属材料，分析各层结构对于吸收率的贡献。图2(a)结果显示介质层在有损失和无损失时，其吸收谱线基本保持不变，仅在肩部存在少许变化，由此可知电介质损耗几乎可以忽略不计，电磁能量主要损失在金属环上。图2(b)结果表明当金属环采用电导率较大的铜(σ = 5.8 × 107 S/m) [ 26 ] 时，吸收性能变差，说明电磁能量主要耗散在金属环上，铬的欧姆损耗对电磁能量的吸收是主要的。根据等效媒质理论，波阻抗无法精确计算只能采取近似计算，即等效媒质的电磁特性可以用等效参数进行表述，等效电磁参数采用反演法计算。我们采用杜克大学D. R. Smith等人发表的S参数反演法 [ 27 ] 提取有效超材料参数。有效波阻抗函数定义为： 通过S参数反演分析我们提取的波阻抗函数如图2(c)所示，在1.13 THz~2.25 THz频率范围内，波阻抗实部近似为1或−1，波阻抗虚部近似为0，该频段范围内超材料波阻抗与自由空间波阻抗匹配，导致反射为零，实现完美吸收。 图2. 模拟的THz宽带完美吸收体之(a) 在两种不同损失条件(有损失，无损失)介质层和(b) 在两种不同电导率的金属双环(铬，铜)的吸收谱，以及(c) 波阻抗函数 基于电磁超材料的宽带吸收体一般同时具有共振吸收和宽带吸收的特点综合分析图3，如图3(a)所示两吸收峰随着介电层厚度的增加均向低频移动。这是因为随着介电层厚度的逐渐增大，吸收体表面产生相消干涉导致吸收峰红移 [ 28 ]。图3(b)表明高频吸收峰随着阵列周期变大向低频移动。如图3(c)，图3(d)，我们还可以看到低频吸收峰随着外环半径的减小向高频移动，但当仅内环半径增加时，两吸收峰位置基本保持不变，低频吸收带受内环半径影响而变窄。根据两吸收峰的变化特点，我们可以采用天线谐振模型、结构单元之间耦合效应解释低频吸收峰和高频吸收峰的机理。超材料的天线谐振模型为 f = m c / n L e f f ∝ 1 / r [ 29 ]，其中f为谐振频率，m为自然数，c为真空光速，n为折射率，L eff 为金属环的有效周长。低频吸收峰反比于外环半径的变化，在一定的内环协同下形成接近于完美吸收的低频吸收带，这一特点正符合天线谐振。通过图3(e)仅存在单环时的吸收谱线可以很好的证明上述分析。当结构周期变大，阵列相邻结构之间的耦合作用变弱，使得表面等离子激元共振向低频移动，这一现象也存在于文献 [ 30 ]，由此证实了该吸收体结构周期与吸收谱的关系。两种模型合理的解释了超材料结构参数与吸收特性之间的联系。对于微纳尺度的周期性结构来说，其有效的电磁学性质极大的依赖于周期长度，空间率和厚度等参数。这使得人们可以不依赖于材料自身的物理性质，而通过改变结构的几何参数来获得想要的电磁学性质，成为光子学和超常材料研究中最激动人心之处。如上文所述，经过几何结构参数优化，理想的结构参数可以获得最佳的吸收率与吸收带宽。基于以上分析，我们可以通过调整结构的几何参数来实现对吸收峰位置和吸收带宽的调整。 图3. 模拟的THz宽带完美吸收体。(a) 不同介质层厚度(21 um~29 um)；(b) 不同周期长度(80 um~100 um)；(c) 当内环半径为16 um时不同外环半径(23 um~29 um)；(d) 当外环半径为25 um时不同内环半径(14 um~20 um)；以及(e) 金属铬环单环情况下(外环半径25 um，内环半径16 um)的吸收率 为了进一步探究结构的表面等离子共振的吸收机理，我们给出环与空气界面处的电场分布与磁场分布。图4(a)显示，低频吸收峰导致的增强电场主要集中于内环，外环电场弱于内环电场。由图4(b)可知，在高频吸收峰处，增强电场主要集中在内环，且外环电场较弱。图4(c)~(d)电场的z分量分布进一步显示，低频吸收峰处，内外环均聚集了大量电荷，内外环相反电荷交替分布；高频吸收峰的电荷分布主要集中于内环。图4(e)~(f) x-z剖面的电场分布也证实了电场能量主要集中于金属环中，入射电磁能大部分被金属环由欧姆产热所损耗。由局域等离子共振引起的欧姆损耗现象同样存在于文章的结论中 [ 31 ]。而从图4(g)~(h)中可知，对低频吸收峰，由于局域表面等离子共振，磁场被限制在金属环的介质层中；对高频吸收峰，磁场分布在结构单元之间的区域，因此这种共振模式为与阵列相邻结构单元耦合的表面等离子共振，这也和前文周期与高频吸收峰之间的关系相一致。 图4. 模拟的THz宽带完美吸收体在低频吸收峰f1 = 1.3559 THz和高频吸收峰f2 = 2.15368 THz时(a)~(b) x-y平面的电场分布；(c)~(d) x-y平面电场分布的z分量；(e)~(f) x-z平面的电场分布；以及(g)~(h) x-z平面的磁场分布 图5. 模拟的THz完美吸收体(a)平面波不同入射角(theta = 0˚~60˚)，及(b)平面波不同极化角(theta = 0˚~90˚)的吸收率 电磁波斜入射时吸收谱与入射角的关系如图5(a)所示，当入射角大于40˚时，吸收谱仅在高频处吸收有所下降，导致吸收带稍有变窄。可以近似认为在0˚~60˚的角度范围内入射电磁波吸收谱几乎保持不变。由此可以得出结论，我们提出的THz宽带完美吸收体结构可以实现大角度吸收。由于金属圆环结构的对称性对极化角度不敏感，导致吸收体吸收率与入射电磁波偏振无关，图5(b)很好的说明了这一特征，在0˚~90˚偏振角度下，吸收谱无任何变化。由于大多数情况下，入射电磁波都是斜入射的，极化角也不会保持不变，使得这两种特性对于实际的应用具有十分重要的意义。
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user: 4. 结论 本文研究了一种典型三层结构的超材料吸收体，结构简单，其可实现在太赫兹频段宽带的完美吸收。电导率较低的金属铬双环结构作为吸收体，用来吸收入射到金属表面的电磁波，经过研究铬双环协同的超材料结构能够产生宽带的增强吸收特性，并且通过设计不同的结构参数可以调整光谱吸收特性。值得一提的是，优化选择的结构参数可以在1.25 THz~1.75 THz波段实现99%以上的完美吸收，其吸收率为90%以上的吸收带宽达1.12 THz，并且具有偏振不相关，广角吸收的特性。该材料结构的研究对于THz热成像、THz波长选择辐射和无损检测等技术应用具有参考价值。
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user: 摘 要 利用三维FVCOM海洋动力学模型，对渤海20年(1987~2006)风暴潮过程进行数值模拟，利用GEV广义极值理论对模拟数据进行统计分析，对渤海沿岸港口的风暴潮极值水位进行未来预测。结果表明，渤海沿岸的风暴潮重现期极值水位发生明显变化，特别是塘沽站和黄骅站重现期极值水位增加较大。在塘沽站，20年和30年重现期的风暴潮极值水位比目前增加了7.76%和10.53%。在塘沽站发生特大风暴潮的可能性在2030年内达到60%，在2050年内达到85%，而在2100年达到92%以上。 关键词 :风暴潮，重现期，极值水位，广义极值理论，预测分析，渤海 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 风暴潮灾害是全球范围内最严重的海洋灾害，在西北太平洋沿岸国家中，我国是风暴潮灾害发生次数最多、损失最严重的国家 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。中国海洋灾害公报显示，我国每年由于风暴潮灾害造成的经济损失占海洋灾害总损失的80%以上。统计数据显示，2012年至2014年间平均每年海洋灾害引起的经济损失超过135亿元，其中由风暴潮灾害引起的经济损失超过126亿元。 风暴潮灾害的发生虽然是随机事件，但是也具有统计规律性。为减少风暴潮灾害造成的经济损失，国内外许多学者对风暴潮灾害规律进行了研究。吴少华等 [ 4 ] 采用1950至1998年塘沽验潮站的实测水位数据，研究了天津沿海风暴潮灾害的统计特征，指出天津沿海是世界上风暴潮频发区和最严重的海域之一，风暴潮灾害在一年四季均有发生。谢丽等 [ 5 ] 对20年(1989~2008)中国沿海风暴潮灾害的强度进行了统计分析，指出在全球气候变暖条件下，中国沿海地区的高潮位呈明显上升趋势，风暴潮灾害的频次、强度和时间尺度均有增加的趋势。Marta Marcos等 [ 6 ] 利用r-极值理论，对1960至2000年间南欧风暴潮的模拟数据进行统计分析，研究了气候变化对风暴潮灾害的影响。Wang Yanping等 [ 7 ] 利用ADCIRC模型和SWAN模型模拟了1985至2014年的32次风暴潮过程，并利用Gumbel模型对模拟数据进行统计分析，指出寒潮大风对莱州湾风暴潮的影响较大。 本文利用FVCOM浅海动力学模型 [ 8 ]，对渤海20年(1987~2006)的风暴潮灾害进行数值模拟，每年提取一次最大风暴潮过程，利用GEV广义极值理论对未来渤海风暴潮极值水位进行统计分析研究。
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user: 2. 模型设置与验证 FVCOM模型是由美国学者陈长胜博士团队开发的非结构网格海洋模型，模型采用有限体积法，该方法具有离散简单，计算高效，具有较强的适应性等优点，模型利用有限差分方法对控制方程进行离散，模型使用三角形网格便于实现对复杂海岸线的拟合 [ 8 ]。FVCOM模型目前被广泛用于近岸河口等复杂岸线的模拟，如美国的乔治亚和麻州等河口地区和中国黄渤海海域。 2.1. 模型设置 本文中模型的研究区域是黄渤海海域如图1，其中A是渤海海域，计算区域的经纬度分别是北纬33.72˚N~41.05˚N，东经117.56˚E~126.93˚E，模型的开边界设置在长江口北岸到韩国济州岛连线。模型研究海域的空间分辨率在渤海湾近岸是1000 m，逐渐向外海增加，到开边界达到10，000 m。模型采用的是三角形网格，网格节点数为14，663个，三角形单元个数为28，236个，开边界节点个数为18个。采用正压模型，温度和盐度分别设为10度和30。外模的时间步长设为3秒，内模的时间步长设为30秒，在开边界利用OTPS软件预报得到实时水位驱动，对M 2 和O 1 等八个主要分潮进行调和分析，提供海洋水边界条件 [ 9 ]。 图1. 模型研究区域黄渤海海域的地形和水深图 2.2. 模型验证 基于FVCOM模型，建立渤海潮汐预报模型，利用OTPS软件预报得到实时水位驱动，模拟了2003年10月的渤海潮汐过程。收集各个验潮站记录的实测数据，对潮汐模型进行校正，使FVCOM模型能够较好反映渤海潮汐水位变化，验证分析参见文献 [ 9 ] [ 10 ]。 利用WRF中尺度气象预报模型模拟的风场数据，利用OTPS模拟得到的潮汐数据作为海洋水边界条件，对2003年10月的渤海寒潮风暴潮过程和2005年8月的台风风暴潮过程进行数值模拟，并与实测数据进行对比分析，验证模型的有效性。图2是2003年10月塘沽站风暴潮增水模拟与实测数据对比，图3是2005年8月塘沽站风暴潮水位模拟与实测数据的对比。结果显示，模拟的风暴潮过程在増水极值及时间上与实测数据基本吻合，这说明模型能够用来较好模拟渤海风暴潮过程。
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user: 3. 模拟结果与分析 3.1. 广义极值理论 利用构建的FVCOM渤海风暴潮模型，对1987~2006年的渤海风暴潮过程进行数值模拟，利用广义极值理论对模拟数据进行统计分析。每年提取一次最大风暴潮过程，记研究海域的每个格点最大风暴潮水位为 x i ，       i = 1 ， 2 ， ⋯ ， 20 ，20年一共20个数据，构造随机变量序列 X = { x 1 ， x 2 ， ⋯ ， x 20 } ，设随机变量X服从 G ( x ; μ ， σ ， ζ ) 广义极值分布，假设随机变量相互独立且服从同一分布，定义广义极值概率分布函数为(参见文献 [ 11 ])。 图2. 2003年10月塘沽站风暴潮增水模拟与实测数据的比较 图3. 2005年8月塘沽站风暴潮水位模拟与实测数据的比较 G ( x i ; μ ， σ ， ξ ) = exp [ − ( 1 + ξ x i − μ σ ) − 1 ξ ] (1) 其中， μ ， σ ， ζ 分别为位置参数、尺度参数和形状参数，三个参数通过构造极大似然函数计算得到估计值。 记U(T)是T年观测重现期水位，其中T表示时间，单位是年，计算得到重现期水位为(参见文献 [ 11 ]) U ( T ) = G ^ − 1 ( 1 − 1 T ) = μ − σ ξ { 1 − [ − log ( 1 − 1 T ) ] − ξ } (2) 将塘沽站模拟计算的重现期风暴潮极值水位与文献 [ 12 ] 中塘沽站预测的重现期极值水位进行比较，计算得到绝对误差均值是0.11，误差标准差是0.10，相对误差均值是1.77%，两组预测数据基本一致(见表1)。说明利用广义极值理论进行统计分析的有效性，能够用来预测渤海风暴潮未来的变化规律。 3.2. 渤海沿岸未来风暴潮极值水位统计分析 3.2.1. 塘沽站风暴潮重现期极值水位分析 利用广义极值理论，对塘沽站的风暴潮极值水位进行预测分析。表2是不同重现期塘沽站风暴潮重现期极值水位的变化预测。研究发现，与历史数据相比，塘沽站的风暴潮极值水位增加明显，预测10年、20年和30年的风暴潮极值水位分别增加了2.91%、7.76%和10.53%。 Table 1 Comparison of the prediction and literature extreme water level of storm surge in Tanggu Por 重现期(年) 5 10 20 50 100 200 本文预测 5.74 6.11 6.45 6.86 7.16 7.45 文献预测 6.01 6.30 6.57 6.92 7.18 7.44 绝对误差均值0.11误差标准差0.10相对误差均值1.77% 表1. 塘沽站风暴潮极值水位预测数据和文献数据比较(单位：m) Table 2 Prediction of the extreme water level of storm surge in return periods at Tanggu Por 历史数据及预测年份 最高水位/m 增长值/m 增长率/% 20年历史数据 5.93 0 0 预测10年后 6.14 0.21 2.91 预测20年后 6.49 0.56 7.76 预测30年后 6.69 0.76 10.53 表2. 塘沽站的风暴潮重现期极值水位变化预测 3.2.2. 渤海沿岸三个典型站位的风暴潮极值水位变化预测 图4显示的是曹妃甸港、塘沽港和黄骅港风暴潮极值水位的变化预测。在曹妃甸港，由于风暴潮水位不高，因此，未来百年内风暴潮极值水位增加不大，预计在2030年，风暴潮极值水位达到4.4 m的可能性为55%，在2050年风暴潮极值水位达到4.7 m的可能性达到50%，而在2100年，风暴潮极值水位达到4.7 m的可能性达到75%。在塘沽港和黄骅港，未来百年风暴潮极值水位增加幅度较大。在塘沽港，目前的风暴潮警戒水位是4.7 m，超过警戒水位1.5 m以上为特大风暴潮，预测风暴潮极值水位达到6.2 m特大风暴潮的可能性，在2010达到10%，在2030年内达到60%，在2050年内达到85%，而在2100年达到92%以上。在黄骅港，目前的风暴潮警戒水位是4.8 m，特大风暴潮水位定义为6.3 m以上，预测风暴潮极值水位达到6.3 m以上的可能性，在2010是17%，在2030年内达到65%，在2050年内达到86%，而在2100年达到93%以上。 图4. 曹妃甸港、塘沽港和黄骅港风暴潮极值水位未来预测
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user: 4. 结论与讨论 本文利用FVCOM浅海动力学模型，对渤海20年风暴潮过程进行数值模拟，利用广义极值理论研究了渤海沿岸站位风暴潮未来极值水位的变化。研究发现，未来百年塘沽站和黄骅港未来风暴潮极值水位较高，风暴潮灾害风险较大。预测塘沽站10年、20年和30年的风暴潮极值水位相比历史数据分别增加了2.91%、7.76%和10.53%。在塘沽站发生特大风暴潮的可能性在2030年内达到60%，在2050年内达到85%，而在2100年达到92%以上。 由于本文利用数值模拟的模型数据进行统计分析，统计预测的结果具有一定的局限性，今后将会利用更多的实测数据对模型进行改进，为未来渤海风暴潮灾害预报和海堤防护建设提供指导。
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user: 摘 要 白斑综合症病毒(white spot syndrome virus， WSSV)是危害我国虾蟹类水产养殖业健康发展的重要病毒性病原体之一，与其他病毒相比，庞大的基因组和较低的基因组同源性是其显著特征。本文对WSSV病毒在基因组、病毒与宿主互作的机制、检测方法及防治手段方面的最新研究进展进行了综述和展望，为加深人们对于WSSV病毒的理解，把握未来发展方向提供帮助。 关键词 :白斑综合症病毒，基因组，互作机制，虾，蟹 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 水产养殖是我国渔业经济的重要支柱，然而频发的各类流行性疾病给水产养殖业造成了巨大的经济损失。其中危害虾蟹类养殖的最严重的病毒类病原体之一为白斑综合症病毒(White spot syndrome virus， WSSV) [ 1 ] [ 2 ]。WSSV的典型病理特征为虾蟹的甲壳上出现白色斑块，一般认为是由于WSSV感染引起代谢功能障碍，进而导致钙盐在体表积累形成 [ 3 ]，WSSV感染还可能伴有身体发红、食欲减退、行动缓慢、血淋巴变稀、肝胰腺肿胀及甲壳易剥离等症状。此外，WSSV病毒还具有宿主范围广泛、感染能力强和致死率高等特点，动物在感染后的3~10天内死亡率可达到70%以上，虾类可达到100% [ 4 ]，给我国的水产养殖业带来了巨大的挑战 [ 5 ]。 1992年，WSSV首次在台湾地区被发现，后传播至日本、韩国、印度和泰国等地。起初各地的疫情被认为是不同病原体同时发病的结果，因此根据形态特点、发病症状及发现地点分别进行命名 [ 6 ]。后被证实为同一种病原体，并于1996年被命名为白斑综合症病毒 [ 7 ]。起初，研究人员将WSSV归为杆状病毒，后发现二者的DNA聚合酶、核糖体大小亚基及部分开放阅读框(Open reading frames， ORFs)存在明显差异 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]，故国际病毒分类委员会(CITV)第七次报告将其归为线形病毒科(Nimaviridae)白斑病毒属(Whispovirus)，WSSV目前为该属的唯一成员。 WSSV病毒粒子呈杆状，完整病毒粒子大小约为(70~167) nm × (210~470) nm，末端具有尾状附器(Tail-like appendage)，包括囊膜(Envelope)、被膜(Tegument)及核衣壳(Nucleocapsid)这三个结构 [ 4 ]。WSSV病毒的囊膜是由脂质分子组成的双层膜结构，上面存在大量囊膜蛋白，在病毒的宿主识别及入侵过程中发挥重要功能；被膜位于囊膜与核衣壳之间，可能与病毒在宿主细胞内的运动相关；核衣壳由球蛋白排列组成，大小约为(54~85) nm × (180~420) nm，其内为DNA结合蛋白VP15及DNA组成的致密结构 [ 11 ]。Li等(2020)人分别对完整的WSSV粒子及核衣壳进行透射电镜及扫描电镜观察，根据观察结果认为核衣壳由叠在一起的由三排细丝组成的环段组成，而非通常的螺旋结构。他们还对病毒膜的组装过程进行了推测：裸露的核衣壳首先被被膜包裹，形成带有电子致密核壳的未成熟病毒粒子，随后进行第二次包装，被囊膜包裹在其内，形成完整的病毒粒子 [ 12 ]。 为了降低WSSV对水产养殖业造成的损失，加深对病毒的致病机理及进化等相关研究，科研工作者对WSSV进行了大量的研究，下面就WSSV的基因组、与宿主互作的机制、检测与防治相关的最新研究进展进行简要介绍。
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user: 2. 基因组相关的研究进展 WSSV基因组为双链闭合环状DNA，大小约为300 kb，不同分离株的核苷酸序列的相近程度在99.3%以上 [ 4 ]。研究结果表明不同分离株之间的差异主要在于序列的插入与缺失、ORFs内重复单元的差异、基因重组的可变区及单核苷酸多态性差异等 [ 4 ] [ 10 ]。随着测序技术的不断成熟及研究人员的努力，已成功完成多个WSSV分离株的全基因组测序工作。目前，在NCBI上可查询到14个WSSV全基因组序列，具体信息参照表1。 Table 1 Genomic information of different WSSV isolation 分离株 GenBank序列号 大小(bp) GC含量(%) CDS数量 分离地点 分离物种 发布日期 WSSV-CN AF332093.3 305119 41.0 524 中国厦门 Penaeus japonicus 2001.11.20 Taiwan AF440570.1 307287 41.0 532 中国台湾 Penaeus monodon 2002.3.15 CN01 KT995472.1 309286 40.9 177 中国厦门 Marsupenaeus japonicus 2001.11.20 WSSV-TH AF369029.2 292967 41.1 184 泰国 Penaeus monodon 2001.7.26 K-LV1 JX515788.1 295884 40.9 515 韩国 Litopenaeus vannamei 2012.11.20 EG3 KR083866.1 305119 41.0 245 埃及 Fenneropenaeus indicus 2015.9.1 CN02 KT995470.1 294261 41.0 164 中国厦门 Procambarus clarkii 2015.11.18 CN03 KT995471.1 284148 41.0 154 中国厦门 Litopenaeus vannamei 2015.11.18 MEX2008 KU216744.2 300087 41.0 184 墨西哥 Litopenaeus vannamei 2016.1.24 PC KX686117.1 300223 41.0 191 中国上海 Procambarus clarkii 2018.4.11 CN04 KY827813.1 281054 41.0 157 中国厦门 Marsupenaeus japonicus 2017.6.19 WSSV-AU MF768985.1 285973 41.0 904 澳大利亚 Penaeus monodon 2017.11.13 IN_AP4RU MG702567.1 280591 40.8 442 印度 Litopenaeus vannamei 2018.1.16 WSSV-EC-15089 MH090824.1 288997 41.0 150 厄瓜多尔 Litopenaeus vannamei 2018.5.29 表1. 不同WSSV分离株的基因组信息 WSSV基因组中约有180个ORFs编码功能蛋白，占基因组92%左右，然而编码的70%以上的蛋白与数据库中的蛋白没有同源性 [ 4 ] [ 9 ]。约有72%的ORFs具有ATG起始密码子，54%的ORFs具有Poly A结构，早期转录的病毒基因在转录起始位点上游20~30个核苷酸处具有TATA box结构 [ 9 ]。25%的ORFs之间有部分重叠，非重叠ORFs之间有155~1595 bp的距离 [ 8 ]。此外WSSV基因组内部具有核糖体内部进入位点(Internal ribosome entry site， IRES)，提高了翻译效率 [ 8 ] [ 13 ]。 WSSV基因组的另一个显著特点为含有9个不同大小的同源区(Homologous regions)，分布于整个基因组中，部分同源区内部还含有少量的ORFs [ 8 ] [ 9 ]。每个同源区由若干个长度约为250 bp的重复单元(Repeat units)串联而成，由两侧的约70 bp的易变区及中间的约115 bp的保守区组成，保守区内存在一个由A与T组成的不完全回文结构。有研究学者认为同源区的功能为启动子或增强子。李嵚(2003)克隆并纯化了重复单元中158 bp的保守区域，作为亲和层析的配体与感染后的对虾肌肉组织蛋白粗提液进行反应，得到纯化的蛋白后，根据DNA凝胶阻滞反应的鉴定结果，与健康虾的洗脱产物进行对比，并结合肽指纹图谱分析结果，通过与相关数据库进行搜索，确定纯化的蛋白中有5个蛋白为非病毒自身表达的蛋白，可能为虾的相关蛋白，其中1个为ORF59的编码产物，表明重复片段可受该蛋白的调控 [ 14 ]。朱艳冰等(2006)人则选取了重复单元内210 bp的片段作为配体，通过WSSV基因组噬菌体展示库最终筛选出1个与其特异性结合的重组噬菌体克隆，比对结果显示相应片段为wsv021的5’部分 [ 15 ]。随后他们又克隆并原核表达了wsv021基因，凝胶阻滞结果显示二者的结合是特异性的，对之前的研究成果进行了证实 [ 16 ]。综合上述结果，他们推测wsv021可能是一个与病毒复制或调控相关的重要基因。
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user: 3. 与宿主互作机制的研究进展 WSSV与宿主的相互作用机制是当下的研究热点，根据实验结果，分析相关基因在这一过程中发挥的功能，一方面加深了研究人员对病毒与宿主之间关系的理解，另一方面也为水产养殖业中疾病的防治提供了理论基础，为相关免疫制剂及疫苗的研发提供了方向。关于WSSV与宿主互作机制的研究成果可分为两大类，一是分析WSSV如何影响宿主细胞的凋亡、抑制宿主细胞内原有的生命活动并利用宿主内的相关系统完成病毒的复制与组装，二是研究宿主如何通过自身的免疫功能抑制WSSV的复制与侵染。 3.1. WSSV与宿主互作的相关机制研究 WSV403由极早期基因wsv403编码，为含Ring-H2结构域的E3泛素连接酶。马艳丽等(2019)人通过串联亲和纯化和蛋白质谱技术，通过293T细胞筛选到15个可能与其互作的蛋白，通过分析选定5个候选蛋白并进行了免疫共沉淀及免疫荧光分析，结果显示WSV403可与核转运蛋白(KP-NA6) 、丝/苏氨酸蛋白磷酸酶2A (PPP2RIA)以及striatin (STRN)蛋白进行互作，为WSV403的功能研究奠定了基础 [ 17 ]。VP9是WSSV的一种非结构蛋白，其二聚体为DNA类似物，在感染初期高度表达。Tan等(2020)人向Hela细胞中转染了含有vp9基因的载体，通过横向磁力钳单分子操作(Single-molecule manipulation using transverse magnetic tweezers)、荧光漂白恢复、荧光各向异性分析(Fluorescent anisotropy assay)、盐分馏、微球菌核酸酶可及性分析(Micrococcal nuclease accessibility assay)、Southern blot及微阵列技术表明，VP9可通过增加组蛋白的迁移率及溶解度来抑制组蛋白与DNA的结合，从而进一步改变染色质高级结构。染色质重排可阻碍宿主细胞的分裂，并促进病毒复制，这为子代病毒的形成提供了条件 [ 18 ]。wsv152为非结构蛋白基因，定位于宿主的染色体外膜。Yan等(2020)人通过谷胱甘肽S-转移酶的下拉实验(Pull down)及免疫共沉淀分析证明WSV152可与对虾的线粒体蛋白细胞色素C氧化酶5a (Mitochondrial protein cytochrome c oxidase 5a， COX5a)互作，导致宿主细胞的凋亡。抑制wsv152基因的表达可导致细胞色素酶C等凋亡相关基因的表达下调，此外还导致宿主组织中WSSV的拷贝数显著降低，从而降低感染后的对虾的死亡率，表明wsv152可能与宿主细胞的凋亡相关，在WSSV的传播及发病中发挥复杂功能 [ 19 ]。 3.2. 宿主抗病毒相关的免疫机制研究 对虾的免疫系统并不完善，以非特异性免疫为主。卡西塔斯B谱系淋巴瘤(Casitas B-lineage lymphoma， CBL)家族蛋白是RING型E3泛素连接酶，在信号转导中发挥重要功能。Kong等(2020)人克隆了泥蟹(Scylla paramamosain)的CBL家族蛋白基因sp-CBL，并制备了相应的siRNA与多克隆抗体。qPCR及Western Blot结果显示，当泥蟹被WSSV侵染时，sp-CBL的表达显著增加；敲降sp-CBL，泥蟹体内的WSSV数量增多，细胞凋亡比例降低，半胱天冬酶3 (Caspase 3)的活性降低，线粒体膜电位升高。因此，他们推测当WSSV进入泥蟹体内后，sp-CBL表达升高，进而降低线粒体的膜电位，Caspase 3酶活性升高，促进细胞凋亡，从而控制WSSV在宿主体内的进一步扩增 [ 20 ]。Tao等(2020)人则探究了一种凡纳滨对虾的血浆蛋白在血细胞抗凋亡中的功能。该血浆蛋白为一种胰蛋白酶样蛋白，被命名为LvTLAP (L. vannamei trypsin like anti-apoptosis protein)，当对虾被WSSV侵染时，血细胞中该基因表达显著上调。使用dsRNA对LvTLAP进行敲降，与对照组相比，血细胞的凋亡比例显著上升，凋亡相关基因LvCaspase3/7和LvCytochrome C表达显著增加，而凋亡抑制因子LvIAP1的表达则明显下调。随后，他们通过GST下拉试验确定了血细胞中与LvTLAP互作的蛋白为生长与转化依赖样蛋白(LvGTD-like protein)；当LvTLAP表达下调时，LvGTD-like protein的表达上调。因此他们推测LvTLAP可能通过抑制LvGTD-like protein的凋亡活性，进而保护对虾血细胞免于凋亡 [ 21 ]。Bao等(2020)人研究了MicroRNA-589-5p通过调节血蓝蛋白(Hemocyanin， HMC)的表达进而参与宿主抗病毒的过程。通过构建稳定过表达EGFP-LvHMC的果蝇S2细胞，流式细胞术及双荧光素酶报告基因检测结果表明，miR-589-5p负调节LvHMC，在对虾体内敲降或过表达miR-589-5p也获得了相应的结果。当miR-589-5p表达增加时，WSSV侵染后对虾的死亡率提高，血细胞及肝胰腺中病毒的拷贝数也增加，表明miR-589-5p通过负调节LvHMC进而影响宿主的免疫反应 [ 22 ]。Li等(2018)人将RNAi干扰、免疫荧光及qPCR等技术相结合，阐明了对虾通过Toll4-Dorsal-AMPs的级联信号传导通路，抑制WSSV的侵染。具体为：1) Toll4受体识别WSSV，诱导MyD88/Tube/Pelle复合体的组装；2) 上述复合体加速Cactus的降解，诱导转录因子Dorsal 在Ser342位点磷酸化，并从胞质转移到细胞核中；3) Dorsal 与基因组中的特殊位点结合，激活相关抗菌肽(Antimicrobial peptides， AMPs)基因的表达，如抗脂多糖因子(Anti-LPS-factor， ALF)和溶菌酶(Lysozyme， LYZ)等；4) 抗菌肽分泌到胞外，与WSSV的相关结构蛋白结合，进而抑制WSSV的侵染 [ 23 ]。
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user: 4. 检测方法的研究进展 目前WSSV的检测方法包括观察法、组织学方法、电子显微镜技术、核酸探针技术、PCR技术及ELISA检测技术等，在此基础上，研究人员不断改进检测方法，或将几种技术结合使用，提高检测的灵敏性、准确性及特异性。对动物进行检测时，应根据具体要求灵活选取检测方法。陈红莲等(2020)人采用改进后的套式PCR法检测了2018年4~5月份安徽省4个市中集中养殖的克氏原鳌虾的部分样本的WSSV携带情况，并根据当地的具体情况进行分析，给出了不同的建议，给养殖户的疾病防治工作提供了技术指导 [ 24 ]。吴丽云(2019)则改进了基于环介导等温扩增(Loop mediated isothermal amplification， LAMP)的快速检测技术，通过设计两条内引物、两条外引物和一条环引物，加入到扩增体系中，再向体系中加入钙黄绿素作为指示剂，63℃反应1小时，即可根据扩增产物的颜色进行判断。该法操作简单，特异性好，灵敏度高，最低检测限度在0.225~2.25 copies/μL之间，且可直接通过观察进行判断，不需要借助检测仪器，具有诸多优点 [ 25 ]。此外，由于不需要复杂的实验仪器，具有稳定热源的设备足以进行反应，因此具有应用到实际生产中的价值。
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user: 5. 防治手段的研究进展 5.1. 防止WSSV进入养殖环境 白斑综合症的爆发是动物自身的健康状况、环境因子及WSSV病毒粒子的存在等多方面因素共同影响的结果。有报道显示当养殖环境急剧变化时，对虾出现应激反应，体质变弱，给WSSV的爆发提供了条件与场所 [ 26 ]。此外，养殖户为节约成本采取集约化养殖的模式，尽可能增加养殖密度，为个体之间的水平传播提供了条件 [ 27 ]。对WSSV进行防控，首要任务是保证水体的清洁。定期对饲养池进行彻底消毒，避免病毒的进入；加强水质管理，保证溶氧充足；控制合理的养殖密度，避免虾蟹同池养殖；定期从池中取样进行检测，降低疾病爆发的风险 [ 28 ]。以上措施可有效控制对虾疾病的爆发，且不需很高的费用及技术水平。 5.2. 使用免疫增强剂 向饲料中添加免疫增强剂以提高虾蟹类对WSSV的抵抗能力也是有效的方法之一。常见的添加剂包括维生素、益生菌、藻类(如螺旋藻和单胞藻等)及多糖类(如脂多糖、葡聚糖及肽聚糖等)等 [ 29 ]。近年来将中草药制剂作为免疫添加剂的相关研究也取得了一定的进展。中草药中包含的免疫活性物质主要包括生物碱、皂甙、蒽类、多糖、有机酸及挥发油等，它们主要通过增强细胞的代谢能力来促进机体血液循环，提高免疫力 [ 30 ]。陈辉辉等(2017)人将黄芪、甘草及陈皮等11种中草药组合成复方药剂，并添加到基础饲料中至终浓度为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%及2.0%，未添加组作为对照。分别计算不同组别中凡纳滨对虾的生长指标，后使用WSSV进行染毒试验，测定总超氧化物歧化酶(T-SOD)、碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物磷酸酶(ACP)、谷草转氨酶(GOT)及谷丙转氨酶(GPT)的酶活，并统计实验动物的存活率。实验结果显示该中草药添加剂可促进对虾的生长，0.4%和1.2%的添加组增重率最高；低剂量复方中草药可延缓染毒对虾的死亡时间并降低死亡率，以0.8%添加组的保护效果最好，与对照组100%的死亡率相比，0.8%添加组的死亡率仅为66.67 ± 6.11%；除GPT活力变化不稳定外，其余4种酶的活力在12~96 h内均呈现先升后降的趋势，可能原因为机体为抵抗病毒侵染而调节自身的免疫防御机制。虽然不同实验组间有细微区别，总体而言0.8%和1.2%的添加组的酶活最高。综合上述结果，他们认为该复方中草药可以提高对虾对WSSV的抵抗能力，其中，以0.8%的添加终浓度保护效果最好，这为将中草药应用于水产养殖中WSSV的防治提供了依据 [ 31 ]。 5.3. 研发特异性疫苗 目前，针对WSSV的疫苗包括灭活病毒粒子疫苗、病毒蛋白亚单位疫苗、蛋白抗体疫苗、dsRNA疫苗及DNA疫苗等 [ 32 ]。 Taju等(2018)人原核表达并纯化了VP28蛋白，随后使用离子凝胶法制备了壳聚糖三聚磷酸盐纳米粒子(CS/TPP)，并用其包裹纯化后的VP28蛋白。将饲料分别与PBS (对照)、粗制VP28蛋白(饲料A)、纯化VP28蛋白(饲料B)及CS/TPP封装后的VP28蛋白(饲料C)混合，投喂实验用虾后进行染毒实验，结果显示，与对照组相比，饲料A、饲料B及饲料C对实验动物的保护率分别为65%、70%及80%，实验组中与免疫相关的酶的活性也显著提高。以上结果表明CS/TPP可以有效传递VP28蛋白，提高对虾的免疫能力，也为WSSV的口服疫苗的研发提供了思路与基础 [ 33 ]。郭媛媛等(2017)人以口服的方式使用转vp28基因的蓝藻免疫幼虾，以投喂普通的饲料的幼虾作为对照，7 d后感染WSSV，通过测量免疫相关酶类的活力来评估该口服剂的免疫效果。检测结果显示，实验组幼虾的超氧化物歧化酶(SOD)、酚氧化酶(PO)、过氧化氢酶(CAT)和碱性磷酸酶(AKP)的活性均有不同程度的提高，表明该口服剂能增加对虾对WSSV的抗性。与投喂普通的饲料相比，幼虾的生长速度有明显变化，表明该转基因蓝藻同时还是一种优良的饵料。这些工作为研制并大规模生产可用于预防WSSV的对虾饲料提供了重要的实验依据 [ 34 ]。Cho等(2017)人利用杆状病毒构建了单独含有vp28、vp19及含有vp28和vp19组合的DNA疫苗，后又在vp28和vp19组合的基础上在3’端融合了鼠伤寒沙门氏菌鞭毛蛋白2 (Salmonella typhimurium flagellin 2， FL2)基因制成相应疫苗，分别接种实验动物后进行染毒实验。结果显示接种仅含有vp28和vp19基因疫苗的动物的死亡率为28.9%和34.2%，接种vp19-vp28和vp28-vp19基因组合疫苗的死亡率为21.2%和23.7%，而接种了vp19-vp28-FL2及vp28-vp19-FL2基因疫苗的死亡率为15.8%及10.5%，此外，qPCR结果显示，接种融合了FL2基因的疫苗，动物体内的NF-κB表达更高，表明融合FL2基因可以增加相应DNA疫苗的免疫能力 [ 35 ]。与蛋白疫苗相比，DNA疫苗的优点在于稳定性好，持续时间久，但免疫效果也相对较差，而这一研究成果表明可以通过融合基因来增加免疫能力，为DNA疫苗的研发提供了思路。
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user: 6. 总结与展望 WSSV病毒的基因组较大，在目前已知的动物病毒基因组中排在第四位 [ 4 ]，其编码的大部分蛋白与数据库中的蛋白缺少同源性，给研究人员的工作带来了困难。此外，缺乏可连续传代的甲壳类动物细胞系也增加了WSSV病毒研究的难度。WSSV的基因组存在一些独特的特征，这可能代表了海洋与陆地病毒在进化上的差异 [ 36 ]。对WSSV与宿主之间的互作机制进行研究，可以使人们更好地理解WSSV致病的机理。不断改进检测方式，制备相应疫苗，为生产实践中疾病的防控提供了技术支持，减少经济损失。 虽然关于WSSV的研究已经取得了一些进展，但仍有许多的科学问题有待解决，如编码的特有的功能蛋白的具体功能、基因组重复区的功能与作用机制以及病毒传播的机制等。WSSV与目前已知的所有病毒都具有较大区别，对其进行系统透彻的研究已经超出了病害防治的目的，可以进一步丰富病毒学研究的领域与分支，为病毒分类学研究提供了方向，具有重要的理论意义。
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user: 摘 要 近年来，政府部门对环境保护与生态文明建设的重视程度越来越高，这是因为经济发展和环境污染这两个话题总是难以分割的。经济学家库兹涅茨提出，环境质量状况会随着经济的发展逐渐恶化而后到达一个拐点后得以改善，这一理论被称为库茨涅兹曲线理论。本文基于该理论，以福建省近二十年的三种具有代表性的环境污染物指标与经济发展指标数据为例，使用Python语言对数据进行库兹涅茨曲线分析，研究结果显示，福建省污染物的排放量指标与人均GDP之间的关系符合环境库兹涅茨曲线特征，并且环境状况总体向好发展。 关键词 :环境污染，库兹涅茨曲线，人均GDP Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着我国经济的不断增长，环境污染的问题也日益严重。党的“十九大”报告表明要不断加大对生态环境的保护力度，以期实现生态环境和经济有效增长的可持续协调发展。经济发展会造成环境破坏，从而影响到我们的正常生活，但是保护环境却很可能会对经济发展起到一定的制约作用。因此，研究环境污染与经济发展之间的关系，是我们应当迫切关注的话题。本文主要利用库兹涅茨曲线对经济指标和环境污染指标之间的关系进行分析。所谓的库兹涅茨曲线是由获得诺贝尔奖的经济学家库兹涅茨首先提出，后来该理论被环境经济学家用来描述经济发展和环境污染之间的相关关系，即当一个国家经济发展水平较低时，环境污染程度随经济的增长而加剧；而当经济发展达到一定水平后，环境污染程度又会逐渐减缓。环境库兹涅茨曲线的具体应用受到不同区域具体特征的影响可能会呈现出不同形状，有的呈现出“N型”关系，还有的呈现出“U型”、“线型”、“倒U型”等关系。为了更深度探究经济发展和环境污染之间的关系，本文以福建省为例，并从环境库兹涅茨曲线模型出发，通过选取并整理近二十年福建省的人均GDP和三种具有代表性的污染物指标数据，运用Python语言对二者关系进行走势分析。并在此基础上，结合当前经济发展的方向，为福建省的生态文明建设提供理论依据。 美国经济学家库兹涅茨(1995) [ 1 ] 首次提出经济发展与人均财富差距变化的关系呈现出倒“U”形曲线的假说，因此被命名为库兹涅茨曲线。Panayotou (1996) [ 2 ] 借用库兹涅茨的倒“U”型曲线来描述环境质量与人均收入间的关系，首次被称为环境库兹涅茨曲线(EKC)。环境库兹涅茨曲线大量地被应用于探讨环境和经济发展关系的研究中。张剑(2019) [ 3 ] 在研究烟台市生产总值与环境污染状况关系时，发现2001~2017年，烟台市工业固体废物产生量、烟(粉)尘排放量、废水排放量与人均GDP均呈倒“N”型关系，二氧化硫排放量与人均GDP呈倒“U”型关系，且各曲线均已达到拐点，符合环境库兹涅茨曲线的特征。尚杰、李新、邓雁云(2016) [ 4 ] 在研究黑龙江省农业面源污染与农业经济增长时发现，化肥、农药、地膜和畜禽粪便均与人均农业总产值之间存在环境库兹涅茨曲线关系，有的呈现出“N型关系”，有的呈现出 “倒U型”关系，有的呈现出“倒N型”关系。环境库兹涅茨曲线的具体应用受到不同区域 具体特征的影响可能会呈现出不同形状，但该理论对于研究经济 发展方向、制定经济结构调整政策具有重大意义。李春梅(2017) [ 5 ] 研究结果表明北京市的经济发展与大气环境之间呈现出“U”型、“N”型等关系。据此认为，传统的环境库兹涅茨曲线并不一定完全适用于北京市的情况。柯文岚(2011) [ 6 ] 等人认为山西省存在着环境库兹涅茨曲线，并且随着经济的增长环境正在不断恶化。王懿(2020) [ 7 ] 认为安徽省2007~2017年污染物的排放量与人均GDP之间有相关关系且均符合环境库兹涅茨曲线。此处以福建经济及环境特征为例验证环境库兹涅茨曲线，以探寻福建省经济发展状况与环境质量状况的关系为目的，为进一步促进福建省经济发展与环境可持续发展提供参考与借鉴，并丰富环境库兹涅茨曲线的相关理论假设。
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user: 2. 福建省经济与环境发展状况 2.1. 经济总量 福建省地处中国东南部，东隔台湾海峡与台湾省相望，东北与浙江省毗邻。作为中国大陆重要的出海口，也作为中国与世界交往的重要窗口和基地，福建省经济发展状况良好。由图1可以看出，福建省经济20年来维持快速平稳增长态势，1998~2010年间，地区生产总值在波动中快速增长，年增长速度在2002年和2008年分别出现下降，但在接下来的一年中又分别回升。其中，2007年增长率达到最高，为21.95%。2011年以后，GDP年增长率逐减慢，呈现出经济增长“新常态”，但仍保持在10%左右，超过全国平均水平。与1990年相比，2017年GDP增长了9倍多。福建省的经济增长较为依赖于工业，每年大约有超三分之一甚至过半的经济增长由工业拉动。 图1. 福建省1998~2017年GDP总量 2.2. 产业结构 1998年至2017年，福建省不断调整和优化产业结构。如图2，第一产业比重持续下降，2017年相比1998年下降至12.4%，第二产业比重呈现先升后降的趋势，第三产业比重在2014年之前呈现较为稳定的状态，在近三年却有快速增长的苗头，2017年占比达45.4%。通过上图不难发现，近年来，福建省突出发展服务业和高新技术产业，高新技术产业工业产值占工业总产值的比重不断提升，初步形成以服务业为主体、高新技术产业为主导的产业结构。为了持续推动高新技术产业的发展，研究人均GDP和环境污染之间的关系显得尤为重要。 2.3. 能源消费结构 由图3可见，2004~2017年，福建省规模工业能源消费结果发生较大变化，天然气比重逐步上升，到2013年占比达5.8%；电力比重先升后降再上升过程；石油占比并没有太大的变化；原煤消费比重经历了先下降后上升再下降的过程，在2009年达到最大值，2010年以后，随着节能减排工作的深入推进，煤消费比重持续下降，清洁能源比重上升，这与福建省2005年起实施严格总量减排控制有关。能源消费结构的变化与环境污染息息相关，下面一部分就将进行相关分析。 图2. 福建省2008~2017年产业结构变化 图3. 福建省工业能源消费结构
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user: 3. 数据来源及研究方法 3.1. 数据来源 部分学者认为环境库兹涅茨曲线受到多种因素影响，因此选择合适的测量指标有利于更科学地衡量经济发展水平与环境状况之间的关系。目前我国用来测量环境污染程度的指标主要依据大气污染物排放量、污水排放标准、污染物排放标准以及环境噪声排放量。相关学者在此基础上使用三种废弃物的排放量来衡量环境污染程度。经济发展状况的衡量指标主要分为宏观经济指标与微观经济指标，国际上通常使用人均GDP (宏观经济指标)作为衡量标准。所以，本研究基于数据获取的难易程度以及计算便捷程度，将人均GDP值设置为经济发展状况的指标，同时选取三种工业废弃物作为环境污染程度的衡量指标。文中所使用数据均从《福建省统计年鉴》查询获得。数据资料显示，自1998年起福建省人均GDP数值总体呈直线上升趋势；工业废水排放总量总体呈下降趋势，其中峰值出现在2011年，工业废水排放量高达177，185.62万吨，2011~2016年期间呈现急速下降趋势；工业废气排放总量大体上呈上升趋势，1998~2006年处于缓慢上升期，2006~2014年工业废气排放总量急速上升，在2014年之后排放量有缓慢减少的趋势；工业固体废弃物排放总量在2013年达到最大值后，总体呈现下降趋势(见表1)。 Table 1 Economic environment indicators in Fujian Province from 1998 to 201 年份 总GDP (单位：亿元) 总人口 (单位：万人) 工业废水排放量 (单位：万吨) 工业废气排放量 (单位：亿立方米) 工业固体废弃物产生总量 (单位：万吨) 1998 3341.89 3299 53，000.00 2007.00 1086.00 1999 3550.24 3316 53，619.00 2320.00 1589.00 2000 3988.49 3410 57，617.00 2828.00 2190.00 2001 4325.58 3440 69，724.00 3305.24 2133.09 2002 4760.33 3466 78，510.79 3564.60 3130.96 2003 4983.67 3502 98，388.20 4188.61 2980.78 2004 5763.35 3529 115，227.50 5020.23 3361.22 2005 6554.69 3557 130，939.50 6264.91 3772.50 2006 7583.85 3585 127，583.41 6883.77 4237.54 2007 9248.53 3612 136，312.87 9，747.38 4814.86 2008 10，823.01 3639 139，996.92 9，149.97 5370.86 2009 12，236.53 3666 142，746.99 10，497.10 6348.91 2010 14，737.12 3693 154，168.21 13，507.13 7486.58 2011 17，560.18 3720 177，185.62 14，972.89 7414.89 2012 19，701.78 3748 106，319.29 14，739.28 7719.54 2013 21，868.49 3774 104，657.99 16，183.33 8536.88 2014 24，055.76 3806 102，051.74 18，383.25 4843.90 2015 25，979.82 3839 90，741.41 17，204.24 4956.27 2016 28，519.15 3874 68，872.15 17，761.03 4449.23 2017 32，182.09 3911 69，860.45 17，139.00 5461.57 表1. 1998年~2017年福建省经济环境指标 3.2. 研究方法 一个地区经济的发展导致环境污染的相关变化，其实是以牺牲环境保护为代价来促进经济的增长。当经济增长所带来的收益大于缓解环境污染的力度时，会表现为随着经济的增长水环境污染逐渐加重，反之则环境污染逐渐减轻。 环境库兹涅茨曲线理论具体解释为一开始随着经济的增长，污染指标随之增长；随着时间推移，人们开始意识到保护环境的重要性，随后污染指标随着经济增长反而表现为下降趋势。即环境污染与经济增长之间为“倒U型”曲线关系。但是，库兹涅茨曲线的形态并不总是保持为经典的倒“U”型，由于区域经济发展水平不同，不同地区往往有不同的表现形式。众多的研究中也出现过“N型”、“倒N型”、“U型”、线型等不同形式。本文根据福建省环境质量指标的可获得性，选取三种：人均工业废水排放量( Y 1 t )、人均废气排放量( Y 2 t )、人均工业固体废弃物排放量( Y 3 t )。对于经济增长指标，选择人均GDP。模型所用数据来源于《福建省统计年鉴》(1990~2018)。本文根据福建省经济及环境发展的特点，选择“倒U型”形式，并将模型设定为如下三个： Y 1 t = α 0 + α 1 X t + α 2 X t 2 + δ t (1) Y 2 t = β 0 + β 1 X t + β 2 X t 2 + δ t (2) Y 3 t = χ 0 + χ 1 X t + χ 2 X t 2 + δ t (3) 模型确定后，利用Python进行数据拟合分析。