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1、毛细管电泳-间接紫外检测对水环境中4种无机阴离子的分离与测定研究1、相关定义1.1、绿量概念的提出 随着生态城市理论的提出,我国 20 世纪 80 年代后期在上海和北京率先开展了 园林植物生态功能的量化研究,并在此基础上提出一个新的绿化评估概念”绿量 (Green quantity)”,但对其涵义的诠释不同地区有所不同,有的指城市绿化覆盖 率、绿地率;有的指环境,认为是环境标志(Environmental Label)也是生态标志, 绿色标志;有的指植物叶片表面积的总和,以 m 2 为单位;有的指所有生长中植物茎 叶所占据的空间体积(又称”绿化三维量即 Three-dimension Gree
2、n quantity”), 用以说明和衡量城市绿色,以 m 3 为单位。凡以衡量植物叶片表面积总和、生长中植 物茎叶所占据的空间体积为内容的绿量均是以绿地生态功能为基础,是从生态学的 能量转换利用和植物茎叶的生理功能这一基本点出发的,通过对叶面积、茎叶体积 的计量,来显示绿色面积、绿色三维体积与植物生态功能的相关性,能真正说明植 物功能乃至绿地功能的生态效益 2,4653 。其主要特点是:它针对不同植物种类和不 同绿地结构间存在的功能差异,提出了以植物所占据的绿色面积或空间体积作为评 价标准,使绿化评价指标由二维指标向三维指标迈进了一步 53 。日本提出”绿的量” 包括平面的绿地面积和面积率,
3、和立面的人视野里绿叶所占的比率,即绿视率。 植物单体 绿 地 植物群落 绿地系统 生 态 游 憩 审美观赏 平 面 复 层 立 体 绿化环境 功 能 绿色量 叶 面 覆 盖 叶面积指数 绿视绿 三维量 面 积 百分率 体 积 Fig1. Relationship of greening environment function and quantity 图 1 绿化环境功能与量化的关系52 10 1.2、定义材料属性 焊接温度场分析必须确定焊件和焊缝金属的导热系数、对流系数、密度、比 热容以及焊件的初始温度。在焊接模拟分析过程中,焊件的初始温度为室温,取 为20 。焊接过程模拟属于典型的非线性
4、瞬态分析,目前很多材料的热物理参数不 37 齐全,特别是在高温区接近熔化状态时。为解决这一问题,可以在 ANSYS 中输入 材料在典型温度值的热物理性能参数建立相关参数的工程数据库,而对于那些未 知温度处的参数可以通过插值法和外推法来确定。 在焊接过程中被焊金属不断进行融化冷却,在此过程中存在着固、液之间 的相变,由此产生的相变潜热对温度场的分析以及由于温度变化而引起的应力应 变场的分析都会产生一定的影响。一般情况下,针对相变潜热有两种处理方法: 一种方法是假设相变是在一定的温度区间发生,由此产生的熔化潜热的影响假定 在此空间均匀分布;另一种方法是在焊接过程中,若某节间的温度超过熔点,则 令此
5、节点温度值为熔点值,然后进行下一个时间步的计算,当潜热影响结束后, 再令该节点温度继续上升。凝固时潜热的释放以同样的方式处理。 在 ANSYS 中对于相变潜热有专门的处理方法:一种情况是已知被焊金属在相 变前、后材料随温度变化的密度和比热,可以根据这些值用有限元法计算材料不 同温度时的热焓。热焓是指单位质量或者体积的物质所含的全部热能,它是关于 温度的连续函数,其数学定义为: ( ) ( ) 0 T H T = c d (5.1) 式中, H 为热焓; 为材料密度;T 为绝对温度;c ( ) 为材料的比热容,它 是温度的分段线性函数。当某一节点的温度跨过熔点或相变点时,会有一定的焓 变,通过这
6、个焓变值就可以把潜热考虑进去;另一种情况是已知材料的相变潜热, 则当材料的温度跨过相变点时,把相变潜热换算成材料的热焓直接输入到 ANSYS 中。由于材料的密度和比热均为研究所需的热物理参数,温度场分析采用第一种 方法,预先通过积分计算出钢材在不同温度下的热焓,输入 ANSYS 考虑熔化潜热 。 根据 EUROCODE 3 选取材料的力学性能,结构钢随温度变化的比热为: 20C Ts 60 0 C 时: ( ) cs=425 + 0.77 3 Ts ? 0.0061 9 Ts2 + 0.00000222 Ts 3 J kg i C (5.2) 600C Ts 1.3、自由基的定义 自由基(fr
7、ee radicals),化学上也称为”游离基”,是含有一个不成对电 子的原子或原子团。自由基有三个明显特点:反应性强;具有顺磁性; 寿命短。我们生物体系主要遇到的是氧自由基,例如超氧阴离子自由基 (O 2- )、羟自由基(HO - )、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮(NO)自由基, 加上过氧化氢、单线态氧和臭氧,通称活性氧(赵保路 1999)。 1.4、NSLAB 的定义 对于非发酵剂乳酸菌的定义来讲,现在比较实用的是”干酪中不作为发酵剂组成 部分的乳酸菌,即不在干酪生产过程中产酸”。干酪中的微生物可以简单地划分为两 个主要类群,即发酵剂和次级微生物,发酵剂主要功能是能够在干酪制作过程中产生
8、 乳酸,而次级微生物不产生乳酸。非发酵剂乳酸菌是次级微生物中的一类,不同品种 的干酪中其非发酵剂乳酸菌的种类也各有不同,不是唯一确定的,但是其菌群状况往 往与干酪的品种有关,它们的活动形成了不同品种干酪的特征。 非发酵剂乳酸菌是外来的微生物,在干酪生产中既能加速干酪凝乳,又能加速干 酪成熟;它是唯一的能在干酪成熟期长大的微生物,会对干酪的质构产生影响(Fox et al.,1998)。NSLAB 导致干酪质构方面的变化是由于菌株的不同,而不是 NSLAB 数 量多少(Shakeel-Ur-Rehman et al.,1999)。从本质上来讲,NSLAB 是难以控制的, 因此 NSLAB 来源的
9、可变性决定了干酪质量的不同。由于 NSLAB 本身拥有能够产生 大量水解的酶,因此它具有对干酪的成熟产生影响的潜力(Williams,1997)。既然 干酪中不同种类的非发酵剂乳酸菌会对干酪产生不同的影响,所以研究 NSLAB 首先 必须先了解其分类状况。 1.5、颗粒分离效率评估的参数定义 36 为了说明两种颗粒分离时的好坏和快慢,我们必须要定义一种能够表示分离效率的参数。 传统的颗粒除杂过程中,一般用待清理或待分离目标分离前后质量变化量除以清理前或分离前 分离目标的总质量来表示分离的效率,这种分离效率往往适用于大量颗粒如玉米、小麦等除杂 时的效率指标。在本次实验中,我们使用的颗粒分别是虾籽
10、、玻璃球和精盐。分离时的混合物 是由上述三种颗粒中任意两种按照质量比 1:1 混合而得到。并且我们分离的目标是针对小量微 小颗粒的,颗粒数量大约在 200-400 粒左右。所以上述的分离效率并不适用于本次实验,但是 借鉴上述分离效率的定义,我们提出如下评估颗粒分离效率的参数 ROC 其中 ROC 表示颗粒变化率, 表示颗粒分离后变化的数量, 表示颗粒分离前的总数量。 颗粒变化率表示的是颗粒在分离前后的数量变化,该数值越大表示颗粒被分离出工作区域 的数量越大,反之,则是留在工作区域的颗粒数量越多。分离的效率用颗粒变化率的差值来表 示,两种颗粒的变化率差值越大,说明这两种颗粒的分离效率越高,颗粒变
11、化率小的那种颗粒 被留在工作区域,而颗粒变化率大的那种颗粒被分离出工作区域。 1.6、阴离子杂质的定义、来源与危害,制浆漂白过程中产生的大量溶解 与胶体物质(Dissolved and colloidal substances,DCS)3,4,其中一些可溶解的物质 如半纤维素、立格南(Lignan)、低分子量木素和果胶类物质等带有很高的负电荷的 阴离子可溶物,被称为”阴离子杂质”(Anionic trash)。 20 世纪 70 年代以来,针对阴离子杂质对整个造纸生产过程的干扰,尤其是对 湿部化学造成的负面影响,因此国内外的学者对于阴离子干扰物在湿部化学中的 影响及其作用机理等问题展开了广泛的
12、研究和讨论。 1.7、DCAD 的概念与计算 3.1 DCAD 的概念3.1 DCAD 的概念 饲粮阴阳离子差(DCAD)是饲粮中每千克(mEq/kg DM)或每 100g 干物质(mEq/ 100g DM)所含阴阳离子毫摩尔之差5760。DCAD 不仅关注单一元素的缺乏补充,更强 调补充元素之间的整体平衡。概念最初用于降低围产期奶牛产乳热的发病率,随着研究 的深入,发现 DCAD 可调节泌乳牛采食量和生产性能,并能在一定程度上对乳品质有 影响,从而在近一时期,成为奶牛饲粮调控的热点研究领域。 在充分考虑能量、蛋白、钙磷和氨基酸的平衡之后,对饲粮离子单一元素和多个相 关离子的综合考虑饲粮离子平
13、衡(dietary ion balance, DIB)概念逐渐得到明确。饲粮 离子平衡必然要涉及到饲粮阴阳离子平衡(dietary cation-anion balance, DCAB)和机 体酸碱平衡(acid-base balance, ABB)和电解质平衡(electrolyte balance, EB)。对 上述概念的理解需要对阴阳离子和酸碱概念的全貌有所认识。 一般认为,K+、 Na+等强电解质,可置换 H+,增加血浆的阳离子和 pH 值,而某些 阴离子(C1-, SO42-)释放 H+,携带负电荷,血浆呈酸性 pH 降低。以 NH4Cl 为例,NH4+ 为在血中的主要存在形式,同
14、NH3 保持平衡。肝脏形成的尿素可转移部分 NH3,留下 H+和 Cl-。随后碳酸解离为水和二氧化碳。酸中毒所加强的肺部通气可便利多余的二氧 化碳通过肺排出。Na+和 C1-通过肾小球滤液。在肾小管细胞内,二氧化碳和水迅速离子 化产生碳酸。在肾小管中 H+的排出过程伴随 Na+和碳酸氢根的吸收入血。谷氨酰胺脱氨 基产生的氨自由扩散入肾小管,在肝中同 H+结合形成 NH4+,此种离子不能被重新吸收。 最终的结果是在尿中排出 NH4+和 Cl-,滞留 Na+和碳酸氢根。任何既定溶液,包括体液在 内,必须遵循下面两个性质:正价离子(阳离子)的电荷摩尔数等于负价离子(阴离子)电 荷的摩尔数,溶液整个电
15、荷之差为零,即电中性原理;氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-) 的摩尔数必须等于水的解离常数。由于 pH 是 H+浓度的负对数,表明溶液 pH 取决于其 中的正价离子和负价离子之差。若溶液中(如血浆)添加正价离子,为维持溶液的电中性, 相应的降低 H+的浓度,增加 OH-浓度(溶液碱性加强)。相反,添加阴性离子到溶液中, 为维持溶液电中性,H+浓度增加,OH-浓度降低,溶液 pH 降低12, 61。 饲粮可以在消化过程中产生代谢性的酸性或碱性环境6265。酸碱平衡理论替代传统 的单一关注对碳酸平衡的研究方法,对影响酸碱水平的所有变量进行广泛的研究。全面 的研究方法要求区别涉及酸碱平衡的独立变量
16、和因变量,酸碱平衡研究中的独立变量有 下列主要几个:pCO2, SID (strong ion difference, 强离子差)和总弱酸(主要是酸性蛋白) 浓度。饲粮中的阴阳离子可以分为稳定性和代谢性两大类,后者在消化和代谢过程中被 分解破坏,从而丧失了其酸碱性,如 NH4+、有机酸离子等。只有稳定性强的阴阳离子 才具有酸碱性。所谓的强离子是指具有高度的溶解性,且在代谢中形态结构不发生改变 的稳定性离子。血液中所有强阳离子的数目和所有强阴离子的数目之差即为强离子差。 另外一些变量常被用于酸碱水平的估计(如 pH 和 HCO3-浓度),只有一个或者几个独立 7 变量发生调整时,这些因变量才发生变化。强离子由消化道进入血液,这使饲粮强离子 差能最终决定血液强离子差。因此可用饲粮中稳定性阴阳离子之差或者之比来反映饲粮 的酸碱性质。这些强离子一旦被吸收,其在血中的浓度要通过肾脏来调节。尽管肾脏对 血液强离子的调整慢于肺对血液 pH 整,
