高灵敏线粒体靶向近红外二氧化硫荧光探针的开发及细胞、小鼠成像研究

二氧化硫(SO₂)及其衍生物(亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等)作为活性硫物种的重要组成部分,与生命体的生理过程有着密切的关系.此外,摄入过量的SO₂会对呼吸系统造成不可修复的损伤,例如呼吸系统损伤、心脑血管和神经疾病等.近红外发射荧光探针具有较强的组织穿透能力,可以有效地检测活体内的生物分子.因此,设计了一种基于迈克尔加成(Michael Addition)机理的线粒体靶向近红外SO₂荧光探针XA-SO₂.溶液光谱实验表明,该探针XA-SO₂对SO₂有着显著的选择性和灵敏度,并且具有快速检测SO₂的能力.值得注意的是,该荧光探针XA-SO₂具有较好的细胞膜渗透能力,成功检测到了细胞外/内源性SO₂.更重要的是,该探针XA-SO₂能够有效地在细胞的线粒体上富集,有望实现细胞线粒体内SO₂的动态检测.     

复杂烟气条件下太西活性焦脱除Hg0的实验研究

为了解复杂烟气条件下活性焦吸附剂的脱汞特性,利用汞渗透管和主要气体成分模拟复杂烟气,在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上,进行了太西活性焦吸附单质汞的实验研究,并采用FT-IR对活性焦表面进行了光谱表征。结果表明,在活性焦表面存在各种含氧官能团;在CO₂/N₂/O₂/SO₂/Hg⁰烟气体系中,当SO₂加入量为400、855、1 520 mL/m³时,出口汞浓度分别为36、43、48 μg/m³,SO₂对系统吸附Hg⁰的能力有抑制作用;在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰烟气体系中,较低浓度的NO对Hg⁰脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱;在CO₂/N₂/O₂/NO/SO₂/Hg⁰烟气体系下,提高NO浓度对Hg⁰脱除有一定的促进作用,而提高SO₂浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。     

基于提升格式的小波变换用于处理化学信号

将提升haar小波变换应用于对不同类型含高噪声化学信号的处理,提出1种用于高噪声化学信号中滤除噪声的快速新方法——提升小波滤噪法,并使之与重叠峰分辨技术联用;以优选的小波分解层数对低信噪比的分析化学信号进行基于提升格式的小波变换处理,取得满意的结果;方法简单、快捷、准确、易行．运算速度是传统小波变换的一半,对高噪声化学信号的处理结果信噪比提高几百倍,峰位置相对误差小于1．5％;应用于氨基酸体系毛细管电泳检测信号的处理,有效降低了实验噪声的影响,分辨提取了难以察觉的信号．结果峰形变窄,峰高增加．大大提高了峰的分辨率．验证和显示了方法的可行性和优越性。     

生物内源性SO2的荧光检测

SO₂作为空气污染物而被人们熟知,但鲜有人知道在生物体内SO₂也能内源性生成并作为信号分子参与生物体代谢循环,与我们的健康息息相关。SO₂在低浓度的时候具有舒张血管、抑制炎症、抗氧化和调节脂质代谢的作用,而在高浓度的时候则会引起某些呼吸道疾病、神经系统紊乱甚至是癌症。由此可见,更深入和全面地了解SO₂对维持生物体内系统的稳态和保持生物健康至关重要。本文以生物体内的SO₂为线索,从内源性生成,生理作用和荧光检测三大方面阐述了以SO₂为代表的新型信号分子在生物体内的流通和检测手段的演变。     

毛细管电泳激光诱导荧光检测信号的小波滤噪

采用小波滤噪方法对毛细管电泳激光诱导荧光检测信号进行了处理，研究了小波变换中小波基的选择及噪声阈值的选择对滤噪的影响。结果表明，采用DB4小波基能有效消除毛细管电泳激光诱导荧光检测信号中存在的噪声，使信噪比得到较大改善。     

比率型SO2荧光探针的构建及细胞成像研究

本文构建了一种基于苯并吲哚季铵盐结构的荧光探针用于检测SO₂衍生物。该荧光探针能够快速、灵敏、高选择性地检测HSO₃^-和SO₃^2-,并显示出颜色和荧光变化双重响应。其比率荧光强度（I₄₆₂/I₅₈₈）与HSO₃^-的浓度（0～16 μmol/L）之间具有良好的线性关系,检测限低至12 nmol/L。¹HNMR表明该探针的响应机制为1,4-亲核加成反应。激光共聚焦荧光成像结果表明,CZBI具有良好的细胞膜通透性,并且可以通过比率荧光成像实现对细胞内SO₂衍生物的监测。     

臭氧氧化结合湿法喷淋对玻璃窑炉烟气同时脱硫脱硝实验研究

采用臭氧氧化结合湿法喷淋对模拟玻璃窑炉烟气开展了同时脱硫脱硝实验研究.采用不同溶液(NaOH、Na₂S)进行了喷淋实验.结果表明,保证溶液pH值在10以上,NaOH浓度对NO_x脱除效率无影响,SO₂的存在促进了NO_x吸收.当O₃/NO物质的量比为1.6、溶液NaOH浓度为0.5%时,NO_x脱除效率可达70%,SO₂脱除效率在99%以上.往喷淋液中添加Na₂S,NO_x脱除效率随Na₂S浓度增加而提高,SO₂的存在对NO_x脱除效率无影响.当O₃/NO物质的量比为1.2、溶液中NaOH浓度为0.5%、添加剂Na₂S浓度为0.6%时,NO_x脱除效率可达70%,SO₂脱除效率在95%以上.60 min长时间运行实验证明,模拟烟气中的NO_x经碱液和添加剂吸收后主要以NO^-₂的形式存在于喷淋液中,且NO_x脱除效率不随溶液pH值的变化而变化.     

SCR脱硝过程中SO2催化氧化的原位红外研究

采用工业用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,基于傅里叶原位红外光谱(FT-IR)技术考察SO₂的氧化过程及烟气组分对SO₂氧化行为的影响;结果表明,SO₂在催化剂表面氧化主要是首先吸附在催化剂表面V₂O₅活性位上,占据其O原子,以SO^2-₃形式存在,后与催化剂表面V⁵⁺-OH发生反应,生成金属硫酸盐(VOSO₄)中间产物,O₂重新氧化催化氧化过程中由于被SO₂夺取O原子而被还原的V₂O₅物种,使V⁴⁺转化为V⁵⁺,促进金属硫酸盐(VOSO₄)向SO₃转化;SO₂与NO、NH₃的竞争吸附阻碍SO₂在V₂O₅活性点位上的氧化;在SCR中,NO的脱除与SO₂的氧化是相互抑制的关系。     

脱硫废水蒸发增强电除尘脱除PM2.5和SO3实验研究

搭建燃煤热态实验系统,研究脱硫废水蒸发对电除尘和脱硫系统的影响;考察脱硫废水蒸发前后细颗粒粒径的变化、电除尘出口PM_2.5和SO₃浓度变化;分析增强电除尘脱除PM_2.5和SO₃机理。结果表明,脱硫废水蒸发后,蒸发室出口细颗粒粒径峰值由0.1 μm增大到1.1 μm,观察脱硫废水蒸发前后扫描电镜,明显观察到废水蒸发后颗粒团聚长大,颗粒间存在絮状物;采用脱硫废水烟道蒸发后,电除尘细颗粒脱除效率提高5%左右,PM_2.5数量浓度脱除效率提高25%左右;SO₃脱除效率为60%-80%,烟气中SO₃浓度对增强电除尘脱除PM_2.5和SO₃均有影响;脱硫废水蒸发对脱硫系统的效率和脱硫浆液的pH值没有影响。     

CaO/MgO和CaO/Ca9Al6O18同时捕集CO2/SO2的循环吸收特性

以葡萄糖酸钙与葡萄糖酸镁及L-乳酸铝为前驱物,湿法制得了四种CaO/MgO和CaO/Ca₉Al₆O₁₈吸收剂,并进行了同时捕集CO₂/SO₂的实验。考察了吸收剂种类、质量配比、SO₂浓度及煅烧温度等对吸收剂吸收性能的影响。结果表明,CaO/MgO(质量比为75%/25%)吸收剂和CaO/Ca₉Al₆O₁₈(质量比为75%/25%)吸收剂分别保持了最好的吸收CO₂能力和最好的循环稳定性。SO₂严重阻碍了吸收剂对CO₂的捕集。SO₂浓度越高,吸收剂吸收CO₂能力下降的越快,但同时吸收SO₂的转化率也越高。数次循环后,总的Ca利用率开始上升,且SO₂浓度越高,上升趋势越明显。煅烧温度对CaO/MgO吸收剂和CaO/Ca₉Al₆O₁₈吸收剂循环吸收特性的影响略有不同。     

利用二进样条小波模极大方法消除毛细管电泳信号噪声的研究

根据毛细管电泳信号中噪声与真实信号的模极大值特性之间存在较大差异的特点，提出了一种利用二进样条小波模极大值法去噪的方法研究了信号的半峰宽、不同信噪比以及阈值的选取对去噪结果的影响，并对模拟含噪信号和含噪毛经电泳信号去噪前后的结果进行了比较，实验结果表明，该法能效地消除谱带较宽的毛细管电泳等信号中存在的噪声。     

小波系数区域相关阈值滤噪方法研究

报道了一种基于小波分析的新的滤噪方法小波系数区域相关阈值滤噪法的基本原理 ,并将其用于模拟信号与含噪色谱信号的滤噪研究。系统的描述了该方法的滤噪过程 ,讨论了相关运算区域大小、软硬阈值法、信号的频率、信噪比对滤噪结果的影响。对高效液相色谱信号的滤噪结果表明 ,该方法在保留信号的特征信息的同时能够有效地滤除信号中的噪音     

Wavelet transform as a new approach to the enhancement of signal-to-noise ratio in anodic stripping voltammetry

De-noising signals is a frequent aim achieved by signal processing in analytical chemistry. The purpose is to enable the detection of trace concentrations of analytes. The limit of detection is defined as the lowest amount of analyte that still causes signals greater than the background noise. Appropriate de-noising decreases only the noise and maintains the measurement signal, so that signal-to-noise ratios are enhanced. One adequate mean of signal processing for this purpose is wavelet transform, which still is not a common tool in analytical chemistry. In this paper, the ability of de-noising by wavelet transform is shown for measurements in anodic stripping voltammetry using a hanging mercury drop electrode. The calculation of limits of detection and signal-to-noise ratios on the basis of peak-to-peak noise is exercised to quantify the performance of de-noising. Furthermore, signal shape with regard of easing the application of base lines is discussed. Different wavelet functions are used, and the results are compared also to Fourier transform. Coiflet2 was found out to reduce noise by the factor of 330 and is proposed as the adequate wavelet function for voltammetric and similar signals.     

基于有限脉冲响应滤波器的实时小波算法及其在色谱信号解析中的应用

对色谱信号进行正确、实时地解析是利用色谱仪器系统进行过程检测的关键技术。小波分析方法能对色谱信号进行有效解析,但实时性一直是制约该方法在色谱信号处理中广泛应用的一个瓶颈。多分辨率分析与重构算法(MALLAT)是小波分析的一种快速算法,但是该算法的实时性仍然需要进一步提高。针对这一问题,以MALLAT算法原理为基础,利用在分解重组过程中两组滤波器系数之间的关系提出了一种基于有限脉冲响应滤波器的实时小波分析算法。仿真结果表明,与经典的MALLAT小波快速算法相比,该算法在保持信号有效分解与重构的基础上,运行耗时明显缩短,实时性得到较大提高。     

样条小波和Fourier变换联用技术在分析化学中的应用

探讨了样条小波和Fourier变换方法的算法及应用特征,将两种方法联合使用,设计出了一种新型的数字滤波器,使两种方法互相取长补短,使各自的优势能得到充分发挥.优选了处理低信噪比分析化学信号的滤波参数.不仅能使结果峰形高度保真,克服样条小波分析方法的不足,而且可对高噪声信号进行处理.     

Comparison of spline wavelet and orthogonal wavelet in processing analytical chemistry signals

Spline wavelet and orthogonal wavelet are two widely used wavelet methods. In this paper, comparison of these two methodshas been made, including their algorithm, properties and results of signal processing in analytical chemistry signals. It is found that spline wavelet is more effective than orthogonal wavelet in processing high noise signals. The curves obtained from spline wavelet are closer to the theoretical ones than those obtained from orthogonal wavelet and the errors of spline wavelet are smaller than those of orthogonal wavelet.     

Signal Processing in Normal Pulse Voltammetry by Means of Dedicated Mother Wavelet

In the work, a new signal processing algorithm is presented and applied for the transformation of the sigmoidal shaped curves, registered in normal pulse voltammetry (NPV), to the peak shaped curves. The method is based on the continuous wavelet transform (CWT) and specially constructed mother wavelet defined using the ideal wave‐shaped curve. Transformation of the signal, elimination of noises and separation of overlapping data can be achieved in one step by means of proposed procedure. The operation and effectiveness of the algorithm is presented using ideal, noised and overlapping simulated curves. The process of simultaneous determination of lead and indium as well as transformation of curves registered for elements' ions: lead, indium, thallium and cadmium is described. The obtained results show substantial improvement of the performance of NPV.     

分析化学信号在多尺度空间的滤噪

从多分辨率分析出发，结合离散正交小波变换(DWT)的理论，通过对各尺度下未抽取前的小波系数进行非线性滤波处理，达到在保护信号边缘的同时，有效实现白噪声及脉冲噪声的滤除。实验数据仿真结果研究也证明了该方法的可行性。     

去卷积伏安法中离散数据处理的方法研究(Ⅰ)──正交小波变换平滑

一系列的离散数据处理方法已成为化学计量学的重要组成部分[1],去卷和伏安法就是结合计算机技术的新一代电分析方法,其激励信号与输出信号均为计算机发生和采集的数字信号,对采集到的信号一般采用移动平均法[2]和Fourier变换处理法[3]进行平滑处理．但是,Fourier变换在电分析化学领域的难度较大,运算复杂,为此,Aubarel等[4]提出了不用FFT的Fourier变换平滑算法,但是该法要先对信号进行预处理,并且对Fourier的和式要反复进行折叠,计算量较大．80年代末发展起来的小波变换引起了人们广泛的关注[5],被称为数学“显微镜”,具有…     

Spline wavelet analysis for voltammetric signals

Application of wavelet multifrequency channel decomposition (WMCD) in electroanalytical chemistry is presented in this paper. A new approach on this digital processing technique, to extract useful information from high noise signals in voltammetry, is described in detail. The method of constructing a model of B-spline WMCD and its application with 2nd, 3rd and 4th order B-spline in the linear scan voltammetry are thoroughly discussed and several results obtained. If the suitable optimal wavelet basis and frequency scale value are selected, the absolute values of the peak relative errors are less than 2% when the signal-to-noise ratio (S/N) is greater than 0.2, and the absolute values of the peak potential relative errors are less than 12% when S/N is greater than 0.3. The processed results of experimental data with high noise are also satisfactory. The whole computation is simple and needs shorter time than other signal processing methods.