阿克苏、连云港和淮安城市居民头发中氢、氧稳定同位素比值差异研究

人类头发中氢、氧稳定同位素比值（δ²H、δ¹⁸O）与其生活的地理位置具有相关性。为考察不同城市常住居民头发中δ²H、δ¹⁸O的差异性,本研究选择了西部的阿克苏和东部沿海的连云港、淮安3个城市常住居民的头发样本为研究对象,利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪（EA-IRMS）进行氢、氧稳定同位素比值检验,采用Bayes算法对检验结果进行判别分析。同时,采用波长扫描光腔衰荡光谱仪对3个城市的居民饮用水进行氢、氧稳定同位素比值检验,分析居民头发与其饮用水中氢、氧稳定同位素比值的相关性。结果表明：阿克苏与连云港、淮安的常住居民头发中氢、氧稳定同位素比值差异显著（P<0.05）;连云港与淮安的差异不显著（P>0.05）。Bayes判别分析结果表明：阿克苏与连云港、淮安的检测结果能够实现较好的区分,而连云港与淮安的区分效果较差;利用δ²H和δ¹⁸O共同作为判别因子的判别准确率高于单独使用δ¹⁸O或δ²H。3个城市常住居民头发与其饮用水中氢、氧稳定同位素比值具有相关性（δ²H：r=0.933;δ¹⁸O：r=0.998）。     

离线平衡法与GC-IRMS联用测定水中δ18O

水中氧稳定同位素比值（δ¹⁸O）测定在研究地球水圈循环和鉴别食品真实性领域具有重要作用,准确、方便的分析技术是进行上述研究的基础保障。本工作建立了气相色谱-稳定同位素比值质谱（GC-IRMS）联用,离线同位素交换平衡测定水中δ¹⁸O的方法,并考察了进样针记忆效应及稳定性、反应瓶密封性、充气装置稳定性和交换平衡条件对水中δ¹⁸O的影响。该方法所分析的水中δ¹⁸O的标准偏差为0.1‰,相同水样的分析结果与GasBench II-IRMS法具有良好的相关性,目前该技术已获得欧洲同位素分析实验室的认可。     

分析温室气体及CO2碳同位素比值的傅里叶变换红外光谱仪

改进了傅里叶变换红外分析仪（FTIR）的硬件设计以实现温室气体及CO₂碳同位素比值的多组分、高精度、连续自动测量。首先,对FTIR分析仪测量系统进行了设计和理论分析,引入了温度和压力监控系统以及全密封气路干燥系统。然后,讨论了光谱的定量分析过程。最后,设计了标准气体对比测量实验。实验结果表明：分析仪测量CH₄,CO,CO₂和δ¹³CO₂值的标准偏差分别为0.01×10^-6,0.011×10^-6,0.239×10^-6和0.572‰,与常规FTIR测量系统相比,其检测的标准不确定度分别提高了6.3,8.45,10.54和14.73倍,其系统误差分别提高了2.88,1.93,4.67和4.66倍;对比分析仪与同位素质谱仪对δ¹³CO₂值的测量结果,标准偏差分别为0.572‰和0.171‰,二者测量的标准不确定度相近。所设计的温室气体及CO₂碳同位素比值FTIR分析仪能够满足多组分、高精度、连续自动测量的需要。     

同位素比值质谱与激光吸收光谱分析水中氢氧同位素方法的比较

氢氧稳定同位素在研究地球水循环过程中发挥着重要作用。本研究采用激光光谱法和高温热转换元素-同位素比值质谱法测定水样中氢同位素,采用激光光谱法和CO₂-H₂O平衡-同位素比值质谱法测定水样中氧同位素。结果表明：使用原理不同的两种方法测定地下水、海水和大气降水样品,测定的δ²H和δ¹⁸O值的精密度与准确度相当,激光光谱法以其快速高效、低成本、样品用量少占有优势;但使用这两种方法测定土壤抽提水样品时,激光光谱法测定δ¹⁸O值与真值的偏差为0.34‰,而质谱法测定的偏差小于0.10‰;激光光谱法测定δ2H值与真值的偏差为2.3‰,而质谱法测定的偏差小于0.6‰,说明质谱法的结果明显优于激光光谱法。     

SiO2-镍铁基复合析氧催化剂研制

近年来，电催化制氢析氧反应在清洁能源生产和高效储能方面倍受关注。镍铁基化合物资源丰富，价格低廉，具有优异的催化性能，被广泛用作电解水OER催化剂。为提高镍铁基催化剂的活性和稳定性，以泡沫镍金属片作为导电基底材料，用水热合成的方法在其表面原位合成镍铁基析氧催化剂本体，然后在其上制作SiO₂膜层材料，得到SiO₂-镍铁基复合析氧催化剂。采用CH660E电化学工作站对催化剂进行电化学测试，发现S2催化剂优于其他催化剂的析氧反应活性，过电位η10达到230 mV,比对照组S0降低17.8%,稳定电流密度提高了110.45%,达到15.3 mA/cm²,转移电阻值降低16%。通过SEM形貌观察，EDS元素分析，HR-TEM观察其表面形态，研究了这种SiO₂-镍铁基复合析氧催化剂表面材料形态及分布对其电催化性能的影响。     

国外动态

氧传感器在工业上的应用氧传感器是化学传感器的一种。它主要由固体电解质(ZrO_2-MgO和ZrO_2-CaO系氧化物)及两侧的白金电极等组成。当两电极处于不同氧分压P_O_2~I、P_O_2~I下,氧化物中的氧能离子化成O~(2-)离子移动。如同干电池一样氧化物两侧就产生电动势E,实验求得:     

铈锆储氧材料在浓差型汽车氧传感器中的应用研究

传统浓差型汽车氧传感器在结构上必须有连通大气的空气通道以提供恒定的氧分压,使得其制作工艺复杂、成本高、不便于微型化。文章提出利用铈基储氧材料的储氧特性,使其作为固态氧分压参考层,来制备一种新型的用于监测汽车尾气排放的氧浓差型氧传感器。研究利用添加锆形成铈锆复合固溶体氧化物(CZO)来改善氧化铈氧储能力(OSC),采用共沉淀法制备了CZO体系储氧材料,研究了老化温度对其相结构、比表面积及氧储能力的影响,并对制作的传感器进行测试,结果显示:在空燃比为1附近电势发生突变,突变电势范围为520～-200mV,贫燃时输出电势为负,富燃时输出电势为正。     

20钢在油气田中CO2与H2S共存环境下的腐蚀行为及机理

利用高温高压动态反应釜模拟油气田CO₂和H₂S共存环境的实际工况,通过腐蚀试验分析了20钢在不同CO₂分压(0.01,0.05,0.21,0.50 MPa)和H₂S分压(0.000 3,0.003,0.01,0.05 MPa)下的腐蚀行为以及CO₂和H₂S分压对均匀腐蚀和点蚀的影响程度。结果表明：在H₂S分压为0.003 MPa条件下,当CO₂分压为0.01,0.05 MPa时,20钢主要发生均匀腐蚀,随着CO₂分压的继续增大,点蚀越来越严重;在CO₂分压为0.05 MPa条件下,当H₂S分压为0.000 3 MPa时,20钢表面腐蚀轻微,随着H₂S分压的增大,腐蚀加剧,但仍主要发生均匀腐蚀;H₂S和CO₂分压对20钢的均匀腐蚀速率和点蚀速率均具有十分显著的影响,H₂     

痕量铱同位素的负离子质谱分析方法研究

铱（Ir）同位素组成可作为理想的核燃料燃耗指示信息。提高Ir待测离子的电离效率,以获得足够强度且稳定的离子流是精确测量痕量Ir同位素组成的关键。因Ir电离电位较高,极难形成稳定的正离子,因此需采用负离子模式。本研究通过对比不同的灯丝材料、灯丝结构、涂样条件、电离温度等因素,建立并优化了Ir的负离子转化条件。通过采用Pt单带、Ba(OH)₂为发射剂涂样,并缓慢提高灯丝电流,50 ng的Ir电离效率可达9.8×10^-4。经氧同位素校正后,Ir涂样量10 ng以上的n(¹⁹¹Ir)/n(¹⁹³Ir)同位素比值与标准溶液的参考值在误差范围内一致,且相对标准偏差优于0.2%,能够满足痕量Ir同位素组成的测量精度要求。     

LA-BrF5-IRMS直连系统的δ^17O和δ^18O值测定

激光五氟化溴(即LA-BrF5)法已逐渐成为国际上一种快捷的硅酸盐矿物氧同位素提取方法，并部分地取代常规的BrF5法而应用于地质样品的氧同位素研究上。LA-BrF5法的最大优点是激光产生的高温能够在很短时间内使硅酸盐(包括氧化物)矿物氟化而使氧完全释放出来，因此对那些难熔矿物，如橄榄石、石榴子石、锆石等都是最有效的，     

方解石-白云石混合物碳、氧同位素组成的Gasbench-IRMS选择性酸提取法研究

砂岩中不同时期形成的碳酸盐胶结物的矿物组成、结构特征、碳氧同位素组成各不相同,利用胶结物中碳稳定同位素组成可指示成岩流体中碳的来源,用氧稳定同位素可估算其结晶时的温度和流体来源.为了获得砂岩胶结物中不同种类碳酸盐的碳氧同位素组成,一般采用离线式选择性酸提取法,分步提取并测试各自的碳、氧同位素组成.针对离线法过程繁琐、效...     

Gas transfer and hemolysis in an intravascular lung assist device using a PZT actuator

The purpose of this study was to investigate the effect of multiple mechanical forces in gas exchange and hemolysis in an intravascular lung assist device (IVLAD). Specific focus was given to the effect of membrane vibration. We designed the oscillatory type artificial lung assist device attached with a polyvinylidene fluoride sensor and a lead zirconate titanate (PZT) actuator (vibrator). Maximum oxygen transfer occurred at a frequency of 7 Hz for bovine blood and 35 Hz for distilled water. The normalized index of hemolysis oxygenator values for the circuit was 0.0014 g/mL for excitation of the PZT actuator with a sinusoidal 10-V wave and 0.0018 g/mL for a 50-V wave. The experiment results indicate effective performance in enhancing the gas transfer of the IVLAD. This novel hollow membrane filter IVLAD design demonstrates an acceptable level of gas exchange performance with an acceptable level of blood compatibility, and so it has potential as an implantable lung assist device for patients with acute respiratory distress syndrome.     

保护气体对高氮钢焊接熔滴过渡模式和气孔缺陷的影响研究

采用激光-电弧复合热源对8 mm厚的高氮钢板进行焊接试验,研究不同保护气体组成对焊缝形貌、熔滴过渡特征和气孔缺陷的影响。结果表明,采用纯氩做保护气体时,熔滴过渡模式以射流过渡为主,并伴有少量排斥过渡;保护气体成分为Ar+N₂混合气体时,熔滴过渡模式为短路过渡;保护气体成分为Ar+N₂+O₂混合气体时,熔滴过渡模式为射流过渡。保护气体的组成对焊缝气孔缺陷也存在一定的影响,保护气体为纯氩时,焊缝气孔率最大,其值为2.52%;保护气体为90% Ar+10% N₂时,气孔率最低,仅为0.16%;Ar+N₂中添加1%的O₂后,气孔率略有升高,但与纯氩时相比,气孔率仍下降明显。采用Ar+N₂+O₂三元混合气作为保护气体时,能够有效抑制焊缝内气孔数量,同时可以改善熔滴过渡模式,提高焊接过程稳定性。     

二次离子质谱测定珊瑚氧同位素的制靶技术评价

二次离子质谱是目前测定高精度珊瑚微区原位氧同位素组成的唯一技术手段。本实验从取样的厚度和深度两方面探讨了制靶技术对珊瑚氧同位素测定的影响。研究发现,切取珊瑚片的厚度从3 mm变化到5 mm时,珊瑚基体效应（IMF_coral）变化幅度为1.02‰;分析面距离传统方法（IRMS）取样面的深度从0 mm变化到3 mm时,IMF_coral变化幅度为0.7‰。实验表明,过厚的取样厚度会造成靶面较多气泡,影响珊瑚氧同位素测试;而取样深度的差异会导致时间效应和生命效应相互叠加,使珊瑚基体效应偏离正常值,对研究珊瑚基体效应的一般性规律造成明显的干扰。当取样厚度小于3 mm,取样深度与IRMS取样面保持一致时,IMF_coral为-2.75‰,该数值与前人的估算值（IMF_coral=-2.8‰）在误差范围内一致。因此,在制靶过程中,取样厚度不宜超过3 mm,取样深度应与IRMS取样面保持一致,可将制靶的影响降至最小,从而获得准确的珊瑚氧同位素分析的基体效应值,该结论可为推广二次离子质谱在珊瑚研究中的应用提供技术保障。     

多孔层的孔隙特性和各向异性对燃料电池瞬态性能的影响

燃料电池(Fuelcell,FC)与外部环境之间的传热和多孔层的传质均会影响FC内的水热气电状态,进而影响到催化层的电化学反应速率,从而显著影响其瞬态性能(Transient performance,TSP)。多孔层的孔隙特性和各向异性是影响其传热传质能力的关键因素,充分认识其对FC-TSP的影响规律,对于优化车载FC动力源的负载响应有重要意义。为此,综合考虑FC与外部环境动态热交换,内部水热气电等各物理性质的空间动态分布以及气、液和溶解相等多相时变转化关系,建立FC多相三维瞬态传质传热数值模型,以分析多孔层非均质性质对动态过程的影响。进一步,以电流密度的阶跃变化模拟动态负载,分析FC的电压,膜的水含量和温度,微孔层|催化层界面的氧浓度。结果表明,多孔层的孔径大小和分布及各向异性对FC的TSP有明显影响。另外,不同热条件对FC的内部物理量分布的影响较对TSP的影响更为显著。     

我国气体氧分析仪的研究现状

本文介绍了我国气体氧分析仪的应用领域、分类,详细描述了电化学原理氧分析器（电化学氧测定仪、原电池氧测定仪、氧化锆氧分析仪）和顺磁式原理氧分析仪的组成、原理、技术参数（测量范围、响应时间、示值误差、零点漂移、量程漂移、重复性等）,并且结合当前市场上普遍使用的仪器分别对百分含量氧分析仪和微量氧分析仪的国内外发展现状进行了比较。     

小型高性能质子转移反应飞行时间质谱仪的研制及其在呼吸气成分分析中的应用

研制可快速、在线分析挥发性有机物（volatile organic compounds, VOCs）的质谱仪器是现代气态有机质谱的重要发展方向。本研究自行研制了小型高性能质子转移反应飞行时间质谱仪（proton transfer reaction time of flight mass spectrometry, PTR-TOF MS）,仪器采用结构简单可靠的空心阴极放电源作为水蒸气电离源,以产生水合质子;线性漂移管作为分子离子反应管。该离子源产生的水合离子纯度高,为水合离子与VOCs的分子离子反应提供可控的反应条件。传输接口部分使用射频四极杆作为离子导向装置,以提高离子传输效率;配合小尺寸飞行时间质量分析器,兼顾仪器的灵敏度与分辨率。质子转移反应的测定原理使该仪器可以分析除少数烷烃外的绝大多数VOCs,同时分析过程不受空气组分的影响。分子离子峰为主的产物离子形式使谱图便于解析,适合高通量分析。测试结果表明,该仪器在m/z 115处全高半峰宽（full width half maximum, FWHM）分辨率优于2 500,对丙酮、苯、甲苯的检出限在6×10^-12~9.6×10^-11 mol/mol之间。将该仪器应用于人体呼吸气的成分分析,取得了良好的结果。     

植物油中甘油稳定碳同位素组成的测定

建立了气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱（GC-C-IRMS）法结合酯交换技术测定植物油中甘油的稳定碳同位素组成（δ¹³C）。样品溶于异辛烷后,在氢氧化钾-甲醇溶液中转化为甘油和脂肪酸甲酯,去除脂肪酸甲酯后用GC-C-IRMS法测定甘油的δ¹³C。结果表明,食用油中甘油δ¹³C的测定标准偏差为0.18‰,且酯交换过程不会导致甘油碳同位素分馏。通过分别测定玉米胚芽油、大豆油和玉米胚芽油与大豆油的混合植物油中甘油的δ¹³C值,并进行结果比较,表明甘油δ¹³C值与玉米胚芽油中大豆油的含量呈显著负相关（R²=0.98）,可通过测定甘油δ¹³C值验证大豆油掺入玉米胚芽油的比例。本方法前处理简单、测定结果准确,可用于食用油掺假的鉴定。     

光学元件清洗过程中同步辐射活化氧的研究

在同步辐射应用中,光学元件被污染是一个常见问题,而光学元件的污染会造成光通量的极大损失。为了有效地清洗光学元件,研究了清洗过程中的光化学反应,进行了氧气在同步辐射光作用下分解的实验。通过对实验中产生的气体成份分析,进行光化学反应研究。首先,测量通氧气时的气体成份;然后,测量通氧气和同步辐射光照时的气体成份。通过两者比较,分析氧气分解的情况。实验结果表明,氧分子在同步辐射光作用下发生分解,产生质量数为16的氧原子、氧离子和质量数为48的臭氧,它们的成份分别占1%和0.005%~0.01%。     

Flash HT和GasBench II-IRMS分析水中氢氧同位素的方法比较

为了建立一种更准确、更快速的水中氢氧同位素比值检测分析方法,采用在线的连续流元素分析仪 稳定同位素质谱仪联用（Flash HT-IRMS）,碳还原高温热转化法和多用途气体制备仪-稳定同位素质谱仪联用（GasBench II-IRMS）水平衡法分析了不同来源水样中的氢氧同位素组成。结果显示,Flash HT和GasBench II-IRMS两种分析系统均能获得较好的氢氧同位素分析测试精密度,分别小于0.5‰（δD）和0.1‰（δ¹⁸O)。对比两种分析系统,Flash HT-IRMS分析系统的重现性和精度均优于GasBench II-IRMS。另外,Flash HT-IRMS分析系统可以实现在线单次分析过程中同时测定水中氢氧同位素组成,而且分析时间短、样品消耗量少,仅需0.1 μL。因此,对于微量水样中氢氧同位素组成的分析,Flash HT-IRMS测定系统更具优势。