有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用*

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。本文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。     

基于聚硫堇/亚甲基蓝和纳米金放大的免疫传感器检测贝类毒素大田软海绵酸

采用聚硫堇(PTH)修饰电极为传感界面提供一个生物修饰功能基质膜,借助纳米金(GNPs)的导电性、生物相容性与高比表面积特性实现抗体的有效固定,并以亚甲基蓝(MB)为电子媒介加速电极表面电化学反应的电子传递,构建了一种高灵敏的非标记电化学免疫传感器,用于贝类毒素大田软海绵酸(OA)的检测。当分子结构中含有羧基和酚基的OA与其抗体特异性结合后,生成以阴离子形式存在的抗原-抗体复合物,阻碍了传感器表面电子的传递,导致峰电流下降。利用免疫反应前后峰电流的变化,可对OA进行特异性识别和准确定量。在优化实验条件下,OA浓度的对数在0.2~100 μg/L范围内与其峰电流的变化值(ΔI)呈线性相关,线性方程为ΔI=1.721 7+1.083 6lgρ,相关系数为0.992 0,检出限为0.1 μg/L。该免疫传感器重现性好、特异性强,用于实际贝类样品的测定,回收率为85.3%~112%。     

液相色谱-串联质谱法筛查原多甲藻酸毒素及其代谢产物

建立了原多甲藻酸毒素(azaspiracids,AZAs)及其代谢产物的液相色谱-串联质谱检测方法,考察了目标代谢产物检测方法和非目标多离子检测方法,将二级质谱图与标准品谱库进行比对,从而获得高精准定性。通过对产毒藻、蓄积代谢实验样品和实际阳性样品综合分析,共检出11种AZAs,其中包括AZA-2,3,6,11,12,16,17,28和36,以及AZAs的谷胱甘肽结合型代谢产物。结果发现,目标代谢产物检测法可无偏差地筛出常规代谢物,而且对低浓度代谢产物表现出更佳的响应。本方法重现性好,数据分析简单,对操作人员的专业要求不高,更适合AZAs的监控要求。     

离子液体在气相色谱固定相中的应用

本文综述了离子液体在气相色谱固定相中的发展过程。为提高固定相的使用温度、选择性和色谱柱效,离子液体先后经历多次制备方法的改善,本文主要介绍了小分子离子液体、大体积离子液体、柱内烯基咪唑聚合离子液体、物理混配离子液体和化学键合离子液体等非手性离子液体的合成进展;同时综述了由手性氨基酸、手性胺和键合环糊精合成的手性离子液体的研究进展;并比较各种离子液体用作色谱固定相时的稳定性及选择性差异。另外,对离子液体在二维气相色谱和快速气相色谱中的应用扩展作了总结,并展望离子液体作为新型分离材料在气相色谱固定相中的研究和应用前景。     

牡蛎、缢蛏和菲律宾蛤仔中微量元素的分析研究

采用硝酸-高氯酸法消解样品,应用ICP—AES法测定了牡蛎、缢蛏和菲律宾蛤仔中Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Se、Sr、V和Zn共12种微量元素。实验结果表明,3种贝类中均含有大量的Ca、Cu、Fe、Mn、Zn、Mg,还含有Co、Cr、Ni、Se、Sr和V等对人体有益的微量元素,是营养价值较高的海产品,可以作为人体补充微量元素的重要来源。     

体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定海产贝类中镉的形态

运用体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(SEC-HPLC-ICP-MS)分析了高镉积累扇贝和低镉积累菲律宾蛤仔中镉的存在形态,并结合体外全仿生消化技术,研究了在唾液、胃、肠无机物和有机物(含消化酶)作用下,扇贝和菲律宾蛤仔中镉的主要存在形态.结果发现:扇贝中Cd总量约为菲律宾蛤仔的10倍;在扇贝中检测到3种Cd形态:金属硫蛋白(MT)-Cd、谷胱甘肽(GSH) Cd和半胱氨酸(Cys)-Cd;在菲律宾蛤仔中检测到2种Cd形态:MT-Cd和GSH-Cd;以峰面积作参考进行比较,扇贝中MT-Cd和GSH-Cd含量分别约为菲律宾蛤仔的5 6和2.0倍.结合体外全仿生模型发现,在扇贝胃全仿生提取液中,检测到1种未知小分子有机镉形态(Cd-X),在扇贝肠全仿生提取液中检测到4种Cd形态,其中MT-Cd是主要形态;而在菲律宾蛤仔胃、肠全仿生提取液中均仅检测到1种未知小分子有机态镉(Cd-X).本实验证明贝类中的MT-Cd,GSH-Cd,Cys-Cd中络合的Cd在生物体胃肠消化液作用下会发生解离.     

液相色谱-串联质谱法测定水产品中麻醉剂MS-222残留

建立了液相色谱-串联质谱法测定水产品中麻醉剂3-氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸盐(MS-222)残留量的方法。提取液为50%的甲醇及乙酸-乙酸钠缓冲溶液,提取液经C18固相萃取柱净化处理后用液相色谱-串联质谱仪进行测定,外标法定量。流动相为0.5%的甲酸溶液和乙腈(V:V=60:40),流速为0.2 mL/min。该方法的线性范围为0.001～1.0 mg/L,相关系数大于0.999,检出限为1μg/kg,定量限为2μg/kg。加标回收率可以达到80%～110%。     

鳀鱼(Engraulis japonicus)目标强度的模型法研究

采用声散射理论和目标强度近似模型评估法对黄海鲤鱼（Engraulis japonicus）的声散射特征和目标强度进行了数值计算与评估研究。散射模型由鱼鳔模型和鱼体模型两个部分构成，其中鱼鳔采用充满气体的椭球体模型，鳔除外的鱼体采用充满液体的椭球体模型。理论数值计算所需参数取自全长12．6cm的鲤鱼个体，其鱼鳔尺寸利用X光照片测得。平均目标强度利用模型算得的不同角度下的声散射强度与鲲鱼倾角分布函数的卷积计算，其中倾角（度）的分布函数设为N（-3．9，12．8^2）。结果显示，鲲鱼对声波的散射具有明显指向性；在38kHz和120kHz工作频率下，鲲鱼的最大背向目标强度分别为-41．2dB和-39．5dB，有效平均目标强度分别为-48．0dB和-51．5dB，与实测结果吻合较好。另外还对鲲鱼的反向散射指向性特征、目标强度的频率特征以及鱼鳔对鲲鱼整体目标强度的贡献等进行了分析与讨论。以上研究表明，模型法作为现场测定研究方法的重要补充和认知鱼类声学散射特性的有效途径，可在我国鱼类目标强度的研究中发挥重要作用。     

己烯雌酚在导电炭黑糊电极上的伏安行为及其在痕量检测中的应用

由于具有较高的信/噪比,导电炭黑糊电极(CCBPE)具有优良的电分析化学性能。论文采用循环伏安(CV)及线性扫描伏安(LSV)等方法研究了己烯雌酚(DES)在CCBPE上的电化学行为,初步探讨了电极响应机理。在此基础上,对影响伏安响应信号的因素(诸如支持电解质种类、pH值、富集电位和富集时间等)进行了研究和优化。在优化条件下,DES的氧化峰电流与其浓度在3.1×10-9～1.55×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为1.55×10-9mol/L(S/N=3)。据此建立了一种快速、高灵敏的DES检测方法。应用于测定经过简单预处理的淡水渔业水样,得到了满意的结果。