韦安磊，山东曹县人，工学博士，副教授，硕士生导师，陕西省环境科学学会理事，研究方向包括可持续水技术、流域物质循环过程与生态效应调控。

研究兴趣

1. 水系统智能模拟与精准调控

   本方向旨在利用大数据、机器学习和可解释人工智能（XAI）技术，破解水环境复杂系统的“黑箱”难题。我们开发了一系列先进的智能算法与预测框架，实现对水处理过程（如污水处理厂）关键运行参数（能耗、水质、温室气体排放）和环境经济指标（如碳价格）的高精度、高鲁棒性预测和可视化解析。特色工作包括：

   （1）创新算法开发：针对实际数据的不平衡、非线性及时序性等特点，开创了如时间差分加权重采样、时序特征重构等预处理方法，显著提升模型性能。

   （2）混合深度学习模型：广泛应用并优化LSTM、CNN-LSTM及其集成模型（Adaboost, Bagging），深度挖掘数据规律。

   （3）模型可解释性（XAI）：率先将队列Shapley值分析等可解释性技术应用于环境领域，使模型决策过程透明化，提供具有物理意义的洞见，指导过程的优化调控与节能降耗。

   
   

2. 绿色环境材料开发与资源化利用

   专注于设计、开发低成本、高性能的绿色环境功能材料，用于水体污染物的高效去除与资源回收。我们以生物炭等可持续材料为基质，通过功能化改性与复合，构建了一系列“靶向式”吸附与催化材料，实现污染物的定向去除和增值转化。特色工作包括：

   （1）生物炭基功能材料设计：成功研制了生物炭负载纳米零价铁、铝取代铁氧化物等复合材料，用于高效去除硝酸盐、抗生素、重金属等污染物。

   （2）污染物去除与资源化：不仅追求污染物的高效吸附，更致力于其深度转化，如将地下水中的硝酸盐选择性还原为无害氮气，或利用电催化技术将其转化为有价值的氨，实现“变废为宝”。

   （3）机理深度剖析：深入研究吸附与催化过程的微观机制，为材料的理性设计和性能优化提供理论基础。

   欢迎对环境工程、人工智能等领域感兴趣的同学和学者加入我们，或开展合作交流，共同探索可持续水技术的未来！
   

代表性论文

1. Shi H, Wei A, Xu X, et al. A CNN-LSTM based deep learning model with high accuracy and robustness for carbon price forecasting: A case of Shenzhen's carbon market in China[J]. Journal of Environmental Management, 2024, 352: 120131. (ESI Hot Paper/Highly Cited Paper)

2. Shi H, Wei A, Zhu Y, et al. Accurate and robust ammonia level forecasting of aeration tanks using long short-term memory ensembles: A comparative study of Adaboost and Bagging approaches. J Environ Manage. 2024, 371:123173.

3. Zhu Y, Wei A, Shi H, et al. Sustainable nitrogen-doped carbons from coking wastewater and spent coffee grounds for electrocatalytic nitrate to ammonia conversion[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2024: 113132.

4. Wei A, Ma J, Chen J, et al. Enhanced nitrate removal and high selectivity towards dinitrogen for groundwater remediation using biochar-supported nano zero-valent iron[J]. Chemical Engineering Journal, 2018, 353: 595-605.

5. Wang Z, Wei A, Tang K, et al. Enhanced accuracy and interpretability of nitrous oxide emission prediction of wastewater treatment plants through machine learning of univariate time series: A novel approach of learning feature reconstruction. Journal of Water Process Engineering, 2024, 71: 107263
   

   
   

学术兼职

2024年1月5日-今，陕西省环境科学学会理事

2016年6月-2021年6月，International Journal of Envionmental Science and Technology 副主编；

2019年-2021年，陕西省秦岭生态环境保护专家委员会成员；

担任Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials等十余家国内外学术期刊审稿人。

担任陕西省科技计划项目评审专家、厦门市科技计划项目评审专家。

工作进展

• 2025-08-21, 小组硕士生王子瑄的论文“Multi-temporal feature reconstruction of N2O time series for machine learning prediction in wastewater treatment plants: Enhanced predictability and physically-informed interpretability”被Journal of Environmental Chemical Engineering（SCI 2024 IF = 7.2, JCR一区、中科院二区）接收。

• 2025-08-09, 小组硕士生岳圣博的论文“Temporal feature reconstruction of ammonia nitrogen time series for machine learning prediction in wastewater treatment plants: Enhanced predictability and physically-informed interpretability”被Process Safety and Environmental Protection（SCI 2024 IF = 7.8, JCR一区、中科院二区TOP）接收。

• 2025-06-26, 小组硕士生唐康荣的论文“Enhancing energy consumption prediction and interpretability in wastewater treatment plants: A novel temporal difference-weighted resampling framework with cross validation for imbalanced regression”被Journal of Environmental Management（SCI 2024 IF = 8.4, JCR一区、中科院二区TOP）接收。

• 2025-06-09, 小组硕士生唐康荣的论文“Machine learning framework for energy consumption prediction in wastewater treatment plants combining resampling and cohort Shapley value analysis”被Bioresource Technology（SCI 2024 IF = 9.7, JCR一区、中科院一区TOP）接收。

• 2025-02-12，小组硕士生王子瑄的论文“Enhanced accuracy and interpretability of nitrous oxide emission prediction of wastewater treatment plants through machine learning of univariate time series: A novel approach of learning feature reconstruction”被Journal of Water Process Engineering （SCI 2023 IF = 6.3，JCR一区、中科院二区）接收。

• 2025-01-01，祝贺小组硕士生石涵笑、朱娅绮荣获2024年度研究生国家奖学金。

• 2024-12-04，小组论文“A CNN-LSTM based deep learning model with high accuracy and robustness for carbon price forecasting: A case of Shenzhen's carbon market in China”（Journal of Environmental Management 352 (2024): 120131）再次入选为11月份ESI高被引论文。

• 2024-11-01, 小组硕士生石涵笑的论文“Accurate and robust ammonia level forecasting of aeration tanks using long short-term memory ensembles: A comparative study of Adaboost and Bagging approaches”被Journal of Environmental Management （SCI 2023 IF = 8.0，JCR一区、中科院TOP期刊）接收。

• 2024-9-25, 小组论文“A CNN-LSTM based deep learning model with high accuracy and robustness for carbon price forecasting: A case of Shenzhen's carbon market in China”（Journal of Environmental Management 352 (2024): 120131）入选为9月份ESI高被引论文和热点论文。

• 2024-11-17, 韦安磊老师赴天津参加2024年新时代高校环境教学改革与创新交流会，就课程教学与新形态教材、人工智能赋能专业教学等向与会专家开展交流学习。

• 2024-10-26，小组硕士生常晓帆、郭洋洋参加陕西省第六届丝绸之路青年学者论坛暨信息与智能发展大会。

• 2024-10-25, 韦安磊老师参加陕西省环境科学学会2024年科学技术年会，担任年会学术委员会委员、“黄河流域生态保护和高质量发展”分会场主持人，并做了“城市污水处理系统绿色低碳关键过程机器学习的样本不均衡解决策略研究”的分会场报告。

• 2024-6-3, 小组硕士生石涵笑的论文“榆林市工业二氧化碳与大气污染物排放控制协同效应研究”被《西北大学学报（自然科学版）》接受。

• 2024-6-3, 小组硕士生刘琪的论文“长江下游地区饮用水水源地六种重金属污染物分布特征与风险评估”被《华东师范大学学报（自然科学版）》接受。

• 2024-5-25，韦安磊老师参加2024年西北环境工程虚拟教研室环境类专业本科人才培养方案研讨会，并做了“地学背景下环境工程专业人才培养模式探究”的报告。

• 2024-5-20，小组硕士生朱娅绮的论文“Sustainable nitrogen-doped carbons from coking wastewater and spent coffee grounds for electrocatalytic nitrate to ammonia conversion”被Journal of Environmental Chemical Engineering （SCI 2022 IF = 7.7，JCR一区、中科院二区TOP期刊）接受。

• 2024-1-23，小组硕士生石涵笑的论文“A CNN-LSTM based deep learning model with high accuracy and robustness for carbon price forecasting: A case of Shenzhen's carbon market in China”被Journal of Environmental Management （SCI 2022 IF = 8.7，JCR一区、中科院二区TOP期刊）接受。
  

• 2024-1-5，韦安磊老师参加陕西省环境科学学会第六次代表大会，并当选为陕西省环境科学学会理事。

• 2023-12-20, 小组指导的本科生参加第五届全国大学生市政环境类创新实践能力大赛荣获西部赛区二等奖（刘孜）。

• 2023-12-15, 小组2022级硕士生朱娅绮、石涵笑参加2023丝绸之路城市绿色发展国际产学研用合作会议。
  

• 2023-11-26, 小组指导的本科生参加第四届全国大学生环境实践创新设计大赛荣获一等奖（李政霖、汪生旭、刘文瑞）、二等奖（王毅、郭瑶、章云帆）。

• 2023-11-22, 小组硕士生徐晓珍的论文“Prediction of nitrous oxide emission of a municipal wastewater treatment plant using LSTM-based deep learning models”被Environmental Science and Pollution Research （SCI 2022 IF = 5.8）接受。
  

• 2023-11-16, 小组指导的2023届环境工程专业本科毕业设计（题目：《陕南县H镇污水处理厂工艺设计》；学生：彭雅雯；指导教师：韦安磊），被陕西省环境科学学会评选为”2023年度陕西省高校环境类专业本科生优秀毕业设计“。

• 2023-10-16，小组韦安磊老师参加第二届环境学科建设与研究生教育研讨会，参加专业学位研究生教育分论坛，并做了“地学背景下环境工程领域专业学位硕士研究生课程建设的探索与实践”的报告。
  

• 2023-1-5, 小组指导的2022届环境工程专业本科毕业设计（题目：《陕南某地5600吨/天农村生活污水处理工艺设计》；学生：吕晓龙；指导教师：韦安磊），被陕西省环境科学学会评选为”2022年度陕西省高校环境类专业本科生优秀毕业设计“。

• 2022-9-23，小组研制软件“环境污水化学处理运维交互采集系统V1.0”（登记号：2022SR0797756；著作人：韦安磊、刘思远）、“环境污水化学处理反应监控数字化运维系统V1.0"（登记号：2022SR0797757；著作人：韦安磊、刘思远）获得国家版权局授权。

• 2022-9-11，小组硕士生刘思远论文“Stimulating nitrate removal with significant conversion to nitrogen gas using nano zero-valent iron/biochar composites”被国际期刊Water（SCI 2022 IF=3.530）接受。

• 2022-7-12, 小组硕士生刘思远论文"Efficient Nitrate Adsorption from Groundwater by Biochar-Supported Al-Substituted Goethite"（doi：10.3390/su14137824）在国际期刊Sustainability (SCI 2022 IF=3.889)刊出。

• 2021-07-01，小组研究计划获得2021年度浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室（河海大学）开放基金资助，主要开展生物炭投加对生物滞留池反硝化性能的影响，为降水径流导致的入湖（河）污染负荷削减提供技术参考。

• 2021-04-28，小组研制小型降膜太阳能蒸发污水零排放设备在西咸新区某330 kV变电站现场实验成功。通过过程模拟，此项设备可以实现蒸发速率、原水配水、热源水循环等过程的自动控制，有利于分散式污水处理工艺的低碳、零排放目标，未来可作为小区、农村、场站等小型污水处理设施碳中和实现路径的关键支撑。小组2019级研究生吴昊、韩晓等参与了此项工作。

• 2020-11-15，2019级硕士生封芳、吴昊参加陕西省地理学会2020年学术年会，并作分会场报告，分别获得青年优秀论文一等奖、三等奖。

• 2020-10-20，2018级硕士生李慧参加第十四届全国环境博士生学术会议，并作口头报告。
  

• 2020-09-18，2018级硕士生李慧论文《Molecular insights into hydrogen-bond interaction of biochar with perchlorate: A DFT study》被2020年第十四届全国环境博士生学术会议录用，会议将于10月份在清华大学环境学院举办。