放射性核素示踪技术在碳纳米颗粒生物效应研究中的应用

纳米材料缺少特异的检测和分析手段,因此,放射性核素标记和示踪技术在研究纳米颗粒与生命体相互作用中发挥着重要作用。本文综合介绍了放射性示踪技术在碳纳米颗粒(富勒烯、碳纳米管和纳米碳黑)与整体动物和哺乳动物细胞相互作用研究中的应用概况,列举了实验得到的关于吸收、分布、代谢和排泄资料,以及这些资料对于碳纳米材料在药物研制和纳米材料的生物安全性研究中的作用和意义。最后,根据碳纳米颗粒的奇异特性,分析了放射性核素示踪技术相对于荧光标记技术的优越性,指出核素标记和示踪技术在纳米科技与生命科学交叉领域研究中的应用前景。

上海市大气颗粒物中水溶性离子的粒径分布特征

分析了上海市嘉定区不同粒径的大气颗粒物中9种水溶性离子(SO42-、NO3-、NH4+、K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、F-)的分布特征.结果显示,SO42-、NO3-和NH4+含量很高,占9种离子总和的65%～81%.颗粒物的C/A值平均为1.08,说明颗粒物呈中性,略偏碱,这可能与缺少碳酸根等的测定有关.<1.5μm颗粒物中的离子占所有粒径段离子的52%～87%,表明离子主要集中在细颗粒物中.NH4+、K+呈单峰分布,峰值出现在<0.95μm的颗粒段;SO42-、NO3-、Ca2+、Cl-呈双峰分布,峰值分别出现在<0.95μm和3.0～7.2μm的粒径段,其中SO42-、NO3-的较高峰出现在<0.95μm的细颗粒段,Ca2+的较高峰出现在>3.0μm的颗粒段,Cl-则两峰高度相当;既有双峰分布又有单峰分布的离子是Na+、Mg2+和F-,3种离子的较高峰出现在>3.0μm的颗粒段.离子粒径分布与采样期间的气象条件、离子的形成机制和来源有关.

太仓大气细颗粒物的粒径分布及来源分析

超大城市大气环境日益改善的同时,其周边卫星城市的大气环境将逐步得到关注。利用静电低压撞击器(ELPI)在线测量上海周边卫星城市太仓大气细颗粒物(PM2.5)粒子数浓度和质量浓度的粒径分布;结合太仓大气PM2.5样品中Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd和Pb等15种元素的浓度,计算元素的富集因子,分析了太仓大气PM2.5的主要来源。太仓大气PM2.5样品的粒子数浓度呈单峰结构,质量浓度呈双峰结构;粒子数浓度和质量浓度均为晚间高于白天。太仓大气PM2.5样品中除Se外的其余14种元素浓度均低于同时期上海市嘉定区、南京、杭州等周边城区的相应值,但Ca、Ti、V、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr和Pb的富集因子却大于同时期这些周边城区的相应值。源分析表明,太仓大气PM2.5受城市建设和工业加工企业等的影响较为严重。

上海市大气颗粒物与能见度的关系

大气能见度成为当前区域大气环境研究的重要指标,不同粒径的颗粒物对能见度的影响有显著的区别。在线连续监测了2008年11月—2009年1月上海市嘉定区不同粒径大气颗粒物质量浓度和粒子数浓度的日变化,同步收集了相同区域空气水平能见度的数据。比较不同粒径大气颗粒物质量浓度与空气水平能见度和颗粒物消光系数的相关性。结果表明:中值粒径为0.4μm和0.65μm的大气颗粒物对上海嘉定空气水平能见度的影响最显著;中值粒径为0.17、0.26、0.40μm和0.65μm的大气颗粒物对颗粒物的消光系数影响较大。该相关系数的分布趋势与各种组分(SO42-、NO3-、NH4+、OC和EC)的粒径分布十分一致,证明了这5种组分是影响大气颗粒物消光系数的重要原因。

结合XANES和IC技术测量大气颗粒物中硫的形态分布及其含量

结合XANES和IC技术定量分析大气颗粒物中硫的含量及其形态分布。先通过硫的K边XANES分析得到样中硫元素的价态分布,从而得各价态硫的相对含量(原子数比值);再用IC技术测量其中可溶性SO42–的绝对含量,近似得到+6价硫的绝对含量;最后反推出硫元素的总含量及各个价态分布。结果表明,上海沿海地区大气颗粒物PM2.5中的含硫化合物主要为硫酸根(约90%),还有少量的磺酸类物质(4.8%–6.5%)和有机硫化物(0%–6.8%)等;硫元素总含量为3.60–6.38μg.m3。磺酸类物质普遍存在于PM2.5颗粒物中。

低能碳原子通过单壁碳纳米管的计算机模拟研究

利用分子动力学(MD)模拟对低能碳原子通过单壁碳纳米管的运动轨迹进行了研究。通过改变不同的入射条件,得出粒子在横向平面和三维空间中的运动轨迹,结果表明:在满足一定的入射条件时,粒子在单壁碳纳米管中作受制约的运动或作折线或作螺旋线式的运动。

SiGe/Si(100)外延薄膜材料的应变表征研究

如何表征SiGe/Si异质外延薄膜中的应变对提升SiGe器件的性能至关重要。本文详细介绍了卢瑟福背散射/沟道效应(RBS/C)、高分辨率X射线衍射(HRXRD)和拉曼(Raman)谱等技术表征SiGe薄膜中应变的原理。通过这些实验技术,研究了SiGe/Si外延薄膜在氧气和惰性气体氛围下高温退火前后应变弛豫及离子注入Si衬底上外延生长的SiGe薄膜应变状态。

杭州市大气颗粒物浓度及组分的粒径分布

分别于2008年11月及2009年4～5月及10月采集了杭州大气颗粒物样本,测定了杭州市大气颗粒物及其化学组分[元素碳(EC)/有机碳(OC)、11种水溶性离子、20种元素]的浓度,并研究了其粒径分布特征.结果表明,杭州市大气颗粒物质量浓度、EC和OC的质量浓度、9种离子(SO42-、NO3-、K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、NO2-、F-)浓度的粒径分布均显双峰结构,峰值分别出现在<0.49μm的细粒径段与3.00～7.20μm的粗粒径段;OC、EC、SO42-、NO3-、NH4+以及主要来自人为源的元素(Cu、Zn、As、Se、Sb、Cd)主要集中在<3.0μm的细颗粒物中;杭州市大气细颗粒物中二次污染严重,细颗粒物主要受工业、交通等人为源影响.

高架桥对街道峡谷内大气颗粒物输运的影响

随着我国城市汽车保有量的迅速攀升,城市中心区域的空气质量与生态环境急剧恶化.利用计算流体力学(CFD)数值模拟,研究了3种H/W(街道建筑物高度/峡谷宽度)下高架桥对街道峡谷内颗粒物扩散的影响.建立了街道峡谷内机动车尾气中颗粒物扩散模型,并给出了边界条件.采用标准k-ε模型与离散相模型对街道峡谷内部气流运动、颗粒物扩散及浓度分布进行了模拟计算,并计算了高架桥对风场及颗粒物扩散的影响.结果表明:H/W越大,街道峡谷内颗粒物浓度越高,同时颗粒物平均滞留时间越长.相对于没有高架桥的街道峡谷,高架桥附近区域风场变化明显,但对建筑物墙壁、地面及峡谷顶层处影响较小.街道峡谷内存在高架桥时,在墙壁较低处颗粒物浓度增加.

隧道大气细颗粒物及其元素的粒径分布特征

对比研究了隧道和大气环境中不同粒径细颗粒物(切割粒径分别为0.03,0.06,0.108,0.17,0.26,0.40,0.65,1.0,1.6和2.5μm)中S,K,Ca,Ti,Mn,Fe,Zn,Pb,Al,Si,Cu和V等12种痕量元素的浓度.结果表明:隧道中不同粒径细颗粒物的数浓度和质量浓度在上下班高峰时段出现明显峰值,且隧道细颗粒物在0.108μm粒径处的数浓度和在2.5μm粒径处的质量浓度分别是大气环境对照值的15.2和40.0倍;在隧道传输过程中质量浓度增加的痕量元素有Si,Ca,Fe,Al,Ti,Zn,Mn,Cu和V,减小的有S,Pb,Zn和K;地壳元素(Si,Ca,Fe,Al和Ti)的质量浓度总和占隧道细颗粒物中痕量元素质量浓度总和的87%,表明土壤扬尘仍是隧道大气细颗粒物的主要来源.