人工纳米材料对典型生物的毒性效应研究进展

纳米科技的快速发展及纳米材料的广泛应用导致纳米材料不可避免地释放到环境中。进入环境中的纳米材料可能会对环境中的许多物种,包括从微生物到更复杂的生物体及生物种群和群落,产生毒性作用,甚至会通过食物链传递,给生态系统带来潜在的危险。因此,纳米生态毒理学的研究引起了人们的高度重视。系统评述了纳米生态毒性的主要影响因素,以及纳米材料对单一生物(微生物、藻类、大型溞和鱼)、经食物链传递、在种群和群落水平上的生物毒性效应和纳米材料与环境中其他污染物结合产生的复合效应,最后在总结目前研究现状的基础之上,提出了纳米材料生态毒性效应还需深入研究的若干方面。     

纳米材料的生物负效应研究进展

将纳米材料作用对象分为陆生生物、水生生物和细菌3类,总结常见纳米材料如碳纳米管、富勒烯、量子点、二氧化钛、纳米铁材料和纳米铝材料等生物负效应的最新研究成果,并对纳米材料安全性研究的发展方向进行展望.纳米材料安全性研究还需要加强分子水平上生物致毒效应的研究;应深入研究纳米材料的毒性机制;积极开展纳米毒性消除的化学与物理研究;研究有关纳米材料的危害评价和表征;研究纳米材料在环境和生物链中的迁移过程、持续时间、形态转化和再循环等的影响因素.     

纳米材料毒理学和安全性研究进展

通过文献调研和分析,为深入开展纳米材料毒理学和安全性研究提供基础理论和数据支持,综述了当前国内外纳米材料,主要包括碳纳米管、纳米Ti02、纳米铁粉、富勒烯(C60)等的生物体毒理学和人群流行病学研究进展;分析了可燃性纳米材料,主要包括纳米铝粉、铁粉、碳粉的安全性研究现状及趋势,强调了进一步开展安全性研究的必要性.最后阐述了目前纳米材料研究工作存在的问题,并建议相关研究机构和科研院所今后可开展的研究工作.     

金属和氧化物纳米颗粒对细菌毒性的研究进展

阐述了纳米颗粒的组分、尺寸、形状和表面电荷等性质与毒性的关系,介绍了纳米颗粒对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的毒性差异,指出了分散介质、暴露方式等毒性试验条件对纳米颗粒细菌毒性的影响,讨论了纳米颗粒对细菌毒性的可能机制,如氧化损伤、破坏细胞壁、作用于蛋白和核酸以及释放出金属离子等。针对目前纳米毒性研究尚处于起步阶段的现状,提出了建立纳米材料的毒性评价方法,加强从分子生物学水平开展对毒性机制的研究等建议。     

ASTM发布新的纳米粒子跟踪和测量标准

最近,AST纳米技术委员会E56制定了2项新的标准,将为纳米材料测量领域的各类用户提供帮助。第一项标准是:ASTME2834《利用纳米粒子跟踪分析法(NTA),测量悬浮纳米材料粒子尺寸分布指南》;第二项标准是:ASTME2859《利用原子力显微镜法(AFM)测量纳米粒子     

纳米二氧化钛对肺部损伤研究进展

随着纳米技术的不断发展,纳米材料被广泛地应用于工业、农业、食品和医药卫生等领域.一些原本无毒或低毒的材料,当粒径达到纳米级时,毒性明显增强.纳米二氧化钛广泛应用于化妆品和工业产品中,它对生物系统的影响受到了世界广泛的关注.目前就纳米二氧化钛整体和体外生物效应或安全性已经进行了大量的研究.本文围绕纳米二氧化钛对肺部损伤的研究进展及挑战进行综述.认为纳米二氧化钛粒径与损伤之间的关系还不十分明确,今后还需进一步探索纳米材料与生物分子、细胞的相互作用及其过程.     

纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性研究

纳米金属氧化物因其独特的性质被应用于很多工业领域,其本身所带来的环境安全问题已受到众多学者的关注。测定了16种纳米金属氧化物对羊角月牙藻的毒性效应。结果表明,不同纳米材料对羊角月牙藻生长的96 h半最大效应浓度(EC50)从大到小为ZnO、Pr6O11、Sm2O3、Nd2O3、Co3O4、CeO2、Fe3O4、SnO2、α-Fe2O3、CuO、Cr2O3、γ-Fe2O3、NiO、TiO2、WO3、ZrO2。除Sm2O3、CeO2、SnO2、TiO2和ZrO2外,比较其他11种纳米物质对羊角月牙藻和明亮发光杆菌的毒性效应,发现供试化合物对这两类生物的毒性效应之间存在较好的种间替代关系。同时比较了这两种受试生物间的毒性差异,它们对供试纳米金属氧化物颗粒的敏感性不同,羊角月牙藻对纳米金属氧化物更为敏感,因而提出光照和溶出离子可能是引起纳米金属氧化物对藻和发光菌产生毒性差异的影响因子。     

纳米颗粒职业暴露评价的检测技术

在纳米技术飞速发展的今天,纳米材料和纳米材料产品的应用越来越广泛。例如,纳米材料在润滑油、塑料、橡胶、油墨、化妆品等产品中作为添加剂,改善产品的性能。然而,纳米材料走进人们生活、造福人类的同时也带来了安全健康风险。大量国内外研究结果表明,纳米材料的生物安全性不容忽视,纳米颗粒可能导致肺、心血管,甚至神经系统方面的损伤。因此,作业场所纳米颗粒的职业暴露风险评估显得十分重要,根据评估结果采取可行的职业卫生防护措施,减少纳米材料可能带来的健康危害。     

纳米材料职业健康危害风险及其防控对策研究现状

正1纳米材料及健康危害风险工程纳米颗粒是人工生产的具有某种特性和(或)具有特殊化学成分纳米颗粒。目前工程纳米材料已经广泛应用到医药工业、染料、涂料、食品、化妆品、环境污染治理等传统或新兴产业中。根据美国国家纳米技术发展计划的预测,到2015年,纳米技术所带动的经济产值可达3.1万亿美元;全球纳米相关产业从业人员将达200万人。我国将纳米材料产业为战略新兴产业,2007年在苏州建立了国家级纳米生物科技园"苏州纳米科技     

纳米级防火材料的防火性能分析

正纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级(1~100nm)的材料或由他们作为基本单元的材料,它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。纳米材料具有多种特点,这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。作为21世纪极被看好的新兴科学技术,纳米材料在消防领域也有其不可替代的功能:加入纳米技术的防火涂料,能够提高涂层的防火和耐火     

Flame propagation through dust clouds of nano and micron scale aluminum particles

Temperature measurement on propagating flame and minimum explosible concentration are investigated. The dust explosion experiments of nano-particle dust clouds exhibit higher temperature gradient in preheat zone and lower MEC than those of micron particle dust clouds. A heterogeneous model is proposed to describe the oxidation process under two extreme conditions: whether the alumina film is involved in the reaction or not. The new methodology allows the estimation of oxidation kinetics of growing alumina. For micron particle, the model clarifies that the activation energy which has been wrongly considered to be for aluminum oxidation should be for lattice diffusion, and the initial reaction rate is proved to be dominated by the diffusion rate of oxygen through alumina shell as diffusion controlled reaction. For nano-particle, the model explained that why the reported activation energy shows significantly lower than that for micron particle, due to initially ignorable alumina film or considered as kinetically controlled reaction. However, as reaction occurs and alumina builds up on the surface, the interference of alumina somewhat increases the activation energy.     

基于动态实验的玻璃钢原油管道结垢规律研究

为了研究玻璃钢管道在原油输送过程中的结垢问题,通过搅拌实验的方法对玻璃钢管道内的结垢情况进行了模拟实验,并运用Origin8.0绘图软件拟合得到了基于油品温度、流量以及流动距离的玻璃钢管道原油输送结垢计算公式;采用VB6.0编程语言,对所研究的内容及公式进行编程,通过与新疆HK玻璃钢管线现场清管运行参数对比,对结垢计算公式进行了修正。结果表明:由该程序计算所得玻璃钢管线结垢量情况以及不同位置在不同流量下的结构速率与实验结果吻合,因此,所编程序计算结果能够有效地为玻璃钢管线现场清管周期的确定提供理论依据。     

制药直排废水和处理后废水对不同营养级别水生生物的毒性

以沈阳市某制药厂制药废水为研究对象,比较制药废水对不同营养级别水生生物的毒性效应,并评估水处理过程对毒性的削减效率。结果表明,制药直排废水和处理过程中各工艺出水对斑马鱼、大型蚤的毒性单位(TU)在1.2~2.9,对斜生栅藻、发光细菌无明显生长抑制和发光抑制效应;进水、水解和好氧过程的草履虫毒性TU在1.2~1.5。生物对制药废水毒性反应的灵敏性从高到低依次为斑马鱼、大型蚤、草履虫、明亮发光杆菌和斜生栅藻。该制药废水经水解酸化-好氧法处理后,水质达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》,但出水仍对大型蚤和斑马鱼产生急性毒性作用。理化指标(COD、BOD_5、NH_3-N)与毒性指标值无显著相关性,毒性去除率低于理化指标去除率。制药废水的毒性随生物营养级别升高而增强,表明其对高等生物具有潜在危害。     

基于API 581的燃烧与爆炸后果分析方法研究

为了研究基于风险的检验（RBI）中燃烧、爆炸后果分析方法在实际应用中的效果,以API 581为基础,介绍了Level 1分析法、Level 2分析法及分析流程;然后,以油气分离器为例,根据API 581推荐的Level 1分析法编写VB程序,计算后果面积,采用PHAST软件计算Level 2分析法的后果面积;对比分析两种方法的计算结果,以及二者计算准确性的主要影响因素。研究结果表明:Level 1法比Level 2法简单,但其计算准确性较低;后果面积计算准确性的主要影响因素包括潜在泄漏质量、能量调整系数和液相后果计算面积公式选用等;应用时应兼顾两种方法的计算精度和经济效益,并选取合适的分析方法。     

毒气泄漏扩散风险的参数不确定性分析

有毒气体泄漏扩散受很多不确定性因素的影响,为了分析和评估影响毒气泄漏扩散的风速和泄漏速率的变化和不确定性,采用蒙特卡罗模拟和基于Wilks公式容许限的非参数统计法,通过抽样计算得到“95/95准则”下的毒气泄漏扩散地面浓度分布,计算了有毒气体泄漏扩散的不同风险等级的影响范围和风险概率曲线。以氨气泄漏事故为例进行实例分析,结果表明,相对于以确定性参数得出的氨气泄漏扩散浓度分布,引入参数的不确定性评估,更能贴合泄漏现场存在不确定性因素的实际情况,更有利于人员的安全和应急疏散管理。     

基于电磁波传播的采空区AMT探测与异常快速圈定*——以云南东川烂泥坪铜矿区为例

为了研究电磁波的传播在采空区界面上发生反射和透射后对音频大地电磁测深（简称AMT）勘探的影响,模拟采空区推导出基于4层介质模型的阻抗计算公式。经过计算分析,采空区会引起AMT的电阻率和阻抗参数在高频段出现震荡,可利用高值异常波动来定性判断采空区。根据东川烂泥坪铜矿已知采空区的AMT探测资料,采空区引起视电阻率和阻抗在15~30 kHz频段出现高值异常,相对于视电阻率资料,阻抗对异常的反映更明显。提出采用阻抗平均法和最大阻抗法计算相对偏差,通过高值异常对采空区进行快速圈定。研究结果表明:2种方法得到的结果较为相似,基本符合实际采空区的分布情况,而最大阻抗法更适合采空区AMT探测使用。     

基于有限元分析的X80高钢级管道剩余强度计算公式构建

为了更加精确地计算X80高钢级管道剩余强度,以有限元分析理论基础为依据,采用ANSYS WORKBENCH软件对含腐蚀缺陷的X80高钢级管道进行仿真模拟。基于X80高钢级管道有限元模型计算结果,选用1stOpt软件,用拟合的方法构建出以腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷深度、管径、壁厚等因素为变量的X80高钢级管道剩余强度计算公式,将拟合公式与PCORRC,DNV RP-F101和LPC-1等3种评价方法的准确性进行对比、验证和分析。结果表明:拟合公式的误差较小,具有较好的适用性。研究结果对改进现有评价方法具有参考作用。     

室内人员疏散时间快速预测模型研究*

为准确快速估算室内人员疏散时间,基于传统Togawa模型,提出1种基于出口处人员流动速率的室内人员疏散时间快速预测模型,并利用Pathfinder软件模拟某房间人员疏散过程,对比快速预测模型与传统Togawa经验公式计算结果。结果表明:快速预测模型计算量少,可获得更多更精确人员疏散信息。研究结果可为室内人员疏散提供理论支撑。     

Locating the gas leakage source in the atmosphere using the dispersion wave method

A new and simple method for locating emission source was proposed in this work based on gas dynamic dispersion information. The simulation of the unsteady state dispersion of leakage gas emission from the geosequestration project showed that the transportation process of emission gases in the atmosphere is similar to wave propagation, and the time parameter of the dispersion wave is linearly related to the downwind distance. Therefore, monitoring the dispersion wave at different downwind positions can be used to estimate the leakage source position. An estimation formula for locating emission sources was derived. First, an estimation formula for locating emission sources was derived under some initial assumptions. Then, the deviation of the location formula was investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model and analytic solution to get the offset distance under different conditions. The results showed that the average distance is stable for a certain atmosphere and terrestrial conditions. This method needs no more than 3 sensors’ dynamic information to locate the emission source, and hence it is highly useful for conditions with limited sensors. A numerical test demonstrated that the absolute error of the source estimation is within the range of 1–30 m. Finally, experimental tests were conducted to verify the feasibility of the source location with dispersion waves. Therefore, the dispersion wave monitor is a potentially simple and feasible way to estimate the source location for gas emission event management with limited sensors in the process industries.