河北省责任主体灭失矿山迹地生态修复现状、存在问题及修复对策

河北省为北京市、天津市的生态屏障,生态敏感性强。该省矿产资源丰富,历史上的乱采乱挖、无序开采等导致大量的责任主体灭失矿山迹地遍布全省,这与生态环境保护间的矛盾显得异常突出。在收集相关资料的基础上,总结了河北省矿产资源的赋存状况、责任主体灭失矿山迹地的分布特征、生态环境破坏现状及生态修复现状,揭示了河北省责任主体灭失矿山迹地生态修复存在的主要问题,并基于河北省不同区域的生态功能定位,提出构建“环境地质致灾机理模式—地质灾害隐患的治理与消除—优化生态修复技术方案—地质灾害、修复效果动态监测与评价”4个环节的生态修复理论框架,依据各生态功能定位区的作用、区位特征、气候、土壤等要素,分析总结了适用于不同区域生态修复的技术与实施方案,并以具体的案例开展了修复工程分析。

含油率影响下油页岩力学性质与破坏断裂特征研究

油页岩的含油率存在巨大差异,这种含油率的变化会引起其力学性质与破坏断裂特征的差异。选取含油率为6.5%、6%、5%和3%的垂直层理油页岩试样,对其开展单轴压缩实验、场应变与声发射监测。研究发现:含油率的提升会降低油页岩抗压强度,并使其由脆性向延性转变。高含油率油页岩易发生剪切—张拉破坏;低含油率油页岩破坏模式偏向于张拉破坏。加载过程中,油页岩试件主应变场由均匀分布向应变集中分布转变,垂直层理油页岩的应变场更容易形成多条平行应变集中条带,当含油率不断降低时,主应变场变化过程中的剪切现象减弱。高含油率的试样振铃计数表现为阶梯型增长,破坏后,依然出现了较高的振铃计数;低含油率油页岩只在破坏时出现较高的振铃计数。相同弹性能条件下,低含油率油页岩在储能阶段的变形更小。高含油率试样具有一定延性,在试样到达应力峰值点后,弹性能并没有完全释放,仍保留一部分弹性能。低含油率试样的抗变形能力较强,所以,在相同应变条件下,其耗散的能量更高。

活性维生素D改善高糖诱导髓核细胞损伤及机制研究

目的探讨活性维生素D对高糖诱导髓核细胞炎症、氧化应激、自噬和凋亡的影响。方法分别于正常糖(正常糖组)和高糖(高糖组)环境下培养体外人椎间盘髓核细胞(nucleus pulposus cells,NPCs),首次培养及加入活性维生素D后,分别检测髓核细胞炎症、氧化应激、自噬和凋亡情况。其中,采用ELISA试剂盒检测IL-1β、TNF-α及H_(2)O_(2),蛋白免疫印迹Western blotting(WB)检测SOD、Caspase3和Atg5、Atg12、LC3等指标。结果与正常糖组相较,高糖组髓核细胞炎症反应及氧化应激增强、细胞自噬降低、凋亡增多,差异均具有统计学意义(P<0.05)。与加入活性维生素D前相较,正常糖组髓核细胞生物特征变化无明显统计学意义(P>0.05),高糖组髓核细胞氧化应激及炎症反应减弱,自噬增强,细胞凋亡减弱,差异均具有统计学意义(P<0.05)。与高糖+维生素D组相比,加入p38MAPK抑制剂和NF-κB抑制剂可以显著抑制维生素D导致的生化指标变化,且差异具有统计学意义(P<0.05)。结论活性维生素D通过激活p38MAPK和NF-κB信号通路增强高糖环境下髓核细胞自噬并抑制炎症和凋亡来保护髓核细胞,延缓椎间盘退变。

LncRNA GAS5通过miR-21调控脊髓损伤后神经细胞凋亡的机制研究

目的 明确长链非编码RNA生长阻滞特异性转录因子5(LncRNA GAS5)与微小RNA-21(miR-21)的关系,阐明LncRNA GAS5调控miR-21参与脊髓损伤后神经细胞凋亡的机制。方法 建立脊髓损伤大鼠和氧糖剥夺复氧(OGD/R)处理的大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC-12)模型;沉默和过表达GAS5,构建下调shGAS5表达的慢病毒,通过生物信息学分析预测LncRNA GAS5与miR-21存在结合位点等。通过双荧光素酶报告基因实验等探究GAS5与miR-21的结合位点;采用实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)检测miR-21、GAS5、同源性磷酸酶-张力蛋白(phosphatase and tensin homolog,PTEN)基因、半胱天冬氨酸蛋白酶3(Caspase 3)、B淋巴细胞瘤(Bcl)-2相关X基因(Bax)、Bcl-2和蛋白激酶B(AKT)的RNA表达水平;Western blot检测Cleaved caspase 3、Bax、Bcl-2、AKT和磷酸化AKT(p-AKT)的蛋白表达水平;TUNEL技术检测神经细胞凋亡程度。结果 大鼠脊髓损伤后脊髓中miR-21、Bcl-2及pAKT表达水平降低(P<0.05),GAS5、PTEN、Bax及Cleaved caspase-3表达均升高(P<0.05)。PC-12体外培养与OGD/R损伤后出现与大鼠脊髓损伤模型类似结果,且于OGD/R处理后2 h最显著。GAS5可通过碱基互补配对方式结合miR-21,进而调控下游PTEN信号通路。下调GAS5或过表达miR-21可抑制PC-12细胞凋亡(P<0.05)。结论 GAS5通过结合miR-21,上调PTEN并抑制AKT磷酸化,进而促进脊髓损伤诱导的神经细胞凋亡。

球囊霉素相关土壤蛋白对钒钛磁铁尾矿生态环境的修复效果研究

为探讨丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)释放的球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin related soil protein,GRSP)对钒钛磁铁尾矿生态环境的修复作用,开展了紫花苜蓿室内培养实验,通过外源施加不同形态及不同剂量的球囊霉素相关土壤蛋白,研究了其对钒钛磁铁尾矿养分环境、团聚结构、重金属活性及紫花苜蓿生长的影响。结果表明:施加GRSP后钒钛磁铁尾矿养分环境得到明显改善,EEG使钒钛磁铁尾矿中速效磷含量增加了19.7%~60.1%;TG效果则更加显著,碱解氮含量和速效磷含量分别增加了12.2%~58.9%和44.7%~111.3%;此外,外源施加TG后钒钛磁铁尾矿团聚结构的稳定性会显著增加,大团聚体占比、平均重量直径和几何重量直径分别增加了29.36%~114.63%、4.76%~15.87%和9.26%~16.67%,提高了钒钛磁铁尾矿对重金属及养分的固持能力;两种形态GRSP对钒钛磁铁尾矿中不同重金属作用有所差异,EEG能显著降低Cu有效性,DTPA提取态Cu含量降低16.7%,TG主要钝化Cr,DTPA提取态Cr含量减少了72.6%。此外,柠檬酸钠的加入在一定程度上抑制了紫花苜蓿的生长。综合分析表明,球囊霉素相关土壤蛋白可以改变钒钛磁铁尾矿重金属活性、提高团聚体稳定性并改善养分环境,为尾矿矿区生态修复提供了理论依据。

层理角度影响下油页岩优势冲击破碎角度研究

油页岩包含大量层理结构,层理角度的变化会造成破碎形式与破碎粒度的较大差异。为明确层理角度影响下油页岩破碎形式与粒度特征,确定油页岩优势破碎角度,开展油页岩破碎筛分、含油率测定、电镜扫描分析和数值模拟研究。研究结果表明:3~1 mm粒径范围的油页岩颗粒含油率高,是油页岩颗粒破碎的优势粒径范围。油页岩破碎形式受层理结构影响,不同层理角度下,其破碎形式可以分为5种,即穿层劈裂破坏、穿层剪切破坏、劈裂穿层破坏、剪切破坏和劈裂型的剪切张拉破坏。70°、80°和90°层理角度下,破碎后油页岩的粒度较小,优势粒径颗粒含量均达到40%以上。其中80°层理角度优势粒径颗粒含量最高,90°层理角度油页岩颗粒均匀性更好。可以认为油页岩的优势冲击破碎角度为80°~90°。油页岩破碎后的粒度分布函数本质上是对其破碎颗粒分形分布的描述,在此基础上以Weibull分布函数模型对其破碎粒度进行定量描述,结果较为准确。

冻融作用对条带状磁铁石英岩物理力学性能影响试验研究

为研究冻融作用对条带状磁铁石英岩物理力学特性的影响,对条带状磁铁石英岩进行了矿物成分与结构分析,在对该岩石进行了最高280次的冻融循环试验后,展开了基于应变监测的单轴压缩试验。试验结果表明:条带状磁铁石英岩主要成分为石英和磁铁矿物,其结构致密,原生裂隙主要为贯穿条带分布;随冻融循环周期增加,岩样饱水质量、开口孔隙率和纵波波速呈阶段式变化;自干燥至冻融280次,岩样的单轴抗压强度、弹性模量分别下降了46.93%、61.98%,在冻融前、中期岩样单轴抗压强度、弹性模量下降最为显著;根据岩石变形特征获得不同冻融循环周期下岩样的应力特征值,岩样压密应力、起裂应力随冻融循环周期的变化幅度最为显著,并结合其与峰值应力的占比变化情况,发现岩样在低、中荷载下其内部裂隙活跃程度与冻融循环周期存在较高的相关性。

基于培养大学生创新能力的开放实验室管理研究

创新能力是高校大学生的培养目标之一,开放资源丰富的专业实验室成为重要的手段。研究主要依据实验室具备的资源条件,设置可开设的实验类型、实验内容,设计实验室开放的管理模式。特别对开放实验室的功能、实验室平台建设、实验室安全教育和管理模式等方面进行系统的设计。结果表明,系统的实验室管理模式,可有效提高专业实验室的资源利用率并且可以增加教学、科研成果产出,显著提高大学生的创新能力。

2000—2020年京津冀地区国土空间多功能权衡强度时空演变及影响机制

厘清国土空间多功能相互关系及影响因素,对实现国土空间可持续利用与保护具有重要意义。以京津冀地区为例,揭示了其国土空间多功能时空变化特征,利用Spearman相关性分析、均方根误差和地理探测器诊断了多功能之间相互关系与权衡强度,并探析了多功能权衡强度影响机制。结果表明,生产功能和生活功能主要集中在东南部平原区,生态功能主要集中在西北山区,2000—2020年生产功能和生活功能提升而生态功能呈退化态势。国土空间多功能权衡强度均值表现为“生活功能-生态功能”>“生产功能-生态功能”>“生产功能-生活功能”。2000—2020年生产与生活功能间的权衡强度增强,从0.038上升至0.060;而生产与生态功能间权衡强度减弱,从0.190下降至0.180;生活与生态功能间的权衡强度轻微减弱,从0.206下降至0.205。京津冀西北区是生产与生态功能以及生活与生态功能权衡强度高值区,集中在承德、秦皇岛和北京市。东南部平原区是生产与生活功能权衡强度高值区,尤其是衡水、邯郸和邢台等地权衡明显加剧。国土空间多功能权衡强度空间分异受土地利用、自然因素和社会经济因素共同影响,其中土地利用强度是最主要影响因子,各影响因素在不同年份影响程度略有不同。研究结果可以帮助决策者将国土空间多功能权衡理念纳入国土空间规划与管理。

矿山迹地生态修复效果评价及应用研究:以涞源县南马庄乡矿山为例

针对河北省内矿山的生态修复现状及修复工作中的问题和难点,明确了建立矿山生态修复(以下简称“矿山修复”)效果评价体系的必要性。基于前人研究成果,总结提出了由植被覆盖度指数、植物物种多样性指数、修复工程稳定性指数、土壤质量指数、持续时间指数、修复治理难度指数等6项评价指标构成的矿山修复效果评价体系,并确定了指标的量化方式。通过对保定市涞源县南马庄乡矿山修复实例的评价应用,细化了各指标的计算方式,得出南马庄乡矿山的生态修复效果指数EREI为0.822。结果表明,其生态修复效果总体良好但仍有不理想之处,该评价体系具有一定的科学性与适应性,可对后续矿山修复工作提供一定指导。

聚碳酸酯薄膜和聚酯薄膜在变压器油中电热老化的耐电性能对比分析

为研究聚碳酸酯(PC)薄膜和聚酯(PET)薄膜材料在变压器油中电热老化过程中的耐电性能,采用芳香纤维绝缘纸作为对比材料,通过比较3种材料分别在变压器油中90℃、110℃以及130℃下电热老化300天过程中的工频击穿电压和局部放电起始电压的变化规律,并结合扫描电镜试验进行分析。结果表明:在电热老化过程中,聚碳酸酯和聚酯薄膜的综合耐电性能优于芳香纤维绝缘纸,其中聚碳酸酯薄膜性能最优,为未来油浸式变压器选择绝缘材料提供了参考依据。

面向机械类本科生以实践为先导的工程图学教学方式探讨

从实践的角度出发,结合"卓越工程师培养计划"、金工的实训课程、以及绘制"减速箱"的要求,论述了在工程图学实践教学过程中以任务为驱动,以学生为主体的教学方法,该方法将图学知识与图学实践相结合,并将该实践融入大学整个教学之中,有助于培养学生的工程意识和创新能力。

马兰庄铁矿排土场生态重建技术研究

排土场生态重建是采矿迹地生态重建的重要组成部分。为了尽快恢复排土场植被,改善矿区生态环境,马兰庄铁矿采用工程复垦与生物复垦相结合的措施,初步建立了人工林生态系统。根据马兰庄铁矿排土场的生态破坏类型,采取排土场覆土生态重建的模式,对排土场进行分区治理,选取试验基地进行植被恢复与生态重建试验。根据所选植物的生长状况,筛选出刺槐、紫穗槐、连翘、火炬树、沙棘等适宜于排土场立地条件的先锋植物和适宜树种。

露天矿排土规划优化方法研究

以马兰庄铁矿为例 ,对露天矿排土规划方法进行了分析 ,提出了考虑均衡度的模糊综合评价方法 ,即在评价指标的选择中充分考虑了排土场将来的生态恢复重建工作 ,将排土规划与恢复重建作为一个有机统一体研究 ,在综合评价中可以考虑各个评价指标的均衡度。

基于迭代函数的图象生成方法的实践与认识

论述了以迭代函数为基础，如何从图形中提取ＩＦＳ码，以及由ＩＦＳ码去绘制分形图．

水泥行业清洁生产评价方法初探

初步探讨了水泥行业清洁生产定量化评价方法和评价指标,进行了定量评价。以某水泥企业清洁生产评价为例提出了该企业清洁生产审核重点确定的建议。

基于不同覆盖物类型的生态重建矿区土壤保水性能研究

生态重建矿区土壤保水能力是矿区生态重建效果的重要因素,很多生态重建矿区由于土壤保水能力不足,导致重建效果不理想。为了研究不同粒径的砾石覆盖、薄膜覆盖、3种常见植物的有机覆盖物对生态重建矿区土壤保水能力的影响,在唐山市某石矿迹地进行试验,对7种覆盖物覆盖矿区土壤与无覆盖物矿区土壤的日均蒸发量与10 cm、25 cm地层含水率进行监测,结果表明:不同种类的覆盖物都能降低土壤日均蒸发量,维持土壤含水率,提高土壤保水性能,其中薄膜覆盖的矿区土壤保水性能最好。

矿业开发密集地区景观生态重建潜力评价

针对矿业开发密集地区景观生态破坏的特点 ,提出了该类地区景观生态重建潜力评价的指标体系 ,并主要针对农业重建适宜性提出了分级标准。在此基础上以河北省迁安市部分矿业开发影响的地块为例 ,采用改进的神经网络方法进行了评价 ,评价结果符合实际情况。

岩体结构类型划分的神经网络方法

提出了适合于露天矿边坡稳定性分析的岩体结构类型划分的神经网络方法，并利用该模型对我国典型矿山典型剖面的岩体结构类型进行了划分。结果表明。

唐山地区铁矿土地复垦模式探讨

本文在分析唐山地区铁矿资源开发特点及其对生态环境破坏的基础上,提出了适合于该地区的“生态农业复垦”、“废弃尾矿库无覆土、直接种植”、“围池尾矿复垦”、“尾矿改良土壤”等土地复垦模式。现已在唐山地区利用该模式复垦土地700多hm2,培植了8个典型复垦小区,其复垦率均超过80％,达到国际领先水平。实践证明,矿区生态环境得到了明显改善,同时取得了显著的经济和社会效益。