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形成过程相关的资讯

  • 国家重点研发计划 “快速热化学反应过程分析仪”项目已形成样机产品
    由沈阳化工大学等10家单位组成的国家重点研发计划“快速热化学反应过程分析仪”项目组今天召开研究进展与成果产业化推进会。该项目2022年立项,经过项目团队一年多的科技攻关,现已形成“快速热化学反应过程分析仪”样机产品,并开始加快推进成果产业化。据该项目负责人沈阳化工大学教授许光文介绍,过程分析是科学仪器发展的热点和前沿方向,受仪器原理和结构限制,国内外仍缺乏对高温快速反应过程特性的有效监测手段和分析仪器,难以对气相产物全组分信息在线精准采集。2022年,在辽宁省科技厅组织下,由沈阳化工大学牵头,联合中国科学院过程工程研究所、杭州谱育科技发展有限公司等10家在热化学快速反应转化器和小分子、大分子、杂原子等气体产物在线检测仪两方面的产、学、研、用突出单位成功申报国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”专项立项“快速热化学反应过程分析仪”项目。据悉,该项目主要研制我国首套完全国产化、潜在领先国际同类仪器的快速热化学反应过程分析仪系统,分析产物生成反应动力学、测试全产物质量动态演变特性,提出分别利用快速过程质谱、高分辨率质谱和TDLAS激光光谱仪相结合的综合测试和表征技术方法,测试“小分子永久性气体生成曲线”定量动力学、获取“中等质量数以上产物全质量谱图”研究产物生成特性及其随反应时间的变化、并解决“含N、S等杂原子化合物实时释放”的测试难题,成果可形成有效手段,揭示快速反应气相产物生成过程特性,以全面研究认识反应。据了解,该项目创新之处在于,在“微型平推流”中以高温颗粒加热方式于高压下快速诱发在线伺样的物料发生化学反应、通过微型平推流高保真导出产物信息、全产物在线快速检测产物生成动态特性、解析反应动力学和反应机理,将针对典型物质的快速热化学反应过程特性试验并验证分析仪及系统的应用性能,建设分析仪产品的生产线、构建产业化平台,通过应用推广,推动我国快速反应分析仪及其应用技术的持续发展和核心竞争力。
  • Science发表人类胸腺的细胞图谱,揭示T细胞的形成过程
    来自英国和比利时的一组研究人员近日在《Science》杂志上发表了人类胸腺的单细胞转录组图谱,对人类T细胞的发育进行了高分辨率的普查。共同通讯作者、比利时根特大学的Tom Taghon教授表示:“我们现在非常了解T细胞如何在健康组织中形成。我们能够从发育中的胸腺和肝脏中鉴定出相似的前体细胞,且我们相信这些前体对于启动胎儿的T细胞发育和建立完全有功能的胸腺器官至关重要。”胸腺是T细胞发育和T细胞受体(TCR)库形成的关键器官,可以帮助人们形成适应性免疫。胸腺中的T细胞发育在空间上是协调的,而且这一过程需要胸腺微环境中的各类细胞精心配合。为了绘制一个完整的胸腺细胞图谱,研究人员从发育期、儿童期和成年期的人类胸腺样本中分离出细胞,并进行单细胞RNA测序。在开展质量控制去除doublet后,他们从发育中的胸腺中获得了138,397个细胞,从出生后胸腺中获得了117,504个细胞。他们对细胞簇进行注释,标记为40多种不同的细胞类型或状态。为了比较人类胸腺和小鼠胸腺的结果,他们随后利用出生后4周、8周或24周的小鼠样本生成了一份完整的小鼠胸腺单细胞图谱,并将这些数据与先前发表的产前小鼠胸腺scRNA-seq数据相结合。成熟T细胞的整合分析表明,不同物种之间的细胞状态有交叉。人类的GNG4+ CD8αα+ T细胞与小鼠的上皮内淋巴细胞前体A型最为相似,不过它们之间也存在高度差异表达的基因,表明其功能存在潜在差异。研究人员还比较了不同细胞的TCR库,以分析不同类型的细胞之间是否存在TCR库的差异。他们观察到,CD8+ T细胞与其他细胞明显分离,这个趋势在所有样本中都是一致的。这与外周血中分离出的幼稚CD4+/CD8+ T细胞极为相似。作者写道:“我们从人类胸腺中鉴定出50多种不同的细胞状态。在胚胎发育以及儿童和成年时期,人类胸腺细胞的丰度和基因表达谱都在动态变化。”研究人员还鉴定出全新的人胸腺成纤维细胞和上皮细胞亚群,并对其进行定位。通过计算机模拟,他们还预测出人类T细胞发育的轨迹,从胎儿肝脏中的祖细胞到多种成熟的T细胞。利用这一轨迹,他们还构建了驱动T细胞命运决定的转录因子框架。作者总结道,他们此次绘制的人类一生的胸腺单细胞转录组图谱以及不同物种的转录组图谱对天然组织微环境下的T细胞发育进行了高分辨率的普查。“人类和小鼠胸腺之间的系统比较突出了人类特有的细胞状态和基因表达特征。我们详细的T细胞发育网络将有助于建立体外类器官培养模型,从而真实地再现体内的胸腺组织。”资深作者、纽卡斯尔大学的Muzlifah Haniffa教授还指出,胸腺细胞的图谱可帮助研究人员阐明发育中胸腺的细胞信号,揭示哪些基因打开才能将免疫前体细胞转化为特异性T细胞。“这张图谱可作为在体外改造T细胞的参考图谱,为人们提供量身定制的治疗方案,”他说
  • 化学键形成首次成功监测
    据物理学家组织网近日报道,英国科学家借助高质量X射线衍射技术以及固态核磁共振技术,首次成功监测到化学反应的不同阶段——一个键断裂,另一个键形成的细节,最新成果有望促进催化剂领域相关研究的发展。  科学家们认为,很难确定化学反应的不同阶段,因为你要么看见反应原材料,要么看见反应得到的产物,很难看到中间过程是怎样的。但最新研究让他们能够测量和观察键形成的程度,包括有多少个电子参与,以及键形成时键两端两个原子之间的磁相互作用。  在最新研究中,来自诺丁汉特伦特大学、华威大学等的科学家使用高质量的X射线衍射数据以及固态核磁共振(NMR)技术,研究了多个由6个原子组成的分子,其中氮原子和碳原子之间的键形成程度各有不同。  他们指出,在单晶体上使用X射线衍射技术精确测量,让他们能够首次跟踪键形成时电子的重新分布情况;而核磁共振技术则作为补充,监测当键形成时两个原子之间的磁相互作用。  该研究负责人、诺丁汉特伦特大学科技学院名誉教授约翰沃利斯说:“我们的工作为其他键形成过程的研究提供了方法。这一点很重要,因为催化剂旨在通过稳定键形成和断裂的途径来加速反应。”同样的两个分子,键形成不同阶段的视图。
  • EPR技术揭示“被圈禁”的O₂分子形成机理
    01全文速览通过电子顺磁共振(EPR)技术首次阐明了典型的Li 3d过渡金属氧化物正极在O阴离子氧化还原过程中“被圈禁”的分子O2的形成。此外,利用固体核磁共振(NMR)技术揭示了在分子O2的形成过程中Li局域环境的演变,证明O氧化还原的局部结构可逆性较大程度上依赖于对阳离子无序的抑制。02背景介绍通过O阴离子氧化还原反应获得额外容量的3d过渡金属氧化物有望成为下一代锂离子电池的高能量密度正极。在典型的Li 3d氧化物正极中,在初始循环过程中O2-的氧化通常伴随着高电压的充电平台,之后是S形放电曲线。许多实验结果也证实了这类材料的体相晶格中O氧化还原的可逆性质。然而,对于充电材料体相中氧化态O的化学态的明确仍然存在不同的见解。03本文亮点(1) 在Li 3d氧化物正极中,分子O2是充电态体相中氧化态O的主要化学态;(2) 对于面外阳离子迁移的抑制不会阻止分子O2的形成;(3) O氧化还原的局部结构可逆性取决于对阳离子无序性的抑制。04图文解析 ▲图1:在6000-9000 G、50 K条件下采集的(a) Li1.2Ni0.2Mn0.6O2、(b) Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2、(c) Li1.033Ni0.2Mn0.6O2和(d) Li1.2Ti0.4Mn0.4O2的不同充放电状态下的非原位EPR谱图。 图1a-b为循环的O3相Li1.2Ni0.2Mn0.6O2和Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2在6000-9000 G区域内在50 K下测得的相应精细扫描的EPR光谱。充电到4.4 V时,没有观察到可识别的信号。然而,对于充电到4.8 V的电极,可以清晰地识别出一组共振信号,这些共振信号可以合理地归属为脱锂的LixNi0.2Mn0.6O2和LixNi0.13Co0.13Mn0.54O2的体相结构中“被圈禁”的分子O2。值得注意的是,这种显著的特征在4.5 V平台刚开始时并未出现。放电结束时,这些独有的信号特征变得无法辨认,这意味着分子O2发生了可逆的还原。当放电至中间放电态时,仍然可以观察到减弱的共振信号,这说明在整个放电过程中分子O2是逐步被还原的。在第二次充电过程中也可以发现分子O2的存在,进一步证明了其生成的可逆性。O2堆叠结构中,TMO6和LiO6八面体之间是面共享,相较于O3堆叠的边共享有所不同。由于O2堆叠的TM-TM和Li-TM之间具有更强的静电斥力,从而能有效抑制O3堆叠结构中常见的不可逆面外TM迁移。为了验证O2-Li1.033Ni0.2Mn0.6O2在O氧化还原过程中是否有分子O2的形成,研究人员也在50 K下进行了同样的EPR测试,如图1c所示。出乎意料的是,O2-Li1.033Ni0.2Mn0.6O2在完全充电状态下分子O2明显也是存在的,该结果意味着即使面外无序被抑制,O2堆叠也不能阻止分子O2的产生。据我们所知,这是关于O2型富锂氧化物正极中分子O2形成的首次证明,这也得益于EPR波谱的高灵敏度。此外,O2分子在半放电状态下仍然存在,在放电至2.0 V时消失。在第二次充电过程中,分子O2提前到3.9 V产生,这说明了在循环活化后,Li和TMs的重新排列会导致分子O2产生的难度降低。阳离子无序盐岩相(DRX)材料是另一类重要的具有O氧化还原活性的氧化物正极,其中Li+在DRX材料中是通过一种称为“0-TM”的独特的扩散通道来进行灵活的迁移。此外,与有序氧化物不同,DRX材料中固有的无序意味着在(脱)嵌锂过程中,不存在长程结构有序性的破坏,这可以降低形成缺陷的障碍,从而减轻伴随O氧化还原的共价键重排。图1d显示了50 K下DRX-Li1.2Ti0.4Mn0.4O2在6000-9000 G范围内的精细扫描EPR谱。同样地,“被圈禁”的分子O2在完全充电状态下形成,随后在整个放电过程中不断减少,表明体相内“被圈禁”的分子O2也可能是DRX材料中被氧化的O种类。在第二次充电过程中,O2的特征强度大幅度降低,表明活化后O参与氧化还原的程度降低。 ▲图2:首圈充放电过程中不同充放电状态下(a) Li
  • 清华大学最新天文观测成果,揭示星系形成演化
    5月5日,清华大学举办新闻发布会介绍,由清华大学天文系牵头的国际团队通过全波段数据,直接探测到早期宇宙中星系周围气体进入星系的详细过程,证实了重元素丰度较高的“循环内流”是驱动星系恒星形成的关键,为理解星系“生态系统”及星系演化迈出重要一步。相关研究成果5月5日在线发表于《科学》。清华大学天文系蔡峥教授团队,通过世界上最大的光学望远镜——“凯克”对距今110亿年的一个巨大气体星云进行了观测。利用凯克望远镜的成像光谱仪——“宇宙网成像器”,清华大学团队成功探测到了星系周围气体的氢元素及多种重元素辐射并进一步计算出重元素的大尺度空间分布。观测表明,星系周围气体已经富含重元素。进一步的光谱和数值模拟分析发现,这些富含重元素的电离气体极为可能是早先被星系中心的黑洞喷射到星系周围,冷却下来后,在引力和环境角动量共同作用下,重新回流入星系,形成“循环冷气体流”。运动学建模进一步表明,循环气体流是朝星系流入的,可以促进和维持恒星形成活动。星系吸积星系外气体,形成恒星的详细过程是当前和未来天体物理学研究的热点。本次发现对星系如何与环境进行物质交换进行了清晰的成像,表明富含重元素的循环气体流可以驱动星系中剧烈的恒星形成活动。该发现为理解星系生态系统、星系形成和演化迈出了关键的一步。未来,结合更大口径、更大视场的光谱巡天望远镜,人们有望揭示星系形成的全貌。
  • 华虹宏力“半导体结构的形成方法”专利公布
    天眼查显示,上海华虹宏力半导体制造有限公司“半导体结构的形成方法”专利公布,申请公布日为2024年7月23日,申请公布号为CN118382298A。背景技术在目前的半导体产业中,集成电路产品主要可分为三大类型:模拟电路、数字电路和数/模混合电路,其中,存储器是数字电路中的一个重要类型。而在存储器中,近年来快闪存储器(Flash Memory,简称闪存)的发展尤为迅速。闪存的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储信息,且具有集成度高、存储速度快、易于擦除和重写等优点,因此,在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。快闪存储器分为两种类型:叠栅(stack gate)快闪存储器和分栅(split gate)快闪存储器。叠栅快闪存储器具有浮栅和位于浮栅的上方的控制栅。叠栅快闪存储器存在过擦除的问题。与叠栅快闪存储器不同的是,分栅快闪存储器在浮栅的一侧形成作为擦除栅极的字线。分栅快闪存储器能有效的避免过擦除效应。然而,现有的快闪存储器的性能较差。发明内容本发明提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供衬底,所述衬底包括逻辑区和存储区,所述存储区包括字线区;在所述存储区上形成初始字线栅层;在所述初始字线栅层的顶部表面和所述逻辑区的所述衬底的表面形成初始栅氧层;对所述初始栅氧层进行热氧化处理,形成栅氧层,所述初始字线栅层表面的所述栅氧层的厚度大于所述逻辑区的所述衬底表面的所述栅氧层的厚度;在所述逻辑区的所述栅氧层的表面形成栅极层;刻蚀去除所述存储区的所述栅氧层以及所述栅氧层底部的部分所述初始字线栅层,在所述字线区的表面形成字线栅层,在形成字线栅层的过程中,栅氧层作为硬掩膜层,由于初始字线栅层表面的栅氧层的厚度变厚,从而在刻蚀的过程中能够表现出很好的阻挡性和稳定性,从而保证字线栅层的高度,提升字线栅层的高度均匀性,并且增加了字线区刻蚀的窗口,可以降低编程串扰失效,具有较广泛的使用范围。
  • 中国科大提出全新内嵌金属富勒烯形成机制
    中国科学技术大学教授杨上峰课题组合成了两种新型的基于过渡金属钒的内嵌金属富勒烯,结合这两种分子结构上的关联性,提出一种全新的内嵌金属富勒烯形成机制——自驱动单原子碳注入机制,在内嵌金属富勒烯领域取得新进展。研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。审稿人认为,“这两种金属富勒烯的结构很新颖”。  内嵌金属富勒烯因其结构的多样性在近20年间得到了飞速的发展,迄今为止已经有超过50种金属团簇被报道嵌入到富勒烯碳笼中,然而它们的形成机理却是长期困扰科学家的一个难题。揭示内嵌金属富勒烯的形成机理不仅有助于深入理解金属富勒烯结构的稳定性,还对于实现金属富勒烯材料的可控、高产率合成具有重要指导意义。  目前报道的三种内嵌金属富勒烯形成机制(碳团簇插入、脱去机制,以及Stone-Wales机制)都侧重于外部碳笼骨架的转变,然而对于内嵌金属团簇之间的转变机制则从未被报道过。因此,对内嵌金属富勒烯中内嵌金属团簇的形成机理的深入研究是富勒烯领域极其重要且富有挑战性的工作。  杨上峰团队在前期工作的基础上,合成并分离出两种新型的基于过渡金属钒的内嵌金属富勒烯。并与中国科大李群祥教授课题组、厦门大学谢素原院士团队合作,利用单晶X射线衍射技术精确表征了它们的分子结构,结合DFT理论计算对其电子结构进行了系统研究,发现这两种内嵌金属富勒烯的分子结构和电子结构存在极大的相似性。  在此基础上,杨上峰课题组提出它们之间存在一种全新的内嵌金属富勒烯形成机制——自驱动单原子碳注入机制。该机制可以分为两个过程,包括:独碳团簇金属富勒烯对单原子碳的吸附;单原子碳注入到碳笼形成双碳团簇金属富勒烯。所内嵌的过渡金属钒上存在的单电子对于促进单原子碳吸附到碳笼上起着至关重要的作用。  不同于之前通过高压法或离子注入法实现将非金属原子(如氮)嵌入到中性富勒烯碳笼的报道,通过单原子碳注入机制可以实现将非金属原子原位嵌入到带负电的碳笼中,而且由于内嵌钒原子的存在,该过程可以认为是自驱动的,相比于以往的合成方法大大降低了反应能耗。  因此,该结果对于深入理解内嵌金属富勒烯的形成机理以及合成新结构内嵌金属富勒烯具有重要意义。
  • “与嫦娥共舞”探究月球形成的真相
    我们选择配有电子能量损失谱的高分辨透射电子显微镜和原位微区二次离子质谱来开展研究。侧重微观尺度的矿物结构和化学成分两方面紧密结合来研究月球样品,这是我们区别于国内其他研究单位的主要特点。  ——夏小平 中国科学院广州地球化学研究所研究员  形如米粒般大小的几块毫不起眼的黑色石头,以及一小点黑色粉末,此刻被研究人员珍藏在3个透明小瓶子里,放进实验室的手套箱内,手套箱内充满氮气,保护小石头和粉末不被空气污染。  这可不是一般的小石头和粉末,它们是珍贵的“天外来客”。7月12日,国家航天局探月与航天工程中心在北京国家天文台举行嫦娥五号任务第一批月球科研样品发放仪式,13家科研机构成为首批开展嫦娥五号月球科研样品研究的单位。中国科学院广州地球化学研究所(以下简称广州地化所)获得了3份嫦娥五号月球样品,包括1份月壤粉末样品和2份岩屑样品。  月球形成的真相是什么?对嫦娥五号月球样品展开研究,是否可以找到月壤的特殊矿物组成和化学成分?带着这些疑问,广州地化所的研究团队将开启月壤研究之旅。  研究不会损耗样品可以原样返回  1972年,美国尼克松总统访华时,赠送给我国1克月球样品。其中一半用于展览,一半被科学家拿来进行研究,广州地化所正是我国最早一批开展月壤研究的科研单位之一。  “美国的月壤样品采自6个登月点,苏联的则采自3个登月点。我国嫦娥五号选取的采样点与美国、苏联都不同,不同区域取得的样品有着不一样的地质背景。”广州地化所研究员朱建喜说。  据了解,嫦娥五号采样点附近的火山活动更为活跃,持续时间也更长,是研究月球内部能量衰竭,以及更加全面了解月球地质演化历史的理想地点。这意味着,针对嫦娥五号月球样品的研究将有可能获得与以往不一样的研究结果,对人类进一步认识月球具有独特的科研价值,也将会为预测地球未来的命运提供重要的科研资料。  目前,还没有任何国家采集到过月球内部的基岩,此前所采的月球样品均来自覆盖在月球表面的碎石头。  “月球上没有水和空气,白天温度高达100多摄氏度,晚上又骤降至零下200多摄氏度,巨大的昼夜温差使得月球岩石极易崩解,因此在月球表层有很多碎石头。”朱建喜介绍。此外,40多亿年来,大量陨石不断撞击月球,也将月球岩石撞得粉碎,“制造”了大量碎石。  广州地化所研究员夏小平表示,总体来说,月壤与地球上的土壤不一样,一般颗粒都非常细小,“我们研究团队获得的3份嫦娥五号月球样品主要由辉石、橄榄石和长石等矿物组成。粉末样品重量是100毫克,其他2份岩屑样品重量分别是60.5毫克和137.3毫克”。  围绕这些月球样品,广州地化所研究团队将重点开展两方面的研究工作,一方面探寻月壤是如何形成的,另一方面则从这些样品中探求能够揭示月球演化过程的重要线索。  月球样品数量如此少,是否足够研究所用呢?“以小见大,见微知著。研究一座山的物质构成,不需要把整座山都搬到实验室来,只需从山上采集有代表性的石头就可以。”朱建喜用了一个形象的比喻来回答。  “嫦娥五号月球样品来之不易,十分珍贵。”夏小平表示,“我们的研究原则是尽量保持样品的完整性,基本不会损耗样品,几乎可以原样返回,有利于未来进一步的研究分析,发挥这些珍贵样品的最大价值。”  两大“利器”助力微观尺度研究  对于如何开展研究,夏小平表示:“我们主要选择无损或者微损的样品分析手段——配有电子能量损失谱的高分辨透射电子显微镜和原位微区二次离子质谱来开展研究。侧重微观尺度的矿物结构和化学成分两方面紧密结合来研究月球样品,这是我们区别于国内其他研究单位的主要特点。”  月球表面的一个重要特点是具有广泛分布、厚度达几十到数百米的细粒月壤。美国阿波罗计划采集的样品表明,这些月壤粒径大多只有0.1—0.4微米,多数比我们平时关注的PM2.5还要小很多。  “据我们初步了解,我国嫦娥五号月球样品比阿波罗样品还要更加细小,是什么因素导致了月壤具有这种极为细粒的形态?如此细粒的月壤究竟由什么特殊的矿物组成?嫦娥五号月球样品记录了怎样的月球表面环境演化历史?这些都是我们想回答的科学问题。”朱建喜说。  他表示,团队将通过研究月球样品的纳米矿物学特征,考察宇宙射线侵蚀的强度以及撞击成因矿物的组合、形貌、形变特征和期次,找寻高压矿物、含铀矿物,采用同位素定年和热释光定年等方法来揭示撞击温度、压力演化历史,讨论它们能否反映月球演化历程以及这些因素对月壤形成的影响。  探寻月球形成和演化过程  关于月球的形成,目前科学界广泛认可的是大撞击假说。大撞击假说认为月球是地球被一个外来天体撞击熔融后分离出去一部分物质凝结形成的。提出这个假说的主要证据是地球和月球两者相似的三氧同位素组成,以及阿波罗样品普遍缺乏挥发份。  “大撞击假说认为撞击产生的高温导致挥发性元素大多丢失,挥发份极度亏损。10多年前,科学家基本都认为月球的内部和表面不存在水,非常干燥。但近年来的月球探测已表明,月球的内部和表面都存在一定量的水。”夏小平说。  研究表明,一些月球矿物含有结构水,月球的北极还发现了水冰,月球陨石坑即使在阳光照射下也有自由水的红外光谱。因此月球到底是干的还是湿的,目前仍争论不休,这也影响到大撞击假说是否成立。  “从月壤样品中探求月球的形成和演化过程是我们的研究方向之一。我们计划用原位微区二次离子质谱法测定样品的挥发份和挥发性元素的含量以及同位素组成。”夏小平阐释道,“大撞击模型推测月球的挥发性元素会变成气体逃逸出月球,氢和惰性气体应该完全丢失。我们将对样品中辉石、长石、橄榄石以及磷灰石等矿物进行挥发份含量和同位素测试,以讨论岩浆演化、去气等过程对我们观察到的月球样品挥发份含量的影响。”  原位微区二次离子质谱法是目前行星科学测定样品元素和同位素组成最先进的分析方法。广州地化所是国内为数不多拥有大型二次离子质谱仪的科研单位之一,对挥发份元素的分析研究是其特长所在。该所自主研发的分析方法将该仪器测试水含量的背景值降低到百万分之一,达到了世界同类实验室的先进水平。  夏小平进一步介绍,岩浆演化可以导致挥发份富集从而使科研人员高估月球本身的水含量,去气作用会导致挥发份在月球表面后期丢失,从而使科研人员低估月球本身的水含量。通过原位微区剖面挥发份含量和同位素的同时分析可以识别这些作用的影响。另外,结合同位素分析还可以识别月球形成后陨石撞击、太阳风和地球风带来的外来水的影响。  同时,团队还将着重研究月球样品里的金属小颗粒,通过研究金属小颗粒里的三氧同位素组成成分,寻找太阳系原始星云的同位素组成。
  • 复旦揭示沪大气污染粒子形成化学机制
    p   污染城市大气中的纳米微细粒子是怎样从不可胜数的空气分子形成的?最近,这件听起来无异于大海捞针的事情被复旦大学环境科学与工程系教授王琳和他的科研团队做成了。四年筹备,三年半实验与数据分析,两年持续观测,他们首次发现并证实了我国典型城市上海大气中的硫酸-二甲胺-水三元成核现象,揭示了我国典型城市上海大气污染纳米微细粒子形成,也就是所谓大气新粒子形成的化学机制,为我国大气颗粒物污染防治政策的制定提供了新的科学证据。 /p p   在此之前,污染城市大气中的大气新粒子形成事件的化学与物理机制一直是一个未解之谜。对于他们的发现,王琳给出了一个比喻:“这相当于我们从133倍于地球人口数的气体分子中找出了最关键的那2个,一个是硫酸分子,另一个是二甲胺分子,他们碰到一起,就可能发生大气新粒子形成事件了。”7月20日,研究结果以《中国典型超大城市的硫酸-二甲胺大气新粒子形成事件》(“Atmospheric New Particle Formation from Sulfuric Acid and Amines in a Chinese Megacity”)为题发表于国际顶级学术期刊《科学》(Science)。复旦大学环境科学与工程系博士生姚磊、芬兰赫尔辛基大学博士生奥尔加· 加尔马什(Olga Garmash)为共同第一作者,王琳为通讯作者。 /p p   攻坚克难:挑战大气新粒子形成事件的“世界未解之谜” /p p   大气PM2.5污染是关系国计民生的重要议题。在大众观念中,工厂和汽车的尾气排放是造成PM2.5颗粒物污染的主要原因之一,“这是由人类活动或者自然活动所带来的大气颗粒物直接排放,我们的‘术语’称之为‘一次排放’。”王琳介绍说,除了“一次排放”,在空气当中,时常发生着的,还有颗粒物的“二次形成”。 /p p   相较于“一次排放”,“二次形成”过程较为复杂。其形成过程大致分为两种:第一种过程指空气中的挥发性气体可通过化学反应生成饱和蒸气压较低的反应产物,这类物种会凝降在已有颗粒物的表面上,增加颗粒物的质量浓度 而另一种过程则会大幅增加颗粒物的数量浓度,大气中部分气体分子随机碰撞,通过分子间作用力或化学键而生成分子团簇,分子团簇的进一步生长则形成了纳米微细粒子,也就是大气新粒子,期间发生从气体到凝聚态的相变 这些纳米微细粒子的继续生长,则可以造成大气PM2.5污染。“‘二次形成’让大气中的颗粒物变得更‘重’、更‘多’,我们课题组目前主要关注变‘多’的过程,研究城市空气中的大气新粒子是怎么形成的。”王琳说。 /p p   近年来,相对洁净大气中的大气新粒子形成事件的大气化学机制被逐渐建立。然而,城市大气因其成分的复杂性和多样性,其中的大气新粒子形成事件的特征与洁净大气中的该类事件有着显著区别。在大气新粒子的形成过程中,从小于1纳米的气态前体物分子到1-2纳米左右的分子团簇再到几个纳米的纳米微细粒子,质量和粒径都十分微小,其大气混合比更是在兆分之一以下,这给科研人员开展原位、实时的测量提出了极大的实验挑战。 /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/noimg/d331b5ae-e3db-4a6d-a4d9-06b481330ee8.jpg" title=" 图1.webp.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图1.应用硝酸根试剂离子化学电离-飞行时间质谱技术所识别的大气痕量物种的质量亏损图。 /p p   “通过测量3纳米以下颗粒物的浓度来判断大气新粒子形成事件是否发生已经很难了,还要想办法把与这一过程相关的气态前体物和分子团簇的化学组分测出来,再识别其中哪些分子和分子团簇对这一事件有着比较直接相关的贡献。”从测量到识别再到形成机制的推导,每一个步骤的推进都是一次“难上加难”的“拓荒”,因此城市大气中的大气新粒子形成事件的化学与物理机制一直是一个未解之谜,是大气化学研究领域的难点之一。 /p p   利用国际上最新发展的纳米颗粒物粒径放大技术,从2014年3月到2016年2月,王琳团队针对这一难题在上海开展了长达两年的连续大气观测。“我们就在复旦大学邯郸校区第四教学楼的楼顶做(实验),那里有一个环境系的大气超级观测站。”但这一技术还远远未发展到高度自动化的“黑箱”阶段,只有使用者对仪器有深入了解并积累了丰富的使用经验,才能在一定程度上保障测量数据的准确性和真实性。 /p p   进行大气外场观测、成功捕获信息是研究“攻坚克难”的关键性“播种”环节,要想让种子“生根”“发芽”到最终“结果”,还需要持续不断的“浇灌”。 /p p   “我们做了两年观测,其中在2015-2016年冬季还使用了包括飞行时间质谱在内的更多仪器设备,进行了加强观测,积累下来的数据少说也有几百个G了。”王琳说,数据分析、现象识别和信息甄别也是一项大工程。从2016年3月到2017年7月,他们和来自芬兰赫尔辛基大学的合作者一起,花了一年半的时间,才完成了对收集来的海量数据的系统整理和深入分析。 /p p   功夫不负有心人,三年半的时间,王琳团队终于收获累累硕果:他们测得了上海城市大气中1-700 纳米区间大气颗粒物的粒径分布浓度,获得了大气新粒子的形成速率和成长速率 并应用大气常压界面-飞行时间质谱和硝酸根试剂离子化学电离-飞行时间质谱技术,测量了大气新粒子形成事件期间大气中性和带电分子团簇的化学组分。 /p p   研究结果表明在我国典型城市上海大气新粒子的形成过程中,一个气体硫酸分子和一个二甲胺分子随机碰撞,通过氢键形成稳定的分子簇,分子簇通过与其他硫酸分子、二甲胺分子或其他硫酸-二甲胺团簇的碰撞继续生长 一定尺寸以后,其他物种(例如极低挥发性有机化合物)开始加入这个过程,并最终形成大气新粒子。 /p p   研究中还观测到了世界各地大气外场观测中最高的硫酸二聚体质谱信号,并识别了多个关键硫酸-二甲胺分子团簇,所得的上海大气中新粒子形成速率与实验室中硫酸-二甲胺-水三元成核模拟实验所得的新粒子形成速率具有一致性。这是首次在外场观测中发现并证实硫酸-二甲胺-水三元成核机制可以用于解释我国典型城市大气中的大气新粒子形成事件。 /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/noimg/fb72a874-82a6-4501-aedb-5e1a5ec581db.jpg" title=" 图2.webp.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图2. 外场观测所测得的大气新粒子形成速率与实验室模拟的对比。 /p p   七年磨剑:坚守孕育大气污染防治的新希望 /p p   据介绍,这一研究由复旦大学环境科学与工程系上海市大气颗粒物污染防治重点实验室、复旦大学大气科学研究院教授王琳团队与芬兰赫尔辛基大学教授马库· 库马拉(Markku Kulmala)团队、南京信息工程大学、上海市环境监测中心、上海市气象局、上海市环境科学研究院、美国飞行器公司(Aerodyne)合作完成。研究成果有望解释高污染城市大气中的大气新粒子形成事件,从而为我国的大气颗粒物污染尤其是大气颗粒物的二次形成提供潜在的防治措施,也有助于更好地理解我国的雾霾污染和更大尺度上的全球气候变化。 /p p   “对我们的研究来说,环境相关性是至关重要的,自然环境中不可控的因素太多了,往往需要很长时间只能做一件事情。”从2014年3月项目正式启动,到2017年7月成果初显,王琳和他的团队一个项目做了三年半,实际上,这个项目花的时间远不止这么多。 /p p   “我在美国做博士后的时候已经开始开展相关的课题了,那时候也预感到仪器设备的发展可能在近期会有一次突破,所以一直在等待机会。”2011年1月,王琳作为第一批“青年千人”扎根复旦,但在回复旦以前,他就开始为了这个项目四处忙碌。联系厂家、购置仪器、熟悉仪器的性能、熟练相关操作等准备工作并不简单,王琳说,相较于直接花在做实验上的时间,前期准备时间更长。 /p p   在复旦的前七年时间里,王琳把一大半的精力都投在了这个项目上,但前几年的研究几乎看不到任何回报,很少有直接可见的文章产出。“我心里着急的很,但幸好复旦的科研环境还是比较宽松的,系里的前辈也都很支持我做这件事情,没有人掰着手指头数我发了几篇文章,催着我一定要出成果。”王琳很感激这种理解和支持:国家青年千人计划的启动资金资助、国家自然科学基金委的连续滚动支持、上海市各方同仁的通力合作、依托复旦大学而建的上海市大气颗粒物污染防治重点实验室五十多位同事共同打造的研究平台,让他做成了这件“拖得很久”又“很难做”的事情。 /p p   “我们做环境研究的,讲究做出来的科研成果在真实环境中有应用,是在真正的环境中发生的过程,而不是一个只会在实验室中发生的科学实验。”这也是王琳及其团队坚持在成分复杂多样的城市大气中开展此项研究的原因。“我们的研究成果和每个人的日常生活息息相关。” /p p   王琳认为,在中国典型的城市环境中,除了加强对污染物一次排放的监测和管理,对污染物的二次形成也应予以同样程度的关注和重视。得益于此项研究中提出的化学机制,参与大气新粒子形成过程中的关键化学物种将得到更有针对性的控制,从而有望有效地降低空气中颗粒物的数量浓度,减轻我国的大气颗粒物污染。另外,从更大的维度来看,将这一机制运用于全球气候模式中,能够更好地模拟全球大气颗粒物乃至云凝结核的数目,更好地理解整个地球的气候变化趋势。 /p p   谈及项目之后的发展,王琳说:“我们的研究还有很多值得进一步探索的地方,这个项目之后还会继续。”他希望,在现有的硫酸-二甲胺-水三元成核化学机制框架下,能进一步明确我国城市大气新粒子形成事件中的前体物主控因素,理解城市大气新粒子形成事件与雾霾形成的关系,从而助力国家推出更有针对性的污染防控措施。 /p
  • Nature:原位TEM研究氧化铁介晶形成!
    定向附着结晶使粒子沿着特定的晶体方向排列,产生像单晶体一样衍射的介晶。传统观点认为成核提供了粒子的供应,这些粒子受有吸引力的粒子间势的影响,通过布朗运动聚集。介晶通常表现出规则的形态和均匀的大小。尽管许多晶体系统形成介晶,并且个体的附着事件已经被直接可视化,但是随机的附着事件如何导致良好的自相似形态仍然是未知的。基于此,美国西北太平洋国家实验室James J. De Yoreo教授利用原位透射电子显微镜(TEM)和“冷冻观察”TEM,研究了氧化铁介晶形成,这是自然环境中重要的胶体相,以及形成普遍的前驱相并经历颗粒附着结晶(CPA)伴随相变系统经典例子。作者原位跟踪了在草酸盐(Ox)存在的情况下赤铁矿(Hm)中晶体的形成。发现孤立的Hm粒子很少出现,但一旦形成,覆盖在ox表面上的界面梯度驱动Hm粒子在距离表面大约两纳米的地方重复成核,然后附着在表面,从而产生介晶。原位TEM追踪晶体形成作者首先研究了一种由低结晶的两线铁氧体(Fe2O3xH2O, Fh) 聚集而成的前体,在约1.5 Å和2.5 Å处表现出两个典型的弥散环(图1a)。在不添加添加剂的情况下,在10小时内形成具有多面的Hm (Fe2O3)单晶(图2a-c)。然而,在加入2mm的草酸钠(NaOx)后,两小时后,Fh聚集体中出现了纺锤形的Hm中晶体(图1b)。到10h,所有的Fh消失,只剩下Hm介晶(图1c,图2d-f)。低温透射电子显微镜(cryo-TEM)在相同的时间点进一步验证了这些结果(图3)。高分辨率透射电镜(HRTEM)显示所有纺锤均由结晶排列Hm粒子组成(图1 d-f),并沿[001]轴伸长(图2)。横断面透射电镜(图4),以及切片样品的三维(3D)断层扫描证实了纺锤状微观结构,并显示了许多纳米级孔隙。主轴的尺寸分析表明,一次颗粒的尺寸从2 h时的3.5 nm(图1d)增加到10 h时的6.5 nm(图1e),到200 h时长到9.5 nm(图1f)。纺锤长度与宽度的曲线图显示恒定的长宽比为2.15± 0. 08,证明了纺锤体主轴的生长具有确定性。此外,即使前12小时纺锤体的平均长度和宽度都增加,之后则减少,这种一致性也保持不变 (图1 g, h)。与长宽比相比,主轴的尺寸在任何给定时间都有很大的变化。例如,在3.5小时,主轴长度在40-140 nm之间变化。这个大约四倍大小的排列反映了新纺锤体的缓慢但持续的诞生。尽管如此,纺锤体呈现出一种特征性的大小,而不是幂律大小分布(图2)。分析还表明,纺锤体的发育经历了两个阶段:第一阶段纺锤体的长度、宽度和颗粒数都有所增加 在第二阶段,纺锤体尺寸减小,但平均一次颗粒尺寸继续增大,可识别颗粒总数减少(图1i),暴露的颗粒缓慢长大(图1i),并形成小平面(图1e,f)。从第一阶段到第二阶段的转变与Fh的消失有关(图1c,i)。这些结果表明,第一阶段主要由纺锤体生长控制,而第二阶段主要由溶液中的颗粒粗化控制,溶液中的颗粒相对于Hm处于平衡状态,且没有Fh。图1 Fh纳米粒子形成纺锤形Hm介晶图2 菱形Hm与纺锤形Hm的表征图3 90°C下Fh生长纺锤形Hm介晶的低温TEM研究图4 Hm主轴横截面的TEM成像为了跟踪Fh和Hm的时间演化,使用了一种“冷冻观察”的方法,即将Fh置于TEM网格,并随时间对其进行成像。将载有Fh的网格置于含Ox的90°C溶液中然后在数小时后用TEM在相同区域成像(图5a,图6)。观察到Fh最初由大团聚体组成(图5b),当第一个Hm颗粒开始出现时,其整体形态在3h后保持不变,仅位于Fh团聚体中(图5c)。考虑到溶液必须与Fh平衡,Hm的存在仅与Fh相关,这意味着初始Hm颗粒必须通过Fh的直接转化或Fh/溶液界面的异相成核形成。对Hm颗粒的进一步探究表明,它们呈半纺锤形,所有半纺锤都指向溶液,而不是Fh聚集体(图5d)。HRTEM(图5e, f)显示,主要的Hm粒子在晶体上是同轴的(图5f,插图,快速傅里叶变换(FFT)模式)。如果Hm纺锤是通过Fh的直接添加而生长的,然后Fh转化为Hm,可以预期,纺锤将生长为Fh粒子的聚集体——也就是说,纺锤的尖端将向Fh粒子的来源处前进。纺锤尖端远离Fh源并进入本体溶液的事实表明Hm初级粒子是从周围的溶液中形成和添加的。如果Hm粒子来自于自由溶液,则与时间无关的主轴形状和长径比的含义是,首先形成的Hm粒子决定了后续粒子的产生和附着速率。为了进一步探索这一可能性,作者将Hm的多面体单晶晶种加入到含Ox的Fh前驱体溶液中。与Fh相比,晶种的数量密度可以忽略不计。5 h后, Hm初级粒子在晶体形成和附着在Hm晶种匹配,以形成纺锤,其增加的长度和宽度的比值约2.2(图7,图8)。因此Hm晶种增长与不含Hm晶种遵循相同的结晶路径,种晶为新粒子的配制提供了模板。当进行反向实验时,将Hm纺锤加入到不含Ox的Fh的溶液中,具有良好多面的Hm纺锤以晶体共线方式在Hm纺锤上生长(图9)。上述结果表明,一旦Hm粒子出现在含Ox的Fh溶液中,无论Hm粒子是通过溶液成核,还是在Fh上形成,或者通过Fh晶种,Fh都会溶解为新的Hm粒子提供溶质,它必须直接在Hm晶体的晶体共线中或在Hm晶体附近的溶液中成核,然后它们以共线方式附着。为了验证这一假设并确定新的Hm颗粒形成的位置,作者使用了80°C 的原位液相透射电镜来观察现有Hm晶种的纺锤体形成。图5 生长中Hm纺锤与Fh的关系图6 应用参考TEM网格跟踪Fh上的Hm增长图7 液相TEM观察Hm成核图8 菱形Hm晶种上生长的Hm纺锤体的TEM成像图9 菱形Hm在纺锤形Hm晶种上生长的TEM成像在TEM模式下,Hm晶种最初被清晰地分辨出来,但Fh粒子由于其低对比度而难以看到(图7c-e)。然而,扫描TEM(STEM)成像可以同时分辨出Hm晶种和Fh颗粒(图10。综合结果证实,Fh逐渐溶解,而新的“子”Hm颗粒在“母”Hm晶种附近成核,但不是在“母”Hm晶种表面成核,然后附着到晶种上(图7c-e中的箭头)。此外,晶核呈球状,晶种与晶核之间的接触角超过90°,这与晶种表面上的异相成核模型不一致,在这种模型中,只有在界面能和接触角较低的情况下,才更倾向于成核。此外,远离附着颗粒位置的晶种平面不会显著增长,也不会形成纳米或更大的粗糙度。这与观察结果一致,即在后期粗化期间,暴露的颗粒表面会形成晶面(图1e,f)。如果让实验进行较长时间,在此期间,光束在多个短图像系列的采集之间被阻挡(图7e),可以直接跟踪晶种周围纺锤的发展以及子粒子对生长纺锤的重复成核和附着。原位加热5小时后对液胞含量的分析表明,最终产物与非原位形成的纺锤难以区分(图11与图1c)。图10 Fh溶解和Hm晶种/溶液界面附近新Hm颗粒成核的连续STEM图像图11 液体电池芯片拆卸后表征原位透射电镜结果清楚地证明了Fh作为一个缓冲,提供并设定了形成子代Hm初级粒子的溶质离子的浓度。只要Fh颗粒存在,溶质浓度就保持在Fh的溶解度不变,从而确保当Fh溶解时,Hm颗粒在恒定的过饱和度下形成,以取代生长中的Hm所吸收的离子。然而,这些子颗粒在Hm-溶液界面附近成核,尽管TEM成像的二维性质和有限的分辨率妨碍了对初始分离的精确测定(图12和13),但在连接以构建纺锤形Hm单晶之前,显示出约2 nm的中间边到边间隙。所有新的Hm粒子都附着在母体晶种或纺锤上,没有发现任何粒子扩散到远离晶种(或纺锤)的溶液中。然而,无法从这些实验中辨别出新的Hm颗粒是否在成核时聚结,在附着过程中对齐,或者它们是否表现出其他类型的定向附着,包括未对齐的附着,然后消除缺陷,或者在某些情况下,通过在中间间隙中形成颈部附着。接着,作者试图了解Ox的作用。在溶液中,Ox与Fe3+结合,使Ox复合物成为主要的铁物种。因此,Ox能够加速Fh的溶解,尽管它不会明显改变大块Fe3+的活性,而大块Fe3+的活性保持在Fh的溶解度。然而,有Ox和无OxHm生长的差异表明,它也作用于Hm表面:在没有Ox的情况下,Hm形成大的多面晶体(图9a,图2a-c);在Ox存在的情况下,会形成球状粒子,可能是一个接一个的离子在生长,但当它们达到大约5nm直径时,生长速度非常缓慢。因此,Ox的一个作用是稳定Hm纳米颗粒并抑制其生长。此外,只有当Ox存在时,子Hm粒子才会成核和附着。Ox必须位于Hm颗粒表面,其第二个作用是通过偏压局部化学并可能协助驱动颗粒附着来促进Hm成核。图12 原位TEM中Hm晶种和晶核之间的间隙大小及其随时间的消除分析图13 晶种粒子和晶核之间间隙大小的进一步测量总之,作者通过原位TEM和冷冻TEM结合,追踪了在草酸存在情况下赤铁矿结晶的形成。草酸在土壤中含量丰富,而氧化铁是非常常见的,从而为天然存在的氧化铁的异常形态提供了可能的解释。本文所证实的界面梯度驱动粒子成核为天然氧化铁的异常形态提供了可能的解释,纺锤型的晶形是有纳米颗粒聚集体组成的。以上发现和与其他系统的比较表明,由界面驱动的CPA过程可能在合成和自然环境中均广泛存在。参考文献:Guomin Zhu et al. Self-similar mesocrystals form viainterface-driven nucleation and assembly. Nature. 2021, 590, 416-422.DOI: 10.1038/s41586-021-03300-0.https://www.nature.com/articles/s41586-021-03300-0
  • Nature:触发早期胚胎形成的初始分子机制
    Nature:触发早期胚胎形成的初始分子机制 2013-11-21 来源:生物360 作者:koo 61 0 .collect_btn a{float:right margin:0 background:#A90C11 height:25px line-height:25px padding:0 10px color:#FFF} .collect_btn a:hover{ background:#292627 height:25px line-height:25px padding:0 10px color:#FFF} 收藏(0) 添加到书签 -- 任何一名高中生物学新生对于怀孕的基本特征来说都是熟悉的,然而迄今为止,科学家们尚未发现触发发育中的胚胎形成的一连串事件的初始分子机制。 现在,来自耶鲁大学医学院(Yale University School of Medicine)的的遗传学家们在《自然》(Nature)杂志上报告称,他们鉴定出这样的一种生命触发器,就好比是&ldquo 推倒第一个多米诺骨牌让其他的骨牌也跟着倒下的手指,从而启动胚胎产生&rdquo 。 一个世纪以来,科学家们就已经知道母体提供一套遗传指令来驱动早期胚胎发生。这一套临时的母体指令有助引导胚胎如何读取它的基因组。然而,让母体停止对发育初期的胚胎发育进行控制的指令仍然未被发现。 在这项最新研究中,研究人员以斑马鱼为研究对象,测量了在这些指令中,从受精时到对胚胎发育的控制转移到胚胎时这一段时间(就斑马鱼而言,大约3小时;就人而言,大约为24小时)内哪些指令被最频繁地读取。 他们发现,三种蛋白因子--- Nanog、Pou5f1(也被称作 Oct4)和 SoxB1 具有最高的活性,确实是推动生命多米诺骨牌运转起来所必需的。令研究人员吃惊的是,这些因子与让人成体细胞经历重编程过程而转化为诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)所需的蛋白因子相同。 研究人员表示,这些因子是成体细胞的青春之源,有助人们理解生命形成中的第一个多米诺骨牌是如何被&ldquo 推倒&rdquo 的。
  • 环保部“辟谣”核辐射导致雾霾形成说法不科学
    p   针对近日社会上重新出现的“核雾染”言论,环境保护部7日公开表示,“核辐射导致雾霾形成说法不科学”。 /p p   媒体记者从环保部了解到,该部近期就上述说法组织核安全方面的专家进行了研究。专家们认为,雾霾的成因和形成过程是比较复杂的,主要涉及化石燃料的燃烧、工业生产的排放、机动车尾气、城市扬尘、地理环境及气候气象条件等方方面面。 /p p   2013年底,网上首次出现“核雾染”言论后,业内专家已就此进行了分析和讨论,认为雾霾的形成与 a style=" text-decoration: underline " title=" " target=" _self" href=" http://www.instrument.com.cn/application//SampleFilter-S02008-T061-1-1-1.html" strong 核辐射 /strong /a 没有直接关系。煤燃烧过程中,铀、钍在原煤中含量的80%以上留在了炉渣中,经除尘过滤后,随烟尘排放的仅占原煤含量的1-2%。 /p p   根据对24省区563个煤样中天然放射性核素含量测定研究结果估计,我国燃煤电厂每生产1GWa电能,对周围居民造成的附加辐射剂量为天然本底的2.6‰,不会对周围居民造成放射性危害。 /p p   环境保护部负责全国辐射环境监测,通过对监测数据分析,得到的结论认为,“内蒙古煤中天然放射性核素含量与全国其它地区相比处于同一水平。” /p p   根据各省、直辖市和自治区煤矿中煤样和矸石样的天然放射性核素含量测量结果,内蒙古大营铀矿所在的鄂尔多斯地区,煤样中铀-238的含量为6.3-57.7贝可每千克,煤矸石中铀-238的含量为14.6-87.2贝可每千克,与全国平均值相比处于同一水平。 /p p   内蒙古大营铀矿,与周围的煤矿处于不同深度,煤矿在铀矿下约100多米,目前该铀矿尚未开采,铀矿下的煤矿亦未开采。 /p p   环保部表示,十年来,我国辐射环境水平没有明显变化。我国已在所有省会城市和部分地级市设立了167个空气放射性水平自动监测站,可连续监测伽玛空气吸收剂量率、连续进行空气气溶胶取样,采集的样品定期送实验室分析。这些自动站在福岛事故期间发挥了重要的作用。 /p p   “核雾染”言论出现后,环保部组织相关专家分析了公众关心的颗粒物中天然放射性核素铀-238的含量,约为30毫贝可/克,与土壤中天然铀-238含量处于同一水平。 /p p   据全国辐射环境监测网络十多年来对大气中放射性水平的监测结果,我国大气环境放射性水平平稳,气溶胶中天然放射性水平未发生异常变化,未发现高铀含量的颗粒物。自动站监测数据已在环境保护部(国家核安全局)网站实时发布。 /p p   环保部表示,我国已经建立了对矿产资源开发利用有效的辐射环境监管体系,确立了开采或者关闭铀(钍)矿和伴生放射性矿的环境影响评价制度、“三同时”制度、铀(钍)矿监测和定期报告制度、铀(钍)矿、伴生放射性矿开采过程中产生的尾矿的贮存和处置制度、铀(钍)矿退役管理制度等,施行了严格的监管。 /p
  • 大脑成像揭示记忆形成复杂性
    大脑每天都会产生并回忆起新的记忆,但目前的高分辨率大脑成像技术一次只能捕获数百个单独的神经元,限制了可收集到的信息量。据美国密歇根州立大学官网10日报道,该校研究人员建立了迄今最先进的成像系统,可同时捕获10000—20000 个神经元的活动。这将使研究人员能够追踪记忆形成的演变过程,从而进一步揭示阿尔茨海默病等记忆障碍的病理机制。图片来源:美国密歇根州立大学官网这种创新的成像系统使用了一个特殊设计的透镜,连接在显微镜上,显微镜可在不同的平面之间快速上下移动,每秒可拍摄数十张在大脑皮层外层放电的神经元照片。在实验中,研究人员将小鼠暴露在一系列特定的景象、气味和声音中,以此给小鼠制造记忆。研究人员表示,神经科学的一个长期目标是记录动物在做某项活动时的大量神经元,并试图理解在某一点上放电的特定神经元与动物正在做的事情之间的关系。特定的神经元在特定的时间活跃,这些神经元与动物正在做的事情或正在经历的事情相关。通过将成像系统与新开发的先进图像处理软件相结合,研究团队希望最终能够识别动物用来记忆和回忆的特定神经元。
  • 科学仪器助力中国科大在复杂有机团簇分子的形成和演化研究取得新进展
    记者从中国科学技术大学获悉,该校地球和空间科学学院甄军锋、秦礼萍团队,提出了一条星际大分子自下而上的生长过程中复杂有机化合物的形成气相生长的路径,为进一步深入了解它们在星际介质中的化学演化行为提供了理论和实验数据支持。研究成果于日前在国际学术期刊天文与天体物理学报《天文与天体物理学》上发表。 星际复杂有机分子被认为是更复杂的有机化合物的一部分,甚至是生命物质的重要组成部分。有机分子已知存在于恒星形成区域和行星形成的原行星盘中。然而,气相中的游离有机分子在紫外光照射下容易被破坏,单个紫外光子的能量就能够解离这些分子。多环芳香烃化合物及其衍生物可能在复杂有机化合物的演化过程中发挥重要作用,大型的多环芳香烃化合物分子或团簇以及非常小的尘埃颗粒可以有效地保护这些气相有机分子,避免其被紫外光解离破坏掉。中国科大供图 研究团队利用自主搭建的实验仪器平台研究有机分子-多环芳香烃团簇在离子-分子碰撞反应过程中的稳定性和堆积形成的途径:大质量的多环芳香烃阳离子和有机分子作为反应物的形成和演化途径,对多环芳香烃有机分子团簇的形成过程进行了一系列的理论计算。 实验及理论研究表明,复杂的有机分子或其他相关生命前分子可以有效地吸附在星际介质中的小尘埃颗粒上。根据实验及理论计算结果,有大量反应途径会产生非常复杂的具有三维结构的大质量的分子团簇。这些分子团簇为星际介质中自下而上中的大型复杂生命前分子提供了可能的形成和化学进化途径,表明气相星际物质在自下而上的生长过程中可以直接形成大型复杂的有机衍生物。这种有趣生命前分子团簇的产生,为有机物分子在星际空间中的演化过程提供了更深入的理解。 研究结果还表明,有机分子可以积聚在星际介质中的小尘埃颗粒上,同时这一积聚过程也支持了生命前分子可以通过彗星、陨石或星际尘埃颗粒输送到地球这一观点。
  • 抗体形成中发挥重要作用的基因发现
    加拿大多伦多大学的研究人员发现,一个被忽视的名为FAM72A的基因在抗体的形成过程中起着重要作用,它通过激活诱导脱氨酶(AID)促进了高质量抗体的产生,有助于免疫系统识别和对抗新冠病毒、细菌和其他导致传染病的病毒。研究结果当地时间24日发表在《自然》杂志上。  免疫学家早在二十年前就已知道,AID对于产生能够清除感染的抗体是必不可少的,但其作用的全部机制仍不清楚。此次,研究人员解决了这个问题,发现FAM72A帮助AID促进抗体基因的突变。  AID可以控制人体免疫系统生成抗体。而抗体基因的突变在很大程度上是通过AID驱动的机制展开的,称为体细胞超突变和类别转换重组,这两种机制都有助于抗体获得对抗广泛病原体所需的多样性和效力。  这一结果有助于更广泛地了解抗体的发展,多伦多大学医学院免疫学教授阿尔贝托马丁表示,FAM72A也对癌症有影响。产生抗体的B细胞不受控制的突变与B细胞淋巴瘤有关,FAM72A在其他癌症中水平非常高,如胃肠癌、乳腺癌、肺癌、肝癌和卵巢癌。数据显示,高水平的FAM72A促进了抗体基因的突变,因此,FAM72A水平的提高可能会通过增加突变来刺激癌症的发展、进展或抗药性。  研究团队还发现,与其它哺乳动物不同的是,人类有4个FAM72A基因版本,它们在癌症和抗体产生中的作用尚不清楚。
  • 揭秘PM2.5雾霾颗粒形成新机理 又有仪器要大卖的节奏?
    美国化学学会《化学与工程新闻》2月8日热点文章报道,一种新型近零势垒反应机理的发现表明,氨气可以直接参与并加速大气中铵盐的形成,从而对大气中雾霾颗粒的形成也起到至关重要的作用。  目前,在PM2.5的形成中,大家关注较多的是一次颗粒物、二氧化硫、氮氧化物以及挥发性有机物等,但是有关专家指出,氨气在PM2.5的形成中占有重要地位。多年从事PM2.5源解析研究的中科院大气物理所研究员王跃思称:从全国平均水平来看,在轻污染天气中,硫酸铵、硝酸铵的质量浓度总和大约占PM2.5的20%以下,但在重污染天里,则剧升至40%以上。北京大学环境学院教授宋宇认为在平日的轻污染天气中,硫酸铵、硝酸铵在PM2.5中的质量浓度占比为30%左右,部分重污染天会超过60%。宋宇多年致力于大气扩散的数值模拟、大气污染源解析等方面的研究。北京环科院大气所所长彭应登的研究数据显示,两者平时约占30%多,但重度雾霾时能突破50%,“像北京,今年最严重时,占到50%多。”中国农业大学资源与环境学院教授刘学军的研究数据也认为,平时占比15%—30%,严重时高于50%。  基于氨气在PM2.5形成机理的研究不断披露,未来,在雾霾治理过程中,开展大规模的氨气检测以控制氨气排放的措施可能会受到越来越多的重视。如2014年9月,环保部曾发布《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》。据初步了解,目前氨气分析仪采用的主要原理有化学发光法、TDLAS、电化学法、红外法等,涉及的相关仪器或许有更多的需求。  氨气检测相关现行标准和方案可参考http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S02005-T065006-1-1-1.html。新闻事件:中国科大等发现大气水团簇中硫酸铵形成机理及与PM2.5颗粒成核生长的潜在关联  近日,中国科学技术大学“千人计划”教授曾晓成和美国化学学会前主席Joseph Francisco研究组合作,通过第一性原理分子动力学模拟研究发现了硫酸氢铵在大气中一种全新的形成机制。研究成果作为通讯文章发表在《美国化学会志》上,并被美国化学学会《化学与工程新闻》2月8日选为热点文章报道。  铵盐是PM2.5雾霾颗粒的重要组成成分,研究铵盐形成的微观机理对理解大气中雾霾颗粒的形成机理进而为减轻严重雾霾天气提供科学指导有着非常现实而紧迫的意义。  对于铵的硫酸盐在大气中的形成,传统研究观点认为,三氧化硫(SO3)先与水反应形成硫酸,再进一步与氨气(NH3)反应产生铵的硫酸盐。然而在最新研究中,曾晓成和Francisco小组利用第一性原理分子动力学模拟研究首次发现,氨气可直接参与到三氧化硫与水的反应中。他们在模拟中直接观测到氨气分子和三氧化硫分子在水团簇中自发反应形成硫酸氢铵(NH4HSO4)的过程。在反应过程中,氨气和三氧化硫与水团簇形成一种特殊的环状结构。该环状结构的形成极大地促进了水分子中氢原子向氨气分子的转移,从而形成铵根离子。而同时氢氧根则很快与三氧化硫分子结合形成硫酸氢根。通过进一步反应过渡态搜索,确认了反应路径,他们发现三分子水团簇中第三个水分子的存在有助于环状结构的形成,而该环状结构能将反应能垒降至几近为零,从而大大增加了硫酸氢铵在大气水团簇中的形成速度。研究人员在纳米水滴表面也观测到了同样的反应机理。  这种新型近零势垒反应机理的发现表明,氨气可以直接参与并加速大气中铵盐的形成,从而对大气中雾霾颗粒的形成也起到至关重要的作用。该理论研究提出的新型环状结构导致的氢原子转移机制,有望为研究大气云层中的化学反应和雾霾颗粒的成核机理提供理论模型和指导。  上述研究得到中组部千人计划、中国科大能源材料协同中心以及安徽省等项目的资助。
  • JACS:首次透射电镜实时拍摄盐晶体形成的原子分辨率视频
    仪器信息网讯 2021年1月21日,化学领域国际顶刊《Journal of the American Chemical Society》刊登了东京大学研究团队题为“Capturing the Moment of Emergence of Crystal Nucleus from Disorder ”的研究成果,该成果基于团队一位硕士研究生捕捉到的原子分辨率视频,首次实时拍摄了盐晶体形成的原子分辨率视频,为研究了几个世纪的成核过程理论,首次从原子水平给予实验室验证。论文链接:DOI: 10.1021/jacs.0c12100在一个振动的碳纳米角中生长的氯化钠晶体两项新技术——原子分辨率实时视频和锥形碳纳米管约束技术——帮助研究人员可以看到以往从未见过的晶体形成细节。这些观察证实了关于盐晶体如何形成的理论预测,并可以为一般的理论提供依据,即说明晶体形成如何从无序的化学混合物中产生不同有序结构。我们生活中,身边的晶体随处可见,如雪花、盐粒甚至钻石。它们由分子的规则和重复排列而组成,而这些排列都是从这些分子的混乱无序的“海洋”中生长出来。从无序状态到有序状态的生长过程被称为成核,尽管已经研究了几个世纪,但直到现在,在原子水平上的确切过程从未被实验证实。仅仅能够在原子水平上看到分子是不够的——这种能力已经存在了几十年。晶体的生长是一个动态的过程,观察它的生长与观察它的结构一样重要。幸运的是,东京大学化学系的研究人员用他们的单分子原子分辨率实时电子显微镜技术(SMART-EM)解决了这个问题。ZH这项技术以每秒25张图片的速度捕捉化学过程的细节。“我们的一名硕士学生,Masaya Sakakibara,使用SMART-EM来研究氯化钠盐的行为,”项目助理教授Takayuki Nakamuro说,“为了将样品固定在合适的位置,我们使用了原子厚度的碳纳米角,这是我们之前的发明之一。随着Sakakibara拍摄的令人惊叹的视频,我们立即注意到有机会以前所未有的细节来研究晶体成核的结构和统计方面。”298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(0-44.40 s)。实验条件为:加速电压80 kV,电子剂量率4.0x105 e - nm-2 s-1,每帧曝光时间40毫秒,视频的回放速度与原始录像相同。298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(44.44 - 88.84 s)298k条件锥形CNT中NaCl的九次结晶视频截取(88.88 - 133.28 s)Nakamuro和他的团队观看了Sakakibara捕捉到的视频,他们是有史以来第一批看到由几十个NaCl分子组成的微小长方体晶体从分离的钠离子和氯离子的混乱混合物中逐渐形成过程的人。他们也立刻注意到晶体出现频率的统计模式,该模式遵循众所周知的正态分布,这一结果早已被理论化,但直到现在才被实验证实。Eiichi Nakamura教授说:“盐只是我们探测成核基本原理的第一种模型物质。盐只有一种结晶方式。但其他分子,如碳,可以以多种方式结晶,形成石墨或钻石。这就是所谓的多态性,目前没有人看到导致多态的核形成的早期阶段。我希望我们的研究为理解多态性的机制提供了第一步。”氯化钠结晶过程研究该团队的研究成果意义将不仅限于石墨、钻石等,晶体生长中的多态性也是许多制药和电子元件生产中的重要过程。附:关于实验使用的原子分辨率透射电镜原子分辨率透射电子显微镜(TEM)观察是在JEOL JEM-ARM200F仪器上进行的,该仪器配有像差校正器(点分辨率为0.10 nm),在298和473 K, E = 80 kV加速度下,在1×10–5 Pa的样品柱中,实验采用1~3 μm的球差(Cs)值和电子剂量率(EDR 每秒每nm2电子数每)为2.0×106–1.0×107 e–nm–2 s–1 (200万倍放大)。在298 K以25fps(每秒帧速率)或在473 K以50fps的帧速率连续记录一系列图像, CMOS相机(Gatan OneView,原位模式,4096×4096像素)在binning 2模式下运行(输出图像大小:2048×2048像素,像素分辨率0.01nm,200万倍)和binning 4模式(输出图像大小:1024×1024像素,像素的分辨率在0.02 nm,200万倍)。所有图像都在Gatan DigitalMicrograph软件上自动处理。为了记录样品的原子分辨率视频,研究者首先在100,000倍的网格上观察整个碳纳米管团聚体,寻找适合仔细分析的锥形碳纳米管。为了深入分析,研究者将放大率提高到200万倍,并开始录像。在图像采集过程中调整了散焦值。图像记录在欠聚焦条件下(散焦值:10 - 20nm)。使用Gatan DigitalMicrograph软件,以.dm4格式录制。日本电子JEM-ARM200F 透射电子显微镜Gatan OneView 数字成像系统
  • 航母战斗力形成耗时“漫长” 航空试验是关键
    国庆前夕,中国首艘航空母舰“辽宁舰”正式交接入列。然而,笔者搜集了目前世界主要航母从第一次海试到正式服役再到形成战斗力的时间,研究了这些航母的“成长历程”,发现航母从下水到形成战斗力实则是一个“漫长”的过程。   从试航到服役一般需3年   航母是一支现代强大海军的支柱,规模庞大,技术复杂。一艘航母要形成强大战斗力需过很多关:建造、下水、舾装、试航改进、服役、建成战斗群……单就试航而言,它就要经历三大阶段:建造和改装时期的“工厂试航” 部队服役前的“役前试航” 最后到整个航母编队完成战力整备前的“编队试航”。   据统计,目前,全世界包括中国在内共有21艘现役航空母舰,其中美国占11艘。从这些航母的试航时间来看,一艘航母从试航到服役大概需要3年。   战后美国航母的发展是从福莱斯特级大型航空母舰开始的。以开工最早的“福莱斯特”号为例,其于1952年开始建造,两年半后,即1954年底试航,又过了不到1年,即1955年10月开始服役。   1956年,美国开始建造“小鹰号”航母,历时3年半。从下水试航到服役用了1年时间。其后的几艘小鹰级航母的建设速度逐渐减慢,直到降至两年半,从试航到服役通常都只用1年多的时间。但建造尼米兹级大型核动力航空母舰时,情况有所不同,该级别航母是目前世界上吨位最大的一级核动力航空母舰,满载排水量达到了10万吨左右。第一艘该级别的航母“尼米兹号”从试航到服役用了3年的时间,其后建造的9艘航母,除了“亚拉伯罕林肯”号用了1年9个月的时间,其他都用了2—3年的时间。   航空试验是关键   航母建造的快慢与一国的军工技术水平有很大关系,也和技术的熟练程度有关。同样级别的航母,制造第一艘所用时间一般也会较之后的航母要长。但每艘航母需要经历的考验是一样的。   航行试验主要是验证航行的品质,同时也是为在实际航行中发现可能存在的问题。航母是否存在设计问题,能否抵挡海上风浪的影响,是否具备服役条件……试航中所获得的数据是航母改进提高的关键所在,对航母生存能力、作战能力的发展和提高具有重要作用。   而航空试验更重要。航空母舰是“航空”和“母舰”的组合,能否完成战机和航母的密切配合,舰载机的起降训练十分重要。它主要包括舰载机接近航母试验、舰载机着陆模拟试验、着舰试验、起飞试验和舰载机载重试验等。   各航母大国对航空试验极为重视。为实现真正完美的战斗起降,苏-27K完成了80次飞行验收,米格-29K完成了74次着舰试验和13次试飞验收。法国“戴高乐”号通过海试就发现了很多设计不合理的地方,而将飞行甲板加长4米。   此外,人的因素也是舰载机的关键。美国智库詹姆斯敦基金会认为,航母执行任务很大程度上依赖海上的空中力量,而舰载机飞行员在顺利完成航母上起飞和降落之前,需要进行长期的训练。各国往往采用“先陆地后海上”的方式进行训练。美国拥有大批舰载机飞行员,有众多地面基地和十余艘航母可供进行起降训练,还有一套海军官兵成熟的训练模式,在航母建造期,他们就开始跟班作业。但即使如此,美国航母服役后仍然需要在两三年内才能形成战斗力。   服役不代表形成战斗力   即使航母交付部队了,也不意味着它就能马上开赴前线作战,形成真正的战斗力。按国际的规律和惯例,从服役到形成战斗力要5—8年时间。   现代航母平台集动力系统、起降和弹射系统、舰载机、舰用武器系统、通讯指挥系统、预警平台等一系列纷繁复杂的子系统于一体,组成一个完整的海上作战平台。作为大型水面舰艇,交付科研、试验、训练使用后,不仅舰上各类装置、电子系统、武器系统等需要调试,军舰内部各个系统之间需要磨合,与编队中其他舰艇的协同需要训练,舰载机飞行员训练、舰机协同等也需要较长时间完成。   此外,航空母舰从来都不单独行动,要形成航空母舰战斗群才能行动。这些陪同船只包括巡洋舰、驱逐舰、护卫舰等等。它们为航空母舰提供对空和对其他舰只以及潜艇的保护。此外,舰队中还有潜艇做侦察和反潜任务以及供给舰只和油轮以扩大整个舰队的活动范围。   据了解,美国海军航空母舰在执行任务时,一般配属4—8艘水面作战舰只、1—2艘潜艇和1—2艘后勤辅助舰船,组成航母战斗群。包括两艘导弹巡洋舰、两艘驱逐舰、一艘护卫舰、两艘核动力攻击型潜艇和一艘补给舰。根据具体任务,还可能增配运兵船、两栖攻击艇和货船。   其他国家海军的航母编队结构各有不同,但都纳入了一系列核心战力。这些战力包括空中防御、反潜作战和实施对陆攻击的巡航导弹。
  • 压力大到小心脏承受不住?“好”压力促进心血管瓣膜形成
    《机智的医生生活》中,新生儿由于先天性心脏病而延迟关胸,手术之后小朋友心脏不再需要借助仪器辅助,开始健康地跳动,“李子一样大小的心脏,跳动起来异常有力”震撼的场面让实习医生们决定加入胸外科的道路。心脏的跳动是生命的信号,血液流过的地方与心跳一起带给了心内膜细胞(Endocardial cells,ECs)流体剪切机械应力以及牵拉力。在发育过程中机械力帮助心血管系统逐渐成型,但这些力量如何指导局部心肌细胞的细胞命运的刻画的仍不清楚。为此,法国国家健康与医学研究院Julien Vermot研究组在Science发文题为Bioelectric signaling and the control of cardiac cell identity in response to mechanical forces,通过在体内操纵机械应力揭开了机械力在促进心血管瓣膜形成以及特定细胞命运决定中的关键作用。以斑马鱼作为模式生物可以实现高分辨率的时空机械应力参数在体内的控制,作者们首先通过的荧光标记的Ca2+感受器蛋白GCaMP7a在心内膜细胞中的表达监测Ca2+的动态变化【1】作者们惊讶地发现Ca2+振荡几乎只会在房室瓣的房室管区域形成(图1)。这一现象引发的了作者们的兴趣,作者们想知道Ca2+的振荡是否与血管瓣膜形成分化过程相关,所以作者们想找到Ca2+信号在体内的解码器以及效应因子。也就是说,什么因子能够读取Ca2+振荡事件所带来的信息呢?先前的研究表明,Nfatc1(Nuclear factor of activated T cells 1)是一个对Ca2+通道非常敏感的转录因子,能够调节心内膜细胞向间充质细胞的转化以及心脏瓣膜形态发生过程【2,3】。因此,作者们构建了一个Nfat结合元件报告品系,可以反映Nfat蛋白的结合。作者们确认了Ca2+信号通路的时空调控与Nfat激活是相耦连的,是瓣膜形成过程中心内膜细胞中的特征。图1 Ca2+振荡只出现在瓣膜形成区域进一步地,作者们想知道所观察的Ca2+振荡是否与心内膜细胞中对于应力的响应有关,所以作者们使用抑制剂处理使得心脏跳动停止,然后观察此时Ca2+信号的变化。作者们发现心脏跳动停止后,Ca2+振荡消失,与此同时Nfat的激活也消失。另外,在斑马鱼的缺血性突变体中Ca2+的振荡也会显著减少,并且Nfat的活性也同步降低。这些现象表明Ca2+振荡以及Nfat的激活对于机械应力具有响应。进一步地,作者们希望通过操纵血管瓣膜边界处的机械应力对机械力改变所带来的效应进行检测。作者们想到了一个很巧妙地方式,将一个30-60μm的琼脂磁珠插入到心血管腔中,通过精妙地微型外科手术确保不会影响心脏的正常功能。作者们通过磁镊(Magnetic tweezers)精确调控可以施加在磁珠上的机械应力。通过Ca2+的流量对心内膜细胞中对机械力的响应,作者们发现心肌细胞机械应力的与Ca2+振荡有关。那么当应力发生错误的时候,是否对瓣膜形态形成和发育有影响呢?为此,作者们通过对磁珠移植的局部反应进行检测,发现移植的磁珠会导致心脏瓣膜定位异常并伸入心胶质中,同也会导致心脏瓣膜相关基因的异常表达。另外,通过Nfat的抑制剂处理,作者们发现Nfatc1的核定位会被增加的机械力所促进,并且是以一种Nfatc1中Ser/Thr去磷酸化依赖的方式进行的。除此之外,作者们发现Ca2+-Nfat信号通路并不是通过通常认为的klf2a机械转导信号进行的,而是通过一个机械力敏感的基因egr1实现的。为了找到机械力依赖的Ca2+-Nfat信号通路激活的具体因子,作者们对一些已知对机械力敏感的通道蛋白以及纤毛发生相关的突变体品系进行检测,比如Trp通道以及Piezo等。但是作者们发现这些突变体中Ca2+激活都是正常的,而且对胚胎使用非特异性应力敏感通道阻滞剂钆离子处理后的胚胎Ca2+的激活也是正常的。这说明可能有其他的因素参与其中。先前的研究表明,这体外培养的心内膜细胞对于机械力在响应的时候会产生ATP水平的变化【4】,ATP会通过嘌呤受体P2X通道激活Ca2+信号。通过拮抗剂以及转录本、过表达等实验,作者们确认在心内膜细胞中Ca2+内流是由P2X通道调节,以响应胞外ATP水平的变化。随后作者们对激活以及抑制P2X介导的ATP信号通路对瓣膜形成的影响进行鉴定,发现P2X受体调节Nfat活性,但该调节作用并不依赖于VEGF信号通路。P2X介导的ATP信号通路发生异常时,心脏瓣膜结构异常,瓣膜形态不完全。因此,P2X作为Nfat活性上游发挥作用,控制心脏瓣膜发育以响应机械力的刺激。图2 工作模型总的来说,该工作揭开了心内膜细胞“破译”机械力信息的奥秘(图2),并且发现ATP作为一种附加的机械敏感旁分泌信号,通过它血流动力学力量可以指导心脏瓣膜的发育,可能可以作为未来帮助心脏瓣膜在体外的生长以及对先天性心脏瓣膜缺陷的治疗方案。由于该工作对于心脏瓣膜发育与机械力之间关系的揭示,同期刊发了观点文章对其进行了高度评价,题为Not all stress is bad for your heart。适当的机械应力对于心内膜细胞感受刺激并在正确位置产生心脏瓣膜具有非常重要的意义。斑马鱼中的研究并非终点,如何将机械应力在哺乳动物例如小鼠或者人类中瓣膜形成与特化过程相联系,能否用于三维类器官培养以造福病人等该领域未来的发展方向。不过,看来有点儿“小压力”对心脏也并非坏事,小压力,才有强心脏!原文链接:https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abc6229
  • 973计划启动畜禽产品中有害物质形成原理与控制研究
    畜禽产品中的有害物质主要是畜禽在养殖过程中摄入体内,并经过复杂的代谢过程后残留在肉、蛋等初级产品中的外源化合物(例如兽药、饲料污染物等)和代谢物,它们对消费者的健康极其有害,严重威胁人类的生活质量。 12月6日,973计划重大项目“畜禽产品中有害物质形成原理与控制途径研究”在华中农业大学启动,该项目以养殖业中大量使用的饲料药物添加剂(如喹恶啉类抗生素)为代表化合物,以消费量最大的猪、鸡为代表动物,研究畜禽产品中有害物质的化学本质和形成机制、有害物质的毒害作用及作用机理、有害物质在畜禽产品中的残留规律等。研究将阐明有害物质在畜禽体内的代谢过程、进行畜禽产品中有害物质的毒害研究、畜禽产品中有害物质的消长规律研究等,为今后畜禽产品质量控制、安全标准制定提供科学依据。项目的实施对于提升我国在畜禽产品安全方面的基础研究水平,对于促进养殖业的健康发展和保障食品安全意义十分重大。 华中农业大学在畜禽产品中有害物质的毒作用和监测方面曾组织过多项研究,开展过受试动物的系统毒理研究、毒代动力学研究和遗传研究等,并取得了多项成果。今年科技部批准的973计划重大项目由华中农业大学牵头,袁宗辉教授担任首席科学家,中国农业大学、中国科学院动物研究所等单位参加。科技部基础司、教育部科技司、湖北省科技厅有关领导参加了该项目的启动会议。
  • 中国转基因食品链已形成
    原标题:转基因食品链已形成 转基因食品是否安全?   日前,农业部副部长陈晓华透露,中国已经就转基因生物技术制定了加快研究、推进应用、规范管理、科学发展的方针。也就是说,尽管绝大多数人对转基因食品还抱有怀疑甚至抗拒,但不久的未来,将有更多的转基因食品大量上市。目前,转基因食品到底是好是坏国际上两大阵营仍各执一词,但转基因生物链已在人们的日常饮食生活中渐渐扎根。   获批的"转基因"农作物有哪些   市面上其实很早就有转基因食品,比如调和油,很多都是利用转基因大豆和转基因菜籽压榨的。记者在市场上逛了一圈,市面上的非转基因食品标签的"非转基因"四个字标识很大、很醒目,但转基因食品上的"转基因"标识却很小,甚至隐藏在一排小号字的说明之中,一般人一不留意根本不可能注意到。   据记者了解,按照自2002年3月20日起我国便开始实施的《农业转基因生物标识管理办法》规定,被列入目录的转基因生物产品必须进行标识。但迄今,市面上很多转基因食品并没有贯彻落实和执行,即使有也是"犹抱琵琶半遮面",而监管部门也没有行之有效的进行监督和查处。   记者查看了农业部第一批实施标识管理的农业转基因生物目录,一共有5类17种,包括大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕、玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉、油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕、棉花种子、番茄种子、鲜番茄、番茄酱,而农业部已经批准种植的转基因农作物包括甜椒、西红柿、木瓜、土豆、玉米和水稻。记者查看了转基因水稻的安全证书,2009年11月27日,农业部首次颁发了两种转基因水稻、一种转基因玉米的安全证书,但并未批准其大规模商业种植,而在2005年前后,已经有一些地区违规种植了转基因稻米,这些转基因大米被夹杂在普通大米中出售,而转基因水稻种子的销售渠道已经遍布湖北、江西、安徽、江苏、四川、湖南、河南、浙江等地。   奇怪的是,记者就转基因问题试图采访一些业内专家时,都遭到了推诿和婉拒,或自谦不懂这一块,或听到问题后婉拒,有业内熟识的专家甚至以"敏感问题"搪塞过去。   转基因食品链已成   据了解,目前转基因食品已经形成完整的产业链,消费者可能无法逃避。比如转基因大豆榨油后,油会不会也含有转基因成分?"食用油脂中是几乎不含转基因成分的",中国粮油学会油脂分会会长王瑞元告诉记者,"转基因主要存在于蛋白质中,各类油料无论是通过压榨还是浸出工艺制油,蛋白最后是分离到油料饼粕中,食用油脂通过精炼处理后基本不含有蛋白,所以油脂中也检测不出转基因成分。"   但这些油料饼粕的去向呢?这是牛、羊、猪的最佳饲料,有的还被加工成鱼饲料,比如转基因稻谷、大豆,就是加工鸡、鱼饲料的主要原材料。这些吃了含有转基因蛋白的饲料而生长的家畜、家禽和鱼,是否会将转基因成分转嫁到人体呢?目前仍没有人能给出明确的答案。   "不只是这些,我国目前有100多个转基因项目,几乎涵盖所有食品类别,很多都已经非法流入市场。"华农一位不愿具名的教授告诉记者,在中国销售的雀巢咖啡就曾被检出含有转基因成分,而生产奶酪的凝乳酶现在大部分都是转基因产物,至于蔬菜、瓜果都有转基因产品在市面上销售,但很多都没有明确标识,人们根本无从知晓。   一位不愿具名的食品行业内部人士认为,"不管转基因食品是好还是坏,只要食品中含有转基因成分,必须标注清楚,要让人们明白消费".但根据此前转基因稻种、大米、玉米、蔬菜、瓜果等所有转基因种子、食品进入市场的过程都是偷偷摸摸的情况看,消费者已经陷入了转基因食品的包围中,丧失了不吃转基因食品的选择权。   农业部农业转基因生物安全管理办公室以及大多专家指出,被政府批准进入市场的转基因产品是安全的。但对于反对转基因的阵营来说,最有利的佐证是,中国特供食品、世博会、亚运会、大运会以及全世界所有国际运动会都严禁转基因食品。   解构转基因   转基因食品是指利用基因工程(转基因)技术在物种基因组中嵌入了(非同种)外源基因的食品。转基因作为一种新兴的生物技术手段,它的不成熟和不确定性,必然使得转基因食品的安全性成为人们关注的焦点。由农业部批准的我国即将推广种植的转基因水稻就是将细菌中的有毒基因(下称Bt),插入到水稻的遗传物质DNA中,使水稻自己产生Bt抗虫毒素,杀死以谷物为食的昆虫。   标识管理规定:2002年3月农业部颁布实施的《农业转基因生物标识管理办法》规定,转基因农产品的直接加工品,标注为"转基因××加工品(制成品)"或"加工原料为转基因××" 用农业转基因生物或用含有农业转基因生物成分的产品加工制成的产品,如果销售产品中已不再含有或检测不出转基因成分的产品,标注为"本产品为转基因××加工制成,但本产品中已不再含有转基因成分"或者标注为"本产品加工原料中有转基因××,但本产品中已不再含有转基因成分".2002年7月卫生部颁布实施的《转基因食品卫生管理办法》规定,转基因食品要标注"转基因××食品"或"以转基因××食品为原料".   国际上两派说法各执一词   对于转基因食品的安全性,目前国际上没有统一说法。但如今已经在世界上多个国家成了环境和健康的中心议题。并且,它还在迅速分裂着大众的思想阵营:赞同它的人认为科技的进步能大大提高我们的生活水平,而畏惧它的人则认为科学的实践已经走得"太快"了。争论的重点应在转基因食物是否会产生毒素、是否可通过DNA蛋白质过敏反应、是否影响抗生素耐性等方面。印地安那大学生物系副教授玛莎克劳奇的研究更令人侧目,因为有的生物技术公司为了保护自己的知识产权,对销售给农民的转基因种子作了"绝育"处理,这种绝育基因有可能在无意中使其他作物也变成不育。截至2009年,各国已经试种的转基因植物超过4500种,可是获得政府批准上市的品种仅40~50个,约1%.   总部设在荷兰首都阿姆斯特丹的国际非政府组织绿色和平(Greenpeace)是全球反转基因运动的一面旗帜,他们透露,美国虽是转基因粮食生产大国,可是国内消费转基因食品却极少,其所种植的转基因大豆、玉米在美国本土主要用于动物饲料和生产酒精燃料,再就是出口到包括非洲、中国等发展中国家。而欧盟成员国政府和民众对于转基因作物大部分都采取坚决抵制的态度,2008年至2009年,法国、希腊、匈牙利、卢森堡、奥地利等国政府均下达了禁令,禁止种植转基因作物。而在亚洲国家中,日本只批准了转基因康乃馨的种植。在印度只有棉花是唯一进行商业化种植的转基因作物。   但与此截然不同的是另一份数据,世界卫生组织、联合国粮农组织及欧美的权威组织均证实:在国际市场上的转基因产品都已通过了风险评估,它们对人类健康无任何风险。到目前为止,全球大部分人食用了由转基因作物玉米、大豆和油菜籽等加工得来的食品,均未发现任何不利影响的证据。到2010年为止,全球转基因作物累计种植面积增长了87倍。目前,全球有29个国家(包括德国、西班牙、瑞典等欧盟国家)批准了24种转基因作物的商业化种植,有53个国家批准了110多个转基因产品进入市场。全球转基因作物累计种植面积已达到10亿公顷,相当于我国耕地面积的8倍,转基因技术成为近年来世界农业增产的重要手段。   隐性转基因食品一览   目前,大米、大豆、胡萝卜、土豆、玉米、西红柿、木瓜都有转基因农产品。其中玉米使用转基因最早、最广、最多,还有就是夏威夷木瓜,绝大部分是转基因产物。而还有不少"隐性"转基因食品,其实使用了转基因农产品制成的食品也是转基因产品。   食用油:在售的调和油和大豆油大都采用转基因大豆为原料。但相对非转基因的"高调",转基因字样比较难找,一般隐藏在桶身标签下方一堆密密麻麻的文字说明中,有"本品大豆加工原料为转基因大豆或者本品菜籽油加工原料为转基因菜籽"的小字。   豆制品:酱油、豆奶、豆瓣酱、豆腐等的主要原料也是大豆,这些食品会采用转基因大豆吗?记者在超市货架上搜索了一遍,只有超市自有品牌在配料表上注明了"原料采用转基因黄豆".海天系列酱油标注使用非转基因黄豆,其他品牌的瓶身上,对"基因问题"都没有涉及。   休闲食品:方便面、饼干等食品一定要用到食用油,但记者在饼干、薯片、方便面等休闲食品进行了调查,发现这些食品的配料表只标注了"植物油"或"食用油",并未对转基因进行说明。   贴士:转基因大豆不发芽,可以用水检测。本土大豆用水浸泡三天会发芽,转基因大豆不会发芽,只不过是个体膨胀而已。转基因胡萝卜表面相对较光滑,一般是直的,它的尾部有时比中间还粗,且头部是往内凹的。市场上有种说法,胡萝卜只有在秋冬季节有,夏季的一般是转基因的。
  • 潍坊形成检测技术“一招鲜”和“绝活”
    十年风雨路,弹指一挥间。   任何单位的发展,都是从小到大、由弱到强、不断壮大的过程,山东潍坊检验检疫局技术中心也不例外。目前,该中心已成为具有农药残留检测、兽药残留检测、动植物检疫、微生物检测、常规理化检测室等功能的综合性检测机构,为潍坊进出口食品等实验室检验检疫、业务鉴定工作提供了坚实的技术支撑。   一   走进潍坊局技术中心,有的工作人员在分取、制作样品,有的专注地观测检测数据&hellip &hellip 每到一处都是一派忙碌景象。在气相色谱-串联质谱仪器设备前,工作人员正在利用该局自行研发的QuEChERS-气相色谱-负化学源质谱方法,筛选检测出口蔬菜中敌敌畏、四氯硝基苯、丙线磷等88种农药的残留量。   据该中心主任孙军介绍,利用这一方法进行农药多残留同时检测效果较好,能根据各种复杂样品基质,通过简单的样品处理,进行多种痕量农药残留一次性分析,比传统检测方法降低了1个至3个数量级,克服了日常检测中常见的灵敏度低、样品前处理复杂等问题,使农药残留检测变得准确、快速、高效。   前不久,潍坊局斥资300多万元引进了一台美国Agilent液相色谱/四极杆-飞行时间串联质谱仪。该仪器是目前世界上技术顶尖的质谱仪之一,在食品分析领域,只有该仪器可胜任复杂基质中完全未知化合物的鉴定工作。这台仪器的引进,使潍坊局技术中心保障进出口食品农产品安全又添一利器。   目前,该中心已建成价值3500余万元的综合性实验室,拥有各类高精尖分析仪器及辅助设备300余台套,从建立之初的600平方米,发展到如今的2800余平方米。   二   &ldquo 局党组对技术中心提出规模化、前瞻性、专业性建设思路,打破小而全的观念,走专业化的道路,在突出潍坊农产品出口大市的优势和特点中,形成检验检测技术上的&lsquo 一招鲜&rsquo 和&lsquo 绝活&rsquo 。&rdquo 潍坊局局长张艺兵说。   潍坊局不断加大与系统内外、国内国际间技术交流活动的力度。采取送出去、请进来的方式加强技术培训,先后派人参加各种专业技术培训130多次,还派人到欧洲基准实验室、烈日大学、日本横滨检疫所、美国安捷伦化学分析中心、新加坡原产局和香港卫生署等进行研修和短期培训。同时,邀请日本残留分析专家、美国FDA技术官员、智利农业部官员来潍坊举办技术讲座和交流。目前,该局技术中心实验室已从10年前的无高级职称人员及博士学位人员,发展到目前具有高级职称人员3人、博士2人、硕士11人,多人次荣获&ldquo 全国质检系统青年岗位能手&rdquo 称号的、结构合理的专业技术队伍。   目前,该局已参加CNAS、APLAC、FAPAS等国内国际组织的能力验证31次47个项目,结果全部为满意。检测项目由以往的70多种扩大到现在的18大类产品、187项、435个,检测能力由原来的每周30批至40批次,提高到500批次以上,检验时间普遍缩短了2天至3天。   三   在潍坊局技术中心,笔者遇到了6名正在这里实习的学生。他们分别来自潍坊医学院和山东科技职业学院,在这里学习食品质量与安全、禽病检测技术。   &ldquo 我们学校要参加全国高职实验室禽病检测技能比赛。听老师说潍坊局技术中心检测实力很强,所以就想来这跟着学习。&rdquo 一名叫李亚静的同学说,&ldquo 从网上查到了联系方式,试着联络了一下,没想到他们特别痛快地答应了。来了以后才知道,这里常年有学习人员,不需要太多手续,只要凭正规介绍信,登记一下就行,而且也不需任何费用。&rdquo   其他两位同学也说,有这么好的环境和设备,有这么亲切又富有经验的老师指导,对比赛充满了信心。   此外,潍坊局技术中心积极派骨干技术人员到企业实验室现场指导,与美国安捷伦公司、艾杰尔公司、岛津公司等共同举办各类检测技术培训班等,帮助100余家企业的实验室技术人员提高了技能,企业实验室自检自控能力得到有效提升。其间,该中心先后荣获&ldquo 国家级青年文明号&rdquo 和&ldquo 山东省中小学质量教育社会实践基地&rdquo 等荣誉称号。
  • 丹麦研究揭示二维材料中量子发射体的形成机制
    据丹麦技术大学官网信息,量子计算和保密通信都是基于单光子发射体,有关量子发射体的研究是量子技术至关重要的基石,将对通信技术产生革命性的影响。二维材料六边形氮化硼一直是最有吸引力的候选材料,但是科学界对六边形氮化硼中如何形成量子发射体的机理知之甚少。丹麦技术大学研究人员采用原子轰击与原子计算相结合的新方法,轰击二维材料六边形氮化硼中的单个氧原子,产生了量子发射体。在这一新的实验过程中,研究人员可以精确地调整击中目标的速度和氧原子数,并可以控制局部发光中心(localized luminescent centres) 的缺陷数量。此外,调节氧原子的速度和数量可以帮助了解这些发光中心的形成机理,并提供它们最可能的微观起源。这一理论和实验相结合的新方法,展示了量子发射体如何形成的机制,为深入认识量子发射体最可能的微观起源提供了极大的帮助。丹麦技术大学这一最新研究成果已经发表在科学进展杂志(Science Advances)上。下一步,研究人员将致力于在六边形氮化硼中定点生成量子发射体。实现了“位点选择(site-selectivity)”,就能够有效地将量子发射体集成到光学电路中(optical circuits)。
  • 仪器新应用,科学家揭开生物冠形成及其应用的全景分析!
    【科学背景】工程纳米材料(ENMs)是具有与其大块材料不同的有趣的物理和化学特性的材料,因其在靶向药物递送和精准农业等领域的潜在应用成为了研究热点。ENMs可以通过特定的表面化学来实现成功的药物靶向和药物递送,同时还可以用于精准递送基于纳米的农药,以减少污染和温室气体排放。然而,ENMs在实际应用中存在着生物转化的问题,包括吸附一层生物分子形成生物冠。这种生物冠不仅影响ENMs的命运和性能,还增加了对其生物学和环境身份的复杂性,给研究带来了很大的挑战。有鉴于此,英国伯明翰大学Zhiling Guo, 国家杰出青年科学基金获得者,中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室副主任陈春英教授、 中国科学技术大学环境科学与工程系Iseult Lynch团队在“Nature Protocols”期刊上发表了题为“Analysis of nanomaterial biocoronas in biological and environmental surroundings”的最新论文。科学家们提出了一种详细的工作流程,通过质谱、先进结构技术(例如透射电子冷冻显微镜和同步辐射X射线吸收近边结构)以及分子动力学模拟来模型化ENM-生物冠相互作用,以分离和生物物理表征生物分子冠(生物冠)成分(蛋白质和代谢物)。这一设计的管道规范了不同实验室数据的获取,提高了其可重复性,并有助于预测较少表征的ENM获得的生物冠。【科学亮点】1. 实验首次系统地提出并描述了生物分子涂层(生物冠)的制备和表征流程,涵盖了包括蛋白质和代谢物在内的生物分子。通过该流程,获得了不同工程纳米材料(ENMs)上的生物冠的详细组成和结构信息。2. 实验通过采用质谱、透射电子冷冻显微镜、同步辐射X射线吸收近边结构等先进技术,以及分子动力学模拟,成功地对ENMs与生物冠之间的相互作用进行了建模和预测。3. 结果显示,该方法规范了数据获取过程,提高了不同实验室之间数据的可重复性,并有助于预测较少表征的ENMs所获得的生物冠组成。这一流程的应用为理解ENMs在生物医学和农业中的应用提供了机制性见解,并推动了ENMs对环境影响的深入了解。【科学图文】图1:生物冠确定协议的五个主要部分概述。【科学结论】本文的研究为工程纳米材料(ENMs)在生物医学和环境科学中的应用提供了重要的科学作用。首先,通过系统化的生物冠(biocorona)制备和表征方法,研究揭示了ENMs在生物体内或环境中与生物分子的相互作用,这些生物分子层对ENMs的生物学行为和环境命运具有关键影响。特别是,通过质谱、透射电子冷冻显微镜和同步辐射X射线吸收近边结构等技术,研究人员能够深入了解ENMs的表面生物冠的组成和结构,这为ENMs的精准设计和功能优化奠定了基础。其次,本文提出的标准化数据获取和分析流程,不仅提高了实验结果的可重复性和可比性,还增强了不同实验室之间数据的统一性。这种标准化的管道能够帮助研究人员更好地预测和控制ENMs的生物冠特性,进而提升其在药物递送、农业化学品精准投放等实际应用中的效果。此外,通过分子动力学模拟,研究还探索了ENMs与生物分子相互作用的动态过程,为理解和预测生物冠的形成和演变提供了新的视角。文献详情:Zhang, P., Cao, M., Chetwynd, A.J. et al. Analysis of nanomaterial biocoronas in biological and environmental surroundings. Nat Protoc (2024). https://doi.org/10.1038/s41596-024-01009-8
  • 工信部要求钢铁企业接受环保监测 定期形成监测报告
    工信部已于近日发布修订后的《钢铁行业规范条件(2015年修订)》,要求钢铁企业须建立完备的产品生产全过程质量保证制度和质量控制指标体系,并在工艺装备、环保等方面规定了相应指标,该规范条件于2015年7月1日起实施。   工信部提出,严格控制新增钢铁生产能力,钢铁企业产品须符合国家、行业、地方标准,并在各工序全面配备节能减排设施,鼓励现有企业采用先进工艺技术,改造提升和优化升级。   在环保方面,工信部特别要求钢铁企业配套建设污染物治理设施,实施在线自动监控系统等,并与地方环保部门联网。企业要接受环保监测,定期形成监测报告。
  • 生态环境部:2020年基本形成健全生态环境监测数据质量保障责任体系
    p   近日,生态环境部发布《生态环境监测质量监督检查三年行动计划(2018年—2020年)》(以下简称《三年行动计划》),将用三年时间将全面监督检查生态环境监测机构、排污单位、运维机构三类主体。 /p p   生态环境部监测司相关负责人表示,准确的生态环境监测数据是客观评价环境质量状况、反映污染防治成效,实施环境管理与科学决策的基本依据。近年来,我国生态环境监测工作取得积极进展,已初步形成由政府主导、部门协同、社会参与、公众监督的生态环境监测新格局,为生态环境保护提供了有力支撑。但也应看到,我国在生态环境监测特别是监测质量方面形势依旧严峻。对此,生态环境部出台《三年行动计划》,着力解决当前我国生态环境监测质量存在的问题。 /p p   《三年行动计划》明确,将重点检查京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等重点区域和造纸、火电、钢铁、化工、城市污水处理等重点行业,旨在达到重点突破、以点带面的效果。此外,生态环境部大力加强和市场监管部门的持续合作,开展联合监督检查,发挥各自职能优势,建立信息共享机制,提升行政管理效能,共同管理好我国生态环境监测机构。 /p p   据了解,《三年行动计划》将分三年完成,2018年重点检查10个省(区、市)的生态环境监测机构、长江经济带重点排污单位和全国10%的环境空气自动监测站点运维质量 2019年重点检查10个省(区、市)的生态环境监测机构、汾渭平原重点排污单位和全国10%的环境地表水自动监测站点运维质量 2020年重点检查其余11个省(区、市)生态环境监测机构、京津冀及周边地区重点排污单位,并做好检查工作整改落实情况“回头看”工作。到2020年,基本形成健全的生态环境监测数据质量保障责任体系,有效遏制监测数据弄虚作假问题,确保生态环境监测机构和人员独立公正开展工作,努力营造依法监测、科学监测、诚信监测的环境和氛围,确保监测数据真实、准确、客观。 /p p   生态环境部监测司负责人表示,今年7月4日,生态环境部与市场监管总局已经联合印发了《关于开展2018年度生态环境监测机构、机动车检验机构资质认定和数据质量专项监督检查工作的通知》,拟在八月下旬启动相关现场检查,“保真”和“打假”将是此次检查的主基调。生态环境部将根据检查对象、重点领域、重点地区不同,单独或会同国家认监委等有关部门,严格按照“双随机,一公开”的要求,采取资料初查、现场检查相结合,交叉检查和飞行检查相结合的方式开展监督检查。一旦发现问题,生态环境部将单独或会同有关部门对存在不规范进行监测活动等问题的监测机构、排污单位、运维机构予以通报 对违反《检验检测机构资质认定管理办法》(总局令第163号)的监测机构由其属地资质认定部门视情形给予告诫、责令改正、责令整改、罚款或撤销资质认定证书等处理 对地方党政领导干部不当干预生态环境监测活动的,移交有关任免机关或纪检监察机关依纪依法给予党纪政纪处分 对涉嫌犯罪,存在指使篡改、伪造监测数据等行为的,移交公安、司法机关,依法追究刑事责任 对地方生态环境部门在落实《意见》过程中存在不作为、慢作为,且问题突出的,纳入中央环境保护督察范畴。生态环境部会综合运用报刊、广播、电视和互联网等媒体向社会公开通报监测数据造假典型案件,加大警示教育力度,形成高压震慑态势,营造不敢假、不想假、不愿假的环境和氛围。 /p
  • 广州地化所等揭示液相二次有机气溶胶的来源和形成机制
    二次有机气溶胶(SOA),是大气细颗粒物(PM2.5)的重要组分,对空气质量,全球气候变化和人体健康有着重要的影响。近年来,越来越多的研究证明有机前体物在云雾滴和含水气溶胶中的液相化学转化是二次有机气溶胶生成的重要途径。由于植物排放前体物(如植物挥发、生物质燃烧)比化石燃料源(如燃煤、机动车排放)前体物的极性更强、更亲水,过去的研究多聚焦于植物排放前体物转化生成液相二次有机气溶胶(aqSOA)的过程,缺乏对液相二次有机气溶胶中人为化石燃料源贡献的精准量化。   中国科学院广州地球化学研究所和瑞典斯德哥尔摩大学、日本中部大学合作,通过测定液相二次有机气溶胶单体分子的碳十四(14C)同位素,给出了化石源碳对中国大气中液相二次有机气溶胶生成巨大贡献的关键科学证据。相关研究成果于近日以Large contribution of fossil-derived components to aqueous secondary organic aerosols in China为题在线发表在Nature communications上。   14C同位素的半衰期约为5730年,经过漫长地质演化,煤、石油、天然气等化石燃料中的14C已完全衰变,而生物质的14C丰度,却和当前大气基本保持一致。因此,14C可以准确量化液相二次有机气溶胶分子中生物碳源和化石碳源的相对占比。研究团队在位于珠三角西南部的鹤山大气环境监测超级站采集了一整年的大气细颗粒物(图1),以大气颗粒物中草酸为主的一系列小分子有机酸作为液相二次有机气溶胶的示踪物。14C分析显示,当鹤山站的气团起源于内陆时,液相二次有机气溶胶标志性化合物的化石来源碳占比达到了55%到70%(图2)。相反,当气团起源于南海沿岸时,液相二次有机气溶胶分子中的生物来源碳占比可达近70%,这与内陆气团形成了鲜明对比(图2)。在我国几个重点城市群,研究人员同样观测到化石来源碳在冬季对液相二次有机气溶胶形成的巨大贡献。   过去基于整体气溶胶组分的14C分析结果,大多认为有机气溶胶主要由生物质来源碳贡献。该研究表明,在中国典型城市,液相二次有机气溶胶分子可大量来源于化石燃料。这一认识对更好地模拟二次有机气溶胶生成、评价其气候和环境效应,以及更精准地控制空气污染,具有重要意义。   相关研究工作获得国家自然科学基金重点项目、“一带一路”科学组织联合研究专项项目等的支持。图1 研究区位置及采样活动中的后向气流轨迹、气溶胶光学厚度(AOD550)和气溶胶基础表征参数。图2 沿海背景和大陆气团中草酸的二维双碳同位素(δ13C、Δ14C/Fm)特征。
  • 北京形成“从农田到餐桌”的现代食品安全监控体系
    北京形成“从农田到餐桌”的现代食品安全监控体系,抽查65大类食品的43791个样本总体合格率达95% 北京市不断提升应急反应能力和市场控制能力,已初步形成了“从农田到餐桌”的全程食品安全监控体系。今年上半年,全市共监测抽查65大类食品的43791个样本,总体合格率达95%。其中列入国民经济和社会发展指标的大米、小麦粉、食用植物油、蔬菜、猪肉和豆制品等六类食品的合格率达97.18%。    据北京市政府食品安全办公室主任张志宽介绍,早在2000年,北京市就启动了食用农产品安全生产体系建设工程。2003年,北京市成立了由工商、卫生、商务、质监、农业等15个部门组成的北京市食品安全领导小组,建立了联动机制,负责全市食品质量安全工作的监督协调。    目前,北京市建立了蔬菜、水产、鲜肉、豆制品、调味品等25个大类食品的市场准入制度。全市21家大型农副产品批发市场全部与大型现代化屠宰企业和无公害蔬菜基地签订了“场厂挂钩”定向经营协议,378家零售市场全部与农副产品批发市场签订了“批零挂钩”协议。进入北京市场销售的水产品、蔬菜,必须提交检测报告和产地证明。    占北京蔬菜批发量三分之二的新发地农副产品批发市场常务副总经理顾兆学告诉记者,进入市场的蔬菜需进行电子信息登记,查询有无“绿色”标识和产品检测证明。市场还利用快速检测仪对蔬菜农药残留等随机抽检,发现问题及时处理。进入市场的鲜肉,市场配有IC卡,在屠宰、零售等各个环节层层加载信息,并加贴条形码,杜绝来源不明、私屠乱宰的鲜肉上市销售。    为确保奥运食品安全,北京市成立了奥运食品安全专家委员会,制定了奥运食品安全标准,构建了奥运食品安全检测体系。目前,北京已确定了10大类345个品种的奥运食品安全主体标准。对奥运食品供应商、赞助商、定点供应企业及物流配送中心,制定了专门的食品安全监控方案,从生产源头、产品加工、物流配送到供货的全过程进行持续监控。至今,已有6800个食品样本的检测结果被录入奥运食品安全监控数据库。    据北京市消费者协会今年初开展的问卷调查,消费者对北京食品安全监管工作表示满意和基本满意的占94%,对北京食品市场感觉放心和基本放心的占90%。
  • 吉林大学在嫦娥五号月壤样品中首次发现月球天然形成的少层石墨烯,TESCAN联用电镜发挥关键作用
    吉林大学在嫦娥五号月壤样品中首次发现月球天然形成的少层石墨烯,TESCAN联用电镜发挥关键作用2024年6月23日,吉林大学在嫦娥五号月壤样品中首次发现月球天然形成的少层石墨烯,成为国内外媒体关注的焦点。TESCAN公司向其合作伙伴吉林大学电子显微镜中心表示诚挚祝贺。此次研究中,TESCAN ALL-IN-ONE 综合微分析系统发挥了关键作用,展现了TESCAN以先进设备助力科研,推动科技进步的坚定承诺。----------以下文章来源于人民网 - 吉林频道。----------人民网长春6月23日电 近日,吉林大学邹猛教授、张伟教授、李秀娟正高级工程师及中国科学院金属研究所任文才研究员等,通过对嫦娥五号钻采岩屑月壤(No. CE5Z0806YJYX004)的观察分析,首次发现天然形成的少层石墨烯。相关研究为月球的地质活动和演变历史以及月球的环境特点提供了新见解,拓宽了人们对月壤复杂矿物组成的认知,为月球的原位资源利用提供了重要信息及线索。研究成果以“Discovery of Natural Few-Layer Graphene on the Moon”为题,于6月17日发表在National Science Review期刊上。CE-5月壤样品中天然石墨烯的先进电子显微结构表征和谱学分析。(图片来源:吉林大学)过往报道指出,通过观测月球的全球碳离子通量,科研人员认为月球上存在原生碳,利用月球样品的表征研究来揭示原生碳相的晶体结构是可行的。石墨烯以其新奇的物理现象和非凡的特性,在包括行星和空间科学在内的广泛领域发挥着越来越重要的作用。据估计,星际碳总量中约1.9%是以石墨烯的形式存在,其形态和性质由特定的形成过程决定,因此天然石墨烯的组成和结构特征将为星体的地质演化和月球的原位资源利用提供重要的参考和信息。少层石墨烯在月球上可能形成过程(图片来源:吉林大学)在该项研究中,科研团队采用电镜—拉曼联用技术,在月壤样品含碳量相对较高的位置采集了拉曼光谱,确认了月壤样品中石墨碳的结晶质量相对较高。值得注意的是,月壤样品中存在碳的区域含有铁化合物,这与石墨烯的形成密切相关。通过扫描电子显微成像、透射电子显微成像、冷冻条件下球差电镜的高角环形暗场像和高分辨像、能谱和电子能量损失谱、飞行二次质谱等多种表征技术的综合运用及测试结果的多方面严谨比对分析,探究并证实了月壤样品中检测到的石墨碳是少层石墨烯(2—7层),并提出少层石墨烯和石墨碳的形成可能源于太阳风和月球早期的火山喷发共同诱导的矿物催化进程。(曲家伟)(责编:李洋、谢龙)-------- 原文完 ---------吉林大学电子显微镜中心-TESCAN中国联合实验室简介该实验室于2021年3月31日正式揭牌,配备了TESCAN公司提供的高端电子显微镜设备,旨在推动科学研究和技术创新。目前已配备TESCAN各类电镜有:ALL-IN-ONE综合为分析系统、AMBER X 氙离子双束电镜、CLARA超高分辨扫描电镜、MIRA 场发射扫描电镜、VEGA 钨灯丝扫描电镜。作为东北地区首个此类实验室,它不仅为吉林大学的科研人员提供了先进的研究工具,也成为促进地区科技发展的重要平台。联合实验室的成立,体现了校企合作的深度与广度,为双方在电子显微镜领域的研究与应用开辟了新的篇章。● 校企合作再添新篇章 | 吉林大学电子显微镜中心-TESCAN中国联合实验室成立 点击阅读● 【喜报】东北首台“ALL IN ONE” 综合微分析系统落户吉林大学电镜中心 ► 点击阅读TESCAN 联用技术TESCAN ALL-IN-ONE 综合为分析系统,在常规的SEM系统上,增加电镜与拉曼(Raman)、飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)和原子力显微镜(AFM)等多种表征系统,可以极大的提升扫描电镜系统的原位综合分析能力,做到所见即所得。随着国际和国内客户科研成果的不断涌现,ALL-IN-ONE的理念已经被广大老师认同,应用前景越来越广泛。更多案例更多ALL-IN-ONE案例, 6月26日上午10点在第十届电子显微学网络会(iCEM 2024)上, 由TESCAN应用专家李景为您分享《TESCAN电镜在材料领域的最新应用》。长按识码 免费报名扫码直接报名,或点击下方邀请函了解详情:● 网络会议 | 提升原位综合分析能力,TESCAN联用电镜应用分享@iCEM2024 ► 点击阅读
  • 微纳3D打印结合二次翻模形成的微柱在磁场作用下实现定向可控变形
    北京理工大学宇航学院的陈少华教授课题组柴泽博士,近日在知名期刊《Soft Matter》发表了一篇高质量文章“Controllabledirectional deformation of micro-pillars actuated by a magnetic field”。研究人员在实验过程中使用了深圳摩方材料科技有限公司微尺度3D打印设备S140,该设备具有10um精度的分辨率,94*52*45mm大小的三维加工尺寸。基于该设备加工了阵列的微柱结构,通过PDMS二次倒模形成含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列,通过磁场控制来研究微柱变形,进而研究可逆粘附、可控润湿性和方向性表面输运等特殊功能性表面的设计和研究。微柱阵列(BMF nanoArch® S140 GR resin)填充磁性颗粒的柔性微柱阵列的制备工艺如图(a)所示,先通过深圳摩方(BMF)10μm精度的微立体光固化3D打印机S140打印出微米级别的微柱阵列,再倒模出纯PDMS孔洞模具,最后二次倒模获得含有磁性颗粒的PDMS微柱阵列;(b)PDMS模具的SEM图像,该模具的孔的大小与3D打印的微柱的大小相同;(c-d)从顶视图(c)和侧视图(d)观察的磁性颗粒填充的微柱阵列的SEM图像;(e)单根微柱;(f)夹角为90°时,永磁铁和微柱阵列表面之间具有不同距离的微柱变形形态;(g)距离一定时,磁体围绕固定微柱样品以半圆形旋转,微柱的变形形态。众所周知,可以通过改变微结构表面的形貌来设计特殊的表面功能。本文提出了一种通过旋转磁场控制微柱阵列方向变形的简单有效的方法。每个微柱的大变形可以通过磁场强度和方向来调整。当磁场强度固定时,微柱的变形方向由磁场方向控制。当确定磁场方向时,微柱的挠度随磁场强度的增加而增加。根据最小势能原理,进一步建立了揭示微柱大变形机理的理论模型。从理论上预测变形柱的形态与实验结果非常吻合。目前的实验技术和理论结果有利于典型功能性表面的设计和制备。例如,通过外场精准控制表面微结构的变形,实现目标表面界面粘附性和液体浸润性的可连续性调控,以及呈现梯度变化。为实现仿生壁虎脚设计,微纳器件转印,生物医学微液滴混合及方向性输运等提供技术支持。BMF nanoArch® S140System
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