省部共建国家重点实验室建设与发展思考--以东华理工大学核资源与环境国家重点实验室为例

东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室的获批,既是实验室“去培育化”升级改造的成功,又预示着实验室发展将面临更高层次的挑战。文章从对实验室的认识出发,分析了实验室建设的需求、发展定位、专业特色和目标任务,并针对实验室在高端人才队伍建设、专业定位、运行机制和科技成果转化方面的短板提出了一些尝试性建议,希望为实验室在建设成一流国家重点实验室的过程中,提供一定的帮助。

基于SD模型的张掖盆地水资源生态足迹核算与预测

根据水资源生态足迹模型,通过构建张掖盆地水资源利用SD模型,设计5类不同情景来核算和预测现状(2000—2020年)和未来(2021—2050年)张掖盆地水资源生态足迹和生态承载力。结果表明:对于现状,人均水资源生态足迹、生态承载力和生态盈亏均值分别为3.517、0.272和-3.245 hm^(2)/人,水资源生态压力指数和生态足迹强度均值分别为12.969和2.822 hm^(2)/104元;农业用水在张掖盆地水资源生态足迹核算中占绝对优势但占比在下降,农业领域是节水的重点且潜能较大;水资源生态足迹强度明显下降(降幅90.21%),证明了张掖盆地用水效率的上升;张掖盆地的水资源利用压力较大。平均而言,预测期内张掖盆地不同情景中人均水资源生态足迹均大于人均水资源生态承载力,由此导致人均水资源生态亏损的出现;各情景下水资源生态压力指数和生态足迹强度均值分别为12.932、13.483、10.055、12.698和9.846及0.281、0.206、0.201、0.281和0.196 hm^(2)/104元,未来时间里张掖盆地的水资源利用仍然处于不安全的状态。2021—2050年张掖盆地无法有效缓解水资源利用紧张的状况,需采用经济发展与水资源保护兼顾的发展方案,推荐政府部门采用情景ZS 5。因此,张掖盆地未来水资源利用需要全社会、各部门的通力合作,不断提高水资源利用效率,大力推进节约用水措施和技术的普及与应用,才能确保水资源的可持续利用。

某尾矿库区水环境中放射性核素铀的变化特征及影响因素

选取铀矿区尾矿库周边排放水、渗滤水以及浅层地下水为研究对象,通过现场调查、取样分析、研究铀的含量变化、存在形态以及影响因素。采用地球化学模型PHREEQC-Ⅱ计算水环境中铀的赋存形态。通过SPSS数据处理软件对排放水、渗滤水、浅层地下水中的各化学指标进行相关性分析。结果表明,水环境中近100%的为U(Ⅵ),三组水样中铀主要以UO_2F^+、UO_2F_2、UO_2OH^+、UO_2(CO_3)_2^(2-)、(UO_2)_2CO_3(OH)_3~–和UO_2(OH)_2的形态赋存于水环境中,并且铀浓度含量受HCO^(3-)、SO_4^(2-)等阴离子以及氧化还原电位影响显著。

服务国家战略需求校企深度融合的核地学领域高端人才培养探索

面对国家能源战略布局新形势和产业调整变化对核地学领域研究生人才培养新要求,东华理工大学开展了核地学领域高端人才培养机制探索研究,形成了既符合国家战略需要又满足行业市场需求导向的"双轮驱动"人才培养模式和校企融合协同育人的"双参三联"人才培养机制,并根据实施效果提出进一步完善联合基地选择标准、校企协同过程、导师管理和考核机制。

中国对“一带一路”相关国家核电投资的动力、障碍及策略

核电是中国高端制造业的重要组成部分,被认为是继高铁外又一张中国名片。在"一带一路"倡议以及中国核电"走出去"战略等推动下,中国对"一带一路"相关国家核电投资步伐有所加快,核电正成为"一带一路"建设的重要投资合作领域。通过阐述中国对"一带一路"相关国家核电投资现状,深入分析中国对"一带一路"相关国家核电投资的主要动力和障碍,并据此提出相应策略,以期成功实施中国核电"走出去"战略和共建"一带一路"。

基于系统动力学模型的山东省水资源生态足迹预测

在资源环境可持续发展和生态文明建设得到重视的时代,水资源的供需均衡是衡量一个区域社会经济发展的重要因素,而与水资源有关的生态足迹相关概念被越来越多的专家和学者所采用,是一个具有关键意义的衡量指标。然而,在这方面的研究中,现有学者主要集中于现状的分析与探讨,缺乏对未来的预测。经济蓬勃、人口稠密的山东省存在由于社会经济的快速发展而导致的水资源供需紧张的问题,亟需寻求保障水资源和社会经济协调发展的可持续方案。根据水资源生态足迹模型和山东省水资源供需系统动力学模型,设计SD1 (维持现状)、SD2(发展经济)、SD3 (节约用水)和SD4 (综合开发)等情景对2022-2050年山东省水资源生态足迹和生态承载力进行预测。结果表明,2022-2050年情景SD1~SD4下山东省水资源的人均生态足迹的平均数值分别为0.408、0.447、0.319和0.412 hm^(2)/人,水资源的人均生态承载力的平均数值都为0.130 hm^(2)/人,由此导致0.278、0.317、0.189和0.282 hm^(2)/人的人均水资源生态亏损;水资源生态压力指数和水资源生态经济协调指数均值分别为3.149、3.458、2.466和3.188及1.257、1.242、1.304和1.259,山东省未来情景下水资源利用压力较大,不安全利用的状态将会持续。从水资源生态足迹的角度对4种情景进行比较,综合发展型情景SD4具有合适的评价指标,既能保证经济发展,也能减少水资源利用的不安全程度,山东省未来发展应采取此类情景,但同时要提高各行业用水效率、加强全社会节水意识,既“开源”又“节流”,才能保障水资源的可持续发展。

某稀土冶炼厂及周边环境土壤中放射性核素分布特征与风险评价

为查明某稀土冶炼厂及周边环境土壤中放射性核素污染程度及危害,分析某稀土冶炼厂及其周边土壤中^(238)U、^(232)Th、^(226)Ra和^(40)K的分布特征,采用地质累积指数法、内梅罗污染指数法,健康风险评价等方法对研究区土壤放射性核素进行了研究。结果表明,4种放射性核素浓度范围分别为^(238)U 50.73~6 275.00、^(232)Th 131.00~3 581.00、^(226)R 45.63~5 952.00、^(40)K 59.90~1 065.00Bq/kg。由于自然淋滤和渗漏作用,随深度增加,^(238)U、^(232)Th、^(226)R和^(40)K浓度呈减小趋势。地质累积指数法表明,4、5号采样点^(238)U、^(232)Th和^(226)R为主要污染核素,其评价指数分别为(3.14、2.81、1.16)、(5.19、3.13、4.91),属重度、极重度污染。内梅罗综合污染指数法表明,4号和5号采样点属于极重度污染。健康风险评价模型分析表明,经口摄取途径健康风险较大,高于人体接受范围,吸入摄取途径健康风险在可接受范围内。某稀土冶炼厂周边土壤环境对人体具有一定的健康风险。

中国南方铀矿环境修复问题研究进展

这是一篇矿山环境领域的文章。我国已发现和开采的铀矿大多位于湘赣粤,随着生态红线的划定和人民群众对生态环境问题日益重视,铀矿山环境修复越发显得重要。本文简要介绍了中国南方铀矿山开采形式,系统分析了铀矿山生产过程对环境产生的影响,重点介绍了物理修复措施、化学修复措施、生物修复措施原理和应用,总结归纳了相应的优缺点,对未来矿山修复发展前景进行了展望。指出下一步应该关注的重点是,铀矿及其相关设施退役前的环境检测,全面做好矿山生产全过程相关环境数据采集和记录。切实关注铀矿山废水处理处置,增加研究投入,借鉴国外先进技术方法,运用综合修复技术更加高效、安全、快速修复受污染环境。将铀矿山的修复和乡村治理结合起来,发展旅游业,增加当地居民发展动力和收入水平。

煤炭资源开发利用过程中铀迁移产生的环境影响研究进展

中国拥有着丰富的煤炭资源储量,同时也是世界上最大的煤炭资源生产和消费国,煤炭资源开发利用过程中的放射性环境问题越来越受到重视。综述了煤中铀的赋存状态、煤炭资源在不同开发利用阶段中铀释放迁移规律及产生的放射性污染等方面的研究进展,并对煤炭开发利用过程中的辐射风险评价方法进行了总结,最后对下一步的研究工作进行了展望。大部分煤炭产生的放射性物质对人类健康影响不大,需要特别关注的是富铀煤,尤其是中国南方地区广泛分布的石煤,其开发利用产生的放射性污染及潜在健康风险不容忽视。

准噶尔盆地北部晚白垩世至新近纪沉积介质环境演化特征及其对铀成矿的制约

沉积地层原生沉积介质的环境对砂岩型铀矿成矿作用及潜力分析具有重要意义。本文以准噶尔盆地北部铀矿地质探井N3006中上白垩统至新近系16件泥岩样品中的微量元素测试结果为基础,结合露头及钻孔岩心发育特征,选用对沉积介质环境反映比较敏感的锂(Li)、锶(Sr)、镓(Ga)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)等微量元素指标,探讨了研究区晚白垩世至新近纪沉积介质环境演化特征及其对铀成矿作用的制约。研究结果表明:晚白垩世至新近纪古沉积环境总体表现为干旱炎热且富氧的淡水-微咸水沉积;据原生沉积环境判断,研究区内上白垩统至新近系各层组砂体总体上不利于传统的层间氧化和潜水氧化砂岩型铀矿化的发育;强氧化的古环境有利于铀元素的迁移,局部特殊环境形成的原生灰色层和后期遭受还原流体改造的灰色层是该区砂岩型铀矿找矿的重要突破方向。

甘肃青山堡中牌细粒花岗岩成因与构造环境:锆石U-Pb年龄和全岩元素组成制约

龙首山铀成矿带位于北祁连造山带与阿拉善地块的结合部位,中志留世—早泥盆世受控于祁连造山带的构造演化而处于后碰撞伸展环境,然而关于龙首山铀成矿带在后碰撞伸展环境的结束时限尚缺乏精确的年代学约束。为此本文以该成矿带青山堡中牌细粒花岗岩为研究对象,开展了岩相学、锆石U-Pb年代学和全岩主微量元素组成分析,据此探讨了岩石类型及成因、源区特征及构造环境。结果显示,中牌细粒花岗岩成岩年龄为(413.7±3.0)Ma,为早泥盆世岩浆活动的产物,形成于碰撞后伸展环境。岩石具有高Si、富碱及低CaO、MgO和P_(2)O_(5)的特征,A/CNK=1.01~1.04;富集轻稀土元素,重稀土元素相对亏损,具有明显的负Eu异常;相对富集Th、U、Nd、K,亏损Ba、Sr、P、Ti等元素。岩石的地球化学特征指示,中牌细粒花岗岩应属于弱过铝质高分异I型花岗岩。中牌细粒花岗岩形成于碰撞后的伸展环境,岩浆来源于下地壳,岩浆源区主要残留相为角闪石,在岩浆演化过程中经历了显著的结晶分异作用。结合前人研究成果,提出龙首山地区早古生代形成的岩浆活动按照时间可划分为晚奥陶世—早志留世(452~438 Ma)和中志留世—早泥盆世(430~412 Ma)两个阶段,其分别对应于构造演化的俯冲阶段和后碰撞阶段。

海南岛雷鸣盆地鹿母湾组碎屑岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成:对物源及构造环境的启示

海南岛雷鸣盆地鹿母湾组的确切沉积时限和沉积物来源是研究的空白区域。本文选取雷鸣盆地鹿母湾组作为研究对象,通过全岩地球化学、碎屑锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析,旨在限定其沉积时限及物质来源,并探讨其沉积构造环境。鹿母湾组碎屑沉积岩的最年轻碎屑锆石年龄峰(113.3 Ma)与侵入其中的花岗闪长岩岩体年龄(~107 Ma)限定鹿母湾组沉积时限为109.9~113.3 Ma。全岩地球化学研究表明,鹿母湾组碎屑沉积岩的分异指数(ICV)为0.78~1.52(平均值0.96)、化学风化指数(CIA)为51.11~73.45(平均值65.27),反映其源区岩石具有中等成熟度并经历了弱的化学风化作用。结合微量元素、稀土元素含量及相关比值(如La、Th、Sc、Zr、Hf、∑REE及δEu)、源区判别图和构造环境判别图解,本文认为鹿母湾组碎屑沉积岩可能沉积于活动大陆边缘相关的盆地,主要来源于同时代的长英质火山岩或火山物质,少量碎屑来自华南内陆和海南岛早古生代岩浆岩。

基于空间核反应堆事故工况下的仿真研究

随着我国航天事业的发展,空间核反应堆电源因其功率密度大、寿命长、环境适应性强、工作性能稳定等特点,已成为未来空间探索的理想动力能源。为了研究空间核反应堆在正常运行工况和掉落事故工况下的安全性,基于中子输运计算程序Open MC对空间核反应堆开展临界仿真研究,得到正常工况下堆芯反应性、控制鼓价值以及燃耗计算等一系列重要参数。同时模拟分析了空间核反应堆在水淹和沙埋2种事故工况下的堆芯反应性和中子能谱。结果表明,空间核反应堆在保持控制鼓功能正常的掉落事故工况下仍然有3000pcm左右的负反应性以防止反应堆达到临界状态,保证了空间核反应堆在此事故工况下的安全性,表明此堆芯的设计是安全可靠的。空间核反应堆仿真研究对我国未来空间核反应堆实际应用具有一定的指导意义。计算结果为空间核反应堆的安全分析和事故分析提供了重要的参考数据。

黑色岩系型战略性关键矿产资源研究进展及主要科学问题

本文对近年来黑色岩系型战略性关键矿产的分布规律和超常富集机制等方面的研究进展进行了归纳总结,并对战略性关键矿产资源研究进行了展望。黑色岩系分为黑色页岩、煤系地层和富碳质磷块岩等沉积地层,其中黑色页岩中发生超常富集的关键金属有Se、Te、Re、Cd、Tl等稀散金属,以及PGE、Co等稀贵金属;煤系中可见Ga和Ge的超常富集(形成独立的Ga、Ge矿床),同时也可见稀土金属、稀贵金属的富集;磷块岩中常显著富集稀土,尤其是中重稀土。黑色岩系中的关键金属主要源自大陆风化、海水、热液以及生物摄取。在风化沉积作用中,硫化-还原水体环境形成的泵吸效应,有机质的还原作用,富有机质沉积体系中有机质、铁锰氧化物、磷灰石、黏土矿物等的络合和吸附是关键金属发生富集的主要机制。黑色岩系可为热液叠加过程提供成矿金属,调节热液体系的氧逸度和硫逸度,促进超大型战略性关键矿产的形成。此外,黑色岩系富集的金属在地球层圈物质循环中的聚散行为还可对其他相关成矿系统产生影响。黑色岩系中战略性关键金属的超常富集与大陆边缘、裂谷等环境下缺氧-硫化的沉积事件相关。大气氧含量的变化、超大陆的聚合和裂解、洋流环流模式的改变、冰期以及大规模火山活动导致的海洋缺氧事件等区域地质事件均可是控制黑色岩系型战略性关键金属形成及时空分布的主要因素。黑色岩系是表生风化沉积中的一种重要类型,今后应更加重视黑色岩系等表生风化沉积作用在战略性矿产资源形成中的重要性,建立和发展相关的成矿理论。

矿区生态环境评价研究进展

本文介绍了矿区生态环境评价的两种主要研究对象——水体和土壤,并阐述针对其进行重金属污染评价时主要采用的评价标准。同时通过总结矿区生态环境污染评价广泛采用的理化方法和生态毒性方法得出结论,生态毒性评价可直观地反映污染物对生物的毒害作用,然而仅生物测试的结果很难全面获得污染物的暴露信息。因此,将理化分析与生态毒性评价的结果相结合,才能更综合全面的评价矿区生态环境。

基于生态足迹和SD模型的山东省水资源可持续利用评价

水资源生态足迹与生态承载力对于区域水资源供需平衡问题具有关键的指示意义,在生态文明建设和可持续水资源利用中愈发重要,但现有研究缺少针对山东省水资源生态足迹的核算与评价。根据水资源生态足迹模型和山东省水资源供需系统动力学模型,对2001—2022年山东省水资源生态足迹和生态承载力进行核算与评价。结果表明:①2001—2022年山东省水资源生态足迹呈波动下降的趋势,人均水资源生态足迹平均值和人均水资源生态承载力平均值分别为0.379、0.106 hm^(2)/人,两者呈缓慢下降的趋势,由此导致人均水资源生态盈亏均为负值(均值为-0.2731 hm^(2)/人),即所有年份均存在水资源生态亏损,山东省水资源始终处于不可持续利用的状态,承受较大的水资源生态亏损压力;②2001—2022年山东省水资源生态压力指数均大于1且呈上升的趋势,平均值为3.581,水资源生态经济协调指数波动不大,平均值为1.232,水资源生态足迹强度呈显著下降的趋势,平均值为0.143 hm^(2)/万元,下降幅度高达90.9%,山东省在2001—2022年会承受较大水资源生态压力,水资源处于不安全利用的状态,水资源的生态经济协调性较好,但离1.414的最佳生态经济协调度还有不少距离,需进一步加强山东省水资源生态经济协调性,同时水资源利用效率得到了较大的提高;③山东省需要在节水设施的推广、节水栽培技术的采用、用水效率的提升等方面投入大量的力量,在生活用水方面,随着人口的不断增长,需要在民众节水意识的培养、对保护现有水资源的大力宣传及节水措施在全社会的普及等方面加大力度,让节约用水的意识和行为深入人心,才能更好更有效地促进区域水资源的可持续利用。

变化环境影响下北京市水资源生态足迹预测与评价

通过构建变化环境下北京市水资源利用系统动力学模型,设计10小类情景,对2022—2030年北京市水资源生态足迹进行预测与评价。结果表明:(1)2022—2030年,各情景下人均水资源生态足迹呈下降趋势(情景CC-wet除外),均值0.414~0.475 hm^(2)/人,人均水资源生态承载力呈下降趋势,均值0.101~0.139 hm^(2)/人,人均水资源生态赤字均值0.293~0.367 hm^(2)/人,水资源生态压力指数呈波动变化趋势,均值3.225~4.608,将面临水资源不安全利用局面,水资源生态足迹强度呈显著下降趋势,均值0.013~0.024 hm^(2)/万元,水资源利用效率不断提高;(2)气候越湿润,北京市水资源生态足迹、生态赤字、生态压力及生态足迹强度越小,反之亦然;(3)经济快速发展对水资源生态足迹、生态承载力、生态赤字和生态压力指数产生显著影响,南水北调工程对水资源生态足迹和生态赤字有缩减效果,畜牧业节水对水资源生态足迹相关指标影响较小;(4)北京市在未来要兼顾经济发展和水资源保护,采取措施应对气候变化影响,充分利用南水北调工程,不断提高节水意识和用水效率,多管齐下促进经济和水资源可持续发展。

河北省水资源可持续利用评价及影响因素分析

定量评价河北省水资源可持续利用状况及其影响因素,为该省水资源利用的可持续发展提供数据支撑。利用水资源利用与经济社会发展匹配度模型、水资源生态足迹模型和对数平均迪氏指数法(LMDI),核算了2004-2021年河北省水资源生态足迹与生态承载力。在此基础上,定量分解了影响河北省水资源生态足迹变化的因素。结果表明:(1)河北省人均GDP呈增长趋势,人均用水量在经历短暂的增长期后呈波动下降趋势,2者匹配度呈增长后下降趋势;(2)在研究期内,水资源均处于亏损状态,且亏损较严重,水资源利用压力过大,处于不可持续利用的局面,亟需采取积极的措施来扭转这一局面;(3)在水资源生态足迹变化过程中,经济效应对其促进作用最大,人口效应次之,技术效应起了抑制作用,结构效应在研究期不同年份下对其表现为促进或抑制作用。

人类活动影响下北京市平原区地下水资源变化研究

地下水开采是为人类的工农业发展和居民生活服务的,是人类利用、影响地下水资源最直接、最重要的方式。为研究地下水压采和远程回灌等人类活动对北京市平原区地下水利用的影响,在校准的三维非稳定流GMS模型的基础上设计了4种情景(保持现状的情景S1、沉降中心地下水压采50%的情景S2、沉降中心地下水采用不同压采比例的情景S3和潮白河冲洪积扇顶部远程回灌的情景S4)进行预测与分析。结果表明:(1)对于区域地下水水位,情景S1和S4下分别平均下降0.223 m/年和0.048 m/年,而情景S2和S3下分别平均恢复0.310 m/年和0.658 m/年;(2)平均来看,在情景S1和S4下每年分别消耗1.04×10^(8)m^(3)和0.25×10^(8)m^(3)的含水层储量,而在情景S2和S3下则每年分别恢复1.30×10^(8)m^(3)和2.95×10^(8)m^(3)的含水层储量;(3)地下水压采和远程回灌等人类活动可以有效恢复地下水水位与含水层现状储量,是北京市解决地下水超采及地面沉降等问题的有效方法。地下水压采量越多,对于地下水水位和含水层现状储量的恢复效果越好。

河北省水资源生态足迹分析与预测

科学预测河北省未来的水资源生态足迹和生态承载力,对于区域水资源可持续利用具有重要意义。利用系统动力学(SD)法和生态足迹模型构建河北省水资源利用SD模型,设计现状延续型情景ES1、经济发展型情景ES2、节约用水型情景ES3和协调发展型情景ES4等4类不同发展情景,对现状(2006~2021年)和未来(2022~2050年)水资源生态足迹进行评价与预测。结果表明:①对于现状年份,人均水资源生态足迹呈缓慢下降趋势,人均水资源生态承载力呈波动变化,水资源处于生态赤字,表明水资源利用处于不安全状态,但水资源利用效率越来越高。②对于预测年份,4类发展情景的人均水资源生态足迹和水资源生态压力指数均呈增长趋势,水资源均处于生态赤字,并且亏损程度逐年严重。虽然万元GDP水资源生态足迹均呈下降趋势,未来的水资源利用效率越来越高,但未来水资源利用压力仍过大。③情景ES4是最适宜的情景,既能以适当的速度保证河北省未来社会经济发展,又能降低水资源生态压力。河北省在未来水资源利用过程中,需从多方面采取积极行动,以确保水资源可持续利用发展。