DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 龋病是广泛流行的细菌感染性疾病，是世界卫生组织公布的需要重点防治的三大慢性非传染性疾病之一 [ 1 ] 。在我国，大约有4亿人患有龋齿，每年相关的治疗费用高达100亿 [ 2 ] 。2017年全国第四次口腔流行病学调查结果显示，儿童患龋率在过去十年内有所上升，在5岁和12岁儿童中分别达到70.9%和34.5% [ 3 ] 。龋病一旦发生就不可逆，占中老年人群失牙原因的80% [ 4 ] 。面对我国人口结构老龄化的趋势，用预防手段加强对于老年人、儿童等重点人群的龋病干预，进行龋病防治是当今急需解决的公共卫生问题。 随着基因工程及分子生物技术的发展，通过转基因的方法使植物表达外源蛋白，生产出口服疫苗是当前疫苗研发的热点。表达与龋病发生密切相关的抗原蛋白的防龋疫苗，通过直接口服给药的方式，不仅能引起广泛的体液免疫和细胞免疫，递呈至口腔、肠道粘膜淋巴组织中的抗原还能激活特异性免疫应答，具有安全、有效、经济、易推广的优点，在龋病预防领域具有广阔的发展前景。 表面蛋白抗原(Cell surface protein antigen， PAc)是变异链球菌致病的主要毒力因子，在细菌黏附牙面的过程中起着重要作用，对其全分子或部分片段进行主动或被动免疫均可有效控制变异链球菌在牙面的黏附， 降低患龋率 [ 5 ] 。对表面蛋白抗原的研究表明，其结构中具有两个高度保守的区域，包括黏附功能A区(PAcA)及免疫活性P区(PAcP)，前者是位于氨基端的富含丙氨酸的区域，后者位于中间区域并富含脯氨酸，是重要的抗原区域 [ 6 ] 。霍乱毒素B亚单位(Cholera toxin B， CTB)是一种较强的免疫佐剂和抗原输送载体，通过与小肠黏膜细胞GM1神经节苷脂受体的特异性结合促进抗原成分与细胞的广泛接触，诱导黏膜和血清特异抗体产生，增强免疫反应 [ 7 ] 。 将龋病预防与转基因可食植物结合的防龋策略是目前龋病防治领域极具科研转化潜能的研究方向，现有研究中对植物疫苗中外源蛋白表达的报道较少。本课题组将表面蛋白PAc的A区、P区的编码基因(pacA和pacP)分别与霍乱毒素B亚单位CTB的编码基因ctxB融合，得到外源目的基因，并经农杆菌转化法得到转基因可食防龋番茄疫苗。在前期研究中，转基因番茄已被证实能成功地表达外源蛋白 [ 8 ] ，免疫原性表现较好 [ 9 ] ，并且具有生态安全性和免疫动物安全性 [ 10 ] 。本实验对连续四代的防龋番茄中的外源蛋白进行检测，得到筛选出的高效表达植株，并对外源蛋白的变化进行监测，确定生产采集的最佳时期，进一步为未来的研究以及疫苗商品化打下基础。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料 含目的基因pacA-ctxB和pacP-ctxB片段的原代番茄种子(课题组前期制备)，红抗219番茄种子(山西豪丰种苗有限公司)，变异链球菌表面蛋白抗原PAc、抗PAc抗体(课题组前期分离纯化)，辣根过氧化物酶标记的羊抗兔IgG (Genetex，美国)。 2.2. 方法 2.2.1. 番茄植株的种植培养 田间种植培养含目的基因pacA-ctxB和pacP-ctxB的转基因番茄及其后代番茄植株F0、F1、F2、F3及对照红抗2019番茄，每代11株，共99株番茄植株。 2.2.2. 转基因番茄果实和叶片总蛋白的提取 在植株的开花坐果期，每周对番茄果实及叶片进行留样，液氮研碎成粉，加入10 mL经4℃预冷的蛋白提取缓冲液(Na 2 HPO 4 3.581 g，KH 2 PO 4 0.408 g，NaCl 5.844 g，抗坏血酸钠4.953 g，聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone， PVP40) 5 g，纤维二糖0.343 g，甲基吡喃糖苷0.194 g，植物蛋白酶抑制剂5 mL，双蒸水定容至1 L)，充分匀浆，冰上静置4 h。4℃，13，000 rpm离心10 min，取上清液过滤，得到可溶性蛋白溶液。分装并标记样本，−20℃保存。 2.2.3. 转基因番茄中目的蛋白的Western印迹检测 沸水浴加热蛋白质样品5 min，SDS-PAGE电泳分离蛋白质，转膜。封闭后加入用PBST按1:80稀释的抗PAc抗体，洗涤后加入用PBST按1:1000稀释的辣根过氧化物标记的羊抗兔抗体。洗膜，漂洗并加入显色剂，读片观察。 2.2.4. BCA法测定总蛋白的含量 依据试剂盒使用说明，用BCA法对样品进行检测及初步的定量。用酶标仪测取样品的OD562值，根据标准曲线计算出可溶性总蛋白浓度。 2.2.5. ELISA检测外源重组蛋白的表达 取PAc转基因番茄蛋白提取液、抗原包被液及标准蛋白浓度梯度液包被酶标板，4℃过夜后洗板并加入150 μL抗原包被液，放置于室温3 min后加入100 μL封闭液继续孵育2 h。洗板后加入用PBST按1:80稀释的抗PAc抗体，孵育2 h，洗涤后加入用PBST按1:1000稀释的羊抗兔抗体，孵育1 h，洗板，加入底物反应液暗反应15 min后加入终止液。用酶标仪记录样本的OD490 nm值，根据标准曲线算出外源蛋白浓度。 2.3. 结果分析 用SPSS统计软件实验分析数据。转基因番茄表达阳性率比较用卡方检验分析，多组间比较采用卡方检验分析，多组间比较采用单因素方差分析，两组间方差齐时采用LSD进行检验，反差不齐时采用Tamhane检验。以均数 ± 标准差表示数据。P < 0.05时认为有统计学差异，P < 0.01时认为有统计学显著性差异。
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user: 3. 结果 3.1. 转基因番茄及对照番茄果实 如图1所示，转基因番茄果实与对照番茄果实大小有较大差异。 3.2. Western蛋白印迹检测 如图2中，样本在曝光图片上出现了明显低密度条带，相对分子质量约55 KD。 表达外源蛋白的植株共62株，其中含目的基因pacA-ctxB表达外源蛋白的为31株，含目的基因pacP-ctxB的植株中28株表达外源蛋白，对照组中2株表达外源蛋白，具体分布如表1所示。含目的基因pacA-ctxB的植株表达阳性率为70.5%，pacP-ctxB组为63.6%，对照组为22.2%，总体转基因植株中外源蛋表达阳性率为67.1%。经卡方检验，转基因番茄外源蛋白表达阳性率两两比较，无统计学意义(P < 0.05)。 图1. 转基因番茄果实及对照番茄 图2. 转基因番茄表达外源蛋白Western蛋白印迹结果 Table 1 Distribution of transgenic tomatoes with exogenous protei 类别 代际 个数 pacA外源基因 F0 9 F1 9 F2 7 F3 6 pacP外源基因 F0 9 F1 8 F2 4 F3 7 表1. 表达外源重组蛋白的转基因番茄植株 3.3. BCA法检测转基因番茄中总蛋白量 根据BCA法检测并绘制标准曲线，得回归方程：Y = 0.2117X + 0.1027，回归系数为0.9923。如图3所示，可见OD值随蛋白浓度增加而增大，在0~0.5 mg/ml范围内线性关系良好。t检验P < 0.01。说明两变量之间具有相关性。 3.4. ELISA法检测外源蛋白的表达 根据ELISA 法检测并绘制标准曲线，得回归方程为：Y = 0.1586X + 0.1199，回归系数为0.9877。如图4所示，OD 值随蛋白浓度增加而增大，在0~1 mg/ml范围内线性关系良好。对其进行t检验P < 0.01。说明两变量间有相关性。 3.5. 转基因番茄不同子代果实外源重组蛋白表达量分析 如图5所示，表达目的蛋白的四代植株中，F0代果实表达PAcA/CTB、PAcP/CTB的比重最高，分别达到总蛋白含量的0.247%和0.307%。表达PAcA/CTB的果实中外源蛋白含量逐代降低明显，在F1，F2，F3分别为0.087%、0.103%、0.077%；表达PAcA/CTB的果实中F1，F2表达稳定，F3代明显降低，含量分别为0.300%、0.278%、0.176%。 图3. BCA标准曲线 图4. ELISA标准曲线 图5. 子代成熟果实含PAcA/CTB、PAcP/CTB含量对比图 3.6. 生长发育中外源重组蛋白表达分析 3.6.1. 植株叶片中外源重组蛋白含量 如图6所示，含目的基因pacP-ctxB的植株叶片中外源蛋白含量较含pacA-ctxB的高，在植株叶片中外源蛋白含量均值为0.024%~0.04%。 图6. 转基因番茄植株叶片PAcP/CTB，PAcA/CTB含量 3.6.2. 转基因番茄果实中外源重组蛋白表达含量分析 如图7所示，在番茄果实中外源蛋白含量均值为0.06%~0.59%，较叶片高，含目的基因pacP-ctxB的番茄果实中外源蛋白含量比含pacA-ctxB的高。在番茄植株开花坐果期的第6至8周最适宜采摘，此时番茄果实中蛋白表达含量高而稳定。 3.6.3. 转基因番茄植株不同果实表达外源重组蛋白的水平分析 如图8所示，同期成熟的不同果实中外源重组蛋白含量差异明显。
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user: 4. 讨论 变异链球菌(Streptococcus mutans， S. mutans)作为龋病的主要致病菌之一，通过其表面蛋白分子PAc (Cell surface protein antigen， PAc)的作用介导细菌在牙齿表面的黏附和集聚，因此是重要的毒力因子，也是用于龋齿预防的有效抗原 [ 11 ] 。通过转化此黏附基因进入植物，获得防龋植物疫苗能够直接通过口服给药，在机体中广泛地诱导免疫应答 [ 12 ] [ 13 ] 。植物转基因技术是指通过微生物、人工载体介导、显微注射及基因枪轰击等方法，导入目的基因使外源基因与植物细胞DNA整合，实现基因水平的有效调控，使植物生产出具有生物活性的目的蛋白质并稳定遗传。此种疫苗利用植物的独特优势，相比细菌、酵母及哺乳动物细胞等传统疫苗具有明显优势：1) 独特的细胞壁作为“生物胶囊”起作用，2) 能通过口服的方式诱导黏膜免疫，3) 完整的真核系统能表达具有生物活性的产物，4) 便于生产、运输、保存，成本低廉，5) 疫苗安全，避免污染等。 转化的外源基因在植物中的遗传稳定性，对于转基因植株的商业化生产非常关键。理论上一旦有外源基因整合到DNA中，就能稳定地遗传给子代，但尚有还未明确的分子机制对外源基因的表达进行调控。将基因检测结果与Western Blot检测结果进行对比，结果显示部分含有目的基因的番茄植株发生基因翻译水平上的不表达(或异源表达)：转入pacA-ctxB的FA2植株及FA3植株分别有1株和3株出现外源蛋白不表达，转入pacP-ctxB的FP2植株有4株不进行表达。转化基因时的插入位置效应(position effect)及同源诱导或重复序列诱导都可能造成基因沉默(gene siliencing) [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] 。针对这点，学者们提出不少解决方案如在外源基因两端添加GC序列、添加启动子、选择能特异性调控的增强子、限制基因拷贝等。 基因逃逸(gene flow)是指目标基因在一定范围内的植株及野生株间转移，导致野生株发生基因水平上的改变，一般通过花粉传播的途径进行漂移 [ 17 ] 。学者们在多种转基因植物中均发现基因逃逸现象。除报道的马铃薯、棉花、水稻、油菜、草莓、玉米之外，本课题组前期实验 [ 18 ] 发现距离转基因番茄0.5 m处的非转基因番茄有1株F2植株中检测出外源基因。邸宏 [ 19 ] 等研究发现，转基因玉米的漂移率与距离成 图7. 转基因番茄果实中外源重组蛋白PAcA/CTB，PAcP/CTB含量 图8. 转基因番茄同株同期果实A15、A17；同株P15、P17果实中外源蛋白表达含量 正相关。水稻试验显示，转基因稻与非转基因稻之间距离大于10米时，产生株间基因逃逸的概率就会下降，概率为万分之几。将外源基因转入叶绿体也能明显减少基因逃逸。本实验对照组中检测到外源蛋白的表达，可能由于株间距离过小(田间种植行距为100 cm)而发生基因漂移，外源基因可能通过花粉、根系、土壤感染对照组植株。 自1990年Curtiss等 [ 20 ] 首次报道了烟草表达的链球菌属的表面蛋白spaA具有免疫原性以来，植物口服疫苗经过20多年的发展，成功实现了外源蛋白在烟草、马铃薯、番茄、大豆和谷类等近200种植物中的表达 [ 21 ] 。众多已报道的研究中，外源基因所表达的外源重组蛋白大约只占植物可溶蛋白的0.01%~0.37% [ 22 ] ，较低的生产效能限制了其运用。有学者提出 [ 23 ] ，今后转基因发展的一大问题就是如何使外源基因高效表达，同时避免基因沉默 [ 24 ] 。对此，目前的研究报道主要集中在转化技术优化及载体构建方面 [ 25 ] 。转基因技术的遗传机制尚未明确，且难以精准控制整合位点和基因拷贝，可能导致表达效率低，表达不稳定等问题。基因扩散也存在生态问题的隐患。通过外源基因转化叶绿体可以加以改进：1) 叶绿体拷贝量大，可以增加基因的表达量2) 叶绿体基因通过同源重组可以实现定点整合，避免了位置效应及基因沉默3) 叶绿体独特的母系遗传特性避免了基因逃逸4) 叶绿体基因独特的操纵子存在形式可以使多个外源基因同时表达。有文章报道，外源蛋白表达占可溶性总蛋白的1%以上就是较好的结果 [ 26 ] 。本室验获得的转基因番茄果实中，最高表达量可达可溶性总蛋白的0.65% [ 27 ] 。在提取蛋白质的过程中严格控制离子强度和pH值、低温操作、加入适量的除污剂或蛋白酶抑制剂均可以防止蛋白变性及 图9. 转基因番茄果实及叶片的外源蛋白PAcA/CTB，PAcP/CTB含量 降解，利于蛋白质提取的效率，便于蛋白的测定 [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] 。另外，优化启动子、使用信号肽、修饰转译序列等都是在基因调控层面提高外源蛋白表达水平的可行途径。田间种植的番茄植株不可避免地受到低温等环境因子的影响，不同的植物种类、器官、发育阶段和生理状态等因素会对植物造成程度不同的危害。番茄为冷敏感作物，有研究发现 [ 31 ] ，番茄在温度低于10℃时生长发育受阻。陈桂敏等 [ 32 ] 构建了油菜热休克蛋白启动子表达GUS基因的载体并转入烟草，发现热处理促进了gus基因表达，热休克蛋白基因启动子可以利用温度控制基因表达。张西倩等 [ 33 ] 发现来自丝状真菌瑞氏木霉的小分子疏水蛋白质也具有提高外源基因在植物中表达水平的作用。叶片是植物的营养器官，而果实属于植物繁殖器官，二者受到不同基因组基因的控制，已有学者证实果实和叶片中可溶性总蛋白的含量与成分并不相同，对外源蛋白的表达偏好也不同。本实验发现番茄果实表达的蛋白含量比叶片高，叶片中外源蛋白的表达总体含量不高，含量变化波动也不明显。 番茄的生长发育有一定的阶段性，有学者已经证实外源蛋白在植物各个发育阶段中的表达并不相同。张俊等 [ 34 ] [ 35 ] 发现蛋白含量在棉花中的表达随时间呈现动态变化，并与棉花的抗性变化基本吻合。本研究结合预实验结果，主要采集开花坐果期样本，此时蛋白含量高。Western Blot检测结果显示，番茄果实在开花坐果期的第6至8周中具有最高的外源蛋白表达量，而在叶片中外源蛋白含量变化不大(如图9)。不同代植株其外源蛋白表达量有统计学差异。外源蛋白表达随着传代而下降，但无持续下降的趋势，表明外源蛋白在后代植株中能够较为稳定地表达。植株不同器官表达外源蛋白的效率也不同，果实表达两种目的蛋白的效率高于叶片。两种目的蛋白表达效率相比，外源蛋白PAcP/CTB表达效率在果实及叶片中均高于PAcA/CTB，并且在果实发育生长的不同发育阶段中，外源蛋白PAcP/CTB的表达含量也均高于PAcA/CTB。这些现象可能由多种原因造成：融合基因及连接肽的CG含量不同、植物对密码子的表达偏好不同、mRNA含有不稳定信号、外源基因的整合效率有差异、拷贝数不同、整合区域转录活性不同、插入位点不同等造成的位置效应等。 达到提高外源重组蛋白表达量可以从以下几个方面着手 [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] ：1) 选择能高效表达外源蛋白的叶绿体转化系统。2) 选择能够高效表达的启动子。3) 添加高效翻译元件如密码子、增强子。4) 针对选用植物器官特异性启动子、增强子，提高疫苗果实表达。5) 添加免疫佐剂激发免疫。 总之，外源基因在植物中的表达机制尚未明确，表达效率受到多种因素影响，相信通过对外源基因表达效率的研究，能在未来针对现存的问题进行改进，生产出具有推广应用潜力的转基因可食防龋疫苗产品。
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user: 摘 要 现以位于我国西北黄土高原的甘肃庆阳市环县洪德镇张腰岘大队孟家塬村和虎洞乡集雨窖水为主要研究对象，采用硝酸银滴定法和紫外分光光度法结合标准曲线法，分别对集雨窖水中常见的阴离子氯离子和硝酸盐(以氮计)2个水质指标进行测定，并与国家规定的《生活饮用水卫生标准》(GB/T5749-2006)进行对比，结果显示窖水中被测指标全部符合饮用水标准。 关键词 :集雨窖水，硝酸银滴定法，紫外分光光度法，测定，氯离子，硝酸盐(以氮计) Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 中国利用雨水的历史悠久，尤其是在我国西部偏远地区，且在水资源匮乏的甘肃省庆阳环县地区更是如此，缺水成为常态直接决定了该地区成为雨水收集利用的典型区域，全县2016统计人口35.8万，生活在农村的大部分村民通过集雨窖水解决日常人畜饮水需求 [ 1 ] 。因为最近十几年来全省在缺水的定西，白银会宁及庆阳环县地区大力组织和实施的雨水集流工程，大大改善了这些缺水地区集雨水窖的集流条件，水质也较前又来大幅提高 [ 2 ] 。集雨水窖利用屋顶、庭院等空旷地带作为集流面，收集雨水作为饮用水水源，不但有效地蓄积和使用天然降水，还在很大程度上减轻了水资源短缺的状况，同时也改善了当地经济发展减轻了当地村民的用水成本 [ 3 ] 。 由于在2010年前后，正值国家积极倡导“安全饮水阶段”，国家“十三五”发展规划中要求集雨饮用水水量保证率达到90%，水质标准必须满足《生活饮用水卫生标准》(GB/T5749-2006) [ 4 ] ，其中农村安全饮水须满足用水量安全和水质安全两个基本条件，所以集雨窖水要满足农民日常生活需求必须足量且符合水质标准。因为饮用水的优劣会直接对村民的身体健康产生影响，所以作为人体维持健康的最重要因素，如果长期不达标的窖水长期饮用肯定会对村民的身体健康产生不利 [ 5 ] ，所以对于此地区的集雨窖水水质检测显得十分必要，因为水质检测是我们判断水质状况能否达标的唯一切实可行的办法，并且可以为水质的保护做到提前预警。 当前对于水质的检测主要分为物理性指标、有机物指标、无机物指标(阴，阳离子)、细菌学指标、毒理学指标五大类共106项 [ 6 ] 。其中氯离子的测定用到硝酸银滴定法(银量法)又称莫尔法，可用来测定天然水中的氯化物，氯化物含量为10~500 mg∙L −1 的待测样本都适用，有测量范围广、简单快速、准确可靠的特点 [ 7 ] ，可避免硝酸汞滴定法的剧毒汞盐。在农村硝酸盐一般存在于厕所，猪圈，牛羊栏，化肥残留，悬崖边及不易被雨水冲刷的地面，集流场很容易在收集过程中将它们带入水窖，所以前五项是水中硝酸盐的主要来源，在水中氮元素既是生命元素，又是环境污染的主要因素， NH 4 + 转化为 NO 3 − 可通过硝化和反硝化两个主要作用转化成植物容易吸收的硝酸盐。如果人过量摄入会使血液失去携氧能力，一般较轻者出现头昏心悸呕吐的缺氧症状 [ 8 ] 。当前测定硝酸盐的主要方法有酚二磺酸分光光度法、镉柱还原法、紫外分光光度法、戴氏合金还原法和离子色谱法 [ 9 ] ，前三种方法经常用于测定饮用水、地下水和清洁地面水中的硝酸根，还有戴氏合金还原法尽管受干扰较少，但是由于测量范围，分析方法繁琐复杂，水体受污染程度等不可控因素，本文选用具有灵敏度高，干扰因素小，操作步骤简单的紫外分光光度法对硝酸盐进行测定。
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user: 3. 结论 实验结果表明三种窖水的氯含量中以集流场为农村土路面的一号水样环县洪德镇张腰岘大队孟家塬村窖水中氯含量最高14.10 mg∙L −1 ；集流场为混凝土面的二号水样环县虎洞乡窖水氯含量为11.99 mg∙L −1 次之；集流场为混凝土面的三号水样环县洪德镇张腰岘大队孟家塬村窖水氯含量为7.50 mg∙L −1 最小。三种窖水测定过程中消耗标准硝酸银溶液体积偏差分别为0.976%、1.10%和0.575%，都在误差允许范围内充分说明莫尔法测定范围挺适合测定自然界中的水样，如雨水，河水及井水。这三个窖水中被测指标都在国家饮用水标准规定范围内，不足以对人体产生不利危害，所以村民可以放心使用这些窖水。 在实验中测得的三组水样硝酸盐氮含量都低于国家饮用水标准10 mg∙L −1 ，一号水样为0.3143 mg∙L −1 ，二号水样0.3201 mg∙L −1 ，三号水样0.3226 mg∙L −1 ，硝酸盐氮平均含量为0.3190 mg∙L −1 。标准曲线相关系数为R 2 = 0.9956与线性方程为Y = 0.0012x + 0.0267，样品相对平均偏差为2.95%，充分说明紫外分光光度法简单快捷，准确灵敏，可靠度高的优点。硝酸盐溶于水后不与其他阳离子反应，水样中的氮含量以硝酸盐氮计。假如水样中含有硝酸盐氮，而有机氮和亚硝酸盐氮含量较少或不存在时，说明水体有机污染物分解较完全自净程度高，所以硝酸盐氮含量在一定程度上反映了含氮有机污染物在水窖中存在的时间长短。故根据测定结果可认为三个水样有机污染物分解较完全，自净程度较高。
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user: 摘 要 目的：对比腰硬联合麻醉和硬膜外麻醉在妊高症剖宫产中的临床效果。方法：将我院2016年1月至2016年12月间的60例妊高症剖宫产手术，将患者随机分为研究组和对照组，实验组采用腰硬联合麻醉，对照组采用硬膜外麻醉，对比两钟麻醉方式的临床效果。结果：实验组镇痛效果及手术中内脏牵拉痛抑制率优于对照组，两组不良反应发生率无明显差异。结论：妊高症患者接受剖宫产手术时，腰硬联合麻醉的临床效果优于单纯硬膜外麻醉。 关键词 :妊高症，腰硬联合麻醉，硬膜外麻醉 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 在全球，妊高症(pregnancy-induced hypertension， PIH)是孕产妇死亡的主要原因。与非孕人群相似，高血压是怀孕期间最常见的医学疾病，估计约有6%~8%的孕妇在孕期发生高血压。多项研究结果显示在低收入和中等收入国家，先兆子痫及子痫直接与10%~15%的孕产妇死亡率 [ 1 ] 有关。妊高症的最佳治疗时机和治疗方案的选择必须仔细权衡每个患者的风险–利益比。PIH对孕妇及胎儿机体均可造成长期及短期损伤。孕妇短期并发症包括中枢神经系统功能障碍、肝细胞损伤、急性弥漫性血管内凝血、肺水肿、胎盘早剥等，PIH可导致胎儿宫内生长受限、早产、新生儿低体重甚至宫内或围产期死亡 [ 2 ] 。因此，及时对PIH开展治疗才能确保孕妇及胎儿的生命安全。适时终止妊娠是治疗PIH的重要手段。当选择以剖宫产终止妊娠时，麻醉方法的选择十分重要。本次研究对硬膜外麻醉及腰硬联合麻醉用于PIH剖宫产的临床效果进行了对，线汇报如下。
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user: 2. 资料与分析 2.1. 一般资料 本次研究获我院伦理委员会批准，产妇在术前已被充分告知研究内容。研究对象：我院2016年1月至2016年12月间入住妊高症孕妇。妊高症诊断标准：妊娠20周后出现高血压，水肿，蛋白尿。高血压诊断标准：血压 ≥ 18.7/12 kPa (140/90 mmHg)；蛋白尿诊断标准：尿蛋白 ≥ 300 mg/24小时或(+)。研究对象纳入标准：年龄20至35岁，身高145至170 cm，体重50至80 Kg。排除因素：多胎妊娠，二次及以上妊娠，患有精神疾病，先天性心脏病，严重支气管扩张、哮喘等呼吸系统疾病。最终60例患者入选本次研究。将研究对象随机分组，分为实验组及对照组，每组30例。实验组以腰硬联合麻醉为麻醉方法，对照组麻醉方式选用连续硬膜外麻醉。对两组研究对象的身高、体重、年龄，孕周数，平均动脉血压测量值，24小时尿蛋白量等进行统计学分析。两组患者的上述一般资料未见明显统计学差异(P > 0.05)。 2.2. 麻醉方法 该60例剖宫产麻醉中，对照组(30例)患者采用硬膜外麻醉，实验组(30例)采用腰硬联合麻醉。两组患者不予术前用药，进入手术室后监测孕妇的心率、呼吸、无创血压和动脉血氧饱和度等生命体征。开放孕妇左上肢静脉，滴注林格氏液20~40 mL/kg∙h进行容量治疗。本次研究，两组麻醉操作均由同一麻醉医生完成。两组患者穿刺体位均采用左侧卧位，4%碘伏消毒穿刺区域，铺无菌穿刺单。穿刺间隙：L3-4，硬膜外穿刺针：18 G，硬膜外导管置入方向：头侧，置管深度：3 cm，实验组腰穿针：25 G，蛛网膜下腔注药：0.5%布比卡因，注药量：1.6 ml，注药时间：30 s。两组于胎儿娩出后，均给予托烷司琼注射液5 mg及地塞米松磷酸钠注射液10 mg静脉滴注，防治术后恶心呕吐。 2.3. 临床效果评定标准 以镇痛效果和内脏牵拉痛发生例数为评定标准。以数字分级法代表不同程度的疼痛，0：无痛；1~3：轻度疼痛；4~6：中度疼痛；7~10：重度疼痛。镇痛效果优：无痛；镇痛效果良：轻度疼痛；镇痛效果中：中度疼痛；镇痛效果差：重度疼痛。探查盆腔出现剑突下痛感或不适为出现内脏牵拉痛的诊断标准，未出现剑突下疼痛或不适则视为未发生内脏牵拉痛。 2.4. 统计学处理 统计分析时采用SPSS13.0软件分析。以 x ¯ ± s表示计量资料，t检验比较组间，用于检验计数资料。以P < 0.05为有统计学意义。
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user: 3. 结果 两组孕妇麻醉镇痛效果及内脏牵拉反射发生率比较发现(表1)，实验组45例镇痛效果达到优，15例镇痛效果为良，有4例出现盆腔内脏牵拉痛。而对照组麻醉镇痛效果弱于实验组，而盆腔内脏牵拉痛发生例数较实验组多。实验组的麻醉镇痛效果优于对照组(P < 0.05)不良反应(表2)：两组均无椎管内穿刺后头痛发生。恶心呕吐症状对照组有4例、实验组有3例，低血压对照组8例、实验组7例，两组不良症状都得到及时合理的处理，两组间不良反应发生率其差异无统计学意义(P > 0.05)。 Table 1 The analgesic effect of anesthesia and the incidence of visceral traction pain were compared between the two group 组别 镇痛效果 内脏牵拉痛发生例数 优 良 中 差 发生 未发生 实验组 45 15 0 0 4 56 对照组 30 20 10 0 10 50 表1. 两组麻醉镇痛效果和内脏牵拉痛发生例数对照 Table 2 Adverse reactions were compared between the two group 组别 术后恶心呕吐 术中低血压 发生 未发生 发生 未发生 实验组 3 57 7 53 对照组 4 56 8 52 表2. 两组不良反应对照
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user: 4. 讨论 妊高症是产科特有的临床危重症。据统计，在全球约有6%~8%的孕妇受其困扰 [ 3 ] 。在临床病例中，多表现为子痫前期，其特征为高血压和蛋白尿。子痫前期的存在，对孕妇的胎盘、免疫系统和心血管系统造成了持续和多样性的损害 [ 4 ] 。可导致早期胎盘发育异常，滋养层功能障碍，胎盘血管发育不全，孕妇全身炎症反应增强等生理病理情况，从而引发胎儿早产，胎儿宫内发育受阻，死胎等后果 [ 5 ] 。治疗妊高症，可避免上述情况的恶化。采用剖宫产，适时终止妊娠是治疗妊高症，保证母婴安全的一项治疗方法 [ 6 ] 。妊高症患者进行剖宫产手术时麻醉应用是否恰当，直接关系到母婴的安危 [ 7 ] 。麻醉处理要兼顾镇痛完善，下腹部肌肉松弛，尽量减少内脏牵拉痛从而维持循环稳定，子宫血流维持正常等方面 [ 8 ] 。本次研究结果显示，硬膜外麻醉和腰硬联合麻醉均可安全运用于妊高症剖宫产手术，但因硬膜外麻醉起效慢、镇痛效果及缓解内脏牵拉痛的效果不及腰硬联合麻醉完善，从而延长术前准备时间，术中因内脏牵拉痛，导致患者不适，有可能引起血流动力参数波动。腰硬联合麻醉镇痛效果确切，可迅速达到手术所需麻醉平面，缩短术前准备时间，在手术中，腰硬联合麻醉可以对盆腔的感觉和运动神经进行完善阻滞，从而有效解除盆底肌群的肌张力，由此可间接获得减轻盆腔内脏牵拉痛反应的效果。同时，在围手术期采用恰当的容量治疗及特殊体位，可有效避免腰硬联合麻醉导致的血流动力学波动，保证母体及胎儿的血氧供应。综上所述，在本次研究中，腰硬联合麻醉相较于硬膜外麻醉可提供更为完善的麻醉效果及较短的麻醉准备时间，同时有效抑制术中盆腔内脏牵拉痛避免了术中巨大的血流动力学波动，从而有效保证围手术期母体及胎儿的血氧需求，是妊高症剖宫产手术比较理想的麻醉方式。
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user: 摘 要 有限元分析技术在轮胎行业已经得到了广泛的应用，但如何便捷、精确的获取真实的轮胎模型仍值得进行研究。本文主要研究采用不同的约束方式对轮胎断面进行测绘建模对轮胎有限元分析造成的影响。以205/55R16半钢子午线轮胎为例，分别对自由状态和使用轮辋卡板约束状态下的轮胎断面进行测绘，并以此为基础进行了有限元建模。在建立有限元模型时，选用了Neo-Hooke本构模型描述橡胶材料，Rebar模型描述橡胶–帘线材料。对轮胎的接地印迹、径向刚度和充气外轮廓进行了有限元分析，以此与实际轮胎的试验结论进行对比，寻找更加合理的建模方式。结果表明，对于充气外轮廓来说，轮辋约束状态下的断面更符合建模要求。而对于接地印迹和径向刚度来说，自由状态下的断面更符合建模要求。 关键词 :子午线轮胎，断面测绘，有限元分析，接地印迹 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 有限元分析技术在轮胎行业已经得到了广泛的应用，但如何便捷、精确的获取真实的轮胎模型仍值得进行研究。在20世纪70年代，FEA开发出了应力/应变的内部轴对称代码，可以研究轮胎耐久性。现在，FEA与优化技术相结合，可以优化胎侧结构，轮胎胎冠形状，齿距变化，轮胎花纹等方面 [ 1 ] 。A Abe [ 2 ] 将优化技术运用于轮胎设计。刘峰 [ 3 ] 等人考虑了轮胎的材料非线性、几何非线性、橡胶帘线复合材料各向异性等对轮胎进行非线性有限元分析。由此可见，研究员们通过全方位的考虑轮胎结构和性能提高有限元模型的准确性和有效性。 但在轮胎建模之前，需要对实际轮胎的断面进行测绘并以此进行建模，而测绘时不同的测绘方法以及轮胎断面不同的约束方式都会对有限元分析的准确性造成影响。彭赐龙 [ 4 ] 等人研究并提出了一种断面测绘方法，该方法应用于轮胎测绘及分析过程中，包括切割、打磨、画线、测绘和验证等环节。谢雷 [ 5 ] 等人发明了一种轮胎断面结构测绘仪及测绘方法。刘巧霞 [ 6 ] 研究了轮胎断面自动测绘系统中的图像处理方法。肖玉霜 [ 7 ] 对轮胎断面拼接，三角胶层边缘及外轮廓提取算法进行深入的研究和试验。由此可见，研究员们对断面的测绘方法有过很多研究，但是目前测绘时轮胎断面的约束方式对轮胎模型的影响还没有人有过深入的研究。因此本文为了研究轮胎断面测绘时的约束方式对有限元分析的影响，以205/55R16半钢子午线轮胎为例对自由状态和用轮辋卡板约束的轮胎断面进行了测绘，并以此为基础分别进行了有限元建模。为了确定哪种固定方式更有利于有限元仿真，本次研究的内容将会包括轮胎的接地印迹、径向刚度和充气外轮廓，并与相对应的实际数据进行对比。
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user: 2. 有限元模型的建立 本文以205/55R16半钢子午线轮胎为例建立轮胎结构有限元模型，此模型中仅考虑纵向花纹的作用。以约束状态的断面为例，建立二维模型。先在Autocad中对得到的断面图像进行几何处理得到轮胎的材料分布图，然后将其导入Hypermesh中进行网格划分建立二维模型，如图1所示。将建好的二维模型导入Abaqus中进行有限元分析。 2.1. 有限元模型的信息 本文在Abaqus中定义轮胎材料并根据橡胶属性选择合适的单元进行模拟。对轮胎橡胶部分采用CGAX3H和CGAX4H单元进行模拟，用SFMGAX1单元来模拟轮胎的帘线部分。二维模型的单元数为1278，节点数为1406个。本文中将橡胶–帘线材料运用于带束层、冠带层和胎体层，使用Rebar模型进行模拟，而橡胶材料使用Neo-Hooke本构模型进行模拟 [ 8 ] 。 2.2. 有限元模型的边界条件 如图2所示，有限元分析的主要分为以下三个步骤： 第一步，对轮胎进行充气。因为轮胎模型是轴对称的，因此可以使用二维模型进行充气。采用解析刚体定义轮辋，对轮辋和轮胎采用过盈配合，轮辋和轮胎的接触处定义了接触，摩擦系数为0.05。在轮胎模型的内衬层内表面均布240 KPa的充气压，充气时过盈会被消除，随着气压升高完成装配。 第二步为旋转，将二维轮胎模型旋转360˚，120份，使其周向网络保持均分，得到轮胎的三维充气模型。在轮胎下方使用解析刚体定义了路面，对路面与轮胎之间的接触处定义了接触，摩擦系数为0.7。 图1. 二维轮胎模型 图2. 路面加载的边界条件 第三步为路面加载，固定轮胎中心的六向自由度，通过向上平移路面模拟轮胎的加载，径向载荷为4000 N，根据得到的路面位移以及轮胎模型可以计算轮胎的径向刚度和接地印迹。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 充气外轮廓 轮胎的充气外轮廓是指轮胎的充气断面、充气外周长。轮胎的充气断面是指轮胎的断面宽度。轮胎的断面宽度是指在一定的充气压力下，轮胎断面两侧之间的最大宽度。如图3所示为两种状态下有限元模型的充气断面对比。充气外周长是指延充气轮胎胎冠中心线绕轮胎一周所得到的直线的长度。如图4所示，在三维有限元模型中，轮胎直接由二维模型旋转而来，所以外周长可以通过量取轮胎的半径直接计算得到。表1为两种状态下的充气外轮廓数据对比。 由表1中的数据进行横向对比可以发现轮胎断面宽度的误差较大，充气外周长的误差较小。这主要是因为在同样的充气压力和载荷下，同一个轮胎的充气外周长很难有较大的变化。而轮胎模型的两侧在不同约束下会有较大变化，从而导致轮胎的断面宽度有较大的变化。若进行纵向对比可以清楚的发现使 图3. 充气断面对比(左为自由状态，右为约束状态) 图4. 三维轮胎模型 用在约束状态下的轮胎断面扫描得到的截面进行有限元建模所得到的轮胎充气外轮廓较为合理一些，这主要是因为在约束状态下的轮胎外轮廓更加符合实际轮胎使用时的形状。 3.2. 接地印迹 轮胎的接地印迹是指静态轮胎在垂直载荷下，轮胎与刚性平面相接触所产生的压印痕迹，压印痕迹可以用接触压力分布图表示。轮胎的接地印迹会随着轮胎所受到的载荷和充气压力的改变而改变，因此进行有限元分析时，两个有限元模型的载荷都确定为4000 N，充气压力为240 kPa。在有限元仿真以后，进行后处理将会得到接地印迹，如图5和图6所示。在处理时，可以使用胎面接地长度、胎面接地宽度和接地面积作为评价指标 [ 9 ] 。如表2所示为两种状态下的接地印迹的评价指标数据对比。 胎面接地长度是指静态轮胎在垂直负荷作用下，胎面花纹和刚性平面相接触，其接地面外周沿轮胎圆周切线方向的最大距离。如图5中L所示。 Table1. Comparison of the data of the inflatable outer contour 表1. 充气外轮廓的数据对比 图5. 以约束状态下的截面所建模型的接地印迹 图6. 以自由状态下的截面所建模型的接地印迹 胎面接地宽度是指静态轮胎在垂直负荷作用下，胎面花纹和刚性平面相接触，其接地面外周沿轮轴方向的最大距离。如图5中W所示。 接地面积为静态轮胎在垂直载荷下，轮胎与路面的接触面积。 从图5、图6和表2中可以发现使用在约束状态下的轮胎断面扫描得到的截面进行有限元分析得到的接地印迹呈椭圆形，轮胎周向接地长从胎肩向胎面中心逐步增长，它的接地压力分布较为均匀，与实际轮胎的接地印迹差别较大。这是因为约束状态下的轮胎模型两侧有所下凹，导致胎面有所凸出，从而使轮胎模型的接地偏向椭圆形，且其中心处压力较高。使用在自由状态下的轮胎断面扫描得到的截面进行有限元分析得到的接地印迹呈矩形，轮胎周向接地长分布较为均匀，胎肩部分的接地压力较高，与实际轮胎的接地印迹较为接近。这是因为自由状态下的轮胎模型胎面较为平顺，加载时周向较为均匀。因此以自由状态下的轮胎断面所建有限元模型的接地印迹更为合理。 3.3. 径向刚度 轮胎的径向刚度是指轮胎在一定的充气条件下，它的径向受力情况与其径向变形之比。轮胎的径向载荷和径向位移成正比关系，因此可以对有限元仿真得到的点进行一元回归分析拟合得到轮胎的径向刚度。计算公式1如下所示，图7左右分别为轮胎截面在约束状态下和自由状态下时所建模型的径向载荷与径向位移之间的线性关系。表3为径向刚度的数据对比。 Table 2 Comparison of data of evaluation index of contact patc 胎面接地长度(L/m) 胎面接地宽度(W/m) 接地面积(S/mm 2 ) 实际轮胎 104.5 152.6 11910 自由状态 118.9 160.1 14323 相对误差 13.8% 4.9% 20.3% 约束状态 154.3 165.7 14959 相对误差 47.7% 8.6% 25.6% 表2. 接地印迹的评价指标数据对比 Table 3 Comparison of data of radical stiffnes 实际轮胎 自由状态 相对误差 约束状态 相对误差 径向刚度(N/mm) 206.2 196.2 4.8% 183.8 10.9% 表3. 径向刚度的数据对比 图7. 轮胎截面在自由状态下和约束状态下时所建模型的径向刚度 径 向 刚 度 = 径 向 载 荷 径 向 位 移 (1) 从图7和表中可以看出使用在自由状态下的轮胎断面扫描得到的截面进行有限元分析得到的径向刚度更加接近实际。这是因为约束状态下的轮胎模型接地较小，呈椭圆形，与实际所要求的接地印迹有一定的区别，而自由状态下的接地印迹更为接近实际。
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user: 4. 结论 从上述实验及仿真分析我们可以发现轮胎截面约束方式的不同会对有限元仿真的准确性造成很大的影响，因此得到更符合实际的断面模型至关重要。本文主要是以三个方面来验证轮胎截面约束方式的不同对有限元仿真的影响。对充气外轮廓来说，使用轮辋进行约束的轮胎截面更符合有限元分析的准确性。而对于接地印迹和径向刚度来说，使用约束状态下的轮胎截面进行有限元分析更加合理。综上所述，从性能的角度上说，使用自由状态下的轮胎截面更有利于有限元分析的准确性。
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user: 摘 要 本文从论述塑料地膜覆盖应用现状与残留污染特征出发，重点阐述了残留地膜对土壤及作物生长发育造成的危害，以及分析了塑料残膜的渗出物诱发风险，并提出了防控地膜残留污染的措施，以期为覆膜栽培技术的可持续发展和残膜污染的防治工作提供参考和决策依据。 关键词 :地膜残留，污染，危害，防控 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 地膜覆盖栽培技术是我国从日本引进的一项新型作物增产技术，是我国发展现代农业、实现增产增收的一项重要技术措施。因为地膜具有透光性好、保温性强、不透水等性能，所以地膜覆盖栽培技术在增温保墒、保水保肥、改善土壤理化性质、提高土壤肥力、抑制杂草生长、减轻病虫害、增产增收方面表现出显著优势，在农业生产和水土资源高效利用方面发挥了重要作用。目前该技术在我国棉花、花生、玉米、马铃薯、瓜类、蔬菜、烟草、草莓等多种作物上进行了广泛应用，且地膜覆盖面积逐年扩大。但是随着地膜使用量的急剧增加，地膜残留污染问题也日趋严重，残膜成了土壤污染源之一。防控地膜残留污染危害就成了耕地可持续发展利用亟需解决的问题。
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user: 2. 塑料地膜应用现状与残留污染现状 全国覆膜种植面积持续增加，统计数据显示，地膜覆盖面积和地膜使用量均位居世界第一，覆盖面积从1982 年11.3多万hm 2 扩大到2016年1840万hm 2 ，中国地膜用量从1982年0.6万t增加到2016年达到147.01万t [ 1 ] ，目前常使用的地膜类型为聚乙烯(PE)膜、聚氯乙烯(PVC)膜和乙烯–醋酸乙烯聚物(EVA)膜等。为了节省农业生产成本，农民广泛使用的地膜是厚度在0.004~0.008 mm超薄低密度聚乙烯膜，而这类地膜成本低、老化速度快、易破碎、清理起来非常困难，且因为回收残膜手段落后、人工捡拾地(残)膜效率极低、捡拾残膜成本高和劳动强度大等，农民捡拾地膜主动交售积极性不高，往往是捡拾归拢大片残膜，将其于田间地头焚烧，而小片片化无规则碎膜则随着土壤翻耕遗留于土壤耕层中，这不仅造成土壤残膜污染和大气环境污染逐渐加重，也导致资源的极大浪费。长时间的大面积使用地膜，使得农田残膜污染呈现出积累效应尤为明显、污染区域差异化大、污染强度逐年增强，具体为：覆膜年限越长，耕地残膜密度会增加、地膜残留量增加 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] ，污染也就越严重；地膜用量愈多、覆膜比例愈高，土壤遭受地膜残留污染的风险就愈大 [ 5 ] ；积聚在土壤浅耕层的残膜含量高于土壤深耕层的含量 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] ；土壤耕层的小片化无规则碎膜的数量远多于大片膜的数量；土壤中的残膜因种植、覆盖方式、农艺要求的不同在土壤中呈水平、垂直或倾斜状分布。
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user: 3. 塑料残膜对土壤理化性质和土壤微生物的影响 地膜难降解的特性，使得碎膜在耕作层积累，土壤理化性质发生改变，耕地地力水平下降，土壤水分和养分利用效率降低。 3.1. 破坏土壤的毛细管作用，影响水肥运移 残膜使土壤产生更多的隔离空间，缩小土粒间的接触面，增加土粒与膜的接触面，减少和切断土壤中微孔隙(毛管)系统，阻隔水肥运移途径、降低土壤水肥运移速度，严重影响土壤毛管和土粒表面吸附或提升水分与养分的能力。国内外学者大量研究表明，累积在土壤中的残留地膜改变土壤水的动力学性能，降低水平湿润锋运移速率和土壤水分扩散率，阻滞土壤水分入渗，进而影响土壤水肥的运移，影响程度会随着残膜量增加而加重 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ；碎片化的残膜通过影响土壤孔隙的连续性来影响土壤重力水的下渗 [ 12 ] [ 13 ] ；残膜造成了土壤毛细管的断裂，使毛管水上升速度减慢 [ 14 ] [ 15 ] ；土壤保水能力随土壤残膜埋深增加、残膜量增多呈现降低趋势 [ 16 ] [ 17 ] 。 3.2. 破坏土壤的物理结构，降低土壤通透性 地膜是由聚烯烃类的高分子化合物经特殊工艺吹塑而成，具有不透水和不透气的特性，残留下来的地膜在土壤中难以降解、不能与土壤胶体结合，残留地膜的大量聚集会严重破坏土壤的物理结构 [ 18 ] ，会阻碍土壤与大气的水、气、热交换能力，从而降低土壤的透气性、热容量和容水量。 3.3. 改变土壤的化学性质，降低土壤肥力水平 伴随土壤表面覆膜年限的增长、土壤耕层中地膜残留强度的升高、耕层中残膜密度的增大，土壤pH值呈升高趋势，且易造成土壤局部次生盐碱化，土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、全氮、全磷和全钾含量等土壤养分质量也均呈下降趋势 [ 4 ] [ 19 ] [ 20 ] 。 3.4. 影响土壤微生物的种群及活性 残留地膜能使土壤孔隙度下降、通透性降低，对土壤中原有微生物的种群和数量以及土壤微生物的正常活动产生影响 [ 21 ] [ 22 ] ，最终导致土壤生态系统良性循环遭受破坏 [ 23 ] 。试验研究表明，随着地膜残留累积水平的增加，土壤中细菌和真菌数量均呈现下降趋势 [ 24 ] 。肥料分解提供养分的过程需要多种微生物和土壤活性酶的大量参与，而残留塑料膜的难分解性使土壤微生物的生存和活动遭受严重影响，使土壤酶活性大大降低，进而使土壤呼吸作用的强度发生改变、土壤中迟效养分的转化率和贡献率大大降低 [ 25 ] 。
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user: 4. 残膜对农作物生长发育和产量的影响 4.1. 残膜对作物出苗率和幼苗成活的影响 土壤理化性状因残膜积聚而恶化，这就会降低种植作物的出苗和成苗率，导致作物出苗慢、出苗率低、缺苗现象随处可见。研究表明，棉花和玉米的出苗率随着土壤耕层残膜量的增加呈下降趋势，出苗时间延迟 [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] 。残膜导致作物出苗困难和幼苗成活率低的原因有两个：一方面是是残膜大量的累积使得土壤理化性质发生严重变化，这就导致作物种子正常发芽和成苗所需的水分、养分和空气不能得到很好的保障 [ 29 ] ；另外一方面就是种子播在残膜上或被残膜覆盖会因其无法顶破残膜造成无法发芽，易形成烂种或烂芽。 4.2. 残膜影响作物根系生长 对养分和水分的吸收最为活跃的器官是作物的根系，然而与作物根系直接接触的土壤残膜因其有韧性和延展性，会影响作物根系的正常生长、迫使根系弯曲生长、改变作物原有根系构型或发生畸变、阻碍作物根系下扎，另外残膜通过释放有毒物质到土壤微环境中抑制作物根系生长，这一切都会使根系吸收水分和养分及正常生长受到严重影响。研究发现 [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] ，随着土壤耕层覆膜年限增加、土壤中残膜量的增加和残膜破碎程度增大，作物的根长变短、根系数量及根系总重均减少、根系活力也降低，根系生长发育受阻。 4.3. 残膜对作物产量的影响 土壤耕层中的残膜通过影响作物种子的发芽、作物的出苗和成苗、作物根系的正常生长以及土壤的水肥气供应等使作物产量遭受严重影响。研究表明，番茄产量受地膜残留量的影响，番茄产量随着地膜残留量的增加呈现减少趋势 [ 35 ] ；随着残膜量的积聚，棉花产量也呈现逐步降低的趋势 [ 26 ] [ 36 ] ；当土壤中残膜含量为超过一定数量时，玉米减产达11%~23%、大豆减产高达5.5%~9.0%、蔬菜减产14.6%~59.2% [ 37 ] [ 38 ] 。
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user: 5. 塑料残膜渗出物可能诱发的风险 地膜生产过程中添加了重金属稳定剂和增塑剂等助剂，随着时间的推移，地膜中的助剂成分会不断析出进入土壤，增加土壤、水及植物体中重金属、塑化剂等含量，随着析出物积累量的增加，会诱发环境污染或农产品安全风险。塑料地膜所渗出无机污染物主要是一些含铅(Pb)、镉(Cd)等重金属盐类稳定剂，这些重金属稳定剂通过范德华力与高分子化合物相连、不稳定，会不断的溶出；塑料地膜所渗出有机污染物的主要是邻苯二甲酸酯类(Phthalicacid esters简称PAEs)增塑剂，PAEs和地膜中的高分子化合物是以范德华力和氢键相连而不是靠化学键来连接，在强光、雨淋、风寒等环境要素作用下，PAEs会逐渐渗出来，进入到土壤、大气和水体等环境介质中，对土壤、地下水、地表水等造成污染 [ 39 ] 。这些游离出来的重金属或者PAEs等通过根系富集或叶绿体吸收进入到植物体内，再经植物产品进入人类食物链中，危害人体健康，给人体和环境带来潜在危害与污染风险 [ 40 ] 。
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user: 6. 防控对策 时至当下，地膜覆盖技术应用所产生的正负效应非常明显，虽然地膜覆盖技术对农业生产、农民增收和国家粮食安全非常重要，但我们必须重视并科学解决地膜残留污染问题，必须采用“源头减量、过程控制及末端回收治理”思路来缓解我国土壤塑料地膜残留污染，保障土壤生态系统的健康和农业资源的可持续利用。 6.1. 修订完善地膜各类标准，加强监管和执法力度，从源头减轻塑料残膜污染 科学规范地膜生产标准和批次检测方法，对不同功能地膜生产的主材、助剂、工艺、生产规模及地膜厚度等物理性状制定统一标准，对单批次配料吹膜产品按标准检测，扩充品种多样性，保障产品质量和功能，杜绝小规模吹膜和不规范生产，严禁生产和使用不合格地膜产品，提高施用地膜质量，降低回收难度，从源头减轻塑料残膜污染。 6.2. 集成创新地膜回收和防控新技术应用，减轻和杜绝土壤残膜污染 创新技术研究，推广有利于地膜回收的作物覆膜方式，促进残膜回收；加强厚度适中、韧性好、抗老化能力强以及强度高的地膜的生产和应用，促进“一膜两(多)用”技术的大面积推广，提高地膜重复使用率、减少地膜残留量；优化改良耕作制度和农艺技术，实行倒茬轮作制度，推广倒茬后耕地前、苗期、耕作层地膜回收新技术，减少地膜单位面积平均覆盖率，减轻残膜污染危害；加强新型地膜替代应用技术的创新和示范，大面积补贴推广适合当地农情的多功能可降解液态地膜、生物降解地膜等新型完全降解地膜，从根本上消除和杜绝农田土壤残膜污染。 6.3. 创新优化残膜回收机具设计，促进机械回收残膜技术大面积推广 我国覆膜农作物品种多样化、种植模式和农艺措施地域差异化明显、各地环境因素复杂多变，所以残膜回收机具设计创新时应根据当地实际情况而定，在提高回收率和工作效率的同时，应根据区域、作物及农艺措施的不同，创新设计出适应当地地形、土壤类型、种植模式以及作物特性的多种类多功能残膜回收机具，以满足不同地域多样性和特异性的需求；设计捡拾膜机具时要着重解决膜土分离、膜杂分离、卷膜裹土、边膜回收、耕层残膜回收和脱膜等技术难题，提高残膜拾净率、残膜捡拾率、地膜回收率等性能指标，促进回收机具的大面积推广应用；在残膜回收机具中创新应用液压控制技术、传感技术、电子技术、信息技术等高新技术，提高机具的灵活性和智能性，提高残膜拾净率，降低机具能源消耗；优化改进农艺作业措施，减少膜面破损和碾压，提升地膜拉伸强度和施用地膜质量，以此降低机械捡拾难度；研发残膜捡拾压缩及装运技术，降低地膜转运的劳动强度，以提高储存和运输的效率和便利性，防止残膜二次污染。 6.4. 加大废旧地膜回收再利用力度，促进回收残膜资源化、能源化利用 全面推进地膜回收专业化，建立农膜等塑料制品的公益回收站系统，实施保护价格回收，引导农户自觉回收地膜。加快农膜能源化利用、资源化利用技术的研发，将回收、清洗、破碎、包装或造粒的回收残渣膜通过高温催化裂化等技术获得汽油、柴油等可用燃料，或通过晾晒、粉碎、漂洗、甩干、挤出生产再生塑料颗粒，然后利用再生塑料颗粒深加工成各种膜、管、包装袋、塑料容器等制品。 通过以上措施，进一步完善农膜产业链条，实现残旧地膜能源化或资源化利用，有效防控耕地残膜污染，保护耕地资源，提升产品品质，提高农业生产效益，促进农业绿色可持续发展。
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user: 摘 要 在极端暴雨条件下，城市雨洪排水管道中常会发生含滞留气团的瞬变流动。针对有压水流作用下滞留气团运动、排放的动态过程，本文采用VOF (Volume of Fluid Model)模型和k-ε湍流模型进行了二维数值建模和计算，并将模拟结果与已有实验观测结果进行对比分析。结果表明：VOF模型模拟出的滞留气团的运动过程、瞬态压力变化结果均与实验结果吻合。同时，对二维模拟时，主支管连接中可能存在的“等截面比例”和“等管径比例”两种简化方法进行了比较分析，比较结果表明，“等截面比例”方法计算的压力结果更接近实验值。 关键词 :排水管道，瞬变流，滞留气团，VOF模型 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 暴雨情况下，城市雨洪排水管道将处于满负荷工作状态，其过程中会混入大量的有压空气。滞留气团的存在可能会引起管道堵塞，降低排水系统的总体容积和排水效率。当滞留气团经过竖井的时候，剧烈的气水相互作用甚至会引发竖井处出现爆发性的“间歇泉”现象，冲翻井盖、污水出井口，其对应的异常水锤极有可能导致管道系统的破坏，对城市的道路安全及公共卫生产生较大的影响 [ 1 ] 。此外，排水管道系统错综复杂的结构，也将使得城市排水管道中的气液两相流问题变得更为复杂。 随着城市内涝现象的愈发严重，越来越多的学者开始关注城市的排水防涝问题。Jing et al. [ 2 ] 就城市间歇泉问题建立了相应的实验系统，从是否有外部压力、管径比值方面，进行了多组实验，证明了外部压力对间歇泉发生的必要性。证实了小竖管直径和体积气团更容易产生间歇泉喷射现象。Muller et al. [ 3 ] 采用大尺寸实验装置进行实验，叠加背景流条件，观察到了更细致的喷发情况。刘德有等 [ 4 ] - [ 9 ] 、Zhou et al. [ 4 ] - [ 9 ] 、马佳杰等、郭艳惠等 [ 4 ] - [ 9 ] 针对封闭管道系统中含滞留气团的瞬变流现象进行了大量的实验及数值模拟研究。 长久以来，针对管道系统中涉及滞留气团的复杂气液两相瞬变流，其计算数学模型大多属于一维模型，存在大量的简化。其三维数值模拟，因其漫长的计算时间，相关的研究较少。一些学者 [ 8 ] [ 10 ] [ 11 ] 为了减少计算时间，针对该类型的流体运动问题，在简化一些次要的影响因素后，采用二维数值模拟的方法来还原实验过程。 本文参考Zhou et al. [ 4 ] - [ 9 ] 封闭式滞留气团的研究成果，对开放式的气团排放过程进行二维数值模拟研究，分析有压气体的释放过程及爆炸原因。并将数值模拟结果与Jing et al. [ 2 ] 的实验结果进行对比，验证所提二维模型的准确性。同时也对比分析了在管道二维建模过程中，“等直径比例”和“等截面比例”两种简化方法对计算结果的影响。