科研研究进展范例6篇

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科研研究进展

科研研究进展范文1

【关键词】 胚胎干细胞;骨髓间充质干细胞;角膜缘干细胞;神经干细胞;眼科

Development of stem cells therapy for ocular disorders

【Abstract】 Recent years,the study of stem cell,as the central part of tissue engineer,indicate that the time of regeneration medicine is coming.Stem cells has been induced to the tretapy for ocular disorders.Stem cells has large potential in ocular surface recontribution and the therapy of retinal diseases.The combination of stem cell and tissue engineer provide abundant resources to study the problems in ophthalmology.

【Key words】

Embryomic stem cell;Marrow stromal stem cell;Limbal stem cell;Neural stem cell;Ophthalmology

1 胚胎干细胞在眼科中的应用

胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)是来源于早期胚胎原始生殖细胞的一种多潜能细胞具有体外无限增殖和高度自我更新的能力,在一定条件下能向三个胚层组织和细胞分化。

1.1 ESCs用于视网膜修复的研究进展 2004年9月美国马萨诸塞州高级细胞技术公司[1]宣布,首次用人类胚胎干细胞成功培育出了视网膜细胞。试验证明[2]ESCs能够在体外诱导分化为为神经祖细胞,神经祖细胞具有在体外扩增并在视网膜的微环境中分化为光感受器细胞的潜能,这些小鼠ESCs来源的神祖细胞又被证实可以移植整合到变性的视网膜中。张良等[3]在试验中首次将ESCs与视网膜混合细胞共培养,并加入视黄酸,ESC在这两种诱导因素的作用下分化为具有单一形态的视网膜细胞,在共培养的第4周是原贴壁视网膜细胞上出现了明显的网状结构养细胞,具有较长的突起并且相连,GFAP、Cytokeratin和Rhodopsin均表达阳性。

1.2 ESCs用于角膜修复的研究进展 角膜缘区域的角膜缘干细胞来维持着人角膜的自我更新。Ahmad等[4]以Ⅳ型胶原蛋白铺板,用角膜缘成纤维细胞的基质将ESCs诱导分化为角膜和皮肤上皮样细胞。Homma等[5]将小鼠ESCs诱导分化为角膜上皮细胞,并移植到角膜损伤小鼠身上,24 h内角膜上皮再生,且没有形成畸胎瘤。龙崇德等[6]将培养的表达绿色荧光蛋白的胚胎干细胞代替角膜缘干细胞,以羊膜为载体移植到严重化学伤的眼表面,结果显示:这些胚胎干细胞生长分化成了角膜上皮样细胞。ESCs联合羊膜移植后,能抑制角膜新生血管,减轻角膜基质炎性反应,减少角膜溃疡穿孔。

1.3 ESCs用于结膜修复的研究 黄丹平等[7]采用分层共培养的方法,用人结膜上皮细胞作诱导剂,在体外使小鼠ESC分化为结膜上皮养细胞,为治疗言表疾病及构建生物结膜提供种子细胞奠定基础,为结膜重建提供了新的途径。

2 成体干细胞在眼科中的应用

成体干细胞是指存在于不同组织中的未分化细胞,在一般情况下处于静止状态,它保持自我更新的能力和分化成该组织各种类型细胞的能力。成体干细胞有很多种类,包括骨髓间充值干细胞,角膜缘肝细胞,神经干细胞等。

2.1 骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchemal stem cells,MSCs) 骨髓MSCs在眼科的应用主要集中于治疗视网膜疾病上。王陆飞等[9]的实验表明移植于大鼠眼内的BMSCs在眼内微环境的作用下具有向视网膜样结构分化的潜能。Tomita M等[10]将PKH267标记的MSCs注射入机械性视网膜损伤大鼠的玻璃体腔内,2周后MSCs分化为视网膜神经细胞,并且大多集中于损伤区的外核层,表达胶质纤维酸性蛋白、钙结合蛋白、视紫红质和中间丝。Kicic A等[11]分离得到视网膜色素变性模型鼠的骨髓MSCs,在体外诱导分化成可表达感光细胞特异性标记物;随后将这些细胞标记并将其植入视网膜损伤大鼠视网膜下腔内,2周后标记过的细胞覆盖了视网膜约30%,形态上类似于感光细胞层,并可以表达感光细胞特异性标记物。Otani A等[12]将小鼠MSCs移植入视网膜退形性变模型的小鼠眼内,术后视网膜外核层及内核层的厚度增加,同时应用视网膜电图和视网膜微点阵分析进行检测,结果显示视网膜状况得到明显改善,抗凋亡基因表达显著上调。Li等[13]将小鼠骨髓MSCs注射入缺血/再灌注视网膜损伤小鼠的玻璃体腔内,移植2~4周后,发现有神经元和神经元特异的烯醇、神经微丝和多种神经营养因子的阳性表达,提示骨髓MSCs移植是视网膜和视神经疾病的有价值的神经保护工具。Heiduschka P等[15]将小鼠骨髓MSCs,经腺病毒载体移植入Wistar小鼠的视网膜下腔,成功将MSCs分化为视网膜色素上皮细胞。

2.2 角膜缘干细胞(limbal stem cells,LSCs) 角膜缘干细胞移植的手术方式中自体角膜缘干细胞移植术的成功率最高。1989年Kenyon等将单侧眼表疾病患者进行自体角膜缘干细胞移植,术后获得良好的临床效果。由于自体移植不存在免疫排斥,移植片的成活率很高,而对于健眼,部分干细胞的缺失并不影响正常的眼表功能,故自体角膜缘干细胞的移植已成为临床上较为可靠和日益成熟的治疗方法[16]。

2.3 神经干细胞(neural stem cells,NSCs) 李飞等[16]在将成年大鼠球后1处微挤压断后,在玻璃体内注入特殊标记的NSCs,发现玻璃体内注入NSCs可显著促进微挤压断后轴突的再生,并在玻璃体内分化为神经元,星胶质细胞和少突胶质细胞。

3 展望

干细胞的研究,干细胞与组织工程的结合为有效解决当前眼科疾病治疗中存在的问题提供了一种新的思路。干细胞的价值在于它不仅是一种治疗疾病的临床方案,更重要的是,它能够作为一项研究工具为基础研究提供巨大的细胞来源和强大的理论支持,为研究人类自身创造了条件。

参 考 文 献

[1] Lund RD,Wang S,KlimanskayaI,et al.Human embryonic stem cell-derived cells rescue visual function in dystrophic RCS rats.Cloning Stem Cells,2006,8(3): 89-199.

[2] Meyer JS,Katz ML,Maruniak JA,et al.Neural differentiation of mouseembryonic stem cells in vitro and after transplantation into eyes of mutant mice with rapid retinal degeneration.Brain Res,2004,1014(1-2):131-144.

[3] 张良,唐仕波,张淳,等,视黄酸联合视网膜细胞共培养对胚胎干细胞体外分化诱导作用.眼科研究,2004,22(6):565-568.

[4] Ahmad S,Stewart R,Sun Y,et al.Differentiation of human embryonic stem cells into corneal epithelial-like cells by in vitro replication of the corneal epithelial stem cell niche.Stem Cells,2007,25(5):1145-1155..

[5] Homma R,Yoshikawa H,Takeno M,et al.Induction of epithelial progenitors in vitro from mouse embryonic stem cells and application for reconstruction of damaged cornea in mice.Invest Ophthalmol Vis Sci,2004,45(12):4320-4326.

[6] 龙崇德,葛坚,高前应,等.胚胎干细胞联合羊膜移植治疗早期严重眼化学伤的实验研究.中山大学学报(医学科学版),2005,26(2):188-192.

[7] 黄丹平,葛坚,高前应,等.胚胎干细胞定向诱导为结膜上皮样细胞的实验研究.眼科学报,2003,19(2):117-121.

[8] 姜廷帅,等.大鼠间充质干细胞体外诱导分化为角膜上皮细胞.International Journal of Ophthalmology,2007,7(2):339-341.

[9] 王陆飞,石艳,苏冠方,等.骨髓间充质干细胞在大鼠眼内分化情况的研究.中国是原诊断学,2009,13(8):1007-1009.

[10] Tomita M,Adachi Y,Yamada H,et al.Bone Marrow-derived stem cells can differentiate into retinal cells in injured rat retina.Stem Cells,2002,20(4): 279-283.

[11] Kicic A,Shen WY,Wilson AS,et al.Differentiation of marrow stromal cells into photoreceptors in the rat eye.J Neurosci,2003,23(21): 7742-7749.

[12] Otani A,Dorrell MI,Kinder K,et al.Rescue of retinal degeneration by intravitreally injectedbone marrow-derived lineage-negative hematopoietic stem cells.J Clin Invest,2004,114(6): 765-774.

[13] Li N,Li XR,Yuan JQ.Effects of bone-marrow mesenchymal stem cells transplanted into vitreous cavity of rat injured by ischemia /reperfusion.Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol,2009,247(4): 503-514.

[14] Inoue Y,Iriyama A,Ueno S,et al.Subretinal transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells delays retinal degeneration in the RCS rat model of retinal degeneration.Exp Eye Res,2007,85(2): 234-241.

科研研究进展范文2

关键词 可生物降解;聚膦腈;合成;研究;发展趋势

中图分类号:O631 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)11-0002-02

自新一轮的工业革命开展以来,在全球发展最快的技术,除了计算机技术以外,材料技术的发展速度也不可小觑。材料的发展和我们的生活息息相关,我们生活的每个细节都离不开材料,由此看来,材料的快速发展有利于我们生活水平、生活质量的提高。然而,近几年以来各种各样的化学物质的合成材料难降解、毒性大,给环境带了了极大的威胁,和现在和谐发展的理念是相违背的,因此可生物降解的概念被提了出来。

我们在运用的时候有多种的可生物降解高分子,并且现在在组织工程、医学工程等方面都有了长足的发展,聚膦腈是一类结构独特的高分子,具有很好的生物相容性,现在在生物方面的应用比较普遍,但是由于聚膦腈的研究成本相对比较高,且降解的速度很慢,这就阻碍了该类材料的进一步发展,而近几年以来采用与可生物降解的聚酯相结合为聚膦腈材料的发展带来了新的生机。

1 聚膦腈的简介

聚膦腈的结构十分独特,其主链是以氮磷单双键交替的,有机侧链基团的连接具有选择性,它是选择与磷原子相连接。较好的生物相容性是聚膦腈的特点之一,要想得到可以生物降解的聚合物,水解敏感的取代基是必不可少的,也是聚膦腈水解的必要条件,聚膦腈在降解后得到的降解产物一般是小分子的氨、磷酸盐和相对应的侧基,这些小分子团都是无毒的,由此可以看出水解敏感的取代基的种类可以决定聚膦腈的水解速度,因此我们就可以通过设计不同的侧链来得到各种各样的降解速度不同的材料。自二十世纪六十年代以来,聚二氯磷腈得以合成后,世界各国的科研人员在聚膦腈方面的研究就进入了一个新的时代,研究成果也是瞩目的,现在大多数的已合成的可生物降解聚膦腈在生物学上的可利用性比较的大,在此方面的发展前景也最好。现在合成可生物降解聚膦腈的方法一般是首先通过热开环聚合法,然后就进行关键的一步:取代基取代聚二氯膦腈上的氯原子,当然是易水解的取代基,但是,这种研究方法的成本一般是比较高的,这就为进行大量的实验带来了很大的困难,局限了这种降解材料的高速发展,而且聚膦腈的降解速度很慢,离我们现在对可降解材料的降解速度还有很大的差距,要克服材料在这方面的瑕疵,我们现在所采取的方法一般是与可生物降解的聚酯或聚酸酐共同混合使用,这样就会令研究成本降低,且提高了聚膦腈的降解速度,达到了双赢的目的,也可以促进聚膦腈的推广应用和研究的进行。

可生物降解聚膦腈是由一种或者多种较易水解的敏感有机基团组成其侧链,比如咪唑基、氨基酸酯基等。其被取代的形式有所不同可将其区分为两种,一种是相同的基团单一取代,另一种是不同的基团混合取代;其连接的取代基不同也可以分为两类,烃氧基取代和氨基取代聚膦腈;还可以根据其与水的相容特性不同来分类,疏水性聚膦腈(如:以氨基乙羟肟酸酯、缩酚肽酯、氨基酸酯、二肽酯等为侧链)和水溶性聚膦腈(如:侧链带有乙氧基吡咯烷酮、糖基、咪唑基、苯氧基羧基等)。

2 可生物降解聚膦腈的合成

得到可生物降解聚膦腈一般分为两步,即先将通过热解分解生成聚二氯膦腈(PDCP),然后根据侧基容易被水解的特性将其被Cl原子取代,具体化学过程如式1。

2.1 合成单一取代基聚膦腈

单一取代其侧基的合成方法应用较为广泛,类型也多种多样,形成的可生物降解聚膦腈包括烃氧基聚膦腈、氨基聚膦腈、等。将聚膦腈中空间位阻较小的亲核试剂作用于聚二氯膦腈,其摩尔比例控制在5:1左右,反应的常用溶剂为苯、四氢呋喃(THF)、二氧六环等。

2.1.1 合成烃氧基聚膦腈

醇酸酯类聚膦腈的合成由式2中的聚合物来完成合成,其将聚二氯膦腈与处在钠盐中的醇酸酯反应,又因为醇酸酯在四氢呋喃中的溶解度不够大,所以在合成的过程中需要很多的相关试剂。国外有很多研究员都针对此情况进行了分析,其中Allcock等人将反应温度定在50℃,实验结果表明这种情况下在保证避免聚膦腈主链被破坏的同时,也可以使聚二氯膦腈的Cl被取代。

在可生物降解的聚膦腈的含有羧基苯氧基的类型中包括聚二(对羧基乙基苯氧基)膦腈(PCEP)和聚二(对羧基苯氧基)膦腈(PCPP),如式3所示。

2.1.2 多官能团亲核试剂取代聚膦腈的合成

被引入到聚二氯膦腈中的基团可以含有一种或者多种官能团,当多种官能团被利用时,就要考虑它们之间的相互影响,为了防止其相连引起其相关功能的减退,必须对每个官能团进行重点保护,如式4中的甘油基取代过程,他其中包括三个羟基,其可行的方式为用丙酮或甲醛与其反应生成异丙叉甘油、甘油缩甲醛,这样可以保护住这两个羟基,再将其通过试剂化学反应与聚二氯膦腈相结合,最后可以用乙酸再进一步处理。

2.2 合成混合取代聚膦腈

在混合取代聚膦腈的过程中可以分为两种方法:可以根据一定的顺序进行逐步的取代;也可以在利用两种以上的亲核试剂进行竞争取代。第一种方法利用广泛且技术较为成熟,在实际的应用过程中也是主要的应用手段。

2.2.1 完全取代聚二氯膦腈中氯原子

在进行基团取代的过程中,因为其空间内的位置阻力无法完全完成取代,导致聚膦腈的无法合成,实际中可以通过一些位阻比较小的基团来进行Cl的取代,如甲氨基或甘氨酸乙酯等,雌激素酮等通过相应甾类羟基负离子连结到聚膦腈侧链上,没有被完全代替下来的氯原子通过与正丁胺、甘氨酸乙酯、甲胺或乙胺反应来使较为完全反应。

2.2.2 调节聚膦腈降解速度

生物降解聚膦腈降解速度从机理上来讲跟替代基团的水解敏感性有很大的关系,此性质较高的基团可改善其降解的速度,改良此化学材料的性质。咪唑基在酸和强碱中要有比其他的氨基酸基团更敏感的水解性质,甲氨基咪唑膦腈相对于甲氨基膦腈来说,在相同的条件下更容易被分解。如果在聚膦腈的侧链被替换为位阻较大的相关官能团时就会使此类物质难以被降解,例如聚丙氨酸乙酯对甲基苯氧基膦腈和聚丙氨酸乙酯联苯氧基膦腈的对比中就可以得到类似的结果。

2.2.3 功能化生物降解聚膦腈的合成

混合取代合成方法的好处就在于可以发挥多种基团的优势功能,聚合物的多功能化已经慢慢成为此类研究的大趋势,合成的聚膦腈对很多外界因素都较为敏感,如温度和PH值,在Song等人的研究成果中,就有甲氧基聚乙二醇和氨基酸酯以及甲氧基聚乙二醇和二肽乙酯为侧基的混合取代聚膦腈,它可降解性和温度敏感性都很强。

2.3 合成共聚或共混聚膦腈

无论是单一替代还是混合替代,都有自己的优势所在,将两种或多种聚合物进行混合生产或者将聚膦腈与其它可生物降解聚合物混合,都会得到较为良好的可降解材料,根据配比来控制降解的速度。

3 结束语

在可生物降解聚膦腈的研究过程中有很多方法可以实现,但是必须通过聚二氯膦腈进行合成,无论是单一还是混合合成都可以生产可降解的聚合物,侧链的合理替代安排也是此聚合物性质是否完善的关键,可生物降解聚膦腈的多功能性可以促进相关高分子材料的发展,新的科学技术会在此领域带来新的革命。

参考文献

[1]张爱迪,德润,朱香利,等.生物降解高分子材料研究应用进展[J].化工新型材料,2011,32(12).

[2]侯洪江,陈复生,程小丽.可生物降解材料降解性的研究研究进展[J].塑料科技,2009,37(3).

科研研究进展范文3

我们承担的课题《新课改下培养学生创新能力的研究》,是不同层次学生的创新能力得到不同程度的提高,为学生走上社会,迎接挑战,打下基础。该课题由邢台市省教科所于2009年5月份批准立项。

一、 课题组成员简介

课题组主要成员均为有较强科研能力的中青年教师,涵盖语文、生物、化学、英语等多个学科。初中课堂新课改下培养学生创新能力在我们这个小县正在起步,这项课题有利于优质课堂教学目标的实现,促进和谐课堂、科学课堂、有效课堂、探究性课堂的建立,为各种教学提供最佳的教育平台,为构建有效课堂带来机遇。

二、课题前的准备

课题立项后,课题组成员及时召开了小组会议,在申报书的基础上,进一步细化了分工、研究方式、阶段划分等细节问题。然后按分工分头准备开题所需要的各项数据、资料。

课题主持人及时将课题立项情况向教研室及学校相关领导做了汇报,介绍课题组的工作进展及设想,以求得教研室和学校领导在思想上、业务上和资金上的支持。

学校领导对课题研究给予了高度的重视和大力的支持,表示待课题具备开题条件后,将亲自参加开题会。

有了学校领导和教科研室的支持,课题组成员信心倍增,在不到一个月的时间内,准备齐全了各项资料,撰写了开题报告,并交学校教科研室主任审阅。在教科研室主任审阅通过后,召开了开题会,开题会由学校教研室主任主持,课题组全体成员,并邀请学校相关领导参加。会上,课题主持人详细汇报了开题的准备情况,及开题后计划实施的各项工作,就课题研究方法、步骤等问题征求了学校领导和教科研室主任的意见,并于会后对开题报告进行了修改。修改完成后,于2009年6月底将开题报告上报到邢台市教科研室。

三 、开题后的工作进展

课题开题后,课题组全体成员团结合作,按照申报书和开题报告中确定的方法和步骤展开课题研究。

课题组成员过来一个阶段的分工:

讨论、拟定调查问卷:课题组成员共同讨论完成

问卷的发放与回收:张x、狄x、田x等负责

问卷统计:课题组成员合理分配,分别完成

数据汇总,分析,确定存在的代表性问题:课题组成员共同讨论完成

撰写调查报告:张x、狄x负责

对代表性问题进行深入研究、分析,并与学生进行交流:将问题分配到人,分头进行,定期集中,交流感受,共同研究解决问题

具体工作过程

课题组利用暑假的时间,通过翻阅图书资料,查阅相关网站,并结合课题组需要和学生实际情况,拟定了《新课改下培养学生创新能力调查问卷》,问卷共有21个问题组成,涉及培养创新能力教学方面总体情况,培养创新能力教学上的创新意识,创新能力教学策略,创新能力的教学,老师的现行的教学方式等。各类问题混合编排。问卷中的所有问题都提供选项,有单选和多项之分。

分别在六月份和十一月份,进行了问卷调查。调查问卷的发放与回收由课题组成员张玉芳、狄丽云、田志瑞完成,当场发放,当场做答,当场回收。本次调查发放问卷76分,并全部回收。全部问卷有课题组成员核查、整理,然后用电脑进行统计,算出各类选项的百分比。

数据统计完成后,课题组成员共同对数据进行了汇总,并对汇总结果进行了分析和讨论。结合数据显示和平时对学生的了解,将问卷反映出的信息归纳为三大方面的问题,由张玉芳等负责撰写了调查报告。调查报告完成后,大家再一次进行讨论,并将调查报告中归纳的问题分配给课题组成员。由每个成员分别对自己负责的问题进行进一步的调查分析,然后选择一种适当的方式,与学生进行交流,观察学生的反映,进一步深入了解学生的心理世界,同时验证问卷所显示数据的准确性,及时调整方法和思路。

目前,我们正处在与学生进行对话的过程中

下一阶段的工作,主要是根据过来一段与学生交流的结果,搜集资料,拟定论文的雏形,这个阶段将持续到2012年底。下学期开学后开始着手论文的撰写与集结,并完成整个课题的研究并验收。

四、 关于时间安排和问题的说明

时间安排问题:由于问卷当中的问题涉及面广,又要考虑不同班级不同学生的情况,而且问卷调查是整个课题研究的基础性工作,问卷选用问题的代表性,所显示信息的真实性直接关系到后来的课题研究,所以,开始时课题组对拟定问卷的难度考虑不足,认为在较短时间内就能形成一份问卷。但实际工作起来,问题才显示出来,由于考虑问题的代表性,每个问题都要经过反复的讨论、设计、筛选,非常繁琐,而且6月份已进入期末,教师和学生都忙着期末考试的各项工作,所以问卷未能在暑假前形成定稿。待到暑假期间,大家静下心来,利用一个较长时间段,形成问卷定稿,并于开学后的第一周下发。问卷回收后,我们加班加点,以最快的速度统计完成,并形成调查报告,然后进行下一阶段的研究。

五、存在的问题

经过过来一段时间的工作,我们感觉存在以下几个方面的问题

图书资料少

课题组成员需要得到更多的,更高水平的网络技术支持

课题组成员外出学习机会少,所以眼界狭窄

农村孩子偏多,一些新的教学方式无法施展

科研研究进展范文4

关键词 食蚜蝇科,双翅目,分类,研究进展

食蚜蝇隶属于双翅目Diptera、环裂亚目Cyelorrhapha、无缝组Aschiza、食蚜蝇科Syrphidae,除南极洲及太平洋的一些小岛没有本地种外,其余各地均有分布。研究表明,自然界中,对某些植物而言,重要的传粉昆虫首先是食蚜蝇,其次才是蜜蜂,食蚜蝇传粉的种子产量比对照几乎多3倍,同时,食蚜蝇在仿生学、生物防治等方面都有重要作用。目前国内对于食蚜蝇的研究主要集中在对新种的记述,而成虫的生态学、生物学特性研究及生物防治利用等方面的许多工作才刚开始。霍科科2002年已对早期的研究做过综述,本文重点介绍国内食蚜蝇科昆虫最近几年的分类学以及生态生物学研究现状。

1食蚜蝇分类学及其区系研究

食蚜蝇幼虫的分类研究始于20世纪,Metcalf最先试行对食蚜蝇科幼虫进行分类。到目前为止,全世界已被描述的食蚜蝇幼虫约200种,不到成虫种类数的1/30。食蚜蝇的分类研究在国外发展的已经很成熟,而国内这方面的研究起步比较晚,特别是幼虫、卵的分类学研究,施达三、陕西棉花研究所、李学燕等都在对食蚜蝇幼虫的形态特征描述的基础上,列出了部分幼虫的检索表。

食蚜蝇成虫的分类始于林奈时期,Rondani开始对食蚜蝇进行科级单元分类。目前,全世界已知种类约5 000种之多,地方性的区系研究也很不均衡。我国食蚜蝇昆虫的研究始于Wiedemann(1880),我国最早从事食蚜蝇研究的学者是郑庆瑞,而后,李清西、何继龙、李兆华、孙彩虹、成新跃、黄春梅等开始了国内对食蚜蝇昆虫的调查,并对区系分析做过初步的研究,1998年《中国蝇类》出版,记载了中国食蚜蝇科昆虫3亚科16族72属317种。霍科科(2002)等根据资料统计,中国食蚜蝇科昆虫已知3亚科,巢穴蚜蝇亚科Microdontinae,1族1属1种,迷蚜蝇亚科Milesiinael l族249种,食蚜蝇亚科Syrphinae5族215种,合计465种,并通过比较发现云南省、四川省和甘肃省是食蚜蝇调查较为详细的省份。随着近几年昆虫学的发展,食蚜蝇科昆虫成虫的鉴定工作进入了发展期。近几年的研究主要有:杨友兰等记录了山西省食蚜蝇科昆虫40属93种,其中中国新纪录19种,山西新纪录种45种。林丽玲等记录了福建省主要烟区的烟田食蚜蝇科昆虫2亚科13属16种。杜秀娟等记录了长白山北坡食蚜蝇科昆虫2亚科15属50种,其中吉林省新纪录种23种。霍科科等记述了汉中农田地区食蚜蝇科昆虫26种,陕西省新纪录种5种,其优势种为长尾管蚜蝇Eristalis tenax和黑带食蚜蝇Epissyrphus balteatus,同时发现这些种类在汉中均以成虫过冬;在整理河北大学博物馆馆藏食蚜蝇科昆虫标本的基础上,鉴定出中国迷蚜蝇亚科Milesiinae 9族21属37种,其中9新种,食蚜蝇亚科Syrphinae4族21属41种,其中5个新种;在调查秦岭太白山北坡食蚜蝇科昆虫区系时,记述了该地区食蚜蝇科昆虫2亚科10族35属61种,其中中国新记录3种,分析表明太白山北坡食蚜蝇科昆虫的区系成分以古北、东洋区共有种为主体,古北区成分略占优,东洋区成分占有一定比例,从属的分布类型看,多区属比例高达57.14%,单区属均为古北区成分,所占比例最低。结果显示太白山北坡食蚜蝇科昆虫区系具有明显的过渡性,混杂性和复杂性。霍科科在研究秦巴山区及邻近地区食蚜蝇昆虫时,鉴定出食蚜蝇科昆虫3亚科18族64属217种,其中食蚜蝇科1新属,90新种,2中国新记录属和16中国新记录种,此次调查使陕西省食蚜蝇科昆虫由原记载的9种,增至185种,同时以长尾管蚜蝇、黑带食蚜蝇为例,研究了食蚜蝇体色变异及其系统学问题,并首次对秦巴山区食蚜蝇科昆虫区系进行了分析。高欣等调查了辽宁省及其老秃顶子自然保护区的食蚜蝇种类,整理出3亚科29属53种,其中老秃顶子自然保护区食蚜蝇科昆虫17属22种。霍科科等通过对紫柏山区的食蚜蝇科昆虫系统调查后,结合整理陕西资源生物重点实验室馆藏标本,记录了紫柏山地区食蚜蝇科昆虫2亚科12族53种,其中中国新记录4种,陕西省新记录5种。张潇南记述了黑龙江省食蚜蝇科昆虫2亚科16族40属71种,其中3新种,1中国新纪录属,古北区新记录种2种,中国新纪录种4种,黑龙江省新纪录种42种,同时研究了帽儿山地区的食蚜蝇亚科区系。

从目前的研究来看,国内对食蚜蝇科昆虫的分类研究主要是传统的形态分类学,而分子系统学及细胞学方面的研究工作还有很多需要做。国内的资料仅有几篇论文是关于食蚜蝇的分子系统学研究,成新跃等曾对缩颜蚜蝇族Pipizini利用核糖体RNA基因的5.85片段及转录区间进行序列分析,并与支序分类相结合,研究了缩颜蚜蝇族Pipizini的分类地位,并对中国食蚜蝇科进行了系统发育分析。张宏杰等采用PCR和测序方法,研究了管蚜蝇族Eristalini 7种食蚜蝇线粒体基因组的Cty b基因部分序列,结果显示其变异率为28.40%,属内序列差异值在5.01%~9.55%之间,属间序列差异值在1O.02%~16.23%之间;管蚜蝇族的4个属(条胸蚜蝇属Helophilus、宽盾蚜蝇属Phytomia、管蚜蝇属Eristalis、离眼蚜蝇属Eristalinus)的聚类系统发生树为单系。

2食蚜蝇生态学、生物防治及生物学习性研究

随着食蚜蝇科昆虫种类鉴定工作的进展,国内食蚜蝇生态学研究、生物防治等方面也开始发展,但主要集中在对食蚜蝇幼虫的研究。

2.1食蚜蝇生态学及生物防治研究

食蚜蝇幼虫捕食蚜虫,对蚜虫的发生具有明显的控制作用,通过实验观察测定,在温室条件下,黑足点眼食蚜蝇Eristalimus quinquestriatus幼虫3个龄期的平均总捕蚜量为229.6只/头,其中1龄幼虫的捕蚜量仅4.4只/头,2龄幼虫达到19.2只/头,3龄幼虫高达206.O只/头,黑带食蚜蝇3龄幼虫与菜蚜比为1:180时,72 h后的控制效果达93.5%。薛宝东等在调查长白山西南坡食蚜蝇种类和田间幼虫的消长动态,及其对食蚜蝇食量的测量后,也明确了食蚜蝇在该区对大豆蚜虫发生具有明显的控制作用。

目前,食蚜蝇的生态学研究主要集中在幼虫期,陆自强等在1985年就开始了研究,特别是大灰食蚜蝇Syrphus corollae、黑带食蚜蝇、

狭带食蚜蝇Syrphus scalare幼虫对不同蚜虫的捕食行为生态学,研究表明食蚜蝇幼虫对蚜虫的捕食效应属于Holling-Ⅱ型反应,说明利用食蚜蝇防治蚜虫具有一定潜力。曹玉的研究还表明黑带食蚜蝇各龄幼虫对麦长管蚜Sitobion avenae的捕食功能反应用新HollingⅢ型功能反应模型拟合也很好,同时幼虫的捕食行为属于依猎物密度变化的混合型,耐饥时间随个体发育时间的延长而增加,食物刺激可使黑带食蚜蝇的搜索行为可由广域型向地域集中型转换。武德兰等采用“频次法”、“指标法”等研究麦田食蚜蝇幼虫,发现食蚜蝇幼虫在田间分布型为疏密相间的负二项式分布,属聚集分布。韩宝瑜等利用茶梢和茶花主要挥发物研究揭示了化学信息物对门氏食蚜蝇sphaerophoria menthastris强烈的引诱效应。

食蚜蝇成虫的生态学研究相对来说较少,杜秀娟等在长白山北坡访花食蚜蝇的种类与时空分布研究中,发现食蚜蝇物种数的垂直分布为岳桦林带>针阔混交林带>人工植物花园>针叶林带=苔原带,不随海拔升高而增加或递减;优势物种数随海拔升高先增后减,呈正态分布。季节分布表现为物种数在不同垂直带内高峰值出现的时期不同,8种优势访花食蚜蝇访问植物的种类随季节的变化大致呈正态分布。

2.2食蚜蝇生物学习性研究

食蚜蝇的生物学习性主要是通过室内饲养食蚜蝇来研究的,浦子钢等介绍了食蚜蝇人工室内饲养的技术方法,并对饲养过程中应注意的问题进行了分析。室内饲养食蚜蝇的研究显示,大灰优蚜蝇的卵、1龄幼虫、2龄幼虫、3龄幼虫和蛹的发育起点温度分别为9.69,12.39,6.97,2.03和2.35℃,对应的有效积温分别为30.17,27.85,30.98,78.55和149.54日・度。同时发现食蚜蝇的繁殖、生长发育及寿命均受温度、营养条件、蚜虫种类、花粉种类及其新鲜程度的影响。其卵化率与温度关系密切,偏高或偏低都会影响其卵化率,一般情况,食蚜蝇化蛹多在松散肥沃的土壤中。食蚜蝇的生活习性还与植物的次生物质有关,李全平等以甘蓝、苤兰、青花、油菜4种十字花科植物上的甘蓝蚜Brevicoryne brassicae饲养大灰食蚜蝇,结果表明不同植物上的甘蓝蚜饲养大灰食蚜蝇后,其生物学习性是不同的,即植物的次生物质能干扰食蚜蝇机体代谢,不同的植物显示了不同程度的毒性。罗佑珍等在研究狭带食蚜蝇幼虫、成虫对烟田常用农药的敏感性时发现,狭带食蚜蝇幼虫、成虫对不同的农药敏感性不同。幼虫对戊菊酯的敏感性最强,成虫对硫丹最为敏感。这些都为人工繁殖食蚜蝇来控制蚜虫提供理论依据。

食蚜蝇科昆虫中,同一种类的食蚜蝇,由于受不同环境的影响,其成虫会表现出明显的变异性,霍科科等在研究黑带食蚜蝇,体色变异情况时,发现黑带食蚜蝇存在深色型和浅色型,同时具有明显的季节性,这种变异的多态性在其它种类同样存在。

科研研究进展范文5

关键词 高温;可磨耗封严;多孔陶瓷

中图分类号V23 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)80-0095-02

目前国内外都在从发动机的结构设计上考虑降低油耗,实践证明,封严涂层是一种较理想的解决办法,即把涂层涂覆在转子件和静子件上,当发动机工作时,动、静件之间产生干涉、磨擦、磨损一部分涂层,从而得到了发动机工作状态下的最小间隙。这样可提高发动机的工作效率,改善性能,节约能源,降低油耗,并使发动机的使用寿命提高。以航空发动机主流道中叶尖间隙的密封为例,国内外借助数值计算和实验研究分析的手段,分析了叶尖间隙对航空发动机的影响。漆文凯等人的研究指出[1],叶尖间隙与叶高之比每增加0.01,会引起压气机或涡轮效率降低约0.8%~1.2%;会使双转子涡轮风扇发动机的耗油率增加约2%。张晓波等人分析认为[2],在寿命周期费用(LCC)方面,减小高压涡轮叶尖间隙所得到的效益是低压涡轮的4倍,是高压压气机的2倍。Scott B.Lattime等人分析认为[3],高压涡轮叶尖间隙每减少0.254mm,消耗率约降低1%,排气温度约减少10℃。

1 高温封严涂层材料种类

可磨耗封严涂层材料常见的种类非常多,其主要有金属材料和非金属材料复合组合在一块。其成分是大多数是粉体材料为主的产品,有少量的品种一部分是棒材。金属材料具有结构强度比较强、冲蚀性比较强,具有很好的可喷涂性性能。常见的有:镍、铜、铬、铝等及其合金。非金属材料的可磨耗性能比较强,有很好的自性能,常见的有:聚苯酯、石墨、硅藻土、膨润土、六方氮化硼等。高温封严涂层材料主要有两种,一种是是以Ni基材料为骨架相制备的粉体材料,另一种是以氧化锆等陶瓷基材料为骨架相的粉体材料,用其制备的可控制孔隙率的陶瓷基涂层,耐温可达。

2 高温封严涂层的研究与发展

国外封严涂层研究起步于上世纪五十年代,国内对高温封严涂层的研究开始于上世纪70年代,到目前也取得了一些进展。成发技术中心支树平等80年代与中国科学院化工冶金研究所联合研发了可用于1 000℃工作环境下的镍铬铝/硅藻土可磨涂层。

北京矿冶研究总院采用热喷涂方法制备多孔MCrAlY高温可磨耗封严涂层。其粉末制备方法为将合金粉与造孔剂进行混合造粒,再进行真空烧结,获得冶金结合的多孔金属粉末材料。使用该粉末制备涂层无需后处理即可直接获得孔洞分布均匀且多为闭孔的封严涂层。镍基涂层的优点是具有较好的抗氧化性,钴基涂层的优点是耐热疲劳性能较好,NiCoCrAlY涂层兼顾两种涂层的性能优点,该涂层同时具有了很好的抗氧化性、耐热腐蚀性和优良的机械功能[4-5]。

北京航空航天大学郭洪波等人发明了一种制备BaLn2Ti3+xO10+y高温封严涂层的方法。在其涂层表面使用了层状钙钛矿结构的陶瓷粉末,比如BaLn2Ti4O12、BaLn2Ti3O10、BaPr2Ti3O10、BaSm2Ti3.5O11等,制成的涂层是通过喷雾造粒和大气等离子相互的喷涂[6]。

武汉理工大学程旭东等人是用氧化钇部分稳定的氧化锆粉末为基相材料,填充材料是使用定量的h-BN、聚合物,进行喷雾造粒制成喷涂用团聚球形纳米氧化锆基复合粉,采用等离子喷涂工艺制得封严涂层。通用公司研制了一种高温封严涂层,其成分包括金属间化合物比如β-NiAl和适量聚苯酯,采用等离子喷涂方法来进行制作。该种涂层可以在温度超过900℃的地方使用,使用寿命可达到24 000h[7]。

Sulzer Metco公司研制了一种高温可磨耗封严涂层,其成分是在CoNiCrAlY粉末中添加适量聚苯酯和固体剂h-BN,使用等离子喷涂方法制备。该种涂层最高使用温度可达850℃,已成功得到实际应用[8]。

加拿大R.S.Lima等人采用大气等离子喷涂纳米结构钇稳定氧化锆封严涂层(Nanox S4007,Inframat公司),并将其与上述Sulzer Metco公司研制的CoNiCrAlY涂层比较,有较低的孔隙率和较高的硬度。在摩擦试验台实验的结果中,有较低的密封磨损和体积磨损,但是叶片磨损很高,如表1所示[9]。

Sulzer Metco公司研制了一系列陶瓷基封严涂层材料,在大气等离子喷涂条件下制备的涂层具有很优的抗氧化性和耐腐蚀性。

3 新一代高温封严涂层

可磨耗封严用多孔陶瓷涂层的热喷涂粉末材料是以氧化锆为基相材料,混合添加填充相制备的。再以这种粉末通过大气等离子喷涂制备涂层。稀土材料作为氧化锆稳定剂的研究较为深入。氧化钇稳定氧化锆涂层以其优异的性能已经大量应用于热障涂层以及国外的高温封严涂层的使用上。氧化镱、氧化镝等稳定的氧化锆系统的高温封严涂层性能优于氧化钇稳定氧化锆系统封严涂层。[10-11]。

新型高温可磨耗封严涂层在满足发动机高温段气路封严需求的同时,还可以有效解决新一动机部件中对高温隔热的需求。可磨耗封严用多孔陶瓷涂层具有耐高温、耐腐蚀、和低热导率等诸多优点,是近年来国内外封严涂层研究的重要方向,被一致认可为新一代高温封严涂层。

参考文献

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科研研究进展范文6

关键词 大气颗粒物;重金属;分布特征;来源解析;形态分析

中图分类号 X513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)03-0241-03

大气颗粒物(Particulate Matter,PM),是指大气中除气体之外的物质,包括各种各样的液体、固体和气溶胶,其粒径范围在0.01~200.00 μm[1]。

我国的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中定义:悬浮颗粒物为能悬浮在空气中,空气动力学当量直径小于100 μm的颗粒物,用TSP表示;可吸入颗粒物为悬浮在空气中,空气动力学当量直径小于等于10 μm的颗粒物,用PM10表示;环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物,用PM2.5表示[2]。TSP的粒径范围为0.1~100.0 μm,它不仅包括被风扬起的大颗粒物,也包括烟、雾以及污染物相互作用产生的二次污染物等极小颗粒物[3]。

重金属原义是指比重大于5的金属,如Cu、Pb、Zn、Fe、Co、Ti、Mn、Cd、Hg、W、Mo、Ni、V、Ta、Au、Ag等。生物的生命活动中需要某些微量或者痕量的重金属如Cu、Zn、Mn等来促进生物的生长需要,但大部分重金属如Pb、Cd等并非生命活动所必须,而且所有重金属具有生物积累性,在生物体内富集,超过一定浓度时都具有显著的生物毒性对人体、环境都具有危害。

随着经济的快速发展,工业化进程的加速,重金属的开采、冶炼、加工、使用,使得大量重金属及其化合物以各种形式存在于大气、水体、土壤等中,对环境产生严重污染。由于重金属的毒性和它们通过食物链生物积累导致了严重的生态和健康问题,因此对于重金属污染的研究也成为目前环境研究的热点问题。

大气颗粒物中重金属的来源有很多,大体分为自然源和人为源。自然源主要来自于地壳土壤中的金属,由于气象等因素到大气中。人为源主要是由于人类活动引起的,如汽车尾气排放、燃煤燃料的燃烧等。我国的大气颗粒物中重金属污染比较严重,尤其是城市大气颗粒物中的重金属污染。因此众多学者对我国城市大气颗粒物中的重金属进行了一系列的研究。

1 大气颗粒物中重金属的分布特征

1.1 时间分布

金属元素在大气颗粒物中的时间分布变化显著,往往具有明显的季节变化和日变化规律[4]。闫向阳等[5]对沈阳市环境空气颗粒物中的重金属污染进行研究发现,沈阳市大气PM10中人为源排放重金属除硒(Se)元素含量最大值出现在春季(4月)以外,Pb、As、Zn、Cu等重金属含量最大值均出现在冬季(1月)。而重金属含量最小值均出现在夏季(7月)。刘艳秋等[6]对图们市大气颗粒物中重金属含量及分布特征研究发现:图们市大气颗粒物中重金属含量由高到低的顺序是Fe>Cr>Zn>Pb>Mn>Cu>Cd。伊丽米热・阿布达力木等[7]对新疆乌鲁木齐市大气颗粒物中重金属浓度分布特征进行研究,发现采暖期、非采暖期PM2.5 和PM10中重金属的总浓度除Ni之外其他重金属的浓度采暖期均高于非采暖期。刘 刚等[8]也研究了随着季节的变化杭州市大气PM2.5中重金属,发现PM2.5中金属元素总平均质量百分含量在各个采样点基本上均依春、夏、秋、冬的次序逐渐降低。张志刚[9]也研究了鞍山市各个季节大气中PM10和PM2.5中重金属含量得出1月最高,7月最低,颗粒物中重金属含量随季节变化特征明显。

1.2 空间分布

大气中的重金属浓度随空间分布的不同也有很大差异。近年来,不少学者对不同空间上的重金属的浓度进行了相关研究。在纵向空间研究上,侧重于不同高度大气颗粒物中重金属含量的调查和对比,得出重金属空间分布的规律。

袁媛[10]对河南省开封市大气颗粒物随高度垂直分布变化进行研究,通过对秋季和冬季玉祥酒店和电业局2个采样点各在4个不同高度的PM10和PM2.5中的重金属浓度进行监测,发现各金属元素来源不同垂直分布特征也不相同。

余 涛等[11]对辽宁省的3个典型城市沈阳市、锦州市、葫芦岛市大气颗粒物中重金属元素的分布进行了研究,发现不同城市重金属在颗粒物中的分布、含量有很大的差异。梁 越等[12]对南昌市3个功能区采样点大气颗粒物PM10中的重金属污染特征研究,发现工业区采样点大气颗粒物PM10重金属的浓度远高于交通区和居民住宅区。按重金属污染程度排序依次为Zn>Mn>Pb>Cd>Cu>Cr>Ni。

1.3 颗粒物粒径分布

大气颗粒物中重金属不仅与时间和空间的变化有关,而且还与颗粒物的粒径有关。大气中的重金属大75%~90%分布细颗粒物中[13-14]。

齐学先[15]对河北省保定市大气颗粒物中重金属砷3种价态的污染特征进行了研究,结果如下:三价砷在TSP、PM10、PM2.5中的含量依次上升,分别是0.60、2.41、17.24 μg/g,五价砷的含量依次是0.39、1.06、4.63 μg/g,总砷的含量依次为0.99、3.47、21.87 μg/g。表明对于不同粒径的颗粒物来说,粒径越小,其携带的砷浓度越高,说明粒径越小对砷的载带能力越高。康富华[16]也研究探讨石家庄市大气颗粒物中重金属铅的污染发现金属元素铅随着大气颗粒物比表面积的增大,含量也在增加。

鲁 静等[17]等究了我国西南地区小龙潭、阳宗海和贵阳3个燃煤电厂排放可吸入颗粒物(PM10)中重金属元素(As、Se、Be、Pb、Cd和Co)的分布与富集特征发现,以As、Se、Cd和Pb为代表的元素表现出随PM10粒径的减小其含量总体增大的趋势,其中As和Se随颗粒物粒径的减小,含量上升趋势明显。

林治卿等[18]研究了天津市采暖期不同颗粒物中重金属污染状况发现,PM2.5和PM10中重金属含量在TSP的重量百分比而言,PM10占TSP总量的68.86%,PM2.5占TSP总量的12.80%。而PM2.5对重金属的载带能力明显高于PM10。杜刚[19]和余 涛等[11]通过研究后也认为辽宁省大气颗粒物中重金属更容易富集在PM2.5上,PM2.5中所含有的重金属在PM10中重金属的含量都超过了50%,重金属Cr甚至达到90%。这也表明颗粒物粒径越小,重金属更易富集。

2 重金属的来源解析

大气颗粒物中重金属的来源分析方法一般有聚类分析(HCA)、化学质量平衡(CMB),因子分析(FA)、多重线性回归分析(MLR)、主成分分析法(PCA)、富集因子法(EF)等[20]。其中主成分分析法和富集因子法运用的比较多。王焕顺等[21]用主成分分析法对大连市区大气颗粒物中重金属来源进行了分析,结果表明大连市区大气颗粒物中的Fe、Mn、Pb来源于土壤扬尘,Ni、Cu来源于燃煤排放,Cd的来源可能是化工尘。

富集因子法是最常用的重金属来源研究的分析手段。富集因子法可以判别大气颗粒物中污染元素的人为成因和自然成因[22]。通过计算大气颗粒物中重金属元素的富集程度,将富集因子值大于10的元素判定为人为来源元素。

黄顺生等[23]对南京市大气降尘重金属来源进行研究,用富集因子法,以Fe为参比元素,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Se、Zn等元素富集因子。结果表明,第1类是Cr、Mn,它们的富集因子普遍小于或接近1,平均值分别为1.8、1.0,表明大气降尘中Cr、Mn主要来源于土壤颗粒;第2类是As、Hg、Ni、Cu、Mo,它们的富集因子主要在1~10,表明这些元素除土壤来源外,还可能叠加工业污染的影响;第3类是以Cd、Pb、Zn、Se为典型的元素,它们的富集因子普遍大于10,平均值分别高达28、14、11、29,表明这些元素受到明显的污染。

谢东海等[24]用富集因子法对海口市颗粒物重金属来源分析发现,海口市大气颗粒物中Mn、Cr、V、Ni、Co元素富集因子小于10,相对于地壳来源没有富集,而Pb、Cu、Zn、Cd元素富集因子均大于10,说明这些元素说明这些元素在空气颗粒物中的浓度主要与人类的活动有关。

刘 齐等[25]对柳州市大气PM10中的重金属来源进行了研究,以Mn为参比元素,用富集分析法进行了分析发现除参比元素Mn外,Fe、Zn、Pb、Cd的富集因子均>10,Zn和Cd的富集因子极大。表明PM10中Fe、Zn、Pb、Cd主要不是来自地壳(扬尘),而是与人类活动的污染有关。

路新燕[26]用富集因子分析法对郑州市采暖季和非采暖季TSP、PM10和PM2.5中的8种重金属的富集情况进行了评价。结果表明,颗粒物中的重金属Pb和Cd在采暖期和非采暖期的富集程度最严重,属极重污染元素;Cu的富集程度在经分析的8种重金属的富集程度属中等程度,Cr、Mn、Co、Ni、Be受到的污染较轻。Pb、Cd在粒径小的细粒子上更容易被富集,除此以外,重金属在颗粒物上的富集还受到季节的气候、空气相对湿度等方面原因的影响。

3 重金属的形态分析

同一种重金属元素在不同的化学相中具有不一样的活性,对人体和环境危害程度也不同。因此,对大气环境中重金属的不同形态分析的研究是很有必要的。Tessier et al[27]采用连续提取法把固体颗粒金属的存在形态划分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态等5类。Tessier连续提取法也被国内外学者广泛应用于大气环境重金属形态分析中。BCR 三步萃取法是欧共体标准局在Tessier分析方法的基础上提出的,该方法按步骤定义为弱酸提取态(HAc提取)、可还原态(NH2OH・HCl提取)、可氧化态(H2O2)[28]。采用改进的BCR连续提取法将重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。其中,酸可提取态最为活跃,在外界pH值降低时容易释放出来;氧化物结合态和有机物结合态相对稳定,但在外界氧化还原条件改变时易发生转化;残渣态比较稳定,不易迁移和转化,对环境危害较小。

谢华林等[29]用Tessier五步提取法分析了大气颗粒物中重金属的形态,发现Zn元素主要以水溶态、碳酸盐态、氧化态和有机态4种有效态存在;Pb元素主要以不溶态存在,同时有一部分以水溶态和氧化态存在;Cu元素在细粒子中均匀分布在4种有效态中,在粗粒子中则均匀分布在水溶态、氧化态和有机态中;V主要分布在不溶态和氧化态中;Mn元素主要分布在水溶态和氧化态中;Co元素则主要分布在水溶态、氧化态和不溶态中。

彭景[30]研究了大气TSP和PM10中重金属不同形态占总量的百分比的空间分布,发现在TSP重金属中,可交换态浓度超过总量的50%的重金属有Pb、Zn、Cd、Ni、Mn;在PM10重金属中,可交换态浓度超过总量的50%的重金属有Pb、Cd、Ni、Mn,说明这几类重金属环境活性更强,危害更大。

钱 枫等[31]采用改进的BCR连续提取法对北京交通环境PM10中重金属形态进行了分析,用F1、F2、F3、F4分别代表酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态重金属浓度,得出Cr中F3>F4>F1>F2,Ni中F3>F1>F4>F2,Cu中F1>F3>F2>F4,Zn 和Pb为F1>F2>F3>F4,Cd中F2、F3、F4中浓度很小,几乎检测不出。Zn的酸可提取态浓度最大,为0.282 9 μg/m3。而张慧峰等[32]测定了北京春季大气中重金属含量及2种组成形态含量,酸可提取态和不溶态,大气TSP和PM10中酸可提取态百分比大小分别为Cd>Pb>Cu>Cr>Ni和Cd>Cu>Pb>Cr>Ni,Ni的酸可提取态百分比最小,Cd的酸提取态含量占总含量的50%以上,远大于其他重金属元素。

田艳丽[33]分别采用Tessier五步分级连续提取法和BCR法测定了大气颗粒物样品重金属Hg、As、Pb的形态分布,并对其结果进行了比较。Tessier五步提取法得出Hg、As、Pb的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态4种形态百分率之和(即为可提取态)分别为4.6%、25.3%和30.3%,说明大气颗粒物中Pb的迁移性最大,As次之,Hg最小。BCR提取法测得Hg、As、Pb的酸溶态、可氧化态和可还原态3种形态百分率之和(即为可提取态)分别为7.1%、25.6%和11.5%,说明大气颗粒物中As的迁移性最大,Pb次之,Hg最小,与Testier法结果有所不同。

4 结语

大气颗粒物中的重金属铅对人体和环境的危害是不容忽视的,只有对天气颗粒物中的重金属颗粒物的物理特征、化学成分进行很好的研究,才能从根本上预防和治理天气颗粒物中的重金属,从而为人气环境质量提供依据。在过去的几年里,各国专家学者在大气颗粒物重金属方面开展了大量的研究,并在大气重金属的来源、化学特征、迁移与转化及其生物有效性方面取得了一定的成果,但仍然有较多的问题需要深入研究。如PM2.5和PM0.1 中重金属含量和成分的分析、重金属在环境中的迁移和转化对生物有机体的生理生态的影响,尤其是大气重金属污染的综合治理亟待加强和深入。

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