关于我国纳米生物效应与安全性研究的思考

我国纳米生物效应与安全性研究现状 进入21世纪,我国开始高度关注纳米生物效应与安全性的研究。2001年11月,中科院高能物理所完成了“关于纳米尺度物质生物毒性的研究报告”。2005年4月,首批《纳米材料技术标准》正式实施,成为促进纳米技术进一步安全发展的关键。2006年6月22日,中国科学院高能物理所正式建立“纳米生物效应与安全性联合实验室”,开展纳米材料的生物负效应以及纳米生物负效应的反向应用研究,     

三种碳纳米材料对水生生物的毒性效应

为了评价碳纳米材料的水生态安全性,以斜生栅藻(Scenedesmus oblignus)和大型蚤(Daphnia magna)为受试生物,研究了单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和富勒烯(C₆₀)3 种碳纳米材料水悬浮液对水生生物的毒性效应.结果发现,SWCNTs、MWCNTs 和C₆₀对斜生栅藻生长的 96 h EC₅₀ 值分别为22.6, 15.5, 13.1 mg/L;对大型蚤活动抑制的 48 h EC50 值分别为1.3, 8.7, 9.3 mg/L.3 种碳纳米材料水悬浮液对斜生栅藻的毒性大小无显著性差异(P >0.05); SWCNTs 对大型蚤的毒性大于MWCNTs 和C₆₀(P <0.05);2 种生物对碳纳米纳米材料的敏感性也不同.3 种碳纳米材料对2 种水生物的毒性大小与氯苯相似.     

水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC₅₀)构建物种敏感性分布(SSD)模型,并计算得到5%危害浓度(Hazardous Concentration for 5%of species,HC₅)和潜在影响比例(Potential Affected Fractions,PAF).研究结果发现：富勒烯(C₆₀)、石墨烯纳米片(GN)、氧化石墨烯(GO)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)的HC₅值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^-1,表明二维石墨烯家族材料比零维C₆₀和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物(MNPs)相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CN...     

有机锡的生物富集作用与生物效应

作为船只防污漆有效成分的有机锡化合物广泛存在于港口、海洋中，而生物富集是其迁移转化的重要途径之一。本文综述了有机锡特别是毒性最强的三丁基锡化合物在一些生物体内的检出水平、富集系数以及可能对生物造成的危害。     

纳米材料对污水处理厂的生态效应研究进展

纳米材料的生态效应已经引起人们的广泛关注,其中污水处理厂作为纳米材料重要的聚集地,其生态效应研究却刚刚起步。已有研究表明纳米材料会对活性污泥中微生物量、群落结构及功能基因等产生一定的影响,从而降低了污水处理的性能。该文综述了纳米材料对污水处理厂处理效能的影响及其潜在的毒性机制,并对该领域未来的发展方向进行展望。     

典型工程纳米材料对微藻的毒性效应研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,工程纳米材料由于其良好的物理化学特性而广泛应用于各行各业。然而,在生产、使用和丢弃含有工程纳米材料产品的过程中不可避免地导致纳米材料释放到水环境中。工程纳米材料已在世界多地的水环境中被检测到,给水生态系统和人体健康带来潜在风险。由于水环境的复杂性,工程纳米材料在水体中的环境行为、毒性效应等生态风险还未得到充分的研究。本文以微藻为模型生物,总结了典型工程纳米材料,包括纳米金属、纳米氧化物、碳纳米材料以及量子点的毒性效应。探讨了工程纳米材料在水中的环境行为以及与其它污染物的复合毒性效应,讨论了工程纳米材料自身理化性质和环境因素对其毒性的影响。从生理指标和组学指标出发分析了工程纳米材料对微藻的毒性机制,并展望了工程纳米材料毒性研究的发展方向,以期为工程纳米材料的毒性评价提供一定的理论依据,促进纳米材料的绿色发展。     

分析人造纳米材料的环境风险

中国工业技术推动现代化的发展,使得人造纳米材料被研制出来。纳米材料性质独特,被越来越多地投放到市场中,以满足工业发展需求。在人造纳米材料被充分利用的同时,也对于环境产生了不良影响。随着近些年来环境保护意识的增强,人们对人造纳米材料以关注。从环境科学领域对人造纳米材料进行分析,当人造纳米材料发生理化性质的时候,就会环境中的人与各种生物都会不同程度地产生影响。本论文着重于分析人造纳米材料的环境风险。     

疏浚物中有机锡的生物累积效应研究

于1998年6月在塘沽港附近水域采集贻贝（Mytilus edulis），经试验室培养驯化后作为试验材料，研究了三丁基氯化锡（TBTC0和三苯基氯化锡（TPTC）的累积效应及其对贻贝的毒性影响。结果表明，在累积效应试验中，TBTC及TPTC对贻贝的半致死浓度LC50分别为3．5μg/dm^3和5．0μg/dm^3，当TBTC浓度达2．0μg/dm^3时，贻贝的成活率开始降低，实验还表明，TPT对贻贝的毒性效应与TBT相近。     

苯乙烯对水生生物的急性毒性效应研究

选择标准实验动物大型蚤(Daphina magna)和斑马鱼(Brachydanio rerio),探讨苯乙烯对水生生物的急性毒性效应和苯乙烯对水生生物的安全浓度。试验结果表明:大型蚤和斑马鱼随增加在含苯乙烯溶液中的暴露时间,半致死浓度呈下降趋势,反映大型蚤和斑马鱼对苯乙烯毒性的耐受程度随时间降低。苯乙烯对大型蚤和斑马鱼的96h-LC50值分别为11.35mg/L和121.04 mg/L。本试验分别通过每6h和每4h换水一次获得各时间段的大型蚤和斑马鱼的LC50值,由于在6h和4h内各浓度组中苯乙烯还存在较强的挥发,因此实际的致死浓度小于试验获得的大型蚤和斑马鱼LC50值。根据苯乙烯的毒性和遵循最敏感的原则,苯乙烯对水生生物的安全浓度应低于0.11 mg/L。     

吡虫啉的生物效应研究

应用不同的生物材料对新型杀虫剂的生态效应进行了研究，吡虫啉对泽蛙蝌蚪，黑斑蛙蝌蚪及青Jiang鱼的急性毒性表明，吡虫啉属于低毒农药，蚕豆根尖微核试验结果呈阴性，揭示其无致突变效应。     

基于ANFIS的铣刨机切深精度预测

针对某地区松软地表随地形等厚度铣刨的要求,提出了一种机械接触式"恒压力"地形探测器应用于铣刨机。铣刨机切深精度除了受切深控制系统本身影响外,铣刨鼓转速、行进速度、切削深度和地形探测器接地压力等工艺参数的合理设置和匹配也很关键。基于铣刨工艺参数实验,建立自适应模糊神经网络的铣刨机切深精度预测模型,实现了在给定输入参数条件下,对切深精度的准确预测,经过实验验证,平均预测误差不大于5%。     

基于机器视觉的填埋场防渗层破损识别方法

填埋场防渗层高密度聚乙烯（HDPE）膜在运营中极易破损,运用在线监测技术确定渗漏区域,将该区域膜上介质移除后,需对漏洞边缘进行精确识别,为实现智能焊接提供视觉基础。因此,提出一种基于机器视觉的填埋场防渗层破损识别方法。首先对样本集进行图像处理,包括图像灰度化、高斯滤波除噪、点运算增强、阈值法分割以及数学形态学处理;其次根据图像的形态特征提取连通域数量、破损面积、周长、长轴、短轴以及轴比,采用holdout方法将样本集划分为训练集与测试集,并将提取到的特征作为输入量,对SVM进行训练;最后采用多个SVM进行分类识别。经实验验证,分类器的总体识别准确率为98.33%,其中块状破损识别准确率为98.24%,缝式破损为98.42%。     

机器学习在碳基环境功能材料领域的应用研究进展

随着环境功能材料领域产生的数据量及其数据复杂性急剧增加,高成本、长周期的传统实验手段已无法迎合目前功能材料的发展趋势。近年来迅速发展的机器学习能对数据进行深入挖掘和解析,有望为此类问题提供有效的解决方案。机器学习具备效率高、精度高等优势,有效弥补了传统"试错"方式的不足。介绍了机器学习的基本工作原理和算法,从预测理化性质、辅助微观表征和指导新型材料合成3个方面简述了机器学习在环境碳基功能材料领域中的应用研究进展,分析了机器学习在该领域的问题与挑战,展望了机器学习方法在环境碳基功能材料领域的前景与发展趋势。     

用国务院《决定》指导环境宣传教育工作--学习国务院《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》的体会

笔者结合环境保护宣传教育工作的实际，就如何贯彻落实国务院《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》做好环保宣传教育工作进行了思考，提出了做好有关工作的建议。     

季节变化对人工湿地与生态塘组合工艺脱氮除磷性能影响

针对太湖流域执行的严格排放标准,以及太湖三山岛农村生活污水分布面广而分散和水质水量不稳定等问题,提出人工湿地与生态塘组合工艺。研究了季节变化对组合工艺脱氮除磷性能的影响,试验结果表明:系统运行1年,组合工艺在不同季节对COD、NH+4-N和TP均具有较好的去除效果,平均出水水质可达GB 3838—2002《地表环境质量标准》Ⅲ类标准;TN平均出水水质接近GB 3838—2002Ⅴ类标准;在不同季节,组合工艺对污染物去除效果不同,对COD和TP去除率为:夏季>秋季>春季>冬季,对NH+4-N和TN去除率为:冬季>夏季>秋季>春季,系统单位面积对COD、NH+4-N、TN和TP去除量为:夏季>秋季>春季>冬季。     

机器学习方法在污水处理系统中的应用

由于污水处理系统一般较为复杂且受外界因素影响较多,对其进行精准调控一直是环境领域的难题之一。传统方法无法满足日益复杂的工程项目需求。近年来发展起来的机器学习方法为此类问题提供了一系列有效的解决方案。介绍了人工神经网络、支持向量机、随机森林等机器学习方法的特点,并从水质预测预警、污水处理系统故障诊断和智能控制3个方面阐述了机器学习方法在污水处理领域的应用,分析了机器学习方法相较于传统方法的优势及其应用于污水处理系统中存在的问题,展望了机器学习方法未来在污水处理领域应用的前景和趋势。     

甲醛污染水的生物学效应

本实验研究甲醛污染的淡水和海水对细菌、植物和动物的生物学效应。甲醛的毒害作用是显著的。含0.036—0.36%甲醛的纯水能引起鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型菌株TA100的回复突变,含0.036%、0.0036%、0.00036%甲醛的水溶液行短期(6h)处理紫露草花枝基部,24h休复后发现四分体细胞中微核率显著增高。含0.0018%、0.0036%、0.018%甲醛的水处理蚕豆根,引起根尖细胞中微核率明显增高。0.00018%甲醛的海水使马粪海胆幼虫在45min内死亡。0.0072%甲醛的海水使该幼虫在2min内死亡。0.0072%甲醛的海水能使贻贝担轮幼虫在5min内死亡。0.00018%甲醛的海水使贻贝幼虫在48h内死亡。0.000108%甲醛的海水使马粪海胆幼虫在72h内死亡。实验证明蚕豆根尖细胞和海胆幼虫是良好的监测淡水与海水污染的材料,甲醛能引起DNA中碱基对置换突变。甲醛在海水中产生增效效应。     

基于CFD的三相内循环生物流化床操作参数影响的分析

建立了气-液-固三相内循环流化床的数学模型,验证了流体力学CFD模拟技术应用于气、液、固三相流化床操作中的可行性,探讨了表观气速和固体装载率等操作参数对气含率以及液体循环速率的影响,结果表明,随着固体装载率的增大,气含率先增大后减小,在13%处取得最大值。当表观气速在0~0.05 m/s时,气含率随着表观气速的增大而增大,在0.05 m/s处达到最大值,表观气速大于0.05 m/s时,气含率不再随着表观气速的增大而增大,而是基本保持不变。液体循环速率随固体装载率的增大而减小,随表观气速的增大而增大。在以气含率、液体循环速率作为约束条件的情况下,流化床反应器的最佳固体装载速率为13%,最佳表观气速为0.05 m/s。     

基于3S技术的景观格局指数空间尺度效应变化研究

本文在阐述景观格局指数空间尺度效应重要意义及3S技术特点的基础上,以四川省木里县梭罗沟金矿矿区为研究区,介绍了3S技术在不同空间尺度提取景观格局指数的技术要求、数据收集和工作流程,并对研究区不同空间尺度景观格局指数的提取结果进行了效应分析,将各景观格局指数随空间尺度表现出不同变化趋势划分为五种类型,确定了该研究区域景观格局分析的最适宜空间尺度为1.0 m~5.0 m。景观格局指数空间尺度效应分析研究,有利于揭示景观格局与尺度效应相互作用的机理,进而对景观格局的尺度推演的方向、过程进行模拟、预测、分析和评价等研究提供重要的科学参考,并对遥感数据和地理信息系统的正确使用具有重要的科学意义。     

生物法处理油田生产污水应用研究

总结了生物法,尤其是专性联合菌群在油田生产污水处理领域应用的理论原理、技术特点的基础上,结合陆上油田典型工程实例分析讨论了生物法应用于油田生产污水回注的处理效果。结果表明,生物法与传统物化法相比在处理油田生产污水,特别是含聚污水和特低渗透油田采出水等水质复杂、注水标准要求高的生产水方面具备突出优势,但同时该工艺仍存在技术局限性。