一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀;EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生物吸附剂应用于稀土元素提取及回收。

稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究

离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。

离子吸附型稀土矿电动开采技术初探

离子吸附型稀土矿是我国的特色资源,为全世界提供了90%以上的中、重稀土。然而,现有的离子吸附型稀土矿中铵盐原地浸出开采工艺存在环境污染严重、资源利用率低、开采周期长和滑坡地质灾害频发等问题,开发新一代高效绿色的离子吸附型稀土矿提取技术是国家稀土战略的紧迫需求。本文介绍了电动开采离子吸附型稀土矿的概念设想,并对电动技术的特点进行了初步探索。通过实验室土柱实验证实了电动开采离子吸附型稀土矿的可行性,结果表明:电动法稀土采收率高,约为同等条件下传统直接浸出方法的2倍。电动开采过程中,电压梯度对稀土回收有重要影响:电压梯度升高,稀土元素浸出速率提高,但同时电解强烈,导致阴极附近稀土元素沉淀含量增加,浸出液中稀土元素含量降低。其次,电动开采过程必须添加提取剂,提取剂起到增加体系导电性和交换解吸风化壳中稀土离子的作用。最后,结合电动过程阳极由于电解产生H^(+)的特点,本文还提出了采用碳酸钙作为复合提取剂成分的设想,起到了有效缓解土壤pH值变化,并释放钙盐的作用。

基于多条件反馈调节的车辆悬架分级控制

针对车辆悬架的传统控制系统难以兼容多个影响参数的问题,提出了一种基于多条件反馈调节的车辆悬架分级控制策略,该策略在PID控制系统的基础上引入了簧载质量加速度、非簧载质量加速度和路面激励这3个影响车辆悬架综合性能的因素。利用多个控制器分别组成了多个控制回路,选取簧载质量加速度作为主控制回路的控制因素对车辆悬架性能进行直接调节,选取非簧载质量加速度和路面激励作为2个辅助调节回路的控制因素,对主控制回路中PID控制器的控制参数进行二级调节,实现了多个控制回路的同时反馈控制,充分利用了影响车辆悬架性能的多个因素,使得车辆悬架PID控制器参数始终处于设定范围内的最优区间,能够更好地满足当前路面条件和行驶状态。仿真结果表明,在单凸起路面上,优化后控制系统的簧载质量加速度衰减到0的时间为0.8 s,相比于被动悬架和PID控制时间分别缩短了77.1%和60.0%;在正弦波动路面上,优化后控制系统的簧载质量加速度相比于被动悬架和PID控制分别降低了58.3%和35.1%。同时,在随机等级路面上簧载质量加速度、动挠度和动载荷也得到了明显改善,车辆的驾驶舒适性和行驶安全性得到了明显提高。

高速列车车厢板破拆试验研究

为了研究高速列车车厢破拆效果,以CRH380某车型车厢板为研究对象,利用7种破拆方式开展了破拆切割试验,并以切割速度为主要指标,对比分析各方法的效率及优缺点。结果表明:无齿锯(金刚石锯片)切割、氧乙炔焰切割、液压剪剪切高铁车厢板的效率极低,破拆无效;等离子切割、激光切割可以用于破拆车厢板,但是仪器笨重,不便于救援现场使用;砂轮无齿锯和双轮异向锯能够有效地完成切割与破拆工作,切割平均速度分别约为3.38、5.68 mm/s,切割边长60cm救援等腰三角形的平均耗时为532、317s,切割时产生大量的热量,锯片磨损严重。极端情况下,对于一般高速列车车厢破拆救援场景,建议优先采用砂轮无齿锯和双轮异向锯切割车厢。

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。

从矿物粉晶表面反应性到矿物晶面反应性——以黄铁矿氧化行为的晶面差异性为例

地球系统中各种矿物相的物理化学反应大多是从矿物表面或界面开始的。要揭示矿物表面反应性的本质,就需要从控制其反应性的表面结构入手。由于实验条件的限制,绝大多数关于矿物表面物理化学性质的研究主要采用粉晶作为研究对象。尽管粉晶方法在研究诸如硅酸盐、碳酸盐溶解和沉淀结晶等过程中被普遍采用,但这种基于矿物粉晶的研究方法还是有一定的不足。因为形成粉晶的破碎研磨过程会导致晶体高能面的出现,高能面所具有的高活性可能会加速其反应过程,应用于地球化学反应的计算结果就可能高估了实际的地球化学反应速率。本研究以黄铁矿表面氧化反应的晶面差异性为例,从晶面结构制约反应性的角度出发,重新审视了黄铁矿氧化的相关问题,弥补了传统"粉晶研究"中对黄铁矿氧化速率和氧化机理认识的缺陷。黄铁矿宽范围的氧化速率实测值很可能是由不同晶面间较大的反应性差异导致;水在黄铁矿的氧化过程中同时扮演着传递电子的催化剂和反应物的角色,也是黄铁矿氧化反应速控步(rate-limiting step)的核心物质。这些认识首次明确了黄铁矿不同晶面反应性差异的重要性,并提示我们应将传统表面矿物学的研究推向更为精确的晶面矿物学水平。这一从晶面角度考察发生在矿物表面的地球化学反应的研究方法可为构建更为精确的地球化学模型提供理论基础。

TGF-β诱导的linc01503促进食管鳞状细胞癌细胞的增殖、侵袭及EMT过程

目的:探讨长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)linc01503在食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell cancer,ESCC)组织和细胞中的表达及其对ESCC细胞增殖、侵袭及上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的影响。方法:选取2012年1月至2014年12月河北医科大学第四医院收治的119例ESCC患者的癌及癌旁组织标本,应用qPCR法检测ESCC组织及ESCC细胞系(Kyse150、Kyse170、Eca109、TE1和TE13)中linc01503的表达水平;分别用pGPU6-shRNAlinc01503转染、TGF-β1处理ESCC细胞,用qPCR法检测转染前后EMT相关基因及处理前后linc01503表达的变化,用MTS及Transwell小室法检测linc01503对ESCC细胞增殖及侵袭的影响。结果:linc01503在ESCC组织和细胞系中高表达(均P<0.05),ESCC组织中linc01503高表达与患者淋巴结转移、浸润深度、TNM分期有关联,并与生存期密切相关(均P<0.05)。TGF-β处理促进ESCC细胞的EMT过程,同时诱导linc01503表达明显上调。linc01503敲低明显抑制细胞的增殖及侵袭能力(均P<0.05),同时明显增加了E-cadherin的表达而降低了N-cadherin、vimentin基因的表达(均P<0.05)。结论:linc01503作为TGF-β的下游效应基因之一,促进了ESCC细胞的增殖、侵袭及EMT过程。

基于生物信息学分析的食管鳞状细胞癌关键枢纽基因的筛选及验证

目的:采用多种生物信息学分析工具,筛选与食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)发生发展相关的枢纽基因(Hub gene),并分析其生物学功能。方法:选取GEO食管鳞状细胞癌芯片数据GSE100942为研究对象,采用GEO2R软件对数据进行处理和分析,筛选差异表达基因,并通过生物信息学工具DAVID、String、Cytoscape构建差异表达基因的蛋白互作网络并筛选Hub基因;应用GO及KEGG进行生物功能富集分析;同时通过网络工具MiRDB寻找可能调控Hub基因的miRNA,并构建Hub基因-miRNA调控网络;利用GEPIA在线分析工具对筛选基因的表达和患者生存情况进行验证。结果:分析GSE100942芯片数据共筛选出1229个表达差异达2倍以上及223个表达差异达4倍以上的差异基因,以及在食管癌组织中表达均上调的20个Hub基因;功能富集分析显示这些差异基因主要富集到了癌症相关通路,并主要参与了细胞分裂及有丝核分裂等生物学过程;从Hub基因进一步鉴定了DLGAP5、BUB1B、TPX2、TTK、CDC20、CCNB2、AURKA、DEPDC1为食管鳞状细胞癌相关的8个关键Hub基因,他们参与了细胞增殖、细胞周期、信号通路等重要生物学过程。通过构建的miRNA调控网络分析,鉴定了CEP55、ECT2、NEK2、DEPDC1及NUSAP1等5个Hub基因受该网络高度调控。结论:基因芯片结合生物信息学方法能够有效分析与食管鳞状细胞癌发生发展相关的差异表达基因,筛选出的20个Hub基因和其中的8个关键基因可为进一步研究食管鳞状细胞癌发病的分子机制及分子标志物的筛选提供理论指导。

EB病毒感染相关性紫癜肾炎后急性肾损伤中医证型分布情况及相关指标联合检测的诊断价值

目的分析EB病毒感染相关性紫癜肾炎后急性肾损伤患儿中医证型分布情况及尿液中L-FABP、NGAL、IL-8联合检测的诊断价值。方法为前瞻性病例对照研究,选取医院收治的102例EB感染相关性紫癜性肾炎患儿作为研究对象,根据是否并发急性肾损伤,分为对照组(无急性肾损伤)与观察组(并发急性肾损伤),统计两组中医证型分布情况,检测6h尿L-FABP、NGAL、IL-8水平,并对结果进行分析。结果(1)中医证型分布:对照组患儿前三位中医证型为风热伤络型(36.2%,21/58)、血热妄行型(24.1%,14/58)、湿热内蕴型(19.0%,11/58),观察组为湿热内蕴型(38.6%,17/44)、风热伤络型(20.5%,9/44)、血热妄行型(18.18%,8/44)观察组中湿热内蕴型患儿明显高于对照组,差异存统计学意义(P<0.05);(2)临床指标方面:紫癜性肾炎后急性肾损伤患儿的血SCr、IL-8、尿NGAL及尿KIM-1明显高于对照组,GFR显著低于对照组,差异均存统计学意义(P<0.01);(3)诊断效能比较:患儿6 h尿KIM-1、尿NGAL及IL-8联合检测效能最高,明显高于其他单一指标的诊断效能,灵敏度为90.91%、特异度为91.38%,阳性预测值为88.89%,阴性预测值为92.98%;(4)相关性分析:血SCr与6 h尿KIM-1、尿NGAL、IL-8呈正相关(P<0.01),GFR与6 h尿KIM-1、尿NGAL、IL-8呈负相关(P<0.01)。结论EB病毒感染相关性紫癜肾炎后急性肾损伤患儿以湿热内蕴为主要中医证型,而尿液KIM-1、尿NGAL及IL-8的联合检测对其早期诊断具有重要意义,可在临床中应用。

诱导成矿学:一门亟待建设的新兴交叉学科

矿产资源是人类社会发展的重要物质基础,绝大部分矿产属于不可再生资源,因此,迫切需要新的思路和方法实现矿产资源增储和高效绿色开发。本文提出创建一门新兴交叉学科--“诱导成矿学”的基本设想,该学科主要研究如何利用人工干预手段,加速并控制成矿元素的活化、迁移与富集,使得当前技术经济条件下不具开采价值的矿物岩石、低品位矿石以及尾矿、工业废弃物等转化为具有一定经济价值的矿产资源。“诱导成矿学”以岩石学、矿物学、矿床学、地球化学和构造地质学等地质学主要分支学科为基础,融合化学、生物学和环境科学等学科的新进展,旨在表生成矿人工调控和人类世矿产再造两个研究领域对矿产资源的增储和开发提出变革性思路和方案。

既有运营地铁车站结构下换乘节点施工方案比选研究

为保证换乘节点施工安全,结合深圳地铁石厦站换乘节点实际情况,对可能出现的施工风险进行分析,提出应对风险的施工方案,并采用数值方法对不同施工方案进行分析比选。数值结果显示:换乘节点开挖前注浆封闭止水,采用小导洞注浆+台阶法+临时仰拱分层、分块开挖等综合方案施作换乘节点是合理的。现场对既有结构的自动化监测数据显示,施工过程中3号线车站负2层中板最大竖向位移为5.6mm,车站既有地下连续墙最大深层水平位移仅为0.6mm,既有结构变形均远小于监测预警值。

CMF在混合动力系统设计中的应用研究

CMF设计能够有效增强混合动力系统的视觉象形,提升产品品质,实现美观性和功能性的统一。文章利用CMF设计原理,基于混合动力系统CMF设计现状及存在问题,梳理混合动力系统CMF设计思路,为混合动力系统的工业设计提供新的设计方向,并结合行业特征及产品特征,总结CMF设计原则、设计流程等,提出适用于混合动力系统的CMF设计原则、设计思路及评价体系。

高温高盐油藏表面活性剂研发与试验

化学驱技术是油田开发进一步提高采收率的重要手段,但在90℃以上的高温高盐油藏中面临挑战。针对大港油田南部高温高盐油藏特征,研制了耐温抗盐的原位乳化表面活性剂产品BJ-G-77。该产品不仅能够降低油水流度比,而且还具有较好的洗油能力,因此可以驱替更多残余油。原位乳化表面活性剂是由高浊点的非离子表面活性剂组合和乳化增粘组分复配而成。性能评价结果表明,0.3%BJ-G-77水溶液能使油水界面张力降低至10-3mN/m数量级,同时具有优异的乳化增粘和抗吸附性能。室内单岩心物模实验在水驱基础上提高采收率16.9%;渗透率级差为3的并联岩心驱油实验结果表明,BJ-G-77溶液能够降低油水流度比,进一步提高采收率20.3%。该产品在W27断块官77-60井组进行了现场试验,油井见到明显的增油降水效果。现场试验表明,原位乳化驱油表面活性剂应用于高温高盐油藏可以提高采收率。该表面活性剂的开发为其他不同油藏提高采收率、开发系列化产品及扩大储层适应性提供了指导。

高纯石英砂制备技术研究现状

石英是一种硬度大、耐高温、耐腐蚀等物化性能优异的基础材料,在一些高新科技领域被广泛使用。高端石英产品对于石英砂的品质有很高要求,因此深入研究高纯石英砂的制备技术对于我国科技的发展意义重大。本文概述了高纯石英砂的制备工艺,并为其发展提供建议。

精神残疾患者中长期预后的相关因素

目的:探究精神残疾患者中长期预后的相关影响因素,为其中长期预后康复提供一定的科学依据。方法:回顾性收集2016年1月至2018年12月在某院就诊并出院的精神残疾患者病例资料,出院3年后对所有患者进行1次随访,预后情况分为预后良好组和预后不良组;分析两组组间差异,并采用Logistic回归分析影响精神残疾患者预后的独立相关因素。结果:精神残疾患者中长期预后情况良好和不良组间差异比较发现,首次发病年龄、WHO-DASⅡ评分、婚姻状况、职业、受教育程度、居住地、经济条件、吸烟史、多次住院(≥2次)、残疾等级等差异有统计学意义(P<0.05),进一步Logistic回归分析发现,“首次发病年龄”的OR值为0.978(0.963~0.994),“未婚”的OR值为2.247(1.431~3.528),“初中”的OR值为0.619(0.387~0.990),“高中”的OR值为0.516(0.302~0.882),“大专及以上”的OR值为0.385(0.185~0.798),经济条件为“差”的OR值为5.765(2.155~15.424),“多次住院(≥2次)”的OR值为1.905(1.328~2.735),残疾等级为“三级/四级”的OR值为0.264(0.179~0.390)。结论:较小的首次发病年龄、未婚、较低的受教育程度、较差的经济条件、多次住院(≥2次)、较高的残疾等级是精神残疾患者中长期预后质量的危险因素,需要对此类患者加强关注和随访。

母岩特征对上犹复式岩体中风化壳离子吸附型重稀土矿形成的制约

近年,在赣南加里东期上犹复式花岗岩体风化壳中首次发现了离子吸附型重稀土矿,这一找矿突破受到广泛关注,但其成因机制尚不清楚。本文对上犹复式岩体中产出重稀土的剖面中的基岩开展了岩相学、矿物学、元素地球化学及锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究。结果显示,重稀土矿的风化母岩为中细粒黑云母花岗岩‒强绢云母化黑云母花岗岩,(含)稀土副矿物主要为磷灰石、锆石、磷钇矿等,均富中重稀土元素。新鲜基岩的主量元素具高硅、富钾特征;稀土元素总量(∑REE)为258μg/g,LREE/HREE为0.84,稀土元素配分模式整体以富重稀土为特征,具强烈的Eu负异常;微量元素亏损Ba、Sr、Ti、Nb、P,相对富集Rb、U、Ta、Y,这些特征与上犹复式岩体中的晚期侵入体——陡水岩体的地球化学特征相似。锆石U-Pb年龄结果为412.7±1.2 Ma,成岩时代与陡水岩体一致,也证实重稀土的成矿母岩为上犹复式岩体中的晚期侵入体。对比重稀土剖面的蚀变基岩和新鲜基岩发现,蚀变形成的强绢云母化花岗岩稀土总量显著降低至46~140μg/g,而且主要(含)稀土的副矿物磷灰石发生分解,形成次生的磷钇矿、独居石等耐风化矿物,表明基岩的蚀变不利于后期的风化成矿。通过研究指明了在上犹复式岩体中呈岩株、岩枝产出的晚期侵入体的风化壳为重稀土矿找矿范围。

运营线路下预留换乘节点施工技术研究

换乘节点施工对既有线路的运营可能造成较大影响,但是这方面研究较少。以深圳地铁石厦站的换乘节点工程为研究背景,分析施工过程中可能出现的风险,并提出应对施工方案,并结合自动化监测数据进行分析。现场监测结果表明,采用开挖前注浆封闭止水及洞内开挖时补注浆,分层和分块开挖,以及小导洞注浆+台阶法+临时仰拱的施工方法可行。这种方法开挖耗时少,能做到及时封闭,可有效减少既有车站沉降。换乘节点开挖引起既有结构变形控制在安全范围内,保证既有结构安全运营。

富稀土副矿物的风化特征及其对稀土成矿过程的影响--以广东仁居离子吸附型稀土矿床为例

广东仁居石英闪长岩为燕山期钙碱性长英质岩浆岩,稀土总量为332~338μg/g。石英闪长岩中副矿物榍石的平均稀土总量约为10309μg/g,以其3.29%含量提供全岩52.7%的稀土,因此榍石在风化过程中的行为是离子吸附型稀土矿床中稀土富集成矿的关键。岩相学研究表明,仁居石英闪长岩风化过程中矿物风化顺序为:氟碳钙铈矿→(榍石→磷灰石)/(黑云母/角闪石→斜长石)→钾长石→磁铁矿→石英→锆石。由于榍石和磷灰石的抗风化能力与黑云母和斜长石相近,它们在半风化–全风化层发生溶解,所释放出的稀土元素易于被黏土矿物吸附,因此榍石和磷灰石分解是风化壳中离子吸附态稀土元素的主要来源。稀土元素主要富集于风化壳的全风化层上部5~15 m,稀土总量为504~813μg/g。由于原岩中稀土主要赋存于榍石之中,因此风化壳的稀土配分很大程度上继承了榍石的轻稀土富集特征。研究表明,热带–亚热带地区风化壳基岩中原生矿物的风化顺序和主要富稀土副矿物的抗风化能力是制约离子吸附型稀土矿床中稀土富集成矿的关键因素。

定向耦合器在天线隔离度测试中的应用

飞机机载天线之间可能会因电磁能量互相耦合而产生电磁干扰,天线隔离度测试是验证机载天线布局设计的重要手段之一。根据定向耦合器性能参数定义,通过测量定向耦合器耦合端口和隔离端口的功率值计算出发射天线的净输入功率和接收天线的净输出功率,从而得到天线隔离度。通过机上测试,这种隔离度测试方法简便快捷、稳定可靠,试验结果准确有效。