DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 实验部分 2.1. 实验材料 茯砖茶(2018年产，湖南城院生物科技)；正丁醇(天津富宇精细化工)、三氯甲烷(天津富宇精细化工)、乙酸乙酯(天津恒兴化学试剂)、无水乙醇(天津富宇精细化工)、双氧水(30%，广州华杭化工材料)、硫酸亚铁(天津大茂化学试剂)、水杨酸(济南英东化工)、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH， 北京中生瑞泰科技)，均为分析纯；维生素C (Vc，≥ 99.7%，天津致远化学试剂)。 2.2. 溶液的配制 1) DPPH-乙醇溶液的配制：称取DPPH质量为2.0 mg，用25 mL无水乙醇溶解配成0.08 g·L −1 的DPPH-乙醇溶液，放冰箱冷藏。 2) 水杨酸-乙醇溶液的配制：称取水杨酸34.53 mg，溶于50 mL容量瓶中，制成5 mmol·L −1 的水杨酸-乙醇溶液。 3) 硫酸亚铁溶液的配制：称取水杨酸38 mg，溶于50 mL容量瓶中，制成5 mmol·L −1 的硫酸亚铁溶液。 4) 双氧水配制：取27.77 mg 30%的双氧水稀释成4.9 mmol·L −1 ，现配现用。 4) Vc溶液配制：取1 mg溶于25 mL容量瓶中制成浓度为0.4 g·L −1 ，然后稀释成实验所需的浓度。 5) 样品溶液的配制：取茶褐素样品0.1 g分别溶于25 mL容量瓶中得4.0 g·L −1 ，然后将其稀释成实验所需浓度。 2.3. 茯砖茶中茶褐素提取纯化 按照文献 [ 2 ] ，将茯砖茶粉碎干燥到恒重后索氏提取，提取液用等体积的正丁醇萃取三次，得到水相，除去皂甙。水相再用等体积的三氯甲烷萃取三次，除去咖啡碱。将水相用等体积的乙酸乙酯萃取三次，得到水相，除去茶黄素和茶红素，加过量的无水乙醇使茶褐素沉淀，过滤干燥得到茶褐素，其提取纯化流程见图1。本研究中，茶褐素提取率为16.1%。 图1. 茯砖茶中茶褐素的提取纯化流程图 2.4. 茶褐素对羟基自由基的清除实验 茶褐素对羟基自由基的清除作用依据文献 [ 15 ] [ 16 ] 稍作修改。把三种样品配制浓度为4.0、2.0、1.0、0.50、0.25 g·L −1 的样液，分别把不同样液在96孔板中滴入50 μL，5 mmol·L −1 水杨酸-乙醇50 μL，5 mmol·L −1 FeSO 4 50 μL，最后加入4.9 mmol·L −1 H 2 O 2 50 μL启动反应，在恒温箱中37℃反应30 min。以蒸馏水和无水酒精体积比3:1混合液为空白对照，在510 nm下测量各待测液的吸光度。考虑到样品本身的吸光值，以5 mmol·L −1 水杨酸-乙醇50 μL，5 mmol·L −1 FeSO 4 50 μL，不同浓度的样液50 μL，用双蒸水代替H 2 O 2 ，为茶褐素的背景吸收。考虑到其他液体的吸光值，以5 mmol·L −1 水杨酸-乙醇50 μL，5 mmol·L −1 FeSO 4 50 μL，不同浓度的样液用蒸馏水代替50 μL，最后加入4.9 mmol·L −1 H 2 O 2 50 μL启动反应，为阴性对照吸收。计算清除率并进一步计算其IC 50 值。清除率(S)按照公式(*)进行计算。 S = ( 1 − A 0 − A x A ) × 100 % (*) A 0 为样品液的吸光度；A x 为样品液背景的吸光度；A为不加茶褐素溶液的阴性对照吸光度。 2.5. 茶褐素对DPPH自由基的清除实验 依据文献 [ 12 ] [ 13 ] [ 17 ] 的方法，把样品配制浓度为0.8、0.4、0.2、0.1、0.05、0.025、0.0125 g·L −1 的样液100 μL，分别加0.08 g·L −1 的DPPH-乙醇溶液100 μL，作为样品测试组A。蒸馏水与无水乙醇体积比1:1混合共200 μL作为参比液，100 μL蒸馏水加100 μL DPPH-乙醇溶液作为样品阴性组A；各浓度样品液100 μL加100 μL蒸馏水作为样品背景组A x ，将不同浓度样液按上述配比移入96孔板中，然后在恒温箱中37℃反应30 min。计算清除率并进一步计算其IC 50 值。清除率的计算依据公式(*)。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 茶褐素对羟基自由基清除作用 羟基自由基是新陈代谢过程中产生的作用最强、毒性最大的一种活性氧自由基，它能氧化损伤和破坏生物体内的核酸、蛋白质、脂类等大分子物质，导致疾病。因此，研究茯砖茶中茶褐素提取液对羟基自由基的清除能力具有重要意义。本研究采用水杨酸-Fe 2+ 氧化法，其机理是利用茶褐素中的酚羟基与金属离子螯合，阻止OH生成。 茶褐素对羟基自由基的清除效果并以Vc作对比分别见图2和图3。从图可知，茶褐素对羟自由基的清除率随其质量浓度的增大而逐渐增高，且在2.0~5.0 g·L −1 内其清除效果随其浓度的增加几乎成线性增长，但浓度达到4.0 g·L −1 其对羟基自由基的清除率才超过50%，说明茶褐素对羟基自由基的清除作用不强。茶褐素是由茶多酚类物质进一步氧化而来，把酚羟基结构氧化成醛或羧基，导致茶褐素中含有的酚羟基结构少，从而与金属离子的螯合能力减弱，可能这是茶褐素对OH的抗氧化性不强的原因。经IC 50 软件计算知，Vc的IC 50 为0.0118 g·L −1 ，可知茶褐素对羟基自由基清除率不高，虽然仍然低于Vc，但茶褐素在天然提取物中仍然具有优势。 图2. 茶褐素对羟基自由基清除作用影响 图3. 不同浓度Vc对羟基自由基清除作用影响 3.2. 茶褐素对DPPH自由基清除作用 以Vc作对照测定茶褐素对DPPH自由基的清除率，见图4和图5。可知，在一定范围内茶褐素对DPPH自由基的清除率随其质量浓度的增大而逐渐增高，且在0.01~0.1 g·L −1 内其清除效果随其浓度的增加呈急剧的线性增长，最高清除率可达到90%。经IC 50 软件计算知，Vc和不同纯度茶褐素的IC 50 分别为0.07 g·L −1 、0.022 g·L −1 ，可知茶褐素具有很高的DPPH自由基清除率，茶褐素在天然提取物中具有很大的优势。 图4. 不同浓度茶褐素对DPPH自由基清除 图5. 不同浓度Vc对DPPH自由基清除作用影响
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user: 4. 结论 在对茯砖茶中茶褐素进行了提取纯化的基础上，对茶褐素的抗氧化性进行了对比性研究。茶褐素浓度为4.0 g/L时对羟基自由基的清除率达50.2%，具有一定的抗氧化性，但在低浓度下较Vc对羟基自由基的清除效果差。在低浓度下对DPPH自由基的清除率达到90%，但在低浓度下较Vc对DPPH自由基的清除效果强。茶褐素具有良好的抗氧化活性，在抗氧化应用方面有良好的前景，可为茯砖茶的深度开发提供数据支持。
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user: 摘 要 页岩气是赋存于有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，是一种重要的非常规天然气资源，已成为油气资源领域重要的组成部分，并将成为未来很长一段时期填补天然气供应缺口的重要战略性资源，为我国经济的可持续发展提供能源保障。然而页岩气在开采的过程中需要消耗大量的淡水资源，同时又产生大量的页岩气压裂返排液废水，页岩气开采环保压力大，妥善解决页岩气开发时压裂返排液水污染问题是影响页岩气产业发展的关键。目前西南地区大量压裂返排液尚未被有效的处置，本文在调查大量的压裂返排液处置政策及处置现状基础上，提出了西南地区压裂返排液的处置方式。 关键词 :页岩气，压裂，返排液，污染处理 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 页岩气压裂返排液水质特点 2012年，国家发改委和能源局批复设立“四川长宁–威远和滇黔北昭通国家级页岩气示范区”，示范区位于四川盆地蜀南地区，分为长宁、威远、昭通三个区块，涉及四川自贡、内江、宜宾、云南昭通地区，其中黄金坝、紫金坝、大寨由中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司天然气勘探开发事业部负责实施。 油田开采过程中产生的压裂返排液是石油天然气企业的主要污染源之一 [ 1 ] 。本研究针对示范区页岩气开采情况，选取了示范区内两个平台页岩气压裂返排液进行取样检测，检测结果见表1。 表1表明：页岩气压裂返排液以水和砂为主(含量约占压裂液总量的98%以上)，黏度大、悬浮物含量高、含油量高、含化学添加剂量大且种类多(含量约占压裂液总量的1%~2%)、废水色度较高(外观为黄色到黑色浑浊的不透明液体)、稳定性高，故处理难度较大。压裂返排液中主要成分是高浓度胍胶和高分子聚合物等，其次是硫酸盐还原菌(SRB)、硫化物和铁等，总铁、总硫含量都在20 mg/L左右 [ 2 ] 。同时还混合有各类化学添加剂和高溶解固体，其中化学添加剂主要包括酸液、杀菌剂、润滑剂、稠化剂、表面活性剂、阻垢剂等；高溶解固体主要为钙、镁、硼、硅、铁、锰、钾、钠、氯离子和碳酸盐等，还有一些来自气藏岩层的天然放射性物质如铀、钍及其衰变产物。其次，返排液中化学需氧量(COD)值高、色度高、悬浮物含量高，使得处理达标排放难度大、费用高，被业界普遍认为是最难处理的工业污水之一。可以说，如何减少水资源消耗量、合理处置页岩气开发中产生的大量返排液已成为页岩气规模化开发的瓶颈问题之一 [ 3 ] [ 4 ] 。 Table 1 Shale gas pressure cracking and drainage water quality test results in the demonstration are 离子 mg/L mmol/L % 项目 mg/L K + 310 7.9 1.1 可溶性总固体 42，966 Na + 15，500 674 93.2 游离CO 2 2.2 Ca 2+ 491 24.50 3.4 F 1.24 Mg 2+ 129 10.60 1.5 Al <0.01 Fe 3+ 11.6 0.62 0.1 Cr 6+ <0.004 Fe 2+ 22.5 0.81 0 Cu <0.009 NH 4 + 81.8 4.53 0.6 Pb <0.010 总计 16，546 723 100 Zn <0.001 Cl − 26，100 736 98.9 As <0.0002 SO 4 2 − 1.27 0.03 0.0 Mn 0.388 HCO 3 − 470 7.70 1.0 Hg <0.00005 CO 3 2 − 0 0 0 Cd <0.001 OH − 0 0 0 挥发性酚 0.068 NO 3 − 23.2 0.37 0.1 氰化物 <0.002 NO 2 − <0.004 0 0 Se <0.0003 HPO 4 2 − <0.1 0 0 Ag <0.003 总计 26，594 744 100.0 阴离子合成洗涤剂 0.812 pH值 6.9 色度 100 石油类 1.39 气味 无 浊度 340 COD 1280 表1. 示范区内页岩气压裂返排液水质检测结果
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user: 2. 页岩气压裂返排液处理现状及存在的问题 2.1. 页岩气压裂返排液处理现状 据美国环保署的统计，石油和天然气开发过程中产生的废水处置方式主要包括以下几种：深井灌注、市政污水处理厂处理后外排、脱盐工艺处理等 [ 5 ] [ 6 ] 。本研究对四川长宁–威远和滇黔北昭通国家级页岩气示范区以及示范区周边云、贵、川、渝地区页岩气勘探开发压裂返排液处理现状进行了调研，各区块压裂返排液处置措施汇总如下表2。 2.2. 各处理方式存在的问题 本研究结合西南地区各页岩气开采区块压裂返排液处理现状，对各处理方式存在的问题统计如下： 1) “最大程度回用、暂存、回注”处理方式存在的问题 ① 压裂返排液回注，现场贮存和运输过程均存在较大的环境隐患 四川地区已布置有多个钻井废水、气田废水、试修废水、压裂返排液、酸化压裂废水等回注井，压裂返排液多依托现有的回注井进行回注处理，该处置方式主要集中于四川境内，但受压裂返排液回用指标限制，需要进行现场预处理、稀释回用、与其他水源水配伍、与添加剂之间配伍等处理工序，压裂返排液进行回注需通过管道或者罐车运输至预处理站处理后再进行回注，运输途中，存在罐车发生交通事故、管道泄漏等因素，可引起水源污染、土壤污染等环境事故的发生。大量的压裂返排液如果不能合理有效地处理而随意排放或回注地层，会对地表土壤或地下环境、地表水系、农作物等自然环境造成严重污染和资源浪费 [ 7 ] [ 8 ] ，同时受页岩气开发各平台间接续时间调度安排限制，压裂返排液现场贮存周期长，存在很大的突发环境风险隐患。 Table 2 Status of fracturing and returning liquid disposal in each bloc 序号 区块 处置现状 1 长宁区块 最大程度回用、暂存、回注 2 云南区块 最大程度回用、暂存、回注 3 内江区块 最大程度回用、暂存、回注 4 内江区块 最大程度回用、暂存、回注 5 永川区块 最大程度回用、暂存，依托地方污水处理厂处理排放 6 涪陵焦石坝区块 最大程度回用、暂存 7 贵州区块勘探 最大程度回用，处理达标排放 8 昭通区块 最大程度回用、暂存、回注 表2. 各区块压裂返排液处置现状 ② 压裂返排液回注不符合“SYT 6881-2012回注工程设计规范”中“同层回注”的规范要求，存在环境安全隐患 回注处理压裂返排液虽保障了压裂返排液不外排，环境最优，但部分回注井为原常规天然气枯竭井改建而来，回注页岩气压裂返排液不符合“SYT 6881-2012回注工程设计规范”中“同层回注”的规范要求，同时在地层中长期存储，同样存在环境安全隐患。 此外，由于页岩气压裂返排液为地层水力压裂后的返排液体，受地层岩性化学成分影响，返排液中带有气藏岩层的天然放射性物质如铀、钍及其衰变产物等不确定的化学成分(2018年6月13，环保部组织的《非常规油气田环境管理国际研讨会(2018)》中已对上述研究成果达成共识)，回注非龙马溪组地层(目前页岩气主力开采地层)，极易造成地层的不稳定，回注环境影响不可控。另外，四川昭通地区压裂返排液回注地层主要为茅口组地层，而该区域茅口组地层为温泉水开采地层，如四川宜宾筠连巡司温泉等，昭通地区回注处理压裂返排液极易造成茅口组地热资源的压覆，地方环保部门对回注井的审批已相当慎重，已相当难申请批准新的回注井项目。 ③ 压裂返排液回注不符合相关法规的要求，部分地区已禁止压裂返排液回注处理 在部分地区，如云南和贵州的环境管理部门认为利用回注井回注压裂返排液涉嫌违反《中华人民共和国水污染防治法》第三十五条：禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放、倾倒含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。在贵州、云南、重庆地区，按照环境管理规定压裂返排液不得采用回注方式处理。 2) “最大程度回用、暂存，依托地方污水处理厂处理排放”处置存在的问题 受“不得回注”环境管理要求限制，贵州、云南、重庆地区压裂返排液主要采取此种处置方式，该种处置方式存在现场长时间贮存环境安全隐患以及地方污水处理厂处理能力不够、处理工艺不能满足等问题。由于压裂返排液具有高粘度、高溶解固体(TDS)、高化学需氧量(COD)、高氯离子浓度等特点，同时由于压裂返排液中添加的杀菌剂、表面活性剂等，采用微生物生化处理工艺的地方污水处理厂完全没办法处理压裂返排液，目前，压裂返排液多以稀释排放方式违法违规处理了，页岩气建设单位同样也存在环境违法法律风险。 3) “最大程度回用，处理达标排放”处置方式存在的问题 在重庆、云南、贵州等现阶段页岩气主力勘探区，受井位分散，压裂返排液转运距离远、没有适合的回注井等因素限制，主要采用撬装模块化设备，深度处理压裂返排液实现达标排放。但此处理方式存在处理规模较小、处理成本高、污水排放地点不确定，环境管理难度大等问题。单平台压裂返排液处产生量较大，1套设备对应1个平台压裂返排液处置，撬装膜滤深度处理设备连续稳定性较差，因此该方法仅在页岩气勘探井等少数新区块开发初期压裂返排液没有回用途径的地区使用，适用区域范围小。
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user: 3. 政策导向 1) 《关于油田回注采油废水和油田废弃钻井液适用标准的复函》(环函[ 2005 ]125号，原国家环境保护总局)：2005年4月14日原国家环境保护总局《关于油田回注采油废水和油田废弃钻井液适用标准的的请示》的复函，石油开采废水处置方式分为回注或达标排放两种，分别执行回注水质标准和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。 2) 《石油天然气开采业污染防治技术政策》(公告2012年第18号)：该技术政策中，对污染治理措施提出了：“在钻井和井下作业过程中，鼓励污油、污水进入生产流程循环利用，未进入生产流程的污油、污水应采用固液分离、废水处理一体化装置等处理后达标外排”，提出的钻井和井下作业废水处理措施为处理后达标外排，回注方式未被“鼓励”采用。 3) 页岩气储层改造第3部分：压裂返排液回收和处理方法(NB_T 14002.3-2015，国家能源局)：该能源行业标准中第3.3.1条“压裂返排液处置工艺宜采用回用、回注及地表排放方案，并结合工程实际比较后确定”。 4) 《重庆市页岩气勘探开发行业环境保护指导意见(试行)》(2016年9月1日，重庆市环境保护局)：首次对废水处理处置提出“压裂返排液回用于配制压裂液，回用不完的，应处理达标后排放，严禁偷排漏排、稀释排放或回注”，严禁压裂返排液采用回注方式处理。 5) 《四川省页岩气开采业污染防治技术政策》(2018年2月1日，四川省环境保护厅)：该技术政策指出压裂返排液优先进行回用，不能回用的应就近或集中处理达标后排放；对采取回注处理方式的，提出了“应充分考虑其依托回注井的完整性，注入层的封闭性、隔离性、可注性，以及压裂返排液与注入层的相容性，确保环境安全。依托的回注井相关手续须齐全，运行监控管理制度须健全”等极为严格的环境管理要求。2018年，四川长宁天然气开发有限责任公司报送的《长宁页岩气田年产50亿立方米开发方案建设项目环评》从送审版的“压裂返排液回注处理”修改为报批版的“压裂返排液处理达标排放”。可见，四川地区对压裂返排液回注方式持谨慎态度，环境管理上倾向于倒逼企业采取措施处理达标排放。 6) 非常规油气田环境管理国际研讨会：环境保护部环境工程评估中心联合中国石油安全环保技术研究院、美国环保协会于2018年6月13日在北京举办了“非常规油气田环境管理国际研讨会(2018)”，参会人员包含生态环境部环评司以及部评估中心石化部主要部门以及各地环境工程评估中心负责人。与会专家普遍认为回注不便于环境管控，只是暂时的控制了污染，没有从根本上消除污染，并且回注可能会存在更多的环境安全隐患，比如地震、压覆矿产资源、影响以后可能会被利用的地下水资源等。 综上所述，从环境管理、技术政策、环保指导意见、理论研究等方面看，石油天然气行业废水回注方式环境管理要求越来越高、环境技术控制越来越精细，整体呈收缩态势，从国家和行业层面，更鼓励和支持科技创新、技术进步，将石油天然气行业废水如压裂返排液，进行处理达标后排放，以便于环境管理。
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user: 4. 压裂返排液的处置动向 1) 贵州、云南、重庆的页岩气探井压裂返排液采用深度处理达标排放：利用井场污水池充当调节池，首先采用加药的方法，调节废水的pH值，并使废水中的SS和大多数有害成分絮凝沉降。絮体通过板框压滤机压榨后实现泥水分离，污泥进行无害化处理；而压滤出水和絮凝分离出的水则通过UF超滤系统、SRO超级反渗系统、RO反渗透膜进行深度固液分离；由于压裂返排液中的氯离子浓度较高，采用反渗透工艺进一步去除氯离子，从而实现废水处理达标排放。目前，中石化采用撬装处理设备已经成功完成了贵州、重庆部分等探井的压裂返排液现场处理达标排放工作。 2) 中石化西南油气分公司荣昌~永川区块页岩气开发利用：2018年1月12日，中石化西南油气分公司获批实施荣昌~永川区块页岩气开发利用，对区块压裂返液采用最大程度回用和集中处置达标排放措施，计划2020年建成并投运压裂返排液污水处理站处理区块压裂返排液，处理能力1000 m 3 /d，确保废水全部处理达标排放。 3) 长宁页岩气田宁201井区返排液处理：鉴于《长宁页岩气田年产50亿立方米开发方案建设项目环评》“压裂返排液处理达标排放”的审批意见，2018年9月29日，四川长宁天然气开发有限责任公司启动了宁201井区返排液处理招标工作，拟对长宁区块返排液采取深度处理达标排放方式处理长宁区块压裂返排液。
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user: 5. 典型页岩气压裂返排液达标外排处理工艺流程 实验研究和现场应用表明，由于压裂返排液的难处理性和特殊性，仅凭单一的方法来使出水达标排放或重复利用是困难或难以实现的，因此多种化学法或化学法与其他方法的联用在压裂返排液处理工艺中被普遍采用。许剑等 [ 9 ] 采用高级氧化处理为主、混凝为辅的联合工艺对返排液进行处理，处理后出水达到回用和排放要求；韩卓等 [ 10 ] 通过“破胶–微电解–混凝–压滤”工艺处理某非常规压裂返排液，处理后的水样满足回注水水质标准。万里平等 [ 11 ] 采用“中和–微电解–催化氧化–活性碳吸附”4步工艺处理川中磨140井酸化压裂返排液，处理出水达到GB 8978-1996中的二级标准。我国对于页岩气勘探开发压裂返排液处理还处于实验摸索阶段，页岩气压裂返排液的处理多采用多种水处理单元组合处理，例如生物氧化法(颗粒活性污泥、SBR、SBBR、A/O、A 2 /O、二段接触氧化法、生物转盘、生物滴滤池、厌氧滤池等)；热处理技术(热蒸馏、蒸发和结晶)；微电解技术； 高级氧化技术、膜滤技术等。典型压裂返排液处理工艺流程示意图如下图1： 图1. 典型压裂返排液处理工艺流程示意图
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user: 6. 技术推荐 根据对页岩气压裂返排液取样进行分析化验，在实验室进行中试的结果，提出了以下工艺路线(图2)： 图2. 页岩气压裂返排液取样分析工艺路线 此工艺分为两大部分，前段采用高效浅层气浮+高级氧化技术对原水中悬浮物和有机物污染进行处理，后段双膜法(UF + RO) + MVR技术是为了彻底消除废水中的盐分。 原水首先进入高效浅层气浮工段，添加专用高效絮凝剂，对原水进行处理，去除原水中的悬浮物和悬浮性有机物，后进入高级氧化工段，在臭氧和催化剂的作用下去除前段无法去除的有机污染物，经处理后，废水中的COD可降至40~50 mg/L，为后续双膜法工段创造良好工况条件。后续超滤膜(UF)主要进一步去除废水中的胶体和细微颗粒，保证反渗透膜系统地的稳定运行，废水经超滤过滤后，进入反渗透系统(RO)，废水回收率可达到70%以上，脱盐率95%以上，反渗透产水可直接工艺回用，浓盐水进入MVR (机械式二次蒸汽再压缩蒸发器)，将盐分固化后外运处置。 (MVR中文意义是机械式二次蒸汽再压缩蒸发器，在化工、制药、环保行业中广泛使用蒸发器用于把溶液浓缩或结晶。常规的蒸发器用锅炉生产的鲜蒸汽作热源，通过换热器把溶液加热到沸点后继续加热使溶液沸腾蒸发产生二次蒸汽。溶液中的水份变成水蒸汽从溶液中蒸发分离出去，溶液本身被浓缩。蒸发过程产生的二次蒸汽再用冷却水冷凝成冷凝水，二次蒸汽中的热能传递到冷却水中再扩散到空气中造成热能浪费和冷却水消耗。MVR蒸发器利用压缩机把蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩使其压力和温度升高，然后作蒸发器热源替代鲜蒸汽。实现二次蒸汽中热能的再利用，使蒸发器的热能循环利用。只要提供少量的电力驱动压缩机工作不需要鲜蒸汽就能使蒸发器热能循环利用，连续蒸发。在热力学中MVR蒸发器也可以理解为开式热泵。压缩机的作用不是产生蒸发需要的热量，而是输送蒸发器的热量形成热量循环。) 此工艺前段工艺主要采用高效浅层气浮+高级氧化技术对原水中悬浮物和有机物污染进行处理，后段双膜法(UF + RO) + MVR技术是为了彻底消除废水中的盐分，以便产水可以回用或排放。 所取水样主要验证前段高效浅层气浮+高级氧化技术，经多次平行试验，经前段工艺后，废水COD数值可稳定在40~50 mg/L之间，此水质经破除臭氧后，进入双膜法工段，双膜工艺可稳定运行，产水可直接工艺回用，而浓盐水经MVR处理后外运处置。 根据实验验证，此工艺产水水质满足且优于污水综合排放标准(GB 8978-1996)，同时可彻底去除水中盐分，实现环境友好。
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user: 7. 达标排放相关问题剖析 1) 排放标准和排污许可证 目前还没有准确的行业排放标准，一般可执行污水综合排放标准(GB 8978-1996)，同时达标排放需取得当地环保主管部门的排污许可证，以便在相关河道上设置排污口。 2) 结晶盐处理 根据工艺分析，压裂返排液处置达标排放，膜浓缩液经蒸发会产生相当量的结晶盐，此结晶盐为危废，最终处置需具有危险废物处置能力企业进行委托处置。 3) 处理达标后的回用 压裂返排液经处理达标后，能否回用于生产，可回用那些工段，回用率能达到多少，需具体分析。 4) 设备 井场区域一般位置偏远，同时面积有限，设备应为模块化，集装箱式一体化设备，以便于施工安装和使用。
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user: 8. 工程建设模式 1) 前段高效浅层气浮+臭氧催化氧化 + UF + RO采用模块化一体化设备处理，废水经浓缩减量后，浓缩液输送至废水集中处置中心。 2) 在页岩气集中区域建设区域废水集中处理中心，对浓缩液进行集中蒸发结晶处理，产生的结晶盐按危废处置。
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user: 9. 结语 目前，西南地区各板块页岩气开采已经规模化，页岩气的开采为区域的能源来源的多样化提供了重要的支撑。但西南地区环境较为敏感和脆弱，页岩气开采带来的环保相关问题，特别是压裂返排液的相关问题，亟待解决。各区块应根据压裂返排液处置现状，探索一条环境友好，生态友好，行之有效的压裂反排液处置方法。
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user: 摘 要 为认识施加有机粪肥条件下，不同类型农田土壤重金属富集现状和污染危害，探索其防控途径，为有机粪肥的施用、重金属污染防治提供科学依据，确保作物质量安全，选择河北省某大棚生菜土和草莓土为研究对象，种植作物前在土壤中施加园区自制有机粪肥为底肥，作物生长过程中追加有机粪肥，采集施肥前和作物成熟期表层土壤，测定土壤中重金属铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、和砷(As)的含量，与风险筛选值进行比较，并采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤重金属污染程度进行综合评价。结果表明：受到施加有机粪肥的影响，作物成熟期生菜土中Zn、As、Cd、Pb和Cr含量相对于施肥前都有所增加，作物成熟期草莓土中除了Ni以外的六种重金属含量也都有一定程度的升高。施肥前和作物成熟期生菜土和草莓土中七种重金属的含量均低于风险筛选值。从单因子污染指数和内梅罗综合污染指数来看，施肥前和作物成熟期生菜土和草莓土中的重金属污染都未超标。地累积指数的评价结果表明，有机粪肥的施加对生菜土中Zn的地累积指数影响较大，使作物成熟期生菜土中的Zn处于轻度污染。施加有机粪肥对草莓土中Zn、Cd和Pb的地累积指数影响较大，使作物成熟期草莓土中的重金属Cd接近中度污染，Zn和Pb也存在一定的轻度污染。潜在生态危害指数评价结果分析表明，施加有机粪肥后，作物成熟期生菜土中的Cd达到了中度生态危害，总的潜在生态指数也有所增加；草莓土中Cd由施肥前的中度生态危害达到生物成熟期的强生态危害，同时极大地提高了总的潜在生态指数。因此，施加有机粪肥对生菜土中的Zn和Cd以及草莓土中Zn、Pb和Cd的污染作用较大，在进一步生产和施用有机粪肥时应重点把控。 关键词 :有机粪肥，重金属污染，风险筛选值，地累积指数，潜在生态危害指数 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土壤是农业最基本的生产资料，是农业发展的基础，是不可再生的自然资源。土壤重金属污染是世界性的重大环境问题。有调查显示，我国受重金属污染的耕地面积已达2000万hm 2 ，占全国总耕地面积的1/6，全国每年因重金属污染的粮食高达1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元 [ 1 ] [ 2 ] 。 重金属主要是指密度大于5.0 g/cm 3 的金属元素，包括铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、钴(Co) [ 3 ] 。有调查表明，我国耕地土壤质量堪忧，其点位超标率为19.4%，主要无机污染物是Cd、Ni、As、Pb、Cu、Hg [ 4 ] 。重金属污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少，土壤质量下降，自净能力减弱，影响农作物的产量与品质，危害人体健康 [ 5 ] ，如我国有些稻米含Cd浓度已超过诱发“骨痛病”的含Cd标准；某些大中城市污灌区的癌症死亡率比对照区高10~20倍 [ 6 ] 。另外，重金属元素还会通过人类的皮肤、呼吸道和消化道等潜入人体内，严重情况下它们会损害人体的新陈代谢功能，甚至会造成人体生理器官的损坏 [ 7 ] 。 重金属污染风险评价是判断重金属污染水平的重要手段。张凌云等人 [ 8 ] 采用单污染指数法和内梅罗综合污染指数法对南充市不同区域土壤质量进行了评价，结果表明，南充市农村土壤重金属平均内梅罗综合污染指数为1.01，受到了重金属轻微污染，主要重金属污染物为Hg、Ni、Cu和Zn。赵庆令等人 [ 9 ] 以济宁城区南部农田为研究区域，采集77个土壤样品进行调查，用地累积指数法分析区内8种重金属元素的污染程度，均表明土壤环境中Hg、Cd为轻度污染程度，其他6种元素均为无污染。李一蒙等人 [ 10 ] 采用潜在生态危害指数评价开封市土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的潜在生态危害程度，结果表明，开封城市土壤中Cd存在极强生态危害，其余元素均为轻度危害。 土壤中重金属的来源有自然源和人类活动。自然源主要是地质活动，如岩石风化、火山喷发等，人类活动主要有农业活动、工业污染、生活污染等 [ 11 ] 。已有研究表明人类活动对土壤重金属污染物具有重要的贡献 [ 12 ] [ 13 ] ，包括施肥、养殖场粪便的排放、污水灌溉，大气沉降等 [ 14 ] 。Luo等人 [ 15 ] 研究表明，Cu和Cr主要受农业活动的影响，Pb主要来自于工业污染的大气沉降。Niu等人 [ 16 ] 对中国大陆的农田土壤重金属进行了风险评估，认为土壤中Pb、Cd、Zn和Cu可能与施加有机粪肥相关。据报道，牲畜粪便是农业土壤中重金属的主要来源之一，对Cd、Cu和Zn的贡献率为55%、69%和51% [ 15 ] 。当前有机粪肥的施用正普遍推广，一方面可以减少粪便污染，另一方面可以提高作物产量。然而有机粪肥中的重金属随着施用过程逐渐进入土壤，可能造成重金属的富集和污染风险，需要重点关注和分析。 本研究选取了河北省某施用有机粪肥的大棚内生菜土和草莓土作为研究对象，通过对土壤中Zn、Ni、Pb、As、Cd、Cr和Cu含量进行分析，结合农用地土壤污染风险管控标准中的风险筛选值进行重金属含量评价，采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区域的重金属污染情况及潜在生态危害进行定量评价，综合分析有机粪肥施加对土壤环境质量造成的影响，以期为有机粪肥施加的农田土壤的安全与重金属污染防控提供参考依据。
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user: 4. 结论 1) 有机粪肥的施用一定程度上增加了生菜土中的Zn、As、Cd、Pb和Cr的重金属含量，草莓土中Zn、As、Cd、Pb、Cr和Cu的重金属含量也有所提高。施肥前和作物成熟期的生菜土和草莓土中的重金属含量均低于农用地土壤污染风险管控标准中的风险筛选值，表明有机粪肥的施加引起的重金属污染风险较低。 2) 施肥前和作物成熟期生菜土和草莓土中的单因子污染指数均小于1，内梅罗综合污染指数均小于0.7，表明施肥前和作物成熟期生菜土和草莓土中各种重金属污染均未超标。 3) 地累积指数法的评价结果表明，有机粪肥的施加提高了生菜土中Zn的地累积指数，使作物成熟期生菜土中的Zn达到轻度污染水平。同时，作物成熟期草莓土中的Zn、Cd和Pb在施加有机粪肥的作用下都达到了轻度污染水平，Cd接近中度污染水平。在接下来的有机粪肥施加和农业生产中，需要采取一定的措施对生菜土中的Zn和草莓土中的Cd、Zn与Pb污染进行管控。 4) 潜在生态危害指数法的评价结果表明，有机粪肥的施加提高了生菜土和草莓土中Cd的潜在生态危害系数。在施加有机粪肥后，作物成熟期生菜土的Cd达到了中度生态危害，作物成熟期草莓土中的Cd达到了强生态危害，同时也增长了作物成熟期生菜土和草莓土的总的潜在生态危害指数。在生菜土和草莓土中，Cd污染的贡献率最大，具有较高的潜在生态危害，需采取相应措施减轻重金属Cd带来的危害。 根据选取的四种方法的评价结果进行分析可得，施加有机粪肥对生菜土中的Zn和Cd以及草莓土中Zn、Pb和Cd的影响作用较大。从整体上看，有机粪肥的施加提高了生菜土和草莓土中重金属含量，生菜土和草莓土中重金属污染程度都有所加深，在进一步生产和施用有机粪肥的过程中应重点控制。对于土壤重金属污染的评价，方法众多，但是仍然没有一种方法被广泛接受和使用，使用单一的评价方法在实际过程中进行评价时，都有各自的局限性，无法给出准确且全面的结果，而两种或者多种评价方法相结合来评价土壤重金属的污染程度能够尽可能降低这种局限性。此外，在进行土壤重金属污染风险评价时，需综合考虑重金属种类、累积程度、生物毒性和人类活动等参数指标，才能更加科学客观的凭据重金属在土壤中的环境风险。
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user: 摘 要 随着互联网的高速发展，共享经济发展成为一种新形态的同时，知识共享也成为当今时代的特征。慕课作为拥有大量优质学习资源的在线学习平台，通过互联网进行知识传播，有利于知识的共享。本文将通过对大学生慕课使用的现状研究，了解大学生对慕课知识接收是否有效，反映慕课使用中存在的问题，并对此展开讨论与研究。根据调查结果了解大学生的学习需求，为慕课平台的改进提出建议，增强慕课知识传播的有效性。 关键词 :慕课，知识传播，有效性，大学生 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 1.1. 研究背景 在互联网经济时代，共享经济的发展掀起了知识共享，即在知识拥有者和知识需求者之间通过知识的传递产生的一种行为。2008年，加拿大阿萨巴萨卡大学的乔治·西门子和斯蒂芬·唐斯以联通主义的学习理论模型为基础，首次提出MOOC并创建了全球第一个cMOOC类型的课程 [ 1 ] 。2012年，慕课在美国的空前发展造就了“慕课之年”，截至到该年11月，Coursera注册者来自196个国家，人数超百万。在中国，清华大学、北京大学等大学于2013年率先加入Coursera和edX等慕课平台，在教育部大力推动下，2019年，中国上线慕课数量达1.25万门，学习人数增至2亿多人次，国家精品在线开放课程数量达到1291门，目前已有1000余所高校开设慕课。 1.2. 文献综述 慕课已成为大学生获取知识的主要途径之一，研究慕课知识传播具有重要意义。根据美国学者拉斯韦尔提出的在传播过程中的5W模式，笔者发现慕课在知识传播过程中呈现出其独特的5W要素：Who & To whom：面向社会大众；Says What：将知识碎片化进行教学；In Which Channel：以互联网作为传播媒介；With What Effect：实时动态的效果反馈。慕课的5W传播模式体现了其开放、大规模、交互性等特点，为知识传播提供平台。 目前，国内外已有许多学者以慕课为主题，对其发展进行相关研究。在国内，大多数对慕课的研究集中在“高校学习”、“教育模式”、“教学质量”等方面，聚焦于慕课在高校的应用及效果反馈 [ 2 ] ，邵源春 [ 3 ] 、尹晓钧 [ 4 ] 等多位学者提到慕课实现了优质教学资源最大范围的传播与共享，认为高校应利用慕课开放性教学优势，加大教学改革和教学平台建设，促进课堂教学效果的提高；在国外，对慕课的研究主要是“远程学习”、“在线教育”等，聚焦于慕课的技术支撑及理论建构 [ 2 ] ，例如Dilmeire Sant’Anna Ramos Vosgerau等学者提到在封闭的虚拟学习环境和开放的慕课环境中，建议利用技术作为调解、互动和对话过程的支持 [ 5 ] ，建立模型以促进用户间的交流。以上研究为本研究的开展提供了研究思路与方法的参考。 综述以上研究，笔者发现过去学者们对慕课知识传播有效性研究较少，本研究通过访谈法、观察法、实地调研等方法，关注慕课知识传播过程的有效性，以四川大学生为调查对象，分析影响大学生慕课学习有效性的因素，探讨对应的解决办法，以期能为慕课平台的发展提供思路和建议。
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user: 2. 研究方法与设计 2.1. 问卷编制 本次调研问卷编制主要分为两个阶段： 第一阶段采用文献研究法，以“慕课”为关键词，通过CNKI检索国内外相关研究文献百余篇，查找关于大学生通过网络平台学习的相关资料，同时收集关于互联网时代下学习方式转变给知识传播带来的影响的相关新闻报道，总结问题，为问卷设置奠定理论基础。 第二阶段采用访谈法与观察法相结合的方式，选取部分四川高校学生进行访谈，深入了解大学生慕课学习方面的现状及问题，并通过观察身边同学利用慕课学习时的行为表现及学习结果，确定问卷三个维度为基本情况、学习行为描述、使用慕课学习感受，并细化各个部分的因子，从填写者基本信息、慕课使用情况及使用过程中存在哪些问题进行详细描述，具体内容如图1所示。 图1. 封闭式问卷设计 2.2. 样本分布 本次研究发放线上问卷300份，线下问卷560份，共860份，回收有效问卷为842份，有效回收率为97.91%。调研针对四川省高校大学生，样本涵盖四川大学、电子科技大学、西南财经大学、四川师范大学、成都大学等共11所院校，调查样本基本信息如表1所示。 2.3. 数据处理与分析 2.3.1. 数据处理方法 本研究采用spss19.0软件对问卷数据进行处理，主要分为两个部分：首先，立足问卷整体，通过探索性因子分析提取问卷数据的主要成分，检验问卷数据所得因子与问卷设计因子之间的一致性；其次，对问卷数据进行描述性分析，将问卷各个变量进行分类处理，采用图表结合的方式呈现数据结果，并对结果进行集中趋势分析、离散程度分析、频数分析。 Table 1 Composition of survey sample 调查内容 选项 样本数量 调查内容 选项 样本数量 性别 男 341 专业 理学 109 女 501 工学 128 学校 985/211大学 209 医学 59 一本大学 249 法学 46 二本大学 384 经济学 98 年级 大一 210 管理学 202 大二 219 教育学 70 大三 248 农学及其他 130 大四 165 表1. 调查样本构成 2.3.2. 探索性因子分析 为确定问卷各因子之间的相关程度，本研究借助spss19.0软件进行探索性因子分析。首先，本次研究样本数量为842，大于100，且问卷题数为19，符合探索性因子分析的样本量与问卷题数之比大于5:1的条件；其次，对问卷各变量进行了KMO和Bartlett的检验分析，如表2所示，KMO检验系数大于0.5，sig.值小于0.001，各变量之间的关联性强，适合做探索性因子分析。 Table 2 Test of KMO and Bartlet KMO 和 Bartlett 的检验 取样足够度的 Kaiser-Meyer-Olkin度量。 0.989 Bartlett 的球形度检验 近似卡方 120644.578 df 2080 Sig. 0.000 表2. KMO和Bartlett的检验 方差贡献反映了因子包含信息量的多少，如表3所示，通过主成分分析，共提取4个因子，公共因子的最高方差贡献率为77.060%，累计方差贡献率达到87.532%，说明提取的因子与问卷编制设计因子相似度高。本次问卷分析提取的主要成分为：因子1：包括得知慕课渠道、网站选择、学习课程数、学习时间、考试分数等，概括为慕课学习行为描述；因子2：学习效果、使用感受、期望改进，概括为使用慕课学习感受；因子3：包括年级、学校、专业，概括为基本情况；因子4：性别，属于基本情况。
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user: 4. 对策建议 4.1. 提高课程本身对学生的吸引力 4.1.1. 整合课程资源，构建个性化推荐体系 慕课平台的课程资源丰富、全面，但同时也存在着质量参差不齐、分类单一、难易程度难辨等问题，学习者难以从中挑选出最适合自身情况的课程。针对以上问题，可以从以下几方面来进行优化：首先，整合课程信息。整合如课程难度系数、学时、讲解风格及课程完成后的体验等课程信息，为学习者提供相关信息咨询，使学生能够在对课程有了更加详细了解后再选择符合自身情况的课程；其次，实行课程评分制。学习者对于已结课的课程进行综合评分，课程被搜索时，其评分越高则搜索排位越靠前，能减少低质量课程、缩小课程选择范围，使得学习者能更容易选择高质量课程；最后，进行个性化推荐。在用户注册时，根据学习者的基本情况如注册者的知识类型、文化程度及学习需求等，进行数据分析，实现根据每位学生不同的学习情况及需求定制出针对性强的专属课程推荐。 整个体系能够将学习者从注册到挑选意向到学习的整套过程都进行数据分析，从而得出学习者的能力高低、学习程度以及种类偏好等方面的综合结果，以便于提供给学习者定制的课程推荐，对学习者进行针对性、高效性的教学。 4.1.2. 提高证书含金量及权威性 慕课目前大部分结业证书只能作为学习者自身学习技能的一种佐证，不具有社会认可度及直接效用，导致学生学习的积极性大打折扣。因此，慕课平台应提高所授技能或学历证书的权威性和含金量，让学生和社会真正认可所获证书，从而让学习者能够由内激发自身的学习动力、选择主动学习，这就使得慕课平台与各企业、高校签约，使平台自身有资格发放高质量证书成为关键。 4.2. 完善学习过程中的督促和互动机制，保证高效学习 4.2.1 . 完善学习过程中的督促机制 大学生在学习过程中缺乏督促，结课率低下，后台监督系统有待加强。目前大部分课程以邮件形式提醒课程开始，但常常被学生忽视，同时在学习过程中无法确定学生是否认真听课，课程结束后缺乏及时反馈，造成学生学习有效性不高。因此，慕课平台需要建立完善而有效的监督体系来督促学生进行有效的学习。首先，建立后台监督体系，在课程学习过程中限制学生在学习的同时浏览其他网页的权限，对学习采取计时记录；其次，课程传授中穿插限时习题等来监督大学生的学习，提高学习专注度与学习效率；最后，结课时利用关键字查询方式将测试中打开网页搜索答案等行为评判为作弊行为，并评定其最终成绩为无效。 4.2.2 . 进一步完善师生互动机制 慕课平台的特殊教学方式使得学生的灵活性极高，所以保持师生之间及时、有效的沟通是提高慕课学习有效性的重点。学习过程中应增加线上线下互动环节，增加例如在线讨论、师生问答、课堂测试等活动环节，并将学员与老师或同学的讨论程度按比重计入最终测试成绩，从而形成师生之间、生生之间的良性互动。同时也要建立互动反馈机制，根据学生的反馈情况得出评价，在反馈评价中要注意使用多样化的评价方式，然后教师根据评价结果相应地调整教学进度、方式以及内容的难易程度，以此来提高教学质量。此外，学生难以进行时间管理并且自制力较差，容易出现注意力不集中的情况，从而导致学习效率低下。因此在教学过程中应更注重以相对性评价为基础的阶段性考核，同时把阶段性考核成绩按比例计入最终成绩。使得学员能够及时、准确地了解自身的学习情况，及时解决所遇到的学习问题，从而做到持续有效的学习。 4.3. 及时反馈学生的学习情况 4.3.1 . 建立答疑、讨论专区 慕课平台的及时互动性差，学习者遇到问题或难点不能得到及时地解决，导致学习热情低下。因此，慕课平台可在直播课后附加十分钟的答疑时间、录播课建立答疑专区，当学习者留言后，后台提醒该主讲老师，限定主讲老师在四十八小时内进行答疑，否则将会对该课程进行扣分，影响其搜索排位；同时，建立学员讨论专区，学员在该专区相互讨论、提问、分享等，避免学习者养成一味依赖老师的学习习惯，同时通过与同学之间的讨论，加深对学习内容的认识。 4.3.2 . 完善奖励机制 奖励机制不完善，导致学生学习积极性、自主参与性不高。相反，网游对大学生吸引力却很强，笔者认为可以借鉴其中过关升级等方法来刺激大学生不断投入精力。例如根据学时设计课时地图，营造一种游戏进程的氛围；提供不同类型的虚拟角色选择，根据学习时间、学习质量以及结课数量等对虚拟角色实行升级；提供所学知识一对一或小组对小组PK赛，将综合答题数量及正确率进行公开排名等。对于学完课程以及取得良好成绩的学生给予不同程度的激励，如在平台上对良好的成绩进行展示、颁发相关奖状证书，以及在学习讨论区邀请学习成绩良好的同学进行学习方法及经验的分享等。
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user: 5. 结语 慕课作为大量课程资源的线上学习平台，有利于推动教育资源在全球范围内的传播和共享。但在享受接受教育资源便捷的同时，我们也应该注意到，由于资源的整合度低、学生主动性不高等原因，该过程中还存在着许多问题，尤其是知识传播有效性低的问题。对此，慕课平台应在充分发挥自身优势的基础上，采取有针对性的措施来优化不足之处，以增强慕课平台传播知识的有效性。
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user: 摘 要 为了减缓和降低气象灾害对人们生产、生活的影响，我国作为人影大国，人影作业的次数、强度都在增加，但其智能化管理的程度还很低。在加大人影作业智能化管理过程中，火箭炮作业时的府仰角和用弹量均易准确采集，但方位角的采集是一个重点和难点。为此，本文提出了一种数字化线性方位角传感器的设计方案。文中详细介绍了其工作原理和方位角采集实施方法。通过实验证明方位角采集稳定性、连续性好，精度高。 关键词 :线性电路，方位角，火箭 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 目前人影的信息化智能化后台管理平台和软件都已开始应用，在人影作业的管理过程中发挥重要作用。炮射作业现场信息的智能化采集作为人影智能化管理的最后一公里，有一定的困难，特别是移动气象人影火箭炮现场作业信息的智能采集。 移动式火箭炮作业信息数字采集相对于有固定作业点的高炮 [ 1 ] 更加困难，目前火箭炮方位角采集是通过高精度的电子罗盘进行采集。由于火箭是全金属结构，对罗盘有极大的干扰，通常的作法是通过一个铝支架，与炮身保持一段距离进行测量。其缺点有三：一是高精度的电子罗盘本身很贵、不经济；二是在火箭炮上多出一个异型的结构，美观、安全都受到一定的影响；三是由于电子罗盘是非线性传感器，所采数据的稳定性、精度都受一定的限制。 本文提出了一种数字化线性方位角传感器的设计方案采用的是以线性电子器件为主的火箭炮作业方位角自动采集传感器，可充分避免电子罗盘的缺陷。其优点为：一是结构简单，可表贴在火箭炮炮身上安装；二是功耗低，采用手机锂电池供电；三是成本低，只有电子罗盘的10%左右。
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user: 2. 传感器线性测量方位角原理 不管火箭车怎样移动，在作业时炮管在地面的水平投影与大地的正南方都有一个夹角(如图1所示)，只要能计算出此夹角就能算出人影火箭作业的方位角。 图1. 火箭炮管方位夹角示意图 2.1. 方位角测量的逻辑算法 在线性电位器两端加上恒压源，其中心抽头转动所取得的抽头电压是线性变化的这种特性正好可用来进行人影火箭的方位角测量。其测试原理如图2所示，一个电位器(R1)的电刷的位置由指南针的针臂决定，另一个电位器(R2)的电刷随炮管的转动而滑动。两电位器设置一个共同的参考点，根据两电位器输出端电压的变化可测量出方位角的大小 [ 2 ] [ 3 ] 。由于加在电位器两端的电压是直流恒压源且电位器是线性器件，因而滑臂滑动时就会得到线性变化的电压，根据电压变化的大小，就能测到线性变化的夹角大小。这种测量方法较电子罗盘稳定、精度高，费用极其低廉，且不怕与炮管安装在一起。具体测量方法如下： 图2. 方位角转换电路 由于电位器R1电刷的位置由指南针针臂决定，因此该电位器输出的电压就是正南方对应的电压V S 。电位器R2的电刷位置由炮管的方向决定，将炮管转向正北方时得到R2的输出电压就是正北方对应的电压V n 。由此就可以得出单位电压变化对应的角度变化a (单位：弧度/伏特)如公式1所示。 公式1： a = π v n − v s 实际测量中，电位器R2的输出电压V 2 由炮管方向决定，电位器R1的输出电压V 1 由指南针针臂决定，则炮管投影与正南方的夹角A为： 公式2： A = ( v 2 − v 1 ) × π v n − v s 2.2. 数字化线性方位角测量的电路实现原理 整个电路由低功耗微控器 [ 4 ] [ 5 ] (MSP430)、基准电源模块、电位器以及方位角数字化输出模块组成。其中微制器是核心，两电位器输入的模拟电压在处理器内进行AD转换。在设计时，两个电位器有共同的参考点，将两路AD转换后的值进行比较，就可测量出火箭炮作业时方位角。电路设计原理图如图3所示。 电源模块是以SP6651A芯片为核心构成，使用一节锂电池作为电源，为电路其他模块提供3.3V的电源电压。基准电压模块由TL431芯片和分离电阻电容组成，其作用是提供AD转换的基准电压，通过MSP430单片机的P1.1口提供给单片机内部两路ADC作为参考电压。 采集炮管方位角时，电位器1、2的滑臂输出电压分别通过微处理器的8、9脚送入内部进行AD转换和数字计算，得出的方位角信息通过处理器的21、22脚传给电平转换芯片MAX3232。外部从MAX3232从14脚获得方位角信息。 图3. 方位角采集器电路原理
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user: 3. 数字化方位角信息采集软件设计 在MSP430中编写软件实现方位角的读取，软件分两步进行，首先进行AD转换信息的读取，其次根据方位角采集逻辑算法计算出方位角大小。由于模拟信号在传输过程中会受到干扰，软件设计时一定要进行提高精度和抗干扰处理。得到准确的AD值后，根据方位角采集的逻辑算法进行计算，得到数字化的方位角。定时通过串口向外送出 [ 6 ] [ 7 ] 。其软件实现原理框图如图4所示。 图4. 方位角计算软件实现流程
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user: 4. 测试与验证 以一个固定支点的的杠杆(木棒)为平台，传感器固定在杠杆上(跟固定在火箭炮上一样的道理)，采用手机电池供电。通过RS232串口与PC机相连。在PC机上，用C#语言工具设计一个方位角显示程序，其显示方式如图5所示。用电子软盘先标定正南方位置，转动一次杠杆用量角器测量杠杆转过的角度，再与传感器采集到的角度相比较，完成一次测量。经多次测量验证，传感器的稳定度、精度、线性度达到设计要求。其部份测量数据如表1所示。 图5. PC机图形化方位角数据 Table 1 System test result 量角器读数 传感器测量 0 0 10 10 20 19.5 45 45.5 90 89.5 148 147 179 180 271 270 316 315 表1. 系统测试结果 多次测试结果表明火箭方位角线性传感器的最小步进为0.5度，重复测量的精度为正负1度，完全满足移动作业火箭炮方位角测量的要求。本次实验AD采样用的是10位AD。
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user: 5. 总结语 本文介绍的基于线性转换电路的方位角采集器，该采集器具有成本低廉、稳定性好、精度高的特点。提出了一种针对目前火箭炮作业信息采集难点：火箭炮方位角采集的一种有效解决方案，并设计了软件平台予以验证。然而，人影作业管理还需要俯仰角、作业时间、用弹量统计等多种综合参数，故而，下一步工作是要将本方位角采集器集成到人影作业综合信息采集终端中去。
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user: 摘 要 传统空间数据可视化课程通过符号、地图和统计表格等形式展示空间数据。大数据时代的到来为空间数据可视化课程提出新的机遇与挑战。本文根据地理大数据特点，分别从教学内容和方法两个方面探讨了空间数据可视化课程的改革方法。从空间数据的认知、获取、处理和设计四个部分对教学内容进行扩展，并设计个性化的教学实践。对资源利用、教学模式和教师要求三个角度进行改进，为大数据时代下空间数据可视化类课程的教学方式提供一定参考。 关键词 :空间数据可视化，大数据，教学改革，人才培养 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 空间数据可视化模块作为GIS专业的基础课程，主要包括《计算机地图制图原理与应用》、《地理信息系统导论》、《普通地图设计》及《专题地图设计》等核心课程，一直是GIS专业人才培养中的重要组成部分。随着物联网、云计算和互联网+等技术的兴起与发展以及大数据技术在各个领域中的广泛应用，传统空间数据可视化课程的教学内容与方法面临了新的发展机遇和挑战。在传统的空间数据可视化课程教学中，主要以结构化数据作为教学内容，数据结构简单，形式单一；数据可视化教学目的主要以满足展示、生产模拟地图为主。而面对海量异构、动态的空间大数据，传统可视化方法显然已经不能达到传递信息的目的。空间大数据的出现对空间数据挖掘和空间信息表达与可视化提出了更高的要求。大数据时代要求地理信息科学专业的学生不仅掌握数学、计算机科学、统计学等基础知识，还要掌握大数据相关的理论知识(如大数据技术基础、云计算技术等)及大数据所涉及的相关领域知识，才能实现基于地理计算的空间数据可视化表达方法，这就需要对空间数据可视化课程的教学进行改革。 对空间数据可视化课程的改革方向主要可以分为三个方面：一是对课程的教学内容与方法提出改进。早期袁进军 [ 1 ] 提出“三位一体”的计算机地图制图教学方法，彭秀英 [ 2 ] 在教学经验的基础上，对“地图学”课程的教学内容进行了系统的研究与设计，吴政庭等 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 学者分别提出了互动式、多元化和自主学习模式等新型教学方法；二是从课程的实践教学内容方面设计更合理的教学实践内容。颉耀文 [ 6 ] [ 7 ] 对地图学实习内容进行了优化设计，戴文远等 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] 对现代地图学教学实习内容进行了创新，张唯 [ 11 ] 设计了分类耦合式的地理信息系统综合实验教学内容；三是为了满足时代变化中人才培养的新需求而提出适用于新背景的教学改革方法。张荣群 [ 12 ] 提出数字环境下地图学课程教学的改革，王廷亮 [ 13 ] 基于专业认证的现实需要，提出“计算机地图制图”课程改革的方案，黄丽娜、李精忠等 [ 14 ] [ 15 ] 面对当代互联网盛行背景探讨了地图制图课程的教学改革新方法。 为了顺应地图制图技术的发展，本文总结了以上教学改革方法，面对大数据时代背景，对空间数据可视化课程进行优化设计，以便更好地培养GIS专业人才。本文从空间地理大数据的特征出发，总结了可视化课程对GIS人才培养的新需求。基于培养需求，从空间大数据的认知、获取、处理和设计四个方面对理论教学内容进行扩展，培养学生对于异构动态空间大数据的数据分析与数据挖掘能力；进而设计个性化的实践教学方案，培养创新型GIS人才。此外，大数据时代的到来也改变了传统教学模式方法，本文从合理利用资源、课堂模式变化和教师新要求三个方面组织了适用于大数据时代背景的教学方式，为培养符合大数据时代需求的新型GIS人才提供一定参考。