未来10大高风险高回报的新技术

世界经济论坛全球事务理事会发布了一份关于信息技术的新报告,其中提到了10项有可能对全社会造成重大影响的新技术。这10项新技术涵盖了科学、医学、能源、制造、交通和电子等众多领域,理事会的报告简要说明了那些新技术将如何影响和改变我们的生活。     

中国页岩气开采不容易

在美国,储量巨大的页岩气资源的发现已经给该国的能源使用带来了巨大的影响：页岩气促使美国由煤炭向天然气转变并帮助减少温室气体的排放。据估计,中国拥有更多的页岩气。但中国要利用这些束缚在页岩中的资源是困难的,除非在开采技术上获得显著的进步——包括利用强力计算机模拟页岩油藏的物理性质。 中国定下了宏伟的目标：到2020年,页岩气的产量要由现在的几乎为零提高到600亿立方米,足以达到其全部能源产量的6%。     

铀矿冶排水环境中吸附铀的一种新材料—硅胶

随着铀的大量工业应用,铀矿冶领域每年将产生数以万吨的含铀废水。本文拟用对排水环境中铀的一种新的吸附材料--硅胶来吸附模拟废水中铀的性能,这为进一步的理论研究提供了一定的基础。主要考察了p H值、温度、振荡吸附时间、铀初始浓度等对铀的去除率及吸附量的影响。硅胶处理剂具有良好的除铀效果,在所选择的条件下,去除率高。实验结果表明:吸附率随其粒径的减小而增大,而随其用量的增加而增大;正交实验结果表明:在p H为6、硅胶用量为0.5 g、铀初始浓度为25 mg/L、吸附时间为120 min、硅胶粒径为160目的条件下,铀的去除率最高。且p H值控制在6~9之间,达到国家环保要求。用硅胶除铀,方法简单,除铀率高,特别适合于酸溶浸铀后,地下低放射性含铀废水的处理。     

大型LNG混凝土储罐泄漏后温度场研究

在分析LNG的发展形势和研究LNG储罐泄漏的必要性的基础上,基于热学理论和大型有限元软件Ansys,探讨了LNG混凝土储罐模型中所采用的热学的传导、对流和辐射三大边界条件,建立了有限元数值模型,并对大型LNG混凝土储罐在各种泄漏情况下的温度场分布进行了有限元数值模拟与计算。结果表明:LNG混凝土储罐温度由内而外呈线性逐渐升高,并无突变;在Ansys模型里施加传导、对流和辐射边界条件后,储罐外壁的温度和环境温度基本一致,桩台底板中心区的温度比环境温度低,这些都与实际情况相符,从而验证了采用大型通用有限元软件Ansys进行LNG混凝土储罐热分析结果的有效性,对后续储罐结构在泄漏工况下的力学分析及抵御LNG泄漏造成的安全事故具有重要意义。     

隧道火灾烟气流动的数值模拟研究

为了研究隧道发生火灾时烟气温度、浓度的分布规律,本文运用FDS火灾模拟软件进行了隧道火灾数值模拟试验,通过设置改变隧道入口的风机风速来考察对烟气流动的影响,并根据模拟结果,有针对性地提出了合理的控制方案,以为有效控制隧道火灾提供理论指导。     

储油罐区防火堤受力情况分析

利用ANSYS有限元分析软件,对防火堤受液态物质冲击时受力状况进行模拟,并对防火堤在冲击载荷下的受力情况进行了分析,指出防火堤在事故状态下的脆弱部分,对油库的安全设计、评价和日常维护具有参考价值。     

基于物理过程的矿区地下水污染风险评价

目前国内外所做的地下水污染风险评价的实例研究一般都是从地下水的脆弱性研究出发,并未过多地考虑特征污染物对污染后果的影响.脆弱性是环境对污染物的自然敏感性,而地下水污染评价中更应当体现出污染物在地下水中的迁移分布特性.为了完善地下水污染风险评价的理论和方法,以某尾矿区为例提出了基于物理过程的地下水污染风险评价方法,在污染发生之前,根据经济社会的敏感性条件和污染物将来可能的分布范围,事先划分各个污染风险等级在含水层空间上的分布范围,然后据此反推各个风险等级所对应的污染物源强,以此作为地下水污染风险评价等级的划分标准,通过对污染物在包气带和含水层中的运移进行数值模拟来评价尾矿区地下水的污染风险.结果表明,这种基于物理过程的地下水污染风险评价方法可以给出污染物浓度和风险水平在空间和时间上的分布规律,对于单个点状的污染场地来说,具有详尽的风险表征方式,优于以往基于含水层固有脆弱性指数法的风险评价方法,该方法适用于现有污染场地的风险评价、场地优化选址和为场地建设提供设计参数.     

基于不确定性分析的垃圾焚烧烟气中重金属的土壤沉积及生态风险评估

采用CALPUFF模式模拟某城市垃圾焚烧烟气中重金属Pb和Cd的地面大气浓度,并借助土壤浓度模型以Monte Carlo模拟不确定性处理方法估算重金属经沉降在土壤中的累积,最后利用潜在生态危害指数法对重金属在土壤中的长期累积量进行生态风险评估.结果表明,Pb和Cd的大气浓度最大值分别为5.59×10-3μg·m-3和5.57×10-4μg·m-3,土壤浓度增量中值最大分别为2.26 mg·kg-1和0.21 mg·kg-1;高生态风险区集中在焚烧炉附近的下风向地区,生态风险主要由Cd贡献,Pb基本无污染风险;城市最大污染点达较高生态危害水平概率为55.30%,农村最大污染点达中等生态危害水平概率达72.92%.此外,对土壤浓度模型的参数进行敏感性分析表明,城、乡区域模拟结果分别对土壤混合厚度和干沉降速率敏感性最强.     

铀尾矿库尾矿砂大气污染的控制研究

铀尾矿库运行期间,裸露的尾矿以扬尘形式对周边地区造成环境污染和辐射危害.因此,本文以平地型铀尾矿库为对象,应用CFD技术,探讨滩面形状(弧形、棱形和锥形)对减轻或控制运行期间尾矿库滩面颗粒物的大气迁移和环境污染的作用.结果表明,常年主导风速V=1.0m·s-1条件下,以1 mg·m-3的浓度为抑尘标准时弧形滩面抑尘效果最为明显,棱形滩面和锥形滩面抑尘效果较差.通过对不同风速下几种滩面形状防护效果的分析对比发现,小风速(V=0.5 m·s-1)下3种滩面形式辐射防护均效果良好,但随风速的增大效果逐渐减弱;弧形滩面条件下综合防护效果最佳.     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤呼吸的影响及其持续效应

以太岳山油松林为研究对象,对林地分别作3种凋落物处理:对照(C)、去凋(B)、去凋+切根(A),并设计了4个氮水平:对照(CK,0 kg·hm-2·a-1,以N计,下同)、低氮(LN,50 kg·hm-2·a-1)、中氮(MN,100 kg·hm-2·a-1)和高氮(HN,150 kg·hm-2·a-1),研究了土壤呼吸速率在施氮后的连续变化,以及与温度、湿度、微生物生物量C、N、土壤酶活性的关系.结果表明:去凋+切根、去凋、对照样方不同施氮水平下土壤呼吸速率基本都在施N后的第1 d处在最高峰,随即下降,切根+去凋、去凋处理样方的土壤呼吸速率在施氮后第3 d趋于稳定,而对照处理样方的土壤呼吸速率一直处于下降状态.施氮在一定程度上抑制了切根+去凋处理的土壤呼吸速率,而促进了去凋处理、对照处理的土壤呼吸速率,并且土壤微生物生物量C、N的变化与土壤呼吸速率变化一致,土壤呼吸速率与土壤酶活性、土壤湿度的拟合关系不显著(p0.05),而与土壤温度的拟合关系显著(p0.05).以土壤温度、土壤湿度构建的复合模型R s=aebTWc预测土壤呼吸的准确性高于单因子模型,施氮降低了每种凋落物处理指数关系模型(R s=aebT)的决定系数R2,并且施氮降低了切根+去凋、去凋处理的温度敏感性指数Q10,而对对照处理的Q10无明显影响.