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    近日,由中国地质调查局岩溶地质研究所与山东省地矿工程勘察院合作建设的济南趵突泉岩溶碳循环动态观测站正式投入使用。

    观测站位于济南市趵突泉出口下游30米处,用于动态采集趵突泉水位、流量等水文指标及pH、电导率、无机碳、有机碳等指标。站点采集的数据将用于深入揭示流域尺度岩溶碳循环的动态过程、影响因素及稳定机制,定量分析硅酸盐岩补给水的岩溶地球化学作用及碳汇速率,建立岩溶流域碳汇评价模型。该站的投入使用将对我国北方岩溶大泉碳循环动态过程的精确观测及北方岩溶碳汇通量的准确计算提供重要支撑。

     

     

    济南趵突泉岩溶碳循环动态观测站正式启用

    近日,中国地质科学院岩溶地质研究所代表团赴泰国开展岩溶地质领域国际合作。此次工作围绕广西重点研发计划项目“广西—东盟岩溶景观资源可持续利用”执行,野外监测站点建设并纳入全球站网,以及国际标准化等岩溶领域后续合作展开。

    基于双方团队前期选点工作的开展,初步掌握了泰国沙墩地区岩溶地质概况。此次出访主要的野外工作包括岩溶地质环境监测站建设,土壤、水样品采集及岩溶地貌发育演化对比研究等。其中,水文水化学监测站选择在泰国沙墩府La-ngu河建设,按照已有关键带监测技术标准放置多参数水质检测仪,实现对于水温、pH、电导率等13项水文水化学特征长期在线监测,并链接至岩溶所数据汇聚平台,钥匙交由泰方保管并进行运行维护。根据沙墩地区不同地层年代、岩性及土地利用方式采集土样31份,经初步晾晒,对颜色、硬度及颗粒大小进行分类描述,并在此基础上确定在Stegoden洞穴入口建设土壤监测站点。在流域不同地区共采集水样33份,包括13个地表河及20个地下水样。在沙墩世界地质公园地貌调查中,通过将不同流域区段岩溶发育特征与西南乐业—凤山世界地质公园进行对比发现,该地区海拔高度较低,未发育形成大规模天坑,但孤峰及海蚀岩溶较我国西南岩溶区发育较强烈。

    野外工作结束后,双方围绕前期成果及下一步合作计划进行座谈交流。在过去九年里,双方在岩溶地质、水文地质、环境地质领域及沙敦世界地质公园联合野外调查中取得了显著进展。

    会上,两国专家围绕沙敦世界地质公园及Ching Dao地区岩溶调查与监测、ISO/TC 319岩溶国际标准化工作、岩溶水文、重金属污染、岩溶碳汇机制与计量方法以及泰国“洞穴—保护—社区”可持续管理模式等主题作技术报告,深入交流最新成果,并梳理下一步合作方向。

    野外调查采样

    经充分讨论,双方就四项重点工作达成一致:一是协同完成广西重点研发计划项目结题工作,并持续开展沙墩世界地质公园岩溶研究,积极谋划下一轮项目联合申报。二是推进岩溶地学合作协议签署。三是泰方将以积极成员身份加入国际标准化组织岩溶技术委员会,牵头热带岩溶国际标准制定,弥补该领域空白。四是双方将开发高分辨率监测工具,建立低成本碳汇观测体系,推动在泰国推广应用。

    岩溶所推进落实中泰岩溶地质领域国际合作

    峰丛洼地型地下河系统是广西农村主要的供水水源,但受控于其特殊地质结构,地下河系统具有水文动态变化大、旱涝灾害频发、开发利用困难、易受污染等特点,成为制约当地生态环境可持续发展的瓶颈问题。水文过程是岩溶生态环境可持续发展的关键驱动力,阐明其相关过程和机理是解决此问题的核心。中国地质科学院岩溶地质研究所科研人员选择桂林毛村地下河流域,解析各次级架构(泉、天窗、管道、裂隙)的水文地质特征,评价各含水介质的蓄水能力。各次级架构的水文衰退曲线均可划分为三个阶段,且每个阶段均符合指数模型,表明毛村地下河流域含水介质遵从孔隙-裂隙-管道模型;根据各次级架构水文衰退曲线计算孔隙水、裂隙水和管道水的比例,结果表明慢速流是毛村地下河流域蓄水的主要模式,快速流在上游浅层水循环的次级架构中所占比例最大;各次级架构电导率的变化曲线随着水位的变化而变化,基于电导率和水位变化曲线间的动态数学关系,计算得出基质的电导率值大于200 μS/cm,管道水的电导率值小于100 μS/cm,利用岩溶水体电导率的动态变化特征,可用于评估复杂岩溶含水系统的水资源量,在复杂岩溶地貌区水文地质研究具有广阔的应用前景。相关研究成果发表在国际期刊Journal of Hydrology。

     

    西南峰丛洼地型地下河系统水文过程研究取得新进展

    近日,自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心承担的“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目,在广东湛江东海岛成功实施了我国南部沿海地区第一眼巢式监测井,实现了单孔4层地下水的分层监测,成井深度达到290米,是目前自然资源部中国地质调查局成井深度最大的多层监测井。 

    新技术新工艺的应用是提升地质调查能力和水平的重要举措,是引领区域地质调查的重要支撑。巢式分层监测技术是自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在高密封性能监测管材研发和成井工艺完善后推出的地下水分层监测新技术。巢式监测井具有占地面积小、施工成本低、施工效率高、成井深度大等优点。因之前巢式监测井仅应用于我国北方地区,为探索巢式监测井在南方地区的适用性和推广这一地下水监测井新技术,武汉地调中心“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目组在湛江市新技术开发区东海岛东南村部署施工了一眼巢式监测井。该井下入4根PVC-U监测专用井管,井管采用丝扣连接,连接处有O型圈,密封性能良好,还具有耐腐蚀、寿命长、不污染水质等优点。通过分层填砾、分层止水、分层洗井以及分层采样,实现了在单孔中4层地下水的分层监测和取样。

    在施工过程中,水环中心钻探室解伟全程进行技术指导,针对沿海细颗粒地层制定了完备的成井工艺方案,确保了该监测井的顺利实施。实施分层洗井后,水温、水位、电导率、氧化还原电位等现场测试结果表明,该监测井分层止水效果良好,完全达到了预期目标。目前,该井采集的第一批地下水样品已送往实验室做进一步分析。

    湛江东海岛巢式监测井的成功实施,实现了南方地区大埋深含水层单孔多层监测的目标,为南方地下水监测网络的建设提供了新的技术方法,标志着环北部湾地下水监测网络的初步建成,联合北海大冠沙和海南洋浦地区的地下水分层监测基地,将实现环北部湾地区地下水的分层同步监测。

     施工现场

    完井后的监测孔 

     
    我国南方第一眼巢式监测井成功完井

    按照党中央、国务院重大决策部署和自然资源部工作安排,地质调查部门把支撑服务赣南脱贫攻坚作为一项重大政治任务,1987年以来持续扶贫34年,特别是党的十八大以来,中国地质调查局进一步加大扶贫力度,走出了一条“地质调查+”的扶贫新路。

    一是充分运用并不断完善蓄水构造理论,在指导勘查定井的同时,圈定相对富水地段30余处,可满足近20万人用水需求。结合红层缺水区地下水富集规律认识,从水动力场角度,创新提出了补给-滞留型、植被涵养型、侵入扩张输导型等蓄水构造新模式,圈定4大类30余处地下水相对富集地段,可保障10余个村镇20万人应急用水,有效支撑了地方政府“百千万供水工程”水源选择。

    二是实施探采结合井305口,为老区12万余人提供了水源保障,助力赣南四县如期脱贫摘帽。制订“精准锁定需求,区分轻重缓急,一点一策,分县包干”工作方案,实施探采结合井305口,总涌水量超过4万吨/天,建设安全饮水示范工程11处,直接为12万余群众饮水安全提供了保障。找水打井解决了当地村民长期以来想解决而没有能力解决的民生难题,成效获老区群众的广泛认可和各级政府的充分肯定与高度赞扬。

    三是挖掘矿泉水资源经济价值,为脱贫攻坚和乡村振兴提供了发展动力。在保障与改善饮水难题的同时,在兴国等县发现包含稀有的锂型、锌型矿泉水及天然纯水(超低电导率)等170余处,圈定矿泉水靶区6处,天然优质矿泉水点的井泉水量估算达398万立方米/年,市场估值近30亿元/年,提出兴国县水产业“一轴·两区·多基地”规模化开发规划建议,为老区发展水资源产业提供了资源保障和技术支撑。

    (作者系中国地质调查局水文地质环境地质调查中心赣南扶贫找水项目负责人)

     
    蓄水构造的运用与发展让赣南扶贫找水亮点纷呈

    “锂”从山中来,仗剑走天涯

     邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

    1.“锂”的家族群

    1)锂(Li)

    锂的克拉克值为30ppm,是较分散而又广泛分布的元素,主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中;花岗岩中含量最高,其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

    目前,已知含锂的矿物有150多种,呈独立矿物形式的有30多种,主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

    锂辉石,化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右;晶体呈柱状、板状、针状,颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色;条痕白色;摩式硬度6.5-7;比重3.03-3.22。

    含锂矿物特征

    2)铍(Be)

    铍的克拉克值为6ppm,为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高,在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中,经常固结集中在岩石圈最上部,在地壳深部含量减少。

    世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种,常见的矿物约有40多种,主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石(似晶石)、羟硅铍石、金绿宝石(铍尖晶石)和日光榴石。

    绿柱石,化学成分Be3Al2[Si6O18],一般BeO含量13%左右;晶体一般呈柱状,呈绿色、黄色、浅蓝色、红色;条痕白色;玻璃光泽或树脂光泽;性脆;硬度7.5-8;比重2.65-2.91。

    含铍矿物

    3)铌(Nb)和钽(Ta)

    铌和钽的原子构造类似,因此,两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生,在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集,与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

    铌在地壳中的丰度为3.2ppm,钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同,铌开始早、收敛晚,钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多,分布广;而钽的变种少,分布不广。目前,已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种,常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色,半金属光泽、油脂光泽,少数为金刚光泽;比重大,因此可用重选方式得以富集;化学成分极为复杂。

    含铌钽矿物

    4)铷(Rb)和铯(Cs)

    铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物,呈分散状态,常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石(天河石)中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

    铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种,但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外,铯还分散在其他矿物中,如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

    含铷铯矿物

    铯榴石,化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右,晶体往往呈立方体、粒状及致密块状,无解理;颜色为无色、白色,有时带灰、粉红、浅紫等色颜色;性脆,硬度6.5-7;比重2.67-3.03。

    2.“锂”从哪里来

    1)传统矿山

    在您印象中矿山是什么样的?答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房,艰苦的条件,又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢,像这样又或许是那样……

    2)绿色矿山

    随着时代的发展和绿色矿山建设的推进,如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房,一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产,循环用水,大家再也不用担心环境污染了!

    3)“石头”变“电池”

    石头是如何变为电池的呢?锂辉石矿经过采矿进入选矿厂,选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物,含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品,再由产业部门深加工,最终脱胎换骨成为电池。

    3.崭新“锂”程

    1) 锂之应用——走入寻常百姓家,健康美好新生活

    随着科技的快速迭代升级,锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用,寿命比原来提高了4倍以上,让驾车出行更加安心;锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭,成为城市代步、环保出行的首选之一;锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用,为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性;锂的应用在家中随处可见,它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

    厨房里,添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品,可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”,防止西红柿腐烂和小麦锈穗病,让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用,不仅可以强身健体,还能防治疾病,是人体健康的“守护者”。国外研究发现,锂与阿尔茨海默病存在关联,一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中,从交通工具到健康护理,锂的应用遍布我们生活的每个角落,改写了每一个人的生活方式。

    新世纪崭新的“锂”程指日可待。

    2) 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

    铍,是仅次于锂的轻金属,主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域,是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前,世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金,到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

    ①提高X射线成像效果

    因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗,又可以实现对X射线的高度透明,铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线,同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

    ②使低辐射成为可能

    铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率,使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现,治愈乳腺癌成为可能。

    ③改善X射线光管强度和稳定性

    作为成像技术的前端科技,铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

    ④光学激光器的小型化

    使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

    ⑤简化外科手术

    铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险,同时加快了愈合和恢复的过程。

    ⑥分析血液

    铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中,给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

    3) 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

    铌行业全球市场集中度非常高,目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN),占据全球市场80%-85%的产量,主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营,是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业,对铌价格的走势具有较强的影响力,控制着全球铌产品扩产计划的进度。

    具有超导性能的元素不少,铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金,临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度,是目前最重要的超导材料之一。

    2019年,材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带,电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。业内表示,导电材料是电子工业的基础,现在最主要的材料是铜,已经大规模运用于晶体管的互连导线。

    4)钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

    钽作为一种金属材料,具有优异的力学性能和抗疲劳特性,因此被广泛应用于医学领域,尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织,起到承重作用,目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时,具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此,它比传统金属材料的人工置入物更具有优势,在医学领域的发展前景十分广泛。

    研究和临床应用表明,多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能,运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好,骨性生物固定优良。未来,利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术,将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

    不仅如此,将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域,但是由于缺乏生物相容性,不能将其优点很好地应用在临床。为此,科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面,使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床,并取得显著疗效。

    5)铷之应用——超视距精确授时,极佳光电传感器件制造

    全球独立铷矿床非常少,下游应用供应链受限,已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素,其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

    铷因其极佳的光电效应,在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道,太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池,为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触,研究小组在它们之间添加了一层铷原子,团队让电池的峰值效率达到24.16%。

    铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来,基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广,为医院提供标准的网络时间统计信息服务,也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器,较大程度地改善了全区医疗机构网络系统,包括:医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性,充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

    铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动(AF)是一种导致心率异常的疾病,发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前,常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究,科学家利用原子磁强计,通过基于铷的量子传感器接受信号,成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像,可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像,且灵敏度较传统技术提高了50倍,为房颤的快速临床诊断带来了希望。

    固体废弃物如何变身宝藏?

    邓杰 邓善芝

    几个世纪以来,人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后,生物科技与产业革命的迅速发展,使人们对能源和矿石的需求量激增。同时,为满足迅速增长的社会需求,各行各业纷纷扩能扩产。2012年,国际民间组织“全球足迹网络”(GFN)及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态,已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算,约从1970年起,人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看,几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

    资源过度开采和废弃物的无节制排放,造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视,环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下,尽可能保护和改善环境,寻求资源环境和谐发展的解决方案,成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率,资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

    在资源开发利用及使用消费过程中,不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等,比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物,氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等,这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源,将其直接排放到环境中,不仅会造成大量的宝贵资源白白流失,还会影响耕地质量、污染空气和水源,破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中,针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用,使其重新资源化,从而最大限度地实现现有资源的高效利用,可以称之为资源的综合利用。

    如何实现资源的综合利用?现阶段,资源的综合利用主要从三方面开展:

    一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

    煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”,它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土,过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说:“世上没有废物,只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多,除了传统的利用途径,如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明,煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如,煤矸石经处理后可以作为橡胶填料,获得与炭黑相当的补强效果;还可以制备聚硅酸铝铁,用于处理造纸综合废水等;此外,煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

    二、对生产过程中产生的废渣、废水(液)、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

    除矿石中的伴生资源外,矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例,研究表明,铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外,还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等,并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用,实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2,且包含大量钙、镁等元素的氧化物,和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁,能够有效解决成本和能耗问题。

    三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

    除开展矿山资源的综合利用之外,再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节,大量减少污染排放和能源消耗,也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国,然而近些年随着人口红利日益消失,以及环保成本的不断抬升,我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下,大力发展再生资源回收利用产业,具有积极重要的战略性意义。

    现阶段,资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长,人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来,资源综合利用方法和途径会越来越多,资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

    带你了解这朵“云”——地质云

    戴新宇

    “地质云1.0”闪亮登场,魅力初现

    “地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统,集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身,面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出,2017年11月6日,“地质云1.0”闪亮登场,迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

    “地质云1.0”刚上线运行,就受到地质调查科技工作者的青睐,局系统内外正式用户达4000多人,日均访问量突破6000次,在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如,在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后,“地质云”首次启动了应急服务工作机制,在2小时内线下完成震区地质图数据制作,仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料,以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问,“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰,为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

    “地质云2.0”华丽转身,飒爽英姿

    在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上,“地质云2.0”宣布正式上线,完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级,完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发,通过数据资源整合和信息系统集成,全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力,及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求,以信息化带动地质调查现代化。

    “地质云3.0”鲲鹏展翅,大展宏图

    “地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此,地质云研发团队的科研人员做足了功课,全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑,建成分布式地质大数据中心,并在以下九个方面提供全方位综合地质服务:

    一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统,初步实现在线化调查,构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源,精准开发地质信息系列产品,提供地质信息专题服务,提升“地质云”服务门户访问便捷性,加快构建地质信息共建共享云生态,基本实现在线化服务,显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统,完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统,强化在线化管理,支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公,支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破,示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系,更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施,建实地质调查基础设施与网络安全体系,保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系,支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作,提升中国地质调查局在国内外的影响力。

    这就是中国地质调查局功能强大的地质云(Geocloud)!神奇的地质云(Geocloud)!

     

     

    用好这些珍贵的矿产资源

    近日,地调局武汉地调中心“环北部湾南宁、北海、湛江1∶5万环境地质调查”项目,在广西北海施工完成了我国南方第一口连续多通道地下水分层监测井,成功实现了单孔6层地下水的分层监测,该井连续多通道管外径105毫米、通道通径大于30毫米,成井深度147米。

    监测井位于北海市银海区海景大道北侧,距海岸线约70米,采用“地下水多层监测井钻探成井工艺”,在一个钻孔内安装一根连续多通道管材,通过分层填砾、止水成井,在单孔中最多可实现7层地下水的监测和取样。该工艺采用的多通道管材是高密度聚乙烯材料连续挤出的7通道连续管,在井管与钻孔环状间隙间采用了以膨润土为原材料的新型止水粘土球,并在洗井后为监测井安装了孔口保护装置。与传统单管、丛式、巢式地下水监测井工艺相比,该工艺具有建井少、占地小、施工成本低、施工效率高等优点。在施工过程中,地调局水环中心解伟教授三次亲临现场指导,通过工艺改进成功克服了地层松散易垮塌的施工技术难题,最终高质量地完成了该井施工任务。实施空压机洗井后,电导率、氧化还原电位等现场测试结果表明,分层止水效果好,完全达到项目预期目标。目前,该井获取的第一批地下水样品已送往实验室作进一步分析。

    该连续多通道地下水分层监测井,不仅在南方地区成功实现了地下水单孔多层分层取样监测的目标,还为南方地下水监测网络的建设提供了新的技术方法,这一工艺将在北海地下水监测等南方地下水监测网建设中得到广泛应用和推广。

    连续多通道井管下管施工现场

    完井后的监测孔

    我国南方第一口连续多通道地下水分层监测井成功完井

    近日,中国地质调查局岩溶地质研究所与中国地质调查局水文地质环境地质研究中心共同在国土资源部野外基地丫吉试验场地成功安装一套钻孔CMT多层监测系统。

    本次安装技术由水环中心研究团队提供,安装方案由岩溶所科研人员设计。此前丫吉试验场已建成一系列开放式钻孔,用于地下水观测。传统开放式钻孔连通多层含水岩组,无法对每一层实施观测与采样。连续多通道多层监测井成井技术(CMT)属于国际上通用的钻孔分层监测技术之一,在北美地区有广泛的应用,但在国内还处于起步阶段,在岩溶地区应用的实例则更少。此次CMT技术的安装使用实现了对岩溶含水层复杂管道系统的分解,能够将管道与其他裂隙分开,从而单独观测管道流。该技术为岩溶地区的流场以及污染物分布调查提供重要手段。CMT技术具有建井数量少,占地少,建井及维护成本低的优势;并可以消除因井管接头渗漏而出现的串流风险。

    经过此次试验总结,在岩溶地区实施CMT技术需要注意以下几个技术环节。首先钻孔分层需要根据测井资料准确判断活跃管道的位置,并非所有的管道都具有活跃的地下径流,通过温度和电导率测量可以确定活跃管道;其次在止水方案设计阶段需要准确掌握钻孔的井径,井径数据是确定多通道管大小和设计止水方案的根据;最后,建成多层监测孔还只是工作的第一步,以后还需要大量后续的试验来验证止水的效果。

    此次多层监测孔的实施为在岩溶地区开发推广地下水监测一孔多用技术提供了参考。

    安装现场

    岩溶所安装一套钻孔CMT多层监测系统

    根据《中国地质调查局关于加强地质调查项目质量监督管理工作的通知》要求,按照地调局环境监测院(应急技术指导中心)《关于开展2017年项目质量检查的通知》安排。8月23至24日,地调局环境监测院检查组对“全国地质资源环境承载能力评价与监测预警”二级项目进行综合检查。

    8月24日上午,检查组听取了“全国地质资源环境承载能力评价与监测预警”二级项目和核心子项目“全国地质资源环境承载能力监测预警信息集成与服务”阶段工作总结汇报,对两个项目的原始资料和安全、保密、党建、廉政等日常管理过程资料进行了室内检查。8月24日下午检查组前往扬州市邗江区东石村农田资源环境野外调查点,对子项目“长三角典型地区资源环境承载能力评价试点”进行野外检查,观看了表层及深层土壤样品采集过程,检验了装备使用情况,现场测定了土壤含水率、电导率等指标。

    经过综合检查,检查组与专家组相互交换意见并一致认为:该二级项目及所查子项目各项工作进展顺利,原始资料完整齐全,各项地质工作符合相关规范要求,积极有效与地方政府开展了“三对接”,成果转化应用服务成效显著。

    检查组对“全国地质资源环境承载能力评价与监测预警”二级项目各项工作给予肯定,并对下一步工作提出具体要求:一是该项目肩负着为部、局制定全国性、区域性资源环境政策提供数据支撑和技术服务的重要职能,项目组要坚持需求和问题导向,高度重视成果转化应用,切实服务于地方经济社会发展。二是项目组要加强科技创新人才建设,积极培育科技创新团队,探索构建科技人才梯队。三是项目组要牢固树立新时期地质工作者的核心价值观,工作要“接地气”、要脚踏实地、真抓实干,要善于思考、敢于担责,为实现个人价值和环境监测院的美好明天做出新的更大的贡献。

    江苏省地质调查研究、环境监测院办公室、科技处有关同志参加检查。

    听取汇报

     

    野外检查

    环境监测院对全国地质资源环境承载能力评价与监测预...

    近日,由中国地质调查局岩溶地质研究所承担的“云南革香流域1:5万水文地质环境地质调查”项目在云南省宣威市建立了板桥镇西边村泉、车扎卡泉、三丘田地下河出口等8处流量监测站,宣威盆地1处浅层地下水水位监测站和2处自动观测雨量站,初步建成了板桥幅地下水动态监测网。

    监测项目包括水位、水温、流量、pH、Eh、电导率、溶解氧等15项指标,并定期采集水样进行水化学全分析。流量、水位监测站在传统人工观测基础上,引入先进的自动监测手段,可克服人工监测精度低、监测频次不足、监测维护费用高的缺点。

    为保障仪器设备等国有资产安全,项目组克服简陋的施工条件,自行设计了水位计保护罩,于4月中下旬完成所有仪器设备调试安装。目前,所有监测网络运行正常,已获得第一批监测数据。根据项目实施方案,为捕捉雨季暴雨期场雨的流量衰减动态特征,已将监测频率调整至10分/次,下一步项目组将继续对这些长观点进行观测,并对采集到的数据进行详细分析,提交高精度的水文地质调查成果。

     

     

     

     BQSA068西边村泉流量、水位动态变化曲线

    岩溶所在云南宣威初步建成地下水动态监测网

    11月25日-12月03日,中国地质调查局青岛海洋地质研究所长江口等重点海岸带项目组在上海市崇明东滩顺利开展了崇明东滩围垦区地质环境监测工作。

    野外调查期间,项目组系统地采集了不同时代围垦区内30个站位的土壤及地下水温度、含水率、电导率等现场数据,揭示围垦区土壤及地下水环境随时间的变化规律,为进一步总结围垦、围填区土地开发利用规律提供依据。

    据悉,长江口等重点海岸带综合地质调查项目围绕国家和地方对海岸带地质工作需求,聚焦海岸带发展规划、重大工程建设、生态环境保护、减灾防灾和地质资源开发利用等重点任务,开展综合地质调查,查明海岸带地质环境条件、地质资源和主要环境地质问题,大幅提高对长江三角洲海岸带基础地质条件和重大地质问题的认识程度。 

     

     

    青岛海洋所顺利完成长江口崇明东滩围垦区地质环境监...

    当地时间12月3日17时,随着体积庞大的温盐深剖面测量仪(CTD)从4500多米的海底成功回收至后甲板,中国地质调查局所属的“海洋六号”船首次顺利完成东南太平洋上的CTD作业,获得的测量数据和采集到的海水样品将为南半球海洋环境调查提供有价值的参考。

    据了解,CTD是海洋调查中一种常见的水文调查设备,可测量海水的温度、电导率、压力等数据,并可在不同深度进行海水样品采集。首席科学家邓希光介绍,海水的温度、盐度、深度等物理性质是最基本的物理海洋要素之一,CTD测量就是为海洋研究提供基础资料。具体来说,通过CTD调查,不仅能反映从海底到表面海水水体中的化学成分变化,还能为海洋生物和生态环境研究提供难得的样品。

    CTD入水
    科考队员顺利收回CTD
    化学分析师现场对海水样品进行测试分析
    科考队员操作无人机拍摄CTD调查过程
    “海洋六号”顺利完成CTD作业