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基于机器学习的埃达克质岩构造背景判别研究

地学前缘 2024年第4期31卷 417-428页

作者：张焕宝贺海洋杨仕教李亚林毕文军韩世礼郭钦鹏杜青南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024

埃达克质岩具有重要的地球动力学和金属成矿意义,其构造背景的准确识别为探讨区域构造-岩浆演化过程提供了重要依据。由于埃达克质岩源区、热源和岩浆产生机制的多样性,传统低维度地球化学手段在识别构造背景时存在局限性。随着地学数... 详细信息

埃达克质岩具有重要的地球动力学和金属成矿意义,其构造背景的准确识别为探讨区域构造-岩浆演化过程提供了重要依据。由于埃达克质岩源区、热源和岩浆产生机制的多样性,传统低维度地球化学手段在识别构造背景时存在局限性。随着地学数据的指数增长和人工智能的发展,机器学习为解决该问题提供了新方法。因此,本文将机器学习与地质大数据相结合,构建高精度埃达克质岩构造背景判别模型和可视化图解。文中收集了1.075条全球埃达克质岩主、微量地球化学数据,使用主成分分析和t分布-随机近邻嵌入等无监督学习方法进行高维数据降维,采用随机森林、支持向量机、人工神经网络和K近邻等机器学习方法进行数据训练,得出准确率为98.5%的高斯核支持向量机埃达克质岩构造背景判别器,并提出Ba-Sr/Nd图解,为汇聚板块边缘、板内火山活动和太古宙克拉通(包括绿岩带)3种构造背景判别提供依据。这项工作将拓展机器学习在埃达克质岩构造背景研究中的应用,为构造-岩浆作用研究带来新的思路。

关键词：埃达克质岩构造背景判别图解主、微量元素大数据分析机器学习

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微塑料对土壤生态系统的影响及修复技术

环境工程技术学报 2024年

作者：李信茹董翠敏石峰周民米屹东苏海磊刘雪松王凡凡魏源国家科技评估中心同济大学环境科学与工程学院环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院河海大学环境学院

由于农膜破碎、污水灌溉等活动，土壤中的微塑料含量与丰度正逐渐超越海洋，并成为土壤的主要污染源之一。土壤生物能吸收土壤微塑料，其中粮食作物中的微塑料能通过食物链进入人体，造成人体微塑料暴露风险，此外，土壤微塑料也会直接... 详细信息

由于农膜破碎、污水灌溉等活动，土壤中的微塑料含量与丰度正逐渐超越海洋，并成为土壤的主要污染源之一。土壤生物能吸收土壤微塑料，其中粮食作物中的微塑料能通过食物链进入人体，造成人体微塑料暴露风险，此外，土壤微塑料也会直接对土壤产生毒性。本研究概述了微塑料在土壤生态系统中的来源、迁移等环境行为，重点综述了微塑料对土壤生态系统的影响。结果主要包括以下几个方面：1.微塑料能通过土壤颗粒间的空隙、植物侧根裂缝及动物运动等在土壤环境系统中迁移转运。2）微塑料能影响土壤物理化学性质、植物生长发育、动物行为和微生物多样性。3）微生物和酶能降解土壤环境中的微塑料，并直接减少土壤系统中的微塑料，而生物炭可以减轻微塑料对土壤生态系统的毒性，三者均作为土壤微塑料修复技术的潜在选择。最后，提出了土壤微塑料未来可能的研究方向，以期为土壤微塑料的污染防治提供指导。

关键词：微塑料污染土壤植物动物微生物

EI/P25/Zr-MOFs异质结的构筑及催化产氢性能

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高等学校化学学报 2024年第3期45卷 94-102页

作者：牟迪吴海洋张楠琦安兆坤何漩张富青赵雷陈辉方伟杜星王大珩李薇馨武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 武汉工程大学化学与环境工程学院武汉430070

UiO-66-NH_(2)(NUO)因具有优异的水稳定性被用于光催化分解水制氢,但其制氢效率仍有待提升.本文在NUO前驱体溶液中加入2-(2-芴基)-4,5-1.溴二苯基-咪唑(EI)和二氧化钛P25,采用水热法合成EI/P25/NUO异质结.与单一Zr-MOFs和二元EI/NUO相比... 详细信息

UiO-66-NH_(2)(NUO)因具有优异的水稳定性被用于光催化分解水制氢,但其制氢效率仍有待提升.本文在NUO前驱体溶液中加入2-(2-芴基)-4,5-1.溴二苯基-咪唑(EI)和二氧化钛P25,采用水热法合成EI/P25/NUO异质结.与单一Zr-MOFs和二元EI/NUO相比,EI/P25/NUO异质结可见光驱动的光催化产氢速率可达6530.60μmol·g^(-1.·h^(-1.,分别为NUO和EI/NUO产氢速率的304倍和34倍.这是由于EI的引入可有效提高体系中光生载流子的浓度,电子传输层P25则可促进EI产生的光生电子向NUO间的转移,降低光生载流子的复合几率,从而进一步提升光催化分解水制氢性能.

关键词： EI/P25/NUO异质结光催化制氢电荷转移

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微塑料对土壤生态系统的影响及其修复技术

环境工程技术学报 2024年第3期14卷 732-741页

作者：李信茹董翠敏石峰周民米屹东苏海磊刘雪松王凡凡魏源同济大学环境科学与工程学院环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院国家科技评估中心河海大学环境学院

由于农膜破碎、污水灌溉等活动,土壤中的微塑料含量与丰度正逐渐超越海洋,并成为土壤的主要污染源之一。土壤生物能吸收土壤微塑料,其中粮食作物中的微塑料能通过食物链进入人体,造成人体微塑料暴露风险,此外,土壤微塑料也会直接对土壤... 详细信息

由于农膜破碎、污水灌溉等活动,土壤中的微塑料含量与丰度正逐渐超越海洋,并成为土壤的主要污染源之一。土壤生物能吸收土壤微塑料,其中粮食作物中的微塑料能通过食物链进入人体,造成人体微塑料暴露风险,此外,土壤微塑料也会直接对土壤产生毒性。概述了微塑料在土壤生态系统中的来源、迁移等环境行为,重点综述了微塑料对土壤生态系统的影响。结果表明:1.微塑料能通过土壤颗粒间的空隙、植物侧根裂缝及动物运动等在土壤环境系统中迁移转运;2)微塑料能影响土壤物理化学性质、植物生长发育、动物行为和微生物多样性;3)微生物和酶能降解土壤环境中的微塑料,并直接减少土壤系统中的微塑料,而生物炭可以减轻微塑料对土壤生态系统的毒性,三者均为土壤微塑料修复技术的潜在选择。最后,提出了土壤微塑料未来可能的研究方向,以期为土壤微塑料的污染防治提供指导。

关键词：微塑料污染土壤植物动物微生物

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基于挠性梁结构的电推进器推力测量方法研究

核技术 2024年第5期47卷 91-101页

作者：王洛麒郑金星刘海洋李飞孟东东陆玉东杜宜凡唐卓尧吴涛史佳明中国科学技术大学合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生... 详细信息

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生高温等离子体羽流,导致传统推力测试方法无法准确测量其推力。推进器推力的准确测量直接关系到航天器姿态以及轨道保持的控制精度,因此必须在地面测试中准确地测量推力。本文设计并搭建了一套基于挠性梁结构的推力测量平台,可以在高温环境下测量电推进器产生的推力。实验结果表明,以可变比冲磁等离子体火箭为例,在中心磁场强度0.2 T、质量流率为20 mg·s-1.工况下,实时测得电推进器推力为266.5 mN,证明了测量平台的可行性,为后续电推进器推力测量实验提供参考。

关键词：电推进器可控核聚变等离子体挠性梁推力测量

芽孢杆菌对鸡粪贮存中氨气排放的影响及其耐受pH、盐分和高氨的能力研究

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环境生态学 2024年第3期6卷 74-78,98页

作者：杜中安郭凡婧顾沈怡戴海洋李思函申卫收南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室、江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学雷丁学院江苏南京210044

畜禽养殖业是重要的氨气排放源,畜禽粪便贮存过程中排放的大量氨气会加剧空气污染。本研究通过鸡粪室内恒温培养,研究了接种分离筛选的芽孢杆菌对鸡粪贮存过程中氨气排放的影响,并对具有氨气减排效应的芽孢杆菌耐受pH、盐分和高氨的特... 详细信息

畜禽养殖业是重要的氨气排放源,畜禽粪便贮存过程中排放的大量氨气会加剧空气污染。本研究通过鸡粪室内恒温培养,研究了接种分离筛选的芽孢杆菌对鸡粪贮存过程中氨气排放的影响,并对具有氨气减排效应的芽孢杆菌耐受pH、盐分和高氨的特性进行了分析。结果表明,接种芽孢杆菌H1.1.和H2-6相对于不接种对照显著减少了氨气累积排放量,分别减少了8.34%和1..85%(p1.S rRNA测序和NCBI比对分析,H1.1.和H2-6均为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。菌株H1.1.和H2-6均能够在强碱、高盐分和高氨的纯培养条件下生长代谢。本研究将为利用芽孢杆菌减少畜禽粪便贮存过程中氨气排放提供新思路,为研发具有实用性的微生物菌剂提供菌种资源。

关键词：鸡粪粪便贮存巨大芽孢杆菌氨气排放耐受性

锂的圈层循环与资源富集过程:从高原盐湖到造山带伟晶岩

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岩石学报 2024年第2期40卷 591-604页

作者：陈晨闫庆贺章荣清李庆宽姜禾禾刘海洋秦占杰张西营孙卫东中国科学院海洋研究所深海研究中心青岛266071 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 云南大学地球科学学院昆明650500 南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院青海盐湖研究所青海省盐湖地质与环境重点实验室西宁810008 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源,前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水,而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物... 详细信息

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源,前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水,而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物源,因而探究富锂地壳的形成及其表生风化剥蚀对于理解盐湖与伟晶岩锂成矿至关重要。本文将从元素循环视角切入,结合内生高温-外生低温过程中锂的元素地球化学行为,梳理锂在俯冲带各圈层的循环过程,探讨富锂地壳的形成机制及其对高原盐湖与造山带伟晶岩锂资源发育的影响。研究发现:(1.俯冲板片对弧岩浆锂的物质贡献有限;(2)厚地壳环境下的弧岩浆具有更高的锂含量;(3)造山带富锂弧岩石的循环应是盐湖与伟晶岩锂成矿的重要控制因素。

关键词：锂循环盐湖 LCT伟晶岩造山地壳加厚大陆风化

中深层煤炭地下气化的气化腔安全宽度计算方法

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 183-193页

作者：东振任博陈艳鹏赵宇峰陈浩陈姗姗薛俊杰张梦媛易海洋吴瀚琦中国石油勘探开发研究院北京100083 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 华北科技学院建筑工程学院河北廊坊065201 中国石油天然气股份有限公司储气库分公司北京100101

煤炭地下气化是目前温度最高(超过1.00℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1.00 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注... 详细信息

煤炭地下气化是目前温度最高(超过1.00℃)的化石能源非常规开发方式,中深层(本文指埋深800~1.00 m)煤炭地下气化在提高气化压力、降低地质安全风险方面优势明显,科学预测气化腔安全宽度对保障气化稳定运行十分重要,由于目前基于可控注入点后退(CRIP)工艺的气化腔安全宽度计算方法尚未建立,为保证现场试验顺利实施,需要开展针对性研究。气化腔顶板“裸露”在气化腔后会受到高温影响,通过数值模拟方法研究了压应力约束条件下岩石内部热应力产生位置以及颗粒、基质热膨胀系数差异对热应力大小的影响规律,结合高温处理后的岩石电镜扫描结果,查明了高温下岩石热损伤机理。根据CRIP气化工艺造腔特点,建立了考虑高温影响的气化腔顶板薄板模型,结合“关键层”理论提出了气化腔安全宽度计算方法。研究表明:岩石热损伤是岩石物理化学反应与热应力互相促进、共同作用的结果,高温下岩石发生不规则变形,岩石热损伤引起的微观结构变化是导致岩石力学性质、物理性质变化的根本原因。岩石的最大拉张热应力出现在颗粒界面或热膨胀系数较小的颗粒中,颗粒与基质热膨胀系数比值在[0.01.1.时,最大拉张热应力随颗粒热膨胀系数减小而快速增加。泥岩加热到200℃时开始出现微裂隙;加热到400℃时裂隙发育更加明显,主要是沿颗粒边缘破裂;加热到600~800℃时,裂隙数量增多、尺寸变大;加热到1.00℃时,除出现较大裂隙外,还产生了大量孔隙;1.00℃时裂隙连通性明显增加,气孔发育较大。由于高温的影响,薄板模型的步距准数不再是定值,需要根据气化腔顶板热破坏范围与顶板硬岩层的空间位置关系确定具体数值。气化腔安全宽度受温度影响,在研究算例中,砂岩顶板在35、1.00℃时安全宽度计算结果分别为34.3 m和1..1.m,相差达58.9%,泥岩顶板在35、1.00℃时安全宽度计算结果分别为1..7 m和1..9 m,相差4.8%。最后从降低顶板垮落风险、有利于气化控制角度,提出了煤层纵向靶区位置的确定方法,当煤层厚度超过气化腔安全宽度一半时,建议将水平井纵向靶区设计在距离煤顶不超过气化腔安全宽度一半的位置。

关键词：煤炭地下气化可控注入点后退工艺气化腔热应力热损伤薄板模型步距准数安全宽度

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基于离散观测的随机系统非周期间歇控制

电光与控制 2022年

作者：汪海洋宋公飞南京信息工程大学自动化学院能源化工过程智能制造教育部重点实验室(华东理工大学) 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心

针对随机非线性系统的稳定问题，设计一种基于离散观测的非周期性间歇控制器，使得闭环随机系统均方指数稳定。与现有的间歇控制器不同，该间歇控制器是非周期的，且该控制器是基于离散时间状态观测的反馈控制器，而不是连续时间反馈。... 详细信息

针对随机非线性系统的稳定问题，设计一种基于离散观测的非周期性间歇控制器，使得闭环随机系统均方指数稳定。与现有的间歇控制器不同，该间歇控制器是非周期的，且该控制器是基于离散时间状态观测的反馈控制器，而不是连续时间反馈。然后给出指数稳定性的判据条件，根据稳定性判据条件设计间歇控制器，利用Lyapunov理论证明了随机非线性系统的均方指数稳定性，验证了判据条件的正确性。最后，通过数值算例证明了分析结果的有效性。

关键词：随机系统非周期间歇控制离散时间观测指数稳定