单轴荷载下含层理页岩损伤破坏过程及破坏模式研究

低渗透性是制约页岩气开采的主要因素之一,而岩体内裂隙的类型及复杂程度又是制约渗透率的关键因素,因此,加强页岩损伤破坏过程的研究对于提升页岩气开采效率意义重大。文中采用试验与数值模拟相结合的方法,深入研究单轴荷载下含层理页岩的损伤演化、裂纹发育、分形特征以及影响因素等内容。结果表明:试件加载过程中,微裂纹发育整体呈“平稳上升—基本稳定—快速上升”变化趋势;微裂纹发育阶段,0°和90°层理角度下,以拉伸裂纹发育为主,其占比依次为94.7%和96%;30°和60°层理角度下,以剪切裂纹发育为主,占比依次为65%和86.9%。试件宏观破坏裂纹具有明显的分形特征,0°、30°、60°和90°层理角度下,宏观裂纹的分形维数依次为4.25、3.44、2.06和3.60,说明当荷载与层理方向相互垂直时,更易形成复杂裂纹。损伤发育规律受层理的影响,0°和90°层理角度下,损伤集中于基质内发育;30°和60°层理角度下,损伤则集中于层理处发育。此外,损伤受岩石的非均质性和各向异性的影响,随着弹性模量方差的增加,试件的均质性减弱,同等荷载下的损伤范围增强,而随着层理刚度的增加,试件的各向异性减弱,同等荷载下的损伤范围增强。

城市更新效益评价方法与应用--基于马斯洛需求层次理论

为科学评价城市更新效益,本文基于马斯洛需求层次理论建立效益评价体系,并采用博弈论组合赋权—TOPSIS方法实现效益定量评价。首先,基于马斯洛需求层次理论,提出城市更新效益应基于生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求、自我实现需求满足等5个维度进行评价,明确各维度定位,进而分析各维度指标并建立包括25个具体指标的城市更新效益评价指标体系。其次,采用G1法和熵权法进行主客观赋权,采用博弈论平衡主客观影响;引入TOPSIS方法进行城市更新效益综合评价。最后,以西安某高校城市更新为例,验证该方法的有效性。

煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排关键技术研究进展

“双碳”目标的实现与煤层气大规模商业化开发迫切需要新技术。在对煤层气开发与CCUS技术系统分析的基础上,以煤层气生物工程为依托,探讨和展望了地面煤层气开发、煤矿瓦斯抽采以及采空区煤层气开发过程中的低负碳减排关键技术。地面煤层气开发阶段,将煤层气开发转化为煤系气开发、将常规水力压裂转化为大规模缝网改造是实现煤层气商业化开发的有效途径;将液相CO_(2)和微生物发酵液作为储层改造的工作液,在实现煤系三气储层一体化缝网改造的同时又实现了微生物与CO_(2)联作下的增气增压、储层改性、CO_(2)驱替甲烷等多重增产效应,为煤层气增产提供了一条新途径,达到低碳减排目的;此外,通过CO_(2)的生物甲烷化和同步地质封存实现了负碳减排。可见,对于煤层气开发而言,CO_(2)可以促使其增产;对于CO_(2)封存而言,煤储层是其最佳归宿。由此,地面煤层气开发实现了“一低两负”的碳减排。在井下瓦斯抽采阶段,根据硬煤的造缝增透增产、软煤的增容增透增产机制以及相关理论,提出了第1代水力强化技术——水力压裂和第2代水力强化技术——钻冲压一体化增透增产技术、三堵两注固液两相封孔技术、老孔修复增透和下向孔智能排水排粉气驱增产技术。这一技术体系实现了瓦斯由“抽得出”向“抽得快、抽得省、抽得净、抽得纯”转变,大幅提升瓦斯抽采的质和量,获取低碳能源,达到减少甲烷排空与碳减排的目的。同时,研发了能够准确测定瓦斯含量的钻取一体化密闭取心装置,建立了基于低速非线性渗流的煤层渗透性评价技术。在采空区煤层气开发阶段,粉煤灰将成为强化煤层生物气产出、充填采空区减沉和实现CO_(2)矿化封存的首选材料。在具备圈闭条件的采空区首先注入菌液、少量粉煤灰和CO_(2)实现煤和CO_(2)的微生物甲烷化,以此获取低碳能源;抽采结束后进一步注入CO_(2)和粉煤灰,粉煤灰和采空区积水中的钙镁等离子与溶解的CO_(2)结合生成碳酸盐对粉煤灰胶结,实现了CO_(2)矿化封存和采空区固化减沉,具有显著的低负碳减排和生态环境治理意义。煤层气井地联合抽采全过程低负碳减排技术体系始终立足煤层气这一低碳能源的增产和CCUS,为我国碳中和目标的实现提供新的发展思路。

外源硒肥对3个葡萄品种果实品质的影响

为探讨外源硒肥对不同葡萄品种果实品质的影响,以第一年挂果的“阳光玫瑰”“巨玫瑰”和“夏黑”为试材,研究叶面喷施外源硒肥后,不同品种幼龄葡萄的硒含量、果实内在和外在品质相关指标。结果表明,3个葡萄品种对硒元素的富集能力不同,果实品质亦有所差异。叶面喷施硒肥均能不同程度地提高葡萄叶片、枝条和果实硒含量,提高果实可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量和果肉硬度,降低可滴定酸和单宁含量,从而改善果实品质。此外,叶面喷施外源硒肥可以显著提高“夏黑”和“巨玫瑰”果实单粒质量、单穗质量和产量,但是降低了“阳光玫瑰”的单粒质量、单穗质量和产量。综合比较,“夏黑”和“巨玫瑰”更适合富硒栽培。

基于卓越工程师培养的“安全人机工程学”课程改革

安全一直是社会发展的基石,而社会快速发展对安全工程专业人才提出了更高要求。“安全人机工程学”课程是安全工程专业的核心基础课程,其教学质量关系到安全工程专业其他课程学习效果和学生能力培养成效。文章分析了“安全人机工程学”课程教学中存在的问题,结合卓越工程师培养目标,从课程建设、教学方法、考核办法等方面进行课程改革,为以培养卓越工程师能力为核心的安全工程专业人才培养奠定基础。

微生物表面活性剂强化煤层注水润湿特性研究

为提高煤层注水润湿效果,通过菌株活化培养、响应面优化发酵条件、表面活性素提取、以及润湿特性与微观结构分析,探讨微生物表面活性剂强化煤层注水润湿性能。研究结果表明:响应面法优化后,表面活性素产量提升45%。在临界胶束浓度下,表面活性素和十二烷基苯磺酸钠溶液的表面张力及接触角较为接近,但表面活性素用量仅是十二烷基苯磺酸钠的3.17%;单位时间内表面活性素溶液在固-液界面处形成的表面活性剂分子数量最多,表面活性和扩散性较好,与煤之间吸附效果最好。经表面活性素溶液润湿后,煤的-OH、C-O等亲水性含氧官能团大幅增多,颗粒之间黏附团聚作用明显。研究结果可为微生物表面活性剂强化煤层注水润湿性能提供参考。

褐煤与水稻秸秆共降解增产甲烷机理研究

以褐煤与水稻秸秆共降解为研究对象,采用高通量测序、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、X射线衍射仪(XRD)、核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析了共降解对甲烷生成过程中微生物菌群、中间代谢产物、煤与秸秆结构等的影响规律,以进一步明晰共降解增产甲烷机理。结果表明:褐煤与水稻秸秆共降解甲烷产量为388.47μmol,比二者单独降解甲烷产量之和高116.53%;共降解作用下,梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和副梭菌属(Paraclostridium)等纤维素降解菌相对丰度显著增大,有效提高了菌群对煤和秸秆中纤维素及其衍生化合物的降解能力,同时氨氧化古菌活性增强,有利于氮循环;共降解后发酵液中有机酸含量提高,一方面有机酸为甲烷生成提供了充足底物,另一方面有机酸作用于煤结构,提高煤的生物有效性;水稻秸秆纤维素结晶度在共降解后降低幅度增大,使其更容易被水解用于产甲烷;共降解促进了褐煤芳香族化合物的降解,芳碳率下降更多。因此,水稻秸秆作为一种结构简单的碳源,能够诱导、调整甲烷生成中的微生物群落结构,增强煤中芳香碳和纤维素类有机物以及秸秆纤维素的降解,同时促进有机酸生成,提高甲烷产量。

复配高效菌群厌氧降解煤产甲烷实验研究

高效功能菌群是微生物增产煤层气技术的重要影响因素。通过复配降解芳香化合物的功能真菌菌群与降解煤产甲烷的真菌—产甲烷菌群,提高甲烷产量;分析菌群结构、中间产物和煤结构的演替规律,研究复配菌群降解褐煤产甲烷机理。研究结果表明:复配菌群能够厌氧降解褐煤,煤的甲烷产量为172μmol/g,是未复配的1.74倍,芳烃降解菌Cladosporium在第7天成为优势真菌属;具有较强环境适应性的Aspergillus、Penicillium等成为产气结束后的优势真菌,在第7天发酵液中检测到丰富的代谢中间产物脂肪酸和芳香酸,其占比在产气末期均下降50%以上;煤中芳香碳在降解后下降了12.27%,降解效果显著。研究结果为改善产甲烷菌群的煤降解能力,增强产甲烷效能提供了一种有效方法。

高瓦斯矿井综掘工作面粉尘运移规律及富集特征研究

为解决高瓦斯矿井综掘工作面加大局部风量导致的粉尘污染严重问题,以长平矿为研究对象,采用现场测试、理论分析和数值模拟等方法,研究该矿井综掘工作面粉尘运移规律及不同粒径粉尘富集特征。研究结果表明:在增加局部通风量的条件下,掘进机附近共形成3处涡流区;受涡流区的影响,掘进巷道内共形成3个粉尘富集区域,其中,粉尘质量浓度最大值出现在富集区Ⅰ区,达到868 mg/m3。局部风量的增大对粉尘整体向后运移的能力明显加强,粉尘运移路径进一步延长,且距掘进面15 m后巷道呼吸性粉尘不断富集。涡流区的粉尘富集特征分析中,涡流Ⅰ和涡流Ⅱ区的喷雾技术应以超细水雾的形式进行降尘,涡流Ⅲ区应以接近中颗粒粉尘粒径的细水雾来进行降尘。研究结果可为高瓦斯矿井综掘工作面粉尘治理提供参考。

煤层气生物工程研究进展

煤层气生物工程是将营养液或经过驯化、改良的菌种注入地下煤层或通过地面发酵产气的方式,把煤的部分有机组分转化为甲烷,实现微生物强化煤层气产出的一种特殊发酵工程。该工程作为多学科交叉的新兴边缘学科,涉及到能源、环境和新材料三大领域,具有多重效益,越来越受到关注,详细总结了国内外煤层气生物工程10余年的发展历程,首先从煤层(水)的生物多样性、厌氧发酵系统产气机制和控制因素等方面系统分析了煤层气生物工程的微生物学基础;以研究厌氧发酵系统中气固液菌为核心,整合其他学科的研究方法,初步形成了煤层气生物工程自身的研究方法,最后提出了煤层气生物工程的实施方案及发展趋势。生物多样性为煤层生物甲烷的生成提供了菌种来源,根据发酵系统中气固液菌的变化规律将发酵过程区分为4个阶段,系统中的底物和环境因子控制了微生物群落结构,影响了生物甲烷的产量,甲烷的成因区分为乙酸营养型、氢营养型、甲基营养型3种,这一认识初步构成了煤层气生物工程的理论基础。分子生物学、地球化学与煤化学等的结合为该学科的发展提供了方法支撑。地面发酵池产气工程除了获取生物甲烷这一洁净能源外,还可以与褐煤提质、高硫煤微生物脱硫和新材料合成相结合,使得经济效益最大化;地下煤层气生物工程以其增气、增解、增透作用可大幅度提升煤层气井的产量,并获取液相有机物,同时可以实现二氧化碳的甲烷化,二氧化碳矿化对采空区可起到固化作用,减排效果显著。煤层气生物工程以其理论性、方法性和实用性正在成为一个全新的领域,将有力推进中国煤层气大规模商业化开发进程。

可见光下TiO_2协同过硫酸盐光催化降解罗丹明

应用过硫酸盐(PS)协同TiO_2在可见光下光催化/降解了废水中残留的典型稳定阳离子碱性染料罗丹明(RhB),考察了PS和TiO_2投加量、pH、黄腐酸浓度对RhB降解的影响,并通过自由基抑制剂实验,验证了体系中主要的自由性基团种类.结果表明:投加固定量的PS,能够有效提高RhB的降解速率;当PS与TiO_2的投放量分别为1.0mmol/L与0.5 g/L时,去除效率最高;溶液初始pH对RhB的降解影响较小,而水中存在的黄腐酸对于RhB降解具有明显的抑制作用;反应120 min后,体系中TOC的去除率最高为58%.探针实验表明:硫酸根自由基(SO_4^(·-))以及超氧自由基(O_2^(·-))为可见光/TiO_2/PS体系中的主要活性物质;且催化剂在5次循环利用后,RhB去除率仍保持在95%以上.

水稻秸秆与煤共降解增产煤层生物甲烷试验研究

为研究水稻秸秆与不同煤阶煤共降解产甲烷的潜力,分析了秸秆与煤的质量比、煤阶对甲烷产量的影响,并利用扫描电镜技术分析了微生物作用下煤与秸秆的相互作用关系。结果表明,水稻秸秆可以显著促进煤层生物甲烷的转化,在秸秆与煤质量比0.3∶1的条件下,高阶煤、中阶煤和低阶煤与秸秆共降解的最大甲烷产量分别为643.25、627.90、208.46μmol/g,比煤单独降解的对照组增加了1 268.08%、1 644.16%和1 633.33%;比秸秆单独降解的对照组增加了556.12%、540.71%和112.24%。正交试验结果显示,煤阶越低,产生最多甲烷时需要添加的秸秆比例越大,秸秆与高阶煤、中阶煤和低阶煤的最佳质量比分别为0.6∶1、1∶1和1.5∶1。扫描电镜结果表明,秸秆和煤共降解后的结构破坏程度更大,秸秆与煤之间具有相互促进的协同作用。研究结果表明水稻秸秆与煤共降解产甲烷的潜力巨大,这为进一步提高煤层生物甲烷产量,以及对秸秆资源的高效利用提供了有效途径。

生物成因煤层气产生原理及其影响因素的研究进展

生物成因煤层气是煤层气的一个重要组成部分。为实现生物煤层气的增产,必须明确生物成因煤层气的产生机理以及限制产气的影响因素。本文在总结了生物煤层气产生原理的基础上,从煤种、菌群、环境三个角度出发,综述了国内外关于影响生物煤层气产生因素的最新进展,旨在为生物成因气乃至整个煤层气产业的可持续发展提供参考。

重金属碳基复合材料激活过一硫酸盐的研究

随着能源与环境问题的日益突出,进行重金属的回收再利用具有重要意义。为实现重金属回收后资源化利用,作者提出利用强酸性阳离子树脂将水中重金属离子回收后,经过600℃高温无氧炭化固定,制备含不同重金属的碳基复合材料(C–X,X=Co、Fe、Mn、Ni)。作者构建了C–X复合材料催化过一硫酸盐(PMS)降解水中有机污染物体系,研究了不同催化剂、不同氧化剂、催化剂投加量等因素对反应的影响,并验证了反应体系中存在的主要自由基种类,最后采用SEM、TEM、EDS及XPS表征手段对C–Co样品微观形貌等进行了分析。研究发现不同C–X复合材料催化激活PMS性能不同。其中,C–Co复合材料催化效率最高,且目标物降解过程符合拟一级动力学模型;C–Co复合材料对PMS、PS、H_2O_2均具有一定的催化作用,由高到低依次为:C–Co/PMS>C–Co/PS>C–Co/H_2O_2;随着催化剂投加量增加,目标物降解速率由于催化活性位点的增加而加快;3次重复利用后,C–Co复合材料催化活性仍保持在85%以上。自由基淬灭实验证明了C–Co/PMS体系中主要存在的活性物质为·OH和·SO4–。SEM和TEM表征结果显示C–Co复合材料由片状结构和针状结构拼接组装而成,Co离散分布在材料内部和表面;EDS分析表明C–Co样品中主要元素组成为C、O、S、Co、Na;XPS表征结果发现,C–Co复合材料中Co呈现价态为正2价,且Co^(2+)是催化激活PMS的关键因素。

可见光条件下铁酸铋还原水中Cr(Ⅵ)效果分析

针对工业废水排放中六价铬和总铬超标所引起的水环境污染问题,采用基于铁酸铋可见光还原方法去除水中六价铬,将水体中高毒性、高迁移性的六价铬还原为低毒性、低迁移性的三价铬。采用水热法制备具有铁磁性的微米级铁酸铋材料。同时,通过一系列实验考察不同光还原体系、铁酸铋初始投量、六价铬初始投量、柠檬酸浓度等关键因素对可见光还原六价铬的影响,并对相关反应机理进行阐述。研究结果表明:制备的微米铁酸铋能带宽度(E_g)为1.86 eV,对六价铬的吸附能力较低,但在可见光下能够有效响应,利用光电子高效还原水中六价铬,并且,随着六价铬初始浓度的降低及催化剂投量的增加,目标物的去除率得到显著升高,同时,柠檬酸在反应体系中也存在最佳投量。在50 mmol/L柠檬酸作用下,0.1 g/L铁酸铋在可见光条件下与20 mg/L六价铬反应60 min,可有效去除97.7%的六价铬。光还原过程符合伪一阶动力学模型(R^2≥0.95)。

生物流态化采煤的内涵及技术构想

以固体资源转流态化开采的研究态势为切入点,结合煤的生物转化研究现状,探讨了原位条件下通过微生物发酵实现煤转流体开采的技术方案。从气态和液态产物综合利用角度出发,给出了煤的生物降解途径及流态化产物的生成路径;在此基础上,提出了生物流态化采煤的概念。考虑生物流态化采煤的特点,探索了生物流态化开采煤的实施方法、生产系统及工艺流程。分析了原位生物流态化采煤的关键技术及应用前景。初步搭建了煤的原位生物流态化开采的技术构想,为科学、高效和绿色采煤提供新思路。

不同品种葡萄伤流研究初探

以8年生欧亚种葡萄(新雅、新郁、夏至红、香妃)和欧美种葡萄(夏黑、峰后、阳光玫瑰、醉人香)为研究对象,分析其伤流发生情况及其与气温的关系,同时分析不同品种葡萄伤流液中游离氨基酸的种类和含量。结果表明:早熟品种伤流量大;中熟品种次之;极早熟品种再次之;晚熟(中晚熟)品种伤流量极少。在整个伤流期中,欧亚系的香妃伤流量波动大,欧美系的夏黑波动较小。香妃的伤流受一天中温度影响较大,而夏黑受其影响较小。作为抗寒性重要指标的脯氨酸在各品种葡萄的伤流液中含量均较少(或为0);测定伤流液成分发现,伤流液成分及含量与品系来源存在一定关系。

以室带肥厚为表现的室带病变29例分析

目的总结以室带肥厚为表现的室带病变的临床特征及其病因。方法回顾性分析29例以室带肥厚为表现的室带病变病例的性别、年龄、职业、临床嗓音表现、检查结果及治疗方法。结果其中11例为喉淀粉样变性,4例为室带囊肿,10例为慢性喉炎,1例为高分化非霍奇金B细胞淋巴瘤,1例为室带不典型增生,1例为室带神经鞘瘤,1例为鳞状细胞癌。通过手术治疗后发音障碍得到完全缓解或部分缓解。结论患有以室带肥厚为表现的室带病变患者通过手术治疗声音可以得到较好的恢复。

新发展理念下广东舞鳌鱼民俗体育文化传承发展研究

新发展理念下广东舞鳌鱼民俗体育文化活动顺应新时代社会发展需求。通过文献和实地跟踪调研,运用统计、归纳和演绎等研究方法,对广东舞鳌鱼民俗体育文化活动分析研究后,发现:广东舞鳌鱼承载着厚重的历史文化,沙涌村的舞鳌鱼最具代表性;鳌鱼文化蕴涵感恩色彩和激励特质是地方信仰与民俗文化特色,其体育韵律与艺术创作相融合舞动出有时代感的美学效应,文化内涵丰富且价值多元化;鳌鱼文化以“独占鳌头”为目标,折射出人们心理诉求和社会文明和谐的现景;剖析舞鳌鱼在当下传承发展的现存问题,厘清舞鳌鱼融合创新的内涵、实质和寻求文化理性回归。遵循新时代社会主要矛盾转化的原理,是准确研判有地方民俗文化特色需求与发展矛盾的基本依据,从协同理论和创新突破理论出发,提出由政府引导,社会与学校共同参与合作的“三位一体”方案及组合措施给予解决。尤其是对现代民俗文化需要培育“活化”的新认知,积极探索广东舞鳌鱼民俗文化的结构创新、实践创新和样态创新,培养地方舞鳌鱼文化在文化自信、传承效率、传播方式、文化融合和创新效果上采取相应措施,促进舞鳌鱼民俗体育文化的健康发展。

无烟煤厌氧代谢产物对其纳米孔隙的影响

为研究厌氧代谢产物对煤纳米孔隙发育的影响,选用山西沁水盆地寺河矿无烟煤作为底物,以寺河矿煤层气井产出水中富集并驯化获得的原位真菌与产甲烷菌混合菌群为菌源,开展微生物厌氧降解煤产甲烷实验。通过额外添加2-溴乙烷磺酸钠(BES)抑制生物甲烷生成,促进煤生物厌氧降解代谢产物的积累;利用低温氮气吸附、有机溶剂萃取、气质联用(GC/MS)等方法,分析微生物降解作用下的煤孔隙结构和有机物组成变化规律。研究发现,微生物厌氧降解后,残煤总孔容与比表面积降低,孔隙分形维数D1(<2 nm)和D2(2~10 nm)增大。说明生物降解导致煤孔隙发育降低,孔隙表面粗糙程度和孔隙结构复杂程度增加。添加BES增强了微生物厌氧降解对煤孔隙的作用。同时,微生物厌氧降解后煤中可溶有机组成及含量发生显著变化,降解残煤中芳香族含氧衍生物和杂环有机物含量明显增加。添加BES促进更多新产生的可溶有机质滞留于煤中,尤其是芳香族含氧衍生物中的对甲酚。此外,煤中芳香族含氧衍生物含量与煤的总孔容和比表面积具有显著负相关性,而与煤孔隙分形维数D1和D2具有显著正相关性。以上研究结果表明,厌氧代谢产物在微生物降解对煤孔隙影响中发挥重要作用;微生物代谢产生的可溶有机质,尤其是芳香族含氧衍生物在煤中的滞留积累是微生物厌氧降解影响煤孔隙发育的主要途径。