脑科学素养干预对教与学影响研究

脑科学素养指对大脑运作原理的理解和辨识神经迷思(被曲解的脑科学知识)的能力。培养脑科学素养有助于我们理解教与学过程,对促进教育教学有重要意义。本研究遵循PRISMA协议,对脑科学素养干预研究开展系统综述。研究发现,在接受脑科学素养训练后,1)教师教学策略得到优化,教学技能得到提升,师生关系和教学态度均有积极变化;2)学习态度和行为表现有所改善。研究最后探讨了提升脑科学素养的教育模式和策略,以及脑科学素养干预研究存在的问题,如长期追踪研究不足、缺乏定量数据支持及对高等教育教师干预研究缺失等。未来线上干预研究和新兴脑科学技术接受度研究将成为新的研究方向。

1976—2020年黄河入海口滩区水体演变过程及淹没风险识别

黄河流域生态保护和高质量发展已成为国家战略,对黄河入海口滩区水体范围进行动态监测研究,避免水体演变所衍生出的潜在淹没风险具有重要意义。通过获取长时序丰水期Landsat系列遥感卫星影像数据集,采用基于决策树的多指数陆表水体提取方法,获取黄河入海口滩区1976—2020年10个研究时点的最大水体范围,并通过叠加分析计算各个区域历史淹没频次,进而识别城镇村庄居民点和采矿用地淹没风险。研究结果表明,10个研究时点中被淹没5次以上的区域为463.7 km 2,以2015年共631个城镇村庄居民点和采矿用地为例,低淹没风险413个,中淹没风险52个,高淹没风险20个。黄河入海口滩区城镇村庄居民点等建设用地应明确迁建需求,科学迁建选址,完善基础设施。

西藏自治区建材类非金属矿山与社会经济的相关性分析

该文以西藏自治区为研究对象,利用卫星遥感技术取得的调查监测成果,探索性地将市级行政单元的建材类非金属矿山压占损毁土地情况、矿山环境恢复治理情况、采场挖损规模与地区生产总值、人口、区划面积、人口密度等社会经济典型要素进行相关统计分析。结果显示,地区生产总值或人口密度越高的地区,建材类非金属矿产资源开采规模越大,该结论为在我国西部省份预测一定区域内建材类非金属矿山开采规模及今后实现建材类非金属矿山地质环境与社会经济建设和谐发展提供了研究基础。

全国废弃露天矿山采矿用地分布状况与存在问题

为客观获取矿山环境基础数据,采取遥感数据与多源数据相结合、计算机自动信息提取与人机交互解译相结合、室内综合研究与实地调查相结合的技术路线,开展了全国废弃露天开采矿山的采矿损毁土地、生态修复土地监测。2022年遥感监测查明:全国废弃露天矿山采矿用地面积约82.74万hm^(2),占全国陆域面积的0.86‰,主要分布在内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、河北省、山东省、黑龙江省等省(自治区)。其中,采矿损毁土地面积约50.74万hm^(2),生态修复面积约32.00万hm^(2),生态修复率38.68%。废弃露天矿山采矿用地占用基本农田2.63万hm^(2),占总面积的3.18%;位于生态红线内的全国废弃矿山露天采矿用地面积8.09万hm^(2),占总面积的9.77%。全国与第三次全国国土调查(采矿用地)吻合的废弃矿山露天采矿用地面积累计30.13万hm^(2),占总面积的36.42%。初步分析了全国废弃矿山露天采矿用地情况、废弃矿山采矿用地占用基本农田情况、生态红线内的废弃矿山采矿用地情况、废弃矿山环境恢复治理土地等遥感工作现状及存在问题,提出对策建议。

时空克里金评估河套灌区土壤盐分时空格局

区域土壤盐分时空变异性大,采用经典统计和地统计方法无法准确判断取样时间不规则、空间位置不一致的土壤盐分的时空变化趋势。本文以内蒙古河套灌区隆胜研究区68个监测点0~1.8 m土壤剖面4582个土壤盐分数据为基础,利用时空地统计方法分析区域土壤盐分时空变化特征,比较时空克里金较传统空间克里金插值的精度提升效果,并验证时空地统计方法在监测点减少50%情况下预测区域盐分时空动态的能力。结果表明:(1)该研究区土壤盐分空间变异系数的变化范围是0.43~1.14,为中强变异,0~0.6 m根系层生育期积盐、非生育期脱盐,0.6~1.8 m土壤剖面生育期脱盐、非生育期积盐、农田土壤盐分有明显的季节性规律。(2)和度量模型能较好拟合盐分时空经验半方差,各层土壤盐分预测值和观测值间的均方根误差RMSE均小于0.21 dS·m^(-1),较传统空间克里金的RMSE小0.02~0.09 d S·m^(-1)。(3)采用该方法在减少50%监测点情况下确定的土壤盐渍化分布与所有取样点确定的结果一致性较高,0~0.6 m和0.6~1.2 m土壤盐分面积间的相对误差MRE分别为-13.20%和-8.35%,RMSE为466.67hm2和494.43 hm2,决定系数R2为0.79和0.72。时空克里金同时利用了土壤盐分时间和空间上的更多信息,实现了稀疏盐分监测点数据集土壤盐分时空动态的精确估计,可极大提高区域土壤盐分时空格局监测的效率。

海南省国家级海洋自然保护区2016—2020年人类活动影响遥感监测与评价

自然保护区是人类保护生物多样性、改善生态环境质量的有效手段,但频繁的人类活动威胁了保护区的生态系统质量和稳定性。为了研究遥感手段评价保护区人类活动影响,以海南省东寨港、铜鼓岭、三亚珊瑚礁和大洲岛4个国家级海洋自然保护区为研究区,以2016—2020年覆盖研究区的高空间分辨率遥感影像为数据源,通过影像预处理、建立分类体系和解译标志、人机交互解译等,获取保护区内人工与自然因子转变信息。通过收集地形、气象等数据,综合考虑人类活动特征和区域生态敏感性等因素,选择地形、气象、用地类型3类11个评价因子建立人类活动影响评价指标体系,采用层次分析法建立评价模型对保护区内人类活动影响程度进行评价分级,得到严重影响区、中度影响区、轻度影响区、无影响区的分布结果,对结果进行分析得出遥感监测与评价结论。结果表明,2016—2020年间,东寨港自然保护区人类活动扰动较大,但有逐渐减少的趋势,严重、中度影响区分布在北部北港岛,轻度影响区分布在保护区边缘地带,均为村庄建设活动侵占林地;铜鼓岭自然保护区虽有人类活动扰动,但整体保护较好,严重、中度影响区分别位于东部石头公园、北部铜鼓岭景区,主要为旅游、交通设施建设侵占林地,轻度影响区位于西部淇水湾沿岸,主要为房地产开发侵占林地;三亚珊瑚礁自然保护区人类活动扰动强烈,但有逐年减少的趋势,鹿回头半岛—榆林角片区人类活动影响剧烈,旺盛的旅游地产开发损毁大量林地,轻度影响区位于西瑁洲片区,岛屿北部居民区建设造成林地损毁;大洲岛自然保护区内未发现有人类活动造成的地表覆盖变化。研究结果可为海南省国家级海洋自然保护区的治理和保护提供科学依据。

基于长时间序列RUE的安太堡煤矿排土场变化遥感监测研究

安太堡煤矿是中国西北地区较大的露天煤矿,其排土场修复模式较为典型。本文基于GEE平台,查明了安太堡煤矿各排土场生长季平均植被降水利用率(rainfall utilization efficiency,RUE),并分析了其在人工管护、自然波动和自然稳定阶段的时空变化规律、变化稳定程度和变化趋势。研究表明:修复全周期中各排土场RUE值总体呈波动增加趋势,且增加趋势区域面积占比均大于87%;RUE变异系数均值均大于0.2,波动程度较大且高波动区域面积占比均大于99%。短阶段中各排土场RUE值逐渐增加,RUE高值范围不断扩大;内排土场、南排土场和西排土场RUE增加趋势区域面积占比、RUE变异系数值、高波动区域面积占比呈先减小后增大变化规律;西扩排土场以上指标一直减小仍需进一步监测。研究区恢复效果明显且证明了RUE应用于排土场修复监测的有效性。

河套灌区井渠结合膜下滴灌土壤盐分演化规律

针对内蒙古河套灌区井渠结合的问题,基于SaltMod模型建立井灌区和渠灌区水盐均衡模型,并引入含水层侧向交换量对模型进行改进,利用隆胜井渠结合试验区15 a水盐观测资料对改进的模型进行率定和验证,采用验证后的模型分析了隆胜井渠结合区在现状条件下以及在井渠结合膜下滴灌推广实施后区域的土壤盐分演化规律。结果表明,现状条件下隆胜井渠结合区土壤盐分基本稳定,尤其是渠灌区根系层盐分基本稳定,保持在较低水平,可以在长时期内满足作物生长的需求。当推广井渠结合膜下滴灌后,井灌区的生育期灌溉定额和地下水埋深对其灌溉用地根系层土壤盐分积累的影响较小,而地下水矿化度与秋浇频率的影响较大。对于井灌区,建议采用黄河水2年1次进行秋浇压盐,可以长期将土壤全盐维持在3 g/kg以下,以满足作物生长需求。

高分遥感技术在西昆仑大红柳滩—俘虏沟地区地质找矿中的应用

在西昆仑大红柳滩—俘虏沟地区,以WorldView-2高空间分辨率数据为主要信息源,在标准影像图制作基础上,针对性地进行图像增强处理,突出相关控矿要素和矿化信息,开展地质矿产遥感解译;利用ASTER数据开展矿化蚀变有关的遥感异常信息提取,配合适量的野外调查验证,发现了4种极具找矿前景的矿化带类型:(1)大红柳滩(含稀有金属)花岗伟晶岩带1处;(2)大红柳滩层控型铁多金属矿化带1处;(3)俘虏沟燕山期花岗岩有关热液脉型铁、铅、银、铜矿化区1处;(4)俘虏沟层控型含铜铅锌银的菱铁-赤铁矿矿化带4处;通过遥感综合分析,圈定遥感找矿靶区11处,其中A级遥感找矿靶区5处、B级遥感找矿靶区3处、C级遥感找矿靶区3处,为后续区域地质矿产调查项目规划部署和矿产资源勘查评价提供依据。因此,高分遥感技术在西昆仑地区矿产地质综合调查中作用显著,可实现找矿工作的快速突破,值得在相同或类似区域进一步推广应用。

造粒飞灰沥青混凝土路面利用的地下水环境风险评估

由于飞灰的主要成分与粉煤灰、高炉矿渣等非常接近,用于沥青混凝土路面中具有良好的发展前景。但飞灰中含有的重金属等有害物质对路面周围的环境影响不容忽视。通过对飞灰沥青混凝土采用水槽浸出试验得到重金属的长期累积释放量,并构建出重金属渗入地下水的迁移扩散模型,对道路中重金属进入地下水进行环境风险评估,最后根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)推算出沥青混凝土路面中重金属的有效量限值。结果表明:As、Cr的致癌风险值分别为2.26×10^(-10)、2.33×10^(-10),Zn、Cd、Hg的非致癌危害商分别为4.17×10^(-7)、2.43×10^(-7)、7.22×10^(-6),分别未超过风险表征限值10^(-6)与1;造粒飞灰沥青混凝土路面中Cr、Zn、As、Cd、Hg的有效量限值分别为25.46、279.83、1.10、12.19、0.07mg/kg。

螯合剂固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的机理研究进展

填埋是目前处理生活垃圾焚烧飞灰的主要方式之一,然而飞灰中重金属随渗滤液浸出会对环境产生污染隐患,药剂固化飞灰中重金属是主要预处理方式.其中,化学药剂中的螯合剂类对飞灰中重金属的固化效果较好,国内外使用广泛.本文通过对比多种有机螯合剂的重金属固化率发现,具有不同官能团(醛基、羟基、羧基、磷酸官能团和含硫基官能团)的螯合剂的固化效果有明显差异,其中含有磷酸官能团和硫基官能团的螯合剂对飞灰中重金属的固化效果普遍优于含醛基、羟基、羧基官能团的螯合剂.因此,可根据填埋场渗滤液的酸碱性,通过添加羧基、羟基或磷酸官能团改性有机螯合剂,使填埋场渗滤液达到中性.同时,螯合固化体形成正四面体结构最为稳定,可以降低飞灰中重金属浸出率,减少填埋场污染隐患.

某尾矿资源化处置与综合利用研究

为解决某尾矿堆存和对环境潜在的污染问题,对该低品位尾矿进行了资源化处置与综合利用技术研究。根据尾矿工艺矿物学研究结果,进行了可利用有价元素及有用矿物综合回收研究、尾矿深度除杂试验研究、多功能矿物硅肥的制备技术研究。确定了适合该尾矿性质的"浮磁重梯次回收有用矿物-尾矿制硅肥"的工艺技术路线,在回收利用有价元素基础上,使难利用的尾矿资源变成了铜精矿、硫钴精矿、铁精矿、云母精矿与硅肥产品,实现了尾矿资源化及减量化。

垃圾焚烧飞灰添加对沥青铺路烟气苯系物释放的影响

为探究垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)添加对沥青铺路烟气中苯系物的影响,实验室模拟研究了不同的温度区间(50~80、80~145、145~165、165~200、200℃恒温)及飞灰添加量(质量分数分别为0、3.0%、4.0%、5.0%)条件下,沥青烟气中苯系物的释放规律。结果表明:温度对苯系物的释放有显著的影响,苯系物释放浓度随着温度的增加而增加,在50~80、80~145、145~165、165~200℃及200℃恒温5个温度区间内苯系物的平均浓度较上一区间分别增加了1.02、2.22、0.50、1.08倍。实验中飞灰的添加对沥青烟气中苯系物的释放浓度无显著影响,但对各单体影响不同。当飞灰添加量为3.0%时,苯、乙苯、二甲苯(间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯)、三甲苯(1,3,5-三甲苯、1,2,4-三甲苯、1,2,3-三甲苯)释放浓度增加了16.78%、20.65%、37.69%、9.72%,随着飞灰添加量的继续增加其浓度增幅逐渐减少。

黄河源区矿山开发生态受损识别诊断

研究目的:基于遥感技术识别诊断黄河源区矿山开发造成生态环境问题以及生态系统结构和功能受损状况,以期为黄河源区生态环境保护提供科学依据。研究方法:高分辨率遥感解译、实地调研、空间统计分析。研究结果:(1)矿山露天开采,尤其是煤矿、建筑用砂采场以及煤矸石堆放是造成黄河源区重要生态系统结构和功能受损的主要驱动因素。源区范围内60.40%的历史遗留废弃矿山持续威胁黄河源区生态安全。(2)矿业开发主要造成黄河源区高寒草地生态系统受损,受损面积占比51.59%,严重威胁源区水源涵养及生物多样性保护功能。(3)矿业不合理开发造成黄河干支流两岸10 km范围、三江源国家级自然保护区、三江源草原草甸湿地生态功能区、祁连山冰川与水源涵养重要生态功能区等生态敏感区域水源涵养及生物多样性保护生态功能受损,生态廊道效应减弱。研究结论:在查明黄河源区矿业开发现状特征基础上,识别诊断矿业开发造成源区生态受损和退化状况是维护黄河源区生态安全,促进黄河流域高质量发展的关键基础。

攀西地区某典型铜矿尾矿资源化技术研究

为解决攀西地区某典型尾矿资源化利用问题,对该低品位尾矿进行了综合回收利用研究。基于尾矿工艺矿物学研究结果,研发了适合该尾矿性质的“浮磁重梯次回收有用矿物—尾矿制硅肥”的工艺技术路线,在回收利用有价元素基础上,使难利用的尾矿资源变成了产率11.78%、K_(2)O品位7.77%、回收率25.92%的云母精矿和有效硅含量40%以上的硅肥产品,尾矿减少64.66%,实现了尾矿资源化及减量化。

矿区生态环境定量遥感监测研究进展与展望

矿区生态环境的科学有效监测是矿区生态环境保护与治理的前提,对于促进生态文明建设具有重要意义。遥感技术已经成为矿区生态环境监测的重要手段,特别是近年来遥感技术在数据、算法、算力方面的迅速发展极大地促进了国内外矿区生态环境定量遥感监测研究的进步,涌现出了一系列优秀的研究成果。从矿区地表要素类型识别以及矿区植被、土壤、水体、大气、生态系统的参数反演与监测方面归纳和剖析了矿区生态环境定量遥感监测的研究进展。结果表明:新兴遥感数据的应用提升了监测的时空分辨率,矿区地表要素识别以及参数反演方法得到了优化改进,提升了识别和反演的精度;深度学习和遥感云计算平台在矿区应用中崭露头角。但是也存在一些不足:①深度学习在矿区地表要素识别的应用尚未完全展开,缺乏矿区遥感地表分类体系标准与大规模高分样本库,矿区地表要素识别的自动化与智能化水平有待提高;②矿区定量遥感参数反演的广度有待拓展,反演与监测方法研究有待深入;③矿区多要素参数的中高分辨率、长时序、高频次同步观测与协同分析的研究还相对缺乏。在此基础上,对未来的研究方向进行了展望:①构建矿区遥感地表分类体系与大规模高分样本库,跟踪最前沿的深度学习算法,实现矿区地表典型要素的高精度识别;②研究矿区场景下的定量遥感物理机理建模方法,拓展遥感反演的矿区要素参数,提升反演方法的精度和稳定性;③融合矿区多源大数据,实现参数的中高分辨率、长时序、高频次的体系化同步定量遥感反演与监测。

季节性冻融土壤盐分离子组成与冻结层盐分运移规律研究

该文对冻融过程中土壤盐分离子组成及冻结层盐分运移规律进行研究,在内蒙古河套灌区永联试验站开展了冻融期土壤水盐及其离子成分监测试验,分析了冻融期地温、冻结层深度、地下水埋深与水质、土壤含水率、土壤盐分及离子组成的变化规律,通过离子相关性分析确定了土壤盐分运移的主控离子成分和盐分类型,进一步利用二元水盐体系相图探讨了冻融期主控盐分的运移规律。结果表明:冻融期地温梯度变化主要发生在0~1.0 m范围土层中,地下水埋深在冻融期变化趋势为快速增大-缓慢增大-减少,地下水矿化度均值在融化期显著降低;研究区地下水中变异性最大的离子为Na^+、Cl^-和SO4^2–,土壤盐分运移和扩散是地下水矿化度变化的主要原因;土壤中Na^+、Cl^–与SO4^2–与含盐量相关系数高于0.9,冻融期土壤盐分浓度变化的主控盐分类型为氯化钠和硫酸钠;冻结层积盐或者脱盐取决于土壤盐分梯度和不同盐分的共饱和点,研究区最大氯化钠浓度(质量分数1.55%)和最大硫酸钠浓度(2.01%)均低于各自的共饱和点,当冻结前土壤溶液浓度梯度为正(从上到下浓度增大)时,冻结层易积盐,反之冻结层主要表现为脱盐。研究对阐明冻融期冻结层盐分累积规律的成因具有重要意义。

合成孔径雷达遥感地质应用综述

合成孔径雷达(synthetic aperture Radar,SAR)凭借其全天时、全天候的对地观测能力以及独特的穿透成像特性,在热带雨林及沙漠等典型覆盖地区遥感地质调查中得到了广泛应用。通过阐述地质体微波散射机理,详细总结了SAR在地质考古、岩性识别、地质构造探测和矿产勘查等应用领域的国内外研究进展;介绍了多源影像融合技术在国内外雷达地质调查中的应用情况,并结合项目实例对其重要作用进行了分析。虽然雷达技术受影像自身特点、处理技术以及数据源等问题的制约,在国内地质调查中的应用水平依然较低,但随着软硬件技术的发展,雷达遥感技术在国内地质应用中的作用也将愈发重要。

非饱和坡面水分与氮素迁移耦合模型与应用

目前对坡面径流氮素流失的研究以解析方法为主,难以描述坡面不同位置水分及氮素的变化情况,且较少关注水分入渗造成的氮素迁移。为了描述非饱和坡面上的降雨-径流-入渗及氮素迁移过程,该文构建了坡面尺度数值模拟模型。对于水分入渗,采用运动波方程描述坡面产流过程,采用Green-Ampt公式描述坡面入渗过程。对于氮素迁移,将研究区离散,采用混合层理论对每个离散区域建立质量平衡方程。通过与坡面水分、氮素运移试验数据的对比验证了本模型的正确性。开展室内土槽坡面径流试验,观测数据与数值模拟结果的对比表明,本模型水分、铵态氮、硝态氮计算相对误差分别小于15%、5.5%和32%,质量误差均小于0.02%,验证了本模型较好的计算精度和质量误差控制。

基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。