页岩气水力压裂开发的环境效应研究进展

水力压裂技术在改造低渗储层中得到广泛应用但其带来的环境问题也备受关注,主要包括水资源消耗、地表水与地下水污染、诱发地震等。本文通过调研国内外页岩气开发环境效应相关研究进展,针对上述环境负面效应评述目前还存在的问题与下一步研究方向。对比常规油气和其他能源开发,水力压裂作业单位能源用水密度并非最高,且总用水量占地区水资源供给量较低,不会显著增加供水压力。发展新型水基压裂液或无水压裂技术、或充分回用返排液都是减轻水力压裂消耗水资源的有效手段。油气盆地沉积地层渗透率特征及地下流体运动驱动力性质共同决定了由水力压裂作业导致压裂液及地层卤水向上直接污染浅部含水层的可能性极低,已知的甲烷、压裂液及地层卤水造成的水资源污染均是由完井施工缺陷或储运管理不当造成的。但利用地球化学与同位素方法进行水力压裂作业污染物溯源仍存在不确定性,因此完善地表水与地下水监测方案、构建适当的污染指标体系、提升对压裂液与地层卤水在复杂地层中迁移规律模拟预测能力、加强压裂液与返排液监管是应对水资源污染的有效方案。水力压裂作业一定程度上造成气田周边地震活动增加,未来需要进一步完善地震风险评估与预测预警,最大程度降低诱发地震带来的风险。

太平洋深海富稀土沉积物的分类及成因

深海富稀土沉积物广泛分布在西太平洋、东太平洋、东南太平洋、印度洋等地区。本研究对东太平洋克拉里昂-克里珀顿断裂带(Clarion-Clipperton Fracture Zone,简称CC区)的两个站位富稀土沉积物的矿物学与地球化学特征进行了分析,并收集了太平洋92个站位深海富稀土沉积物元素地球化学数据,依据地球化学特征,结合矿物组成,将太平洋深海富稀土沉积物分为富Al型、富Fe型、富Ba型等三个类型。富Al型富稀土沉积物广泛布在西太平洋地区,沉积物类型以沸石黏土为主,全岩Al_(2)O_(3)平均含量可达14.9%。富Fe型富稀土沉积物位于东太平洋海隆附近的东南太平洋和东北太平洋区域,沉积物中TFe_(2)O_(3)平均含量高达18.8%,部分样品呈现明显的Eu正异常,热液活动可能为稀土元素的富集提供了丰富的稀土元素及载体矿物。富Ba型富稀土沉积物主要分布于东太平洋CC区,沉积物类型主要是(含)硅质黏土,Ba平均含量可达8092×10^(-6)。高Ba含量指示了沉积物形成时期所在海域可能具有很高的初级生产力,这种环境条件形成了大量的生物磷灰石沉积,并与CC区渐新世以来强劲的底流耦合,进而增强了磷灰石的积累,促进了稀土的富集。

覆金属箔板样品制备方法研究

覆金属箔板是印制电路板最主要的基础材料之一,其性能指标对电子产品的使用有直接影响。其中,体积电阻率与表面电阻率是衡量覆金属箔板绝缘性能优劣的重要参数。为了减小样品制备工艺对试样体、表电阻率准确测试带来的影响,着重探讨了5种常见的工艺方法,热转印图形法制成的样品的电极尺寸精准、价格低廉且成功率高,在一般实验室也容易实现。经过对该方法制成的试样的体、表电阻率进行测试,分析测试结果,验证了该制样方法可靠、可行。

金融网络嵌入对区域经济韧性的影响及其作用机制

随着金融服务的数字化应用进一步加速,非银行科技公司的崛起导致嵌入式金融出现。估计到2030年,全球将达到7万亿美元的市场规模。这意味着,体制、行政边界对资本的限制性不断弱化,更为便捷的平台机制加速资金流动、促进金融企业融合发展,金融网络扩展已经成为金融运行的主要形式,城市也越来越多地作为金融网络中的节点而存在,城市功能的发挥日益受到区域金融水平的影响。基于耦合共生模型并结合我国区域经济异质性特征,分析金融网络嵌入对区域经济韧性强化的路径,发现产业结构、产业领域和城市在区域金融网络中的中心度是其中的核心要素。未来应以金融服务覆盖面、导向性和便捷度的提升,助力产业结构升级与优化产业门类规划;以金融网络建设和城市中心度协调,降低省会城市或网络热点城市的虹吸效应;以金融服务覆盖面和服务深度的提升,提高人均收入水平,缩小城市间收入差距。

弹性磁极磨头磁力研磨TC4钛合金的工艺优化

尽管磁力研磨具有随形加工特性,但使用小磨头磁力研磨大扭曲度工件时,磨头在工件不同位置处的间隙差异,给磁力研磨加工带来了挑战。为了改善磁力研磨的加工表面质量,进一步减小工件间隙差异对表面粗糙度的影响,设计了一种以聚氨酯弹性体为磁极载体的弹性磁极磨头,对其磁场进行仿真分析并验证。在试验中使用黏结法制备的金刚石磁性磨料,比较不同加工间隙下聚氨酯弹性磁极磨头与普通磁极磨头的研磨加工性能,探索主轴转速、进给速度和磨料粒度对钛合金表面粗糙度的影响规律。结果表明:在工艺参数相同的情况下,聚氨酯弹性磁极磨头的加工性能优于普通磁极磨头的;使用聚氨酯弹性磁极磨头,在主轴转速为800 r/min,加工间隙为2.0 mm,进给速度为5 mm/min,磨料粒径范围为62~90μm时,磁力研磨加工效果最优,经过12 min的研磨加工,TC4钛合金的表面粗糙度R_(a)从最初的0.350μm降至0.039μm,表面粗糙度改善率达到89%。试验结果验证了聚氨酯弹性层的弹性及仿形特性对TC4钛合金加工表面质量的提升作用。

金刚石磁性磨料与SiC磁性磨料的研磨加工性能分析

针对硬脆材料的硬度高,传统的碳化硅磁性磨料研磨效率低、磨料寿命短等问题,开发以金刚石颗粒作为研磨相的磁性磨料。以高纯铁粉为铁基相,金刚石为研磨相,采用树脂黏结法制备金刚石磁性磨料。以K9玻璃为加工对象,比较金刚石磁性磨料和碳化硅磁性磨料磁力研磨K9玻璃时的使用寿命和加工效率。实验得到金刚石磁性磨料的寿命为60.00 min,能够将K9玻璃的平均表面粗糙度R_(a)加工至0.036μm,在使用寿命内能够加工的工件为4.6件;而碳化硅磁性磨料的寿命仅有40.00 min,只能将K9玻璃的平均表面粗糙度R_(a)加工至0.222μm,在使用寿命内能够加工的工件为3.6件。金刚石颗粒作为研磨相能够有效地提高磁性磨料的使用寿命、加工能力以及磁力研磨的加工效率。

小麦胁迫相关蛋白基因TaSAP12-D的耐盐性分析

胁迫相关蛋白(SAPs)是一类具有A20/AN1锌指结构域的蛋白,在植物中主要参与逆境胁迫响应。为探究小麦胁迫相关蛋白基因TaSAP12-D在耐盐胁迫中的功能,本研究以小麦品种旱选10号为试材,克隆得到TaSAP12-D基因,利用农杆菌瞬时注射烟草叶片进行亚细胞定位,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行不同组织和盐胁迫条件下的表达模式分析,利用蘸花法将TaSAP12-D转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中并进行耐盐性分析。结果表明,TaSAP12-D基因全长519 bp,编码172个氨基酸,预测蛋白分子量为18.41 kDa,等电点为9.21。亚细胞定位显示,TaSAP12-D在烟草细胞核和细胞质中均有表达。qRT-PCR结果显示,TaSAP12-D在小麦萌发期和幼苗期的胚芽、根和叶中均有表达,其中在幼苗期的叶中表达量最高。在盐胁迫条件下,TaSAP12-D的表达量显著上调。在150 mmol·L^(-1) NaCl处理条件下,过表达TaSAP12-D拟南芥的存活率显著提高,表明TaSAP12-D可以增强转基因拟南芥的耐盐性。另外,在转基因拟南芥中盐胁迫相关应答基因AtP5CS1、AtRD29A、AtLEA、AtSOS1、AtNHX1和AtHKT的表达量均显著上调,推测TaSAP12-D通过调控上述盐胁迫响应基因的表达来增强拟南芥的耐盐性。本研究解析了TaSAP12-D基因在应答盐胁迫的分子调控机制,为改良作物耐盐性提供了重要的候选基因。

东太平洋CC区深海稀土资源潜力:沉积物地球化学标志

深海沉积物蕴藏着丰富的稀土资源,富稀土沉积物的空间分布特征、稀土赋存形态与富集机制是近年来研究的热点。东太平洋克拉里昂—克里帕顿断裂带(简称CC区)是全球海底最重要的多金属结核成矿带,但对该区域沉积物中伴生富集的稀土资源分布特征和资源潜力认识尚不清楚。该文对CC区西部125个站位沉积物全岩地球化学成分(728组主量元素和625组微量元素)进行了分析,结果表明研究区沉积物中显著富集MnO和P_(2)O_(5),总稀土含量(∑REY)与P_(2)O_(5)、CaO含量和Ce负异常存在较好的空间正相关性,生物成因钙磷灰石是稀土元素的主要赋存矿物。研究区沉积物∑REY平均值为470±202μg g,部分区域∑REY含量高于富稀土沉积物标准(∑REY>700μg g),表明研究区具有一定的稀土资源潜力。研究区富稀土沉积物主要分布在以丘陵地形为主的北部,南部海盆区的沉积物稀土含量相对较低。研究区地貌特征差异影响了区域沉积速率和钙磷灰石水动力分选,导致研究区稀土资源分布的南北分带性。

基于高通量测序的藜麦连作根际土壤微生物多样性研究

为了揭示连作藜麦土壤细菌群落结构和多样性的变化,采用高通量测序技术(Illumina-MiSeq)对不同处理(种植1 a、种植2 a)的连作藜麦根际土壤细菌进行16S rRNA基因V4区测序。结果表明,种植1 a较种植2 a的藜麦根际土壤细菌群落丰度和多样性指数都要高,其中,种植1 a较种植2 a的藜麦Chao1指数平均值增加16.4%,ACE指数平均值增加22.9%,Shannon指数平均值增加2.3%;菌群的分类学组成分析结果表明,重茬种植后,伦茨氏菌属、溶杆菌属、中慢生根瘤菌属、丛毛单菌属多样性增多;分枝杆菌属、藤黄单胞菌属、芽单胞菌属、浮霉状菌属等细菌多样性减少。功能预测分析表明,重茬种植后,编码细胞膜转运的功能基因、编码翻译、复制和修复的功能基因、编码外源性物质降解和代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因大量减少,编码核苷酸代谢、萜类化合物的代谢、辅因子和维生素的代谢等功能基因少量减少;而编码信号转导和脂类代谢的功能基因有少量增加。

甘肃北山-河西走廊-祁连山区域地下水循环模式

山区地下水流动受到区域气候条件、地形地貌、地质构造等因素共同控制,限于资料有限,其流动模式与控制机理尚不清晰。特别是地处甘肃北山的高放废物地质处置库预选区、河西走廊以及祁连山北麓区域地下水的流动模式,直接决定了处置库在万年时间尺度上的安全性。基于区域遥感构造解译、地质构造演化分析、地球物理勘探以及水文地质钻探,获取了典型剖面的水文地质结构与渗透特征;综合区域水文地质调查、水文地球化学与同位素特征数据,构建了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的水文循环概念模型;并通过构建区域地下水流动数值模型与多情景模拟,分析了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的地下水流动模式。结果表明,地形对于该地区的地下水流动模式具有主控作用,祁连山山区地下水难以越过海拔最低的河西走廊至北山山区排泄,河西走廊是祁连山山区地下水系统与北山山区地下水系统的边界;北山山区地下水在地形与岩性的控制下,仅发育局部流动系统且渗流速度缓慢。同时由于该地区地质构造的阻滞作用,北山新场地下水无法径直向南穿越构造向花海盆地排泄,渗流路径长度明显增加;仅有F;断裂构造以南山前地带地下水可向花海盆地排泄,但由于集水流域有限、渗流速度缓慢、循环交替能力差,排泄量较小。本研究探究了山区-盆地地下水循环模式,为高放废物地质处置库候选场址的适宜性评价提供了科学依据。

行星地质资源与工程学导论

行星科学是近几十年发展起来的一门多学科交叉的新兴学科,如何利用行星资源、可持续永久开发太空成为行星科学的新兴前沿研究方向。在阿波罗号人类登月50周年之际,世界大国纷纷抢占深空探测的科技制高点,美国宣布重启太空计划,俄罗斯制定了一系列的月球战略,我国也制定了深空科学探测任务规划发展路线图,要达到这些宏伟的深空探测与开发目标,亟待发展行星地质资源与工程学,为太空的可持续永久开发提供基础理论与关键技术支撑。行星地质资源与工程学是行星地质学的分支,运用行星科学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星地质资源形成演化规律,查明地质资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星地质资源的地质调查、岩石成分、结构与性能、开发地质条件评价与预测,解决行星工程中的各类地质问题,研发行星开发利用地质工程技术,为行星地质资源开发与人类工程活动提供基础理论与关键技术方法。行星地质资源与工程学的研究内容通常包括:行星地质资源探测理论与技术、行星地质资源成因演化与评价、行星地质工程。发展行星地质资源与工程学具有重要意义:从行星科学的视角进行研究,促进学科增长与拓展;开发行星地质资源,打破资源束缚,实现太空永久可持续开发;培养学科人才,提升行星地质资源与工程科技水平,为人类移居行星奠定基础。未来行星地质资源与工程学科应加强行星物理学、行星化学和行星地质学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星地质资源与工程学科人才。

基于基因分型技术的燕麦SNP标记研究

为加快燕麦分子辅助育种进程,以1981-1983年进行抗旱性鉴定的42份燕麦种质(18份低抗、13份中抗、11份高抗)和12个未鉴定的燕麦育成品种为试验材料,采用PstⅠ/MspⅠ双酶切的dd-GBS基因分型技术构建燕麦简化基因组参考序列,通过Stacks、主成分分析、Fisher Test和Blast分析研究燕麦SNP分子标记。测序结果表明,燕麦个体的高质量reads数在4 111 218～19 019 296,利用Stacks软件成功组装753 325条燕麦简化基因组参考序列,共注释74 657个群体SNP位点。主成分分析表明,燕麦SNP基因型大致聚为2簇,其中一簇主要由14份低抗种质组成,另一簇则包含全部11份高抗种质。进一步的Fisher Test差异显著性统计分析表明,相对于燕麦低抗种质材料,共有2 937个SNP标记在燕麦高抗种质材料中差异显著((错误发现率False Discovery Rate,FDR)<0. 05),其中,55个SNP标记差异极显著(FDR <0. 001)。将上述55个SNP标记所在源序列与小麦基因组序列在Phytozome数据库中进行比对(Blast)发现,14个SNP位点可能参与燕麦抗旱生物学信号通路基因的表达,其中包括参与植物激素信号转导来调控燕麦的抗逆性。通过GBS技术成功组装的燕麦简化基因组参考序列,丰富了当前燕麦的基因组数据库。通过统计学分析得到的55个SNP标记与小麦基因组数据库进行比对,结果发现,14个SNP标记将对燕麦分子辅助育种和加速育种进程具有重要的指导意义,更可为今后的燕麦种质资源大规模快速筛选奠定技术基础。

草莓脱毒组培苗低成本快繁技术研究

为降低草莓脱毒组培苗的生产成本,从碳源种类及浓度、凝固剂种类及浓度、培养容器等方面进行了低成本快速繁殖技术的研究。结果表明,蔗糖占到总成本的52.5%,凝固剂占到总成本的38.9%,用白砂糖替换蔗糖、卡拉胶替换琼脂粉,总成本降为原来的32.5%,大大节约了成本;采用带有塑料瓶盖的玻璃瓶,可节约劳动力,有效地降低了成本,从而极大地提高了生产效率。

SSR分子标记技术在苹果种质资源及遗传育种研究中的应用

简要介绍了SSR分子标记技术的基本原理及其优点,综述了SSR分子标记技术在苹果种质资源和遗传育种研究中的广泛应用,如在苹果品种鉴定、种质资源评价、亲缘关系和遗传多样性分析、遗传连锁图谱构建、基因标记及定位等方面的应用,并对其在苹果研究中存在的问题和应用前景进行了讨论,可为开展苹果分子遗传育种提供参考。

巴彦诺日公地段花岗岩微裂隙发育特征研究

花岗岩是高放射核废料地质处置库的主要围岩之一,其水力学特征优劣直接决定了花岗岩体能否有效地阻隔地下水对处置库中核废物的侵袭。围岩微裂隙结构和化学风化程度是水力学特征的直观表现,微裂隙结构量化和化学风化程度计算对高放射核废料地质处置库埋藏深度的比选有一定的科学意义。本文以阿拉善某600 m的花岗岩钻孔内不同深度的岩芯作为研究对象,得到大量的微裂隙显微照片;通过测网法和图像处理技术,获得岩芯数字化的裂隙空间分布图像,并从中提取了微裂隙特征参数(裂隙条数、隙宽、裂隙率、裂隙面密度参数等);然后,对微裂隙特征参数进行了统计分析,描述了裂隙空间分布变异性。花岗岩样品的化学风化程度评价指标有:天然含水率、CIA。同时,利用SEM-EDS探测裂隙部位形貌特征及元素含量等数据。最后,对花岗岩完整性与核废料处置库适宜性进行综合评价。通过本研究,得到了以下结论:(1)研究区的花岗岩微裂隙发育情况随深度增大逐渐变弱。(2)花岗岩受外力作用后微裂隙首先发育在石英中,其次是在长石和黑云母中。(3)临近破碎带,裂隙率、平均隙宽、裂隙条数均增大,同时受后期热液填充的影响,CIA也会表现出高值。(4)破碎带的发育,对周边完整岩体的微观破裂影响距离可以超过10.6 m,后期热液对下方完整岩体的侵染蚀变影响距离可以超过50.27 m。(5)通过综合评价,来自该钻孔不同深度的7个样品中,取自地下598.8 m处的样品所代表的位置最适宜作为核废料处置库深埋区。

阿拉善塔木素地段地下水补给来源与演化特征分析

内蒙古阿拉善塔木素地区是我国高放废物地质处置预选地段之一,开展相应的水文地质特性评价研究对于科学评估其适宜性尤为重要,而充分认识地下水的补给来源与演化过程是了解地下水的形成机制与更新能力的基础。结合塔木素地区水文地质条件,利用水化学与同位素技术对研究区26组水样进行分析,结果显示:研究区地下水氢氧同位素与西北地区大气降水氢氧特征类似,表明区内地下水主要受到当地大气降水补给,这也与水文地质条件认识相符;区内地下水呈现高矿化度特征,TDS均值达到了2.9g·L^-1,地下水化学类型为Na^+-Cl^-型,表现出干旱区地下水的典型特征;此外,地下水的氯碱指数均大于0,且Mg^2++Ca^2+-HCO3^--SO4^2-与Na^++K^+-Cl^-呈线性关系且斜率接近-1,说明了阳离子交换反应普遍发生在地下水化学演化过程中。塔木素重点地段地下水属于不适宜利用的高矿化度地下水,且深部地下水年龄大于5000年,循环交替能力较差。这一认识为该地段处置库选址和场址评价提供了重要的水文地质依据。

压裂液向上迁移对浅层地下水环境的影响分析

深部流体迁移过程机理不清造成在水力压裂开发页岩气过程中,对于压裂液或深部地层卤水是否会从深部迁移至浅层而污染地下淡水资源这一问题仍存争议。深部压裂液向上迁移至浅层含水层,必须在自下而上的驱动力作用下经由渗透性能较好的通道才会在短时间内(<10 a)发生。结合我国油气沉积盆地地质与水文地质背景,从地下流体渗流机理出发,分析了页岩气沉积盆地地层渗透率的特征及形成机理,建立了压裂液向上迁移的概念模型。结果表明:地形驱动力和超高压驱动力是携带流体向上迁移的固有驱动力,具有持久性但极限水力梯度为1;而页岩储层上覆地层的渗透率一般小于1×10-16 m2,此时压裂液向上迁移速率小于1 cm/a;水力压裂过程不会改变天然状态下页岩储层上覆地层的渗透率与向上的水力梯度,但新生裂隙若贯通压裂区和导水断层或压裂液进入废弃油气井时,其会对浅层含水层造成污染;利用所建立的压裂液向上迁移的概念模型,对我国典型油气沉积盆地压裂液向上迁移的可能性进行分析发现,在水力压裂前后压裂液很难向上迁移并对浅层地下水造成污染。

无花果在临汾的引种表现及栽培技术

引进5个无花果新品种(玛斯义陶芬、波姬红、B110、B1011、布兰瑞克),在山西省临汾市尧都区碧丰霖农业科技开发有限公司的塑料大棚内试栽,观察其引种表现并总结栽培技术。结果表明,引进的5个无花果品种均可在塑料大棚内正常生长,果实于7月初陆续成熟,单果质量43~89 g。5个无花果品种植株长势强健,苗木当年栽植当年结果,均适于山西临汾地区塑料大棚内栽植,具有广阔的经济前景。

小冰麦附加系高代材料中染色体的组成和变异研究

[目的]中间偃麦草因含有许多有益基因,在小麦育种工作中经常用来和普通小麦杂交改良小麦。[方法]在本研究中,以小冰麦附加系的高代材料为研究对象,应用FISH、GISH、Mc-GISH技术检测小冰麦异附加系高代材料TAI系列的染色体组成和变异情况。[结果]细胞学检测结果表明:在TAI-I和TAI-II系列高代材料中,均检测到后代染色体发生重构和染色体变异,包括置换、断裂、易位以及着丝粒变异。[结论]这些细胞学水平的染色体结构变异更进一步验证了通过创制育种中间材料实现将有益基因转移到普通小麦中的可行性,同时,这些新材料的创制也为异源新种质的创制奠定基础。

藜麦育种技术研究进展

藜麦为近年引进我国的一种抗逆性强、营养全面的杂粮作物,一经引进就得到了快速的发展,但是品种的更新换代速度却无法满足产业发展的需求。结合国内外研究进展,概述了藜麦种质资源的收集及应用、常规育种、杂交育种、分子辅助育种等技术研究进展,并对未来藜麦育种工作中需要开展的工作提出了展望,以期为育种工作者提供借鉴。