球面网壳的粘滞阻尼器减震分析

网壳结构中引入将粘滞阻尼器,分别输入两种自然地震波和一种人工波,利用SAP2000有限元软件对双层球面网壳进行了减震分析。比较无阻尼器和装有阻尼器的网壳不同的动力响应。研究表明,粘滞阻尼器对网壳的减震效果明显,安装阻尼器是网壳的一种有效的减震措施。提出在双层球面网壳的上下弦最外圈环向杆件上安装粘滞阻尼器是一种有效的布置方式。并提出了一些有待进一步研究的课题。     

多情景模拟下新时代中国耕地保护底线预测

耕地是国家粮食安全的基石,关系到未来中华民族的生存。但究竟需要守住多少耕地才能满足新时代中国粮食需求的底线,一直存在着不同的争论。为此,本文从厘清不同情景下耕地最低保有量需求出发,构建兼顾人口、人均粮食、粮食单产的耕地需求预测模型,模拟完全自给、高度自给、适度自给3种情景的耕地需求量;结合耕地未来可能的变化趋势预测,判定耕地保护的理想能保量、基础应保量、底线必保量。结果表明：①2020、2025、2030、2035年理想能保量要求至少保住19.20亿、18.39亿、18.47亿、16.57亿亩耕地;基础应保量要求至少保住18.49亿、17.72亿、17.78亿、16.12亿亩耕地;底线必保量要求至少保住17.80亿、17.09亿、17.09亿、15.51亿亩耕地。其中基础应保量可作为理性的策略选择。②目前划定15.51亿亩永久基本农田基本能保障2035年粮食自给,但今后若放弃严控政策,则难以满足2030、2035年粮食完全自给的耕地需求。未来应全面细化并继续严格实施耕地保护政策,保障国家粮食安全。     

基于多源数据融合的南四湖湿地生态系统服务功能价值评估

随着对湿地生态系统研究的深入,湿地的生态服务价值越来越受到学者的重视。研究以南四湖湿地生态系统为例,通过遥感和地理信息系统软件处理高清影像解译生成的景观数据以及MODIS处理生成的NPP数据,运用市场价值法、碳税法与造林成本法、影子工程法、费用支出法、专家估算法、替代费用法以及生态价值等多种方法对南四湖湿地生态系统物质生产功能、大气调节功能、蓄水功能、调蓄洪水功能、休闲娱乐功能、文化科研功能、养分循环功能以及生物栖息地功能等服务功能价值进行估算。结果表明:①南四湖湿地服务功能价值总和为131亿元,其中调节功能价值最大,达到56.77亿元,其次是支持功能和文化功能,价值量为52.77亿元和15.07亿元,最后是物质生产功能价值为6.39亿元;②虽然人工湿地面积占研究区域总面积的59%以上,其生态服务功能价值总量还不到自然湿地的生态服务功能价值总量的一半。     

Precision spectroscopy of atomic helium

Helium is a prototype three-body system and has long been a model system for developing quantum mechanics theory and computational methods. The fine-structure splitting in the 2³P state of helium is considered to be the most suitable for determining the fine-structure constant α in atoms. After more than 50 years of efforts by many theorists and experimentalists, we are now working toward a determination of α with an accuracy of a few parts per billion, which can be compared to the results obtained by entirely different methods to verify the self-consistency of quantum electrodynamics. Moreover, the precision spectroscopy of helium allows determination of the nuclear charge radius, and it is expected to help resolve the ‘proton radius puzzle’. In this review, we introduce the latest developments in the precision spectroscopy of the helium atom, especially the discrepancies among theoretical and experimental results, and give an outlook on future progress.     

Mannheimia haemolytica growth and leukotoxin production for vaccine manufacturing — A bioprocess review

Mannheimia haemolytica leukotoxin (LKT) is a known cause of bovine respiratory disease (BRD) which results in severe economic losses in the cattle industry (up to USD 1 billion per year in the USA). Vaccines based on LKT offer the most promising measure to contain BRD outbreaks and are already commercially available. However, insufficient LKT yields, predominantly reflecting a lack of knowledge about the LKT expression process, remain a significant engineering problem and further bioprocess optimization is required to increase process efficiency. Most previous investigations have focused on LKT activity and cell growth, but neither of these parameters defines reliable criteria for the improvement of LKT yields. In this article, we review the most important process conditions and operational parameters (temperature, pH, substrate concentration, dissolved oxygen level, medium composition and the presence of metabolites) from a bioprocess engineering perspective, in order to maximize LKT yields.     

城乡居民膳食结构变化对中国水资源需求的影响——基于营养均衡的视角

随着收入的持续增长和城镇化的快速推进,中国居民的膳食结构不断发生变化,整体向增加高耗水的动物性食物消费趋势转变,不断加剧中国本已稀缺的水资源的压力。本文基于水足迹理论,利用城乡居民人均食物消费量和单位重量食物虚拟水含量数据,首先测算了城乡居民实际食物消费模式（S1）与膳食指南推荐的平衡膳食模式（S2）下的食物消费水足迹,比较分析两种膳食结构水足迹的构成和变化特征;然后基于两种膳食模式（S1、S2）和两种人口规模（2018年、2030年）构建了4种情境,估算未来人口规模和膳食结构变化下的城乡居民食物消费水足迹。结果表明：①1985—2018年,中国城乡居民人均食物消费水足迹均呈上升趋势,具体表现为人均植物性食物耗水量的减少和动物性食物耗水量的增加;②人口规模和膳食结构是食物消费水足迹变化的主要驱动因素,实现平衡膳食模式的膳食结构对食物消费水足迹变化的作用超过人口规模;③营养均衡目标下膳食结构变化将导致城镇居民食物消费水足迹增加1094.9亿m³,农村居民食物消费水足迹增加907.1亿m³;人口规模变化将导致城镇居民食物消费水足迹增加929.4亿m³,农村居民食物消费水足迹减少615.4亿m³,两个因素的共同作用将导致城镇居民食物消费水足迹总量增加2024.3亿m³,农村居民食物消费水足迹总量增加291.7亿m³,食物生产水资源的短缺局面进一步加剧。本文为未来通过调整食物消费结构途径降低食物生产水资源消耗提供了初步的研究视角,同时对引导中国城乡居民均衡营养饮食具有重要意义。     

基于化石能源资产流转的生态补偿核算研究

以中国各省化石能源资产流转为出发点,采用基于生物质能替代的能源足迹法计算能源输出生态足迹,并引入能源资产流转压力系数,在此基础上,探讨以化石能源资产输出地为受补偿主体,化石能源资产输入地对输出地进行生态补偿的核算机制。在完善生态补偿模型前提下,对中国煤炭能源流转的生态补偿进行实证研究,从环境治理成本、环境价值损失成本和生态修复成本(包括土地复垦和农地修复)3个角度构建核算标准,计算出中国主要煤炭能源省份由于煤炭能源的输出应接收的补偿额度。分析表明:2010年煤炭能源净输出有山西、内蒙古、安徽、贵州、云南、陕西、青海、宁夏和新疆9个省份,由于山西能源流转足迹压力系数最大为5.67,煤炭能源输出足迹严重超出该地区的生态承载力,因此山西省应接受输入地补偿费用最高为3 817.94亿元。     

我国水利的基本战略及其实施研究

2011年7月份的全国水利工作会议把治水提升到治国的高度,提出了我国水利基本战略的指导方针,要求加快确立水资源开发利用总量控制的3条红线。笔者根据26年来对水资源的研究,提出了我国水利发展的基本战略并具体确立了以下3条红线:在2020年以前,把水资源开发利用总量控制在6 700亿m3/年;以单位GDP用水的世界平均水平为总考量,使我国的用水效率达到2010年的世界平均水平;到2020年使我国按水功能区划分的纳污总量不超过580亿吨废污水(经处理的按系数折算)。     

Encapsulating soluble active species into hollow crystalline porous capsules beyond integration of homogeneous and heterogeneous catalysis

Homogeneous molecular catalysts and heterogeneous catalysts possess complementary strengths, and are of great importance in laboratory/commercial procedures. While various porous hosts, such as polymers, carbons, silica, metal oxides and zeolites, have been used in an attempt to heterogenize homogeneous catalysts, realizing the integration of both functions at the expense of discounting their respective advantages, it remains a significant challenge to truly combine their intrinsic strengths in a single catalyst without compromise. Here, we describe a general template-assisted approach to incorporating soluble molecular catalysts into the hollow porous capsule, which prevents their leaching due to the absence of large intergranular space. In the resultant yolk (soluble)–shell (crystalline) capsules, the soluble yolks can perform their intrinsic activity in a mimetic homogeneous environment, and the crystalline porous shells endow the former with selective permeability, substrate enrichment, size-selective and heterogeneous cascade catalysis, beyond the integration of the respective advantages of homogeneous and heterogeneous catalysts.     

华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究

水足迹概念将水问题拓展到了社会经济领域,是当前测度人类活动对水资源系统影响的理想指标。本文借助水足迹的概念,计算了华北平原地区(河北、北京、天津)小麦、玉米的虚拟水含量及其生长生产水足迹,并就绿水的重要性和灰水对环境的不利影响进行了相关分析。结果显示:2007年华北平原主要地区小麦虚拟水含量为1.054m3/㎏,生长用水以蓝水为主;玉米虚拟水含量为0.808m3/㎏,生长用水以绿水为主;小麦生产水足迹为172×108m3,其中绿水足迹30.85×108m3,蓝水足迹102.5×108m3,灰水足迹38.65×108m3;玉米生产水足迹为173.07×108m3,其中绿水足迹101.06×108m3,蓝水足迹26.92×108m3,灰水足迹45.09×108m3。通过分析表明:绿水在当地农作物生产中占有重要的地位,绿水的使用与作物的生长特点及作物生长周期有关;小麦、玉米总水足迹约为当地水资源总量的2.2倍,减少小麦、玉米作物生产水足迹对华北平原具有重要的意义。     

稳燃齿对冷态流场的影响

为了尽可能的使回流区扩大、煤粉的周向分布更加均匀,本文采用分别对燃烧器采用封闭齿、16齿和24齿进行了数值模拟,结果发现,非封闭齿可以减少煤粉的堆积。最终看出24齿最佳。     

北京市湿地生态系统服务功能价值评估

在遥感调查和实地调查的基础上,综合运用资源经济学、生态经济学方法,针对北京大都市的特点建立北京湿地分类体系、生态系统服务功能价值指标体系和评价方法,对2009年北京市湿地生态系统服务功能价值进行了评估。结果表明：2009年北京市湿地生态系统服务功能价值为2137．31亿元,其中经济功能价值为33．99亿元,占总价值的1．59％;社会功能价值为1340．94亿元,占总价值的62．74％;生态功能价值为762．38亿元,占总价值的35．67％,反映了北京湿地生态系统在经济、社会、生态三方面多功能服务于首都经济社会发展和生态城市建设中的地位和作用,可为北京市湿地生态系统保护、恢复和重建决策提供科学依据。     

小型煤粉炉运行能效研究

煤粉室燃烧技术是先进洁净燃煤利用方式,具有热效率高,污染物排放低的优点。文章对它的燃烧机理进行分析,并与其它炉型进行锅炉热效率测试以及分析比较,它的效率介于层燃锅炉和燃油(气)之间,从经济上比燃油(气)锅炉更具优势,从社会效益上是替代层燃锅炉选址之一。     

近25年来青海湖流域景观结构动态变化及其对生态系统服务功能的影响

青海湖是我国最大的内陆高原咸水湖,是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体。本文基于青海湖流域1977年MSS影像、1987年TM影像和2000年ETM影像,在地理信息系统(GIS)和遥感技术的支持下,采用景观格局分析方法,应用Costanza生态系统服务价值算法,揭示了青海湖流域景观生态服务价值的动态变化。结果表明,青海湖流域生态系统服务价值总体呈下降趋势,由1977年的423×10⁸元降低到2000年的364×10⁸元,年均损失2.57×10⁸元;从生态系统服务功能价值来讲,废物处理和水源涵养价值贡献率超过了58%,单项服务功能价值均呈下降趋势,其中气候调节功能缺失最明显减少达32%;就生态系统服务价值构型而言,草地、湿地和水域的价值贡献率超过了97%,成为构成青海湖生态系统服务价值的主体,湿地面积的大幅度减少可能是青海湖流域生态系统服务功能变化的主要原因。     

我国稻螟灾害:暴发及对策

当前,我国水稻螟虫暴发上升为头号农业害虫,估计每年造成的直接经济损失达160亿元。我国是稻螟的主要受害国,螟灾的特点是虫口密度高、年发世代多、受害范围广、受害程度重、持续时间长、经济损失大、生态环境及社会成本高。暴发的主要原因是农业生态系统结构演变,成灾的主要原因是分散经营引起控制的整体水平下降。作者预计未来5—7年我国螟灾将呈加重或居高不下之势,就此提出若干政策性建议。     

1000 Wh L−1 lithium-ion batteries enabled by crosslink-shrunk tough carbon encapsulated silicon microparticle anodes

Microparticulate silicon (Si), normally shelled with carbons, features higher tap density and less interfacial side reactions compared to its nanosized counterpart, showing great potential to be applied as high-energy lithium-ion battery anodes. However, localized high stress generated during fabrication and particularly, under operating, could induce cracking of carbon shells and release pulverized nanoparticles, significantly deteriorating its electrochemical performance. Here we design a strong yet ductile carbon cage from an easily processing capillary shrinkage of graphene hydrogel followed by precise tailoring of inner voids. Such a structure, analog to the stable structure of plant cells, presents ‘imperfection-tolerance’ to volume variation of irregular Si microparticles, maintaining the electrode integrity over 1000 cycles with Coulombic efficiency over 99.5%. This design enables the use of a dense and thick (3 mAh cm^–2) microparticulate Si anode with an ultra-high volumetric energy density of 1048 Wh L^–1 achieved at pouch full-cell level coupled with a LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ cathode.     

高碘地区和非高碘地区育龄妇女甲状腺功能和血液抗氧化能力的对比研究

目的对比研究高碘地区和非高碘地区育龄妇女的甲状腺功能和血液抗氧化能力。方法测定高碘地区和非高碘地区育龄妇女甲状腺功能指标和血液抗氧化酶活性。结果高碘地区育龄妇女血中总甲状腺素(TT3)明显高于非高碘地区,而游离三碘甲腺原氨酸(FT3)明显低于非高碘地区。高碘地区育龄妇女血中TT3和FT3的异常率高于非高碘地区;高碘地区育龄妇女血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物酶(SOD)的活性低于非高碘地区。结论高碘地区育龄妇女甲状腺激素水平异常的比率高于非高碘地区,从而有可能增加甲状腺疾病发生的风险;高碘地区育龄妇女血中GSH-Px和SOD的活性均低于非高碘地区,长期摄入高碘有可能使当地育龄妇女抗氧化损伤的能力降低,导致机体的氧化损伤。     

小尺度区域生态补偿标准的理论模型设计及测度

本文以环境正义理论为基础通过构建土地利用转移几率比与生态系统服务价值之间的函数关系,以解决小尺度下社会经济统计数据缺失无法进行生态补偿测算的问题。研究结果表明：①本文设计的区域生态补偿理论模型可以有效地解决小尺度下社会经济数据缺失导致区域生态补偿无法进行测算的问题;并且该模型划分的湖北省生态补偿区与生态受偿区分别与重点开发区、重点生态功能区的空间格局保持一致,验证了小尺度下区域生态补偿理论模型的可靠性。②湖北省整体生态环境水平存在恶化的趋势。2000—2015年湖北省生态补偿乡镇数量和总金额整体呈现上升的趋势,而生态受偿乡镇数量和总金额整体呈现下降的趋势。2015年湖北省乡镇生态补偿总额为17.25亿元,生态受偿总金额为29.54亿元,相比2000年分别增长了19.96%、-6.99%;另外,生态补偿与生态受偿空间格局基本保持不变,但局部地区略有变动。本文设计的生态补偿理论模型可以为小尺度下空间生态失衡提供解决思路与方案。     

中外再生资源产业发展比较与中国的推进策略

20世纪80年代以来,世界许多国家从可持续发展理念出发,提出了许多新思想,特别在1992年联合国环发大会提出可持续发展道路之后,德国等欧洲国家首先提出了循环经济发展战略,并得到其他发达国家的积极响应.进而再生资源产业被许多国家作为战略性产业而得到迅速发展。近年来,我国再生资源产业发展较快。据统计,2003年我国废旧物资的回收总量已经达到8400×10⁴t,其中七大类废旧物资年回收量突破5500×10⁴t,年回收废旧物资总值约500×10⁸元,2004年我国再生资源主要品种年加工处理量约为2000×10⁴t。但与世界发达国家比较,在废旧物资回收率、回收量、回收总值、回收结构、废弃物的综合利用率、再生产品产量以及产业发展规模等方面还存在较大差距。文章研究分析了我国产业发展中存在的问题,在总结和借鉴发达国家经验的基础上,从加强政府对产业发展的宏观调控和引导、产业管理体制改革、营造产业发展的法规政策环境、构建社会化产业发展体系、调整产业空间布局和组织结构以及建立产业市场体系和技术发展体系等方面提出了加快我国再生资源产业发展的对策,对推进我国循环经济发展,实施可持续发展战略有一定的现实意义。     

Urinary iodine levels in three ecological zones of Bangladesh

Urinary iodine levels in children (5–11 years) and in adult males and females (15–44 years) of three ecological zones (hilly, flood-prone and plains) of Bangladesh were analyzed to determine the status of biochemical iodine deficiency in the country. Data indicated that a large majority of the population all over Bangladesh have biochemical iodine deficiency urinary iodine excretion (UIE) less than the accepted cut-off level of 10 μg/dl. Adults were deficient to comparable degrees, 31.3% severely iodine deficient. The flood-prone zone was less affected: 71.7% children had iodine deficiency and 25% were severely deficient. Adults of this zone were less affected than the children. Iodine deficiency was least severe in the plain zone: 59.8% children were biochemically iodine deficient and of them 23.4% had UIE less than 2.0 μg/dl. In the case of the adults of this zone, 60.8% were biochemically iodine deficient and 20.6% had severe iodine deficiency. The results indicate that Bangladesh as a whole is an iodine deficient region, with the hilly zone being the most severely affected. Children were slightly more affected than the adults, and females were more affected than the males.