DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 全球可再生能源政策工具有效性的实证评价 4.1. 现有研究文献的局限性 从表1中可以看出，以往研究文献对政策工具有效性的评价，存在着一定的局限性。一是所评价的政策工具数量有限。主要聚焦于常用或采用增长快的6种政策工具中的某一种或几种，单项研究中所评价的政策工具最多也只有3种(Palmer and Burtraw， 2005)。二是缺乏针对全球国家和长时间序列的实证研究。多数研究集中于个别国家的区域或企业，比如仅对美国的洲和中国的新能源公司，而针对全球53个国家、欧洲国家的大样本研究，时间序列却比较短，如前者仅使用了5年间的数据。三是针对可再生能源整体发展的评价不多，大多数文献仅从一种或二、三种可再生能源的发展来评价单项或几项政策工具效果。概括而言，目前为止的研究，尚未能从全球视角、长时间序列来评价和比较所有可再生能源政策工具的有效性。 4.2. 评价对象：现行10种主要政策工具、5种主要可再生能源发电量及其份额 为弥补这一不足，笔者对包括美国、中国、德国等45个国家的1995~2014年20年间所采用的10种主要可再生能源政策工具的有效性进行评价和比较。使用可再生能源发电总量(包括生物质能、太阳能光伏、地热能和太阳能光热以及风力发电5种主要可再生能源)占总需求量的份额作为衡量可再生能源发展指标，其数据和国内生产总值、电力消费量、人口数量等一同从国际能源署网站(Energy Information Administration， EIA)获取，政策工具使用等数据通过整理REN21网站的GSR (Global Status Report，全球可再生能源现状报告)获得。 4.3. 计量模型与实证结果 4.3.1. 固定效应模型的构建 本研究采用的数据为面板数据，通过设置对照组和处理组对主要可再生能源政策工具效果进行分析。由于各个国家开始实施某项政策工具的年份是不同步的，因而可以选择实施某项政策工具的国家作为处理组，而尚未实施该项政策工具的国家作为对照组，通过构建固定效应模型，得到政策工具对可再生能源发电量影响的估计。构建模型如下： log r e n s h a r e i t = α i + β log X i t + δ P o l i c y i t + ε i t (1) 式中，renshare it 反映i国第t年可再生能源发电量份额( i = 1 ， 2 ， ⋯ ， 45 ; t = 1995 ， 1997 ， ⋯ ， 2014 )；X it 是一组反映国家个体特征，经济发展水平等的控制变量；Policy it 表示政策工具的虚拟变量，它的取值借鉴国外大多数学者的做法(如Menz and Vachon，2006；Adelaja and Hailu，2008等)，即开始实施的当年及以后年份取值为“1”，其他年份为“0”； α i 是i国的固定效应； ε i t 表示随机误差项。我们关心的系数是 δ ，它度量了某项政策工具对各国可再生能源发电份额是否存在影响以及影响程度如何。我们采用的控制变量包括人均国内生产总值、人均电力需求变量。 4.3.2. 模型分析结果 模型的相关结果如表3所示。 Table 3 Results of fixed effects regressio 政策工具变量 相关系数δ (标准差) 政策工具变量 相关系数δ (标准差) 控制 变量 人均电力需求量(对数) 0.8045 *** (0.2016) 人均GDP (对数) 1.0966 *** (0.210) 管制 固定价格(FIT) 0.3916 *** (0.0910) 经济 激励 资产补贴奖励及返还 0.5562 *** (0.1088) 可再生能源配额制 0.0494 (0.1120) 投资税生产税减免 −0.3603 *** (0.1116) 净计量(Net-Metering) 0.0417 (0.0986) 能源税销售税及增值税减免 0.1354 (0.1044) 可交易的绿色能源证书 0.0227 (0.1039) 能源生产支付 −0.0758 (0.1207) 招标(Tender) 0.1071 (0.1053) 公共投资贷款 0.4490 *** (0.1024) 表3. 固定效应面板模型的评价结果 注： *** 代表1%的显著性水平。 从表中的估计结果可以发现，通过对是否使用某项单个政策工具的国家进行比较，得到不同的政策工具的使用对可再生能源发电份额有着不同的影响。这10种政策工具中，固定价格(FIT)、资产补贴奖励及返还及公共投资贷款(PIL)这三项政策工具对可再生能源发电份额的增加具有显著正效应，投资税生产税减免却表现出了显著负效应。这四项政策工具的相关系数分别是0.3916，0.5562，0.4490和−0.3603。按照系数的绝对值大小进行排序，可以得到资产补贴奖励及返还这一激励工具对发电份额的影响最大，公共投资贷款其次，最后是固定价格和投资税生产税减免。能源税销售税及增值税减免、招标、可再生能源配额制、可交易的绿色能源证书等4项政策工具依次具有一定程度的正效应，而能源生产交付具有一定负效应。从政策类型来看，管制型政策工具尽管程度有所差异，均具有正效应，而经济激励性政策工具的正负效应反差大，提示其使用要谨慎、科学。 模型中控制变量的影响与本文预期大体一致，即人均国内生产总值和人均电力消费量对可再生能源发电份额具有显著的正向影响。
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user: 5. 结论 以上，我们分别从使用情况、研究文献、实证评价3个角度检验了可再生能源政策工具的有效性，核心结论如下： 1) 从政策实施实践来看，固定价格等10种政策工具整体上能促进可再生能源发展，销售税能源税和增值税减免、固定价格应用最为广泛、有效性最为理想，投资税生产税减免、公共投资贷款的有效性比较理想，净计量、招标等采用快速增加，有效性期待感强。绝大多数政策由高收入国家、中高收入国家和中低收入国家出动，低收入国家的政策投入稳定性低。经济激励型和管制型政策工具的采用数均稳中有升，说明两种类型政策工具的有效组合来促进可再生能源发展的趋势愈加稳定。高收入国家、中高收入国家和中低收入国家在减少经济激励，增加管制，表现出对管制的相对偏好和重视，而低收入国家几乎依赖于经济激励。 2) 从文献分析来看，固定电价能支持能源安全目标的实现，有效性评价的一致性高。可再生能源配额制度能够同时支持能源安全目标和环境保护目标的实现，有效性理想，但是在是否能增加可再生能源发电量上存有疑问。补贴支持能源安全目标，而不支持环境保护目标。税收减免对能源安全目标的作用存在相反意见，效果难以判断。招标支持能源安全目标，净计量不支持环境保护目标。文献分析表明，管制型政策工具的效果在一定程度上优于经济激励性政策工具。分析政策工具针对利益相关者的有效性研究文献，可以发现固定价格对发电厂、电力公司(电网)等大多数利益相关者有效。可再生能源配额制度、可交易绿色能源证书、发电补贴和招标等政策工具对大规模发电厂和国有企业电力公司有效，而对小规模发电厂和私有电力公司无效。公共基金对发电厂与非盈利机构有效，资产补贴对投资商和制造商有效，而净计量对发电厂无效。 3) 使用固定效应模型，针对45个国家的1995~2014年20年间所采用的10种主要政策工具的评价结果表明，资产补贴奖励及返还、公共投资贷款、固定价格这三项政策工具对可再生能源发电份额的增加具有显著正效应，投资税生产税减免具有显著负效应。能源税销售税及增值税减免、招标、可再生能源配额制、可交易的绿色能源证书等4项政策工具依次具有一定程度的正效应，而能源生产交付具有一定负效应。从政策类型来看，管制型政策工具尽管程度有所差异，均具有正效应，而经济激励性政策工具的正负效应反差大，提示其使用要谨慎、科学。
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user: 摘 要 考察了钛元素加入到金刚石颗粒与铜基体中能够改善金刚石/铜复合材料之间的界面结合。在烧结过程中对金刚石和钛元素的体积分数进行了优化，钛元素对复合材料的微观结构、热性能和界面结合的影响进行了研究。该结果表明，通过改变钛和金刚石的体积分数改善了复合材料的界面粘结性。在45 vol.%-金刚石/铜复合材料中加入3 vol.%钛制备的复合材料的热导率高达670 W/(m·K)，温度为1080˚C，保温时间为5 h，其热导率达到了理论预测值的90%。这是因为在铜/金刚石界面处形成碳化钛(TiC)和金属间化合物(Cu 3 Ti 2 )获得良好的界面粘结性，从而实现了高的热导率。同时，液态金属填充金刚石之间的孔隙进行了表面张力动力学计算。 关键词 :导热率，金刚石，放电等离子烧结，复合材料 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 高密度热流排散是许多工程技术问题的关键(例如CPU、高功率LED、高功率半导体激光器等)，因此开发具有比现有导热材料更高热导率的材料是工业界所期盼的。金刚石/铜烧结复合材料是近年受到关注的高导热材料 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ，其基本的设想是把具有超高热导率的金刚石微颗粒与金属粉末烧结在一起，形成具有一定机械强度的高导热烧结体。尽管金刚石具有高达~2000 W/(m∙K)的热导率，早期金刚石/铜复合材料的烧结实验结果并不理想。烧结体的热导率不但远低于金刚石本身的热导率，甚至远低于铜的热导率 [ 6 ] 。这是由于烧结体中存在大量的空隙造成的 [ 7 ] [ 8 ] 。铜与金刚石并不浸润，不生成化学键，因此与金刚石的界面结合很弱，烧结体的热导性能和机械强度却很差。为了获得好的热导率，必须使铜与金刚石界面有强的结合，并使流动的铜液体充分填充金刚石颗粒之间的缝隙。 针对性的改进是在烧结前在金刚石颗粒表面镀覆一层易与碳发生化学反应的金属如Cr、Ti、Mo、W等 [ 9 ] - [ 14 ] 。一般的方法是在金刚石表面镀覆一层Cr、Ti、Mo金属元素，通过蒸镀使金属原子与碳原子结合，需要在高温下进行。其中，E. A. Ekimov等 [ 15 ] 人利用高温和超高压(温度为2100 K，压力是8 GPa)得到了高的热导率900 W/(m∙K)，Chu等 [ 16 ] 人利用金刚石表面镀钛与铜的复合(熔渗技术)得到了热导率403.5 W/(m∙K)，Xia等 [ 14 ] 人利用金刚石表面镀铬与铜的复合(SPS技术)得到了热导率621 W/(m∙K)。在真空条件下将金刚石/铜粉末混合体加热至高温(1300 K)，蒸发钛原子在金刚石表面形成镀层，这个方法的缺点是必须要有足够高的温度才能蒸发钛原子，高温会使金刚石石墨化程度加剧。Chu等 [ 17 ] 人报道了一种水雾法技术，通过高压水雾化将熔融态金属钛喷流得到了铜钛合金，作者表明Ti的百分含量不能超过1%，否则会导致明显的氧化。 本文报道我们采用直接的金刚石/铜/钛三元混合粉末一步直接烧结的结果，对烧结体断口显微组织的显微观察，液态铜中的钛元素扩散并聚集至金刚石表面，在金刚石与铜界面处生成TiC和Cu 3 Ti 2 ，明显地改善其界面的结合强度和金属充分填充金刚石之间的缝隙。大量的金刚石晶粒发生穿晶断裂，表明金刚石/铜界面形成很强的结合力，文中还讨论了烧结压强对液态金属渗流行为的影响。
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user: 2. 实验及方法 原料：电解铜粉，MBD6型金刚石颗粒，组分设计如表1。 Table 1 The compositions desig 样品/Samples 铜(Vol.%)/Copper 金刚石(Vol.%)/Diamond 钛(Vol.%)/Titanium a 70 30 - b 60 40 - c 55 45 - d 50 50 - e 52 45 3 f 48 45 7 g 43 45 12 h 47 50 3 i 43 50 7 j 38 50 12 表1. 组分设计 采用放电等离子烧结炉进行烧结压力为45 MPa烧结时间为30 min升温25 min保温5 min如图1所示，烧结温度为1080˚C，金刚石颗粒体分数40%~60%，研究其对金刚石/铜复合材料热导率和致密度的影响，烧结样品的直径为25 mm厚度为3 mm，用激光加工技术把样品切割成直径为12.7 mm厚为3 mm的样品测试热扩散系数，本文中实验采用排水法测样品密度见表2~4。用JSM-5600LV扫描电镜观察金刚石颗粒和金刚石/铜复合材料样品的表面形貌，用LEF447激光热导率热扩散系数测定仪测定金刚石铜复合材料的热扩散系数，金刚石/铜复合材料的热导率可通过下式计算得到： λ = D ρ C (1) 其中，λ为热导率(W/(m∙K))；D为热扩散系数(m 2 /s)；ρ为密度(g/cm 3 )；C比热容(J/(kg∙K))。 图1. 烧结模具示意图 Table 2 Relative density of samples with the different volume fraction of Diamon Samples a b c d Relative density (%) 94 93 94 90 表2. 含有不同体积分数金刚石样品的相对密度 Table 3 Relative density of samples with the different volume fraction of titanium and 45 vol.% Diamon Samples e f g Relative density (%) 97 96 97 表3. 含有不同体积分数钛和45 vol%金刚石样品的相对密度 Table 4 Relative density of samples with the different volume fraction of titanium and 50 vol.% Diamon Samples h i j Relative density (%) 95 96 96 表4. 含有不同体积分数钛和50 vol%金刚石样品的相对密度
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user: 4. 结论 金刚石/铜复合材料是通过SPS烧结制备得到。在烧结过程中我们对金刚石和微量的Ti的体积分数进行了优化，以提高复合材料的热导率。结果表明，复合材料中金刚石含量为45 vol.%其热导率为670 W/(m∙K)，这个值达到了理论计算值的90%。我们通过控制金刚石和Ti的体积分数含量提高金刚石/铜界面之间的粘结性，进而控制在金刚石界面处形成碳化钛(TiC)和金属间化合物(Cu 3 Ti 2 )的反应程度，使复合材料达到高的热导率。通过液体金属表面张力计算铜/金刚石接触角为18˚，表明加入钛元素有效地改变了它们之间的湿润性。
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user: 摘 要 以大连某油脂加工厂产生的实际油脂废水为研究对象，采用石灰法对含油废水进行预处理，当系统内只加入石灰时，除磷效率可达98%左右，石灰投加量为50 g/L，出水pH值约为8.1，电导率约为39.6 ms/cm，同时也可以去除25%的COD。当调节原水pH值为3.0，在石灰投加量为23 g/L，恒速搅拌50 min，静沉20 min的条件下，磷的去除率可保持在95%以上，COD的去除率为21.2%~27.5%，电导率为50 ms/cm左右，出水稳定在9.0以下，不影响后续生化处理。 关键词 :油脂废水，石灰，生化处理 Copyright © 2019 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. 前言 油脂废水主要产生于油脂加工行业水洗、酸化、脱臭等各个工序，该类废水不仅含有高浓度油脂，而且还含有磷脂、皂角等有机物以及酸、碱、盐和固体悬浮物，是一种色度较大、浊度较深、pH值不稳定、缓冲能力极强的成分复杂的难处理工业废水，同时由于油脂废水中还含有大量的表面活性剂，这在一定程度上对处理技术又提出了很高要求。针对以上所述，本论文以企业实际产生的油脂废水为研究对象，对油脂废水的预处理进行了研究 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 实验水样 本实验所用废水为大连某油脂加工厂产生的实际废水，该废水成分复杂、色度较大，不仅含油高浓度油脂，而且还有大量磷脂、皂角、酸、碱、盐等有机物和无机物，pH值也相对较低且缓冲能力较强，是一种难处理的工业废水。具体的水质参数见表1。 Table 1 The quality of grease wastewater used in experimen COD TP pH 电导率 mg/L mg/L ms/cm 28，236~42，146 2815~3013 1.38~2.0 80.1 表1. 实验所用油脂废水水质 2.2. 实验原理 向废水中投加一定量的钙盐，如氯化钙、生石灰、熟石灰等，废水中的磷酸根离子与钙离子发生反应生成多种磷酸钙盐的沉淀物。具体反应方程式如下： 3HPO 4 − + 5Ca 2 + + 7OH − → Ca ( OH ) ( PO 4 ) 3 ↓ + 6H 2 O (2.1) 2PO 4 3 − + 3Ca 2 + → Ca 3 ( PO 4 ) 2 ↓ (2.2) HPO 4 2 − + Ca 2 + → CaHPO 4 ↓ (2.3) Mountin [ 6 ] 等人研究发现，在化学除磷过程中生成的磷酸钙盐的溶解程度决定整个除磷过程，因此合理地调节原水pH并考虑沉淀物的浓度可优化除磷过程。影响石灰法除磷效率的决定性因素有：阴离子的相对浓度、pH值(pH ≥ 10可以最大程度除磷)以及晶体的生长速率。在反应过程中生成的Ca(OH) 2 可作为混凝剂，具有良好的絮凝作用并对其他污染物也有良好的去除效果。 2.3. 分析方法 实验过程主要考察COD、TP的去除率以及pH和电导率的变化情况，各种指标的分析方法如表2所示。实验中所分析的重要指标均采用国标法测量 [ 7 ] 。 Table 2 Main measuring methods and instrument 测量指标 选用方法 分析仪器 COD K 2 Cr 2 O 7 法 COD快速消解仪 TP 钼锑抗分光光度法 可见光分光光度计 pH 玻璃电极法、pH试纸 pH计 电导率 电导率仪测量法 电导率仪 表2. 主要测量方法与仪器
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user: 3. 结果与讨论 在实验中取100 ml原水，用NaOH调节水样的pH，可以观察到随着水样pH的上升，水样逐渐变浑浊并有细小的絮体产生。调节pH后的水样放置一段时间后，絮体仍然存在并没有自行沉淀。当调节水样pH为9.0静置一段时间后过滤，测得约有7.6%的磷去除率。这主要是因为当水样pH调至碱性时，水样中的磷酸根离子与金属离子发生反应形成细小絮体，但是由于金属离子的浓度有限以及受反应条件的影响，使其难以以沉淀的形式析出 [ 8 ] [ 9 ] 。 3.1. pH对石灰法除磷的影响 采用16 mol/L氢氧化钠溶液分别调节水样pH为2、3、4、5、6、7，投加20 g/L石灰于烧杯中，采用磁力搅拌器恒速搅拌20 min，静沉20 min。取上清液稀释不同倍数测量滤液中COD、TP浓度并计算去除率，所得结果如图1和图2所示。 由图1可知，随着废水pH的不断上升，磷的去除率也呈现上升趋势。当pH = 2.0时，磷的去除率为23.7%，随着pH的增加磷的去除率也在增加，当pH = 7.0时，磷的去除率达到99.7%，Ca 2+ 与不断升高的pH共同促进了石灰法除磷过程。 由图2可以看出，随着pH的升高，废水COD也有一定程度的下降趋势，去除率总体保持在20%~25%之间，这是由于系统生成的絮状沉淀吸附了少量的COD。随着pH的升高，出水pH存在非常明显的上升趋势，当调节pH为6和7时，除磷效率几乎达到100%，但出水pH值已经达到12以上，严重影响后续生化处理。在此pH值下水样中的磷酸根主要以 HPO 4 2 − 和少量的 H 2 PO 4 − 的形式存在，随着pH值的升高，水中氢氧根离子也在逐渐增加，这有利于HAP反应的进行，从而生成稳定且沉淀性能很好的羟基磷酸钙沉淀。石灰法除磷对电导率的降低也起到了一定作用，当pH调节至7时，废水的pH由原来的80.1 ms/cm降至53.2 ms/cm，虽然体系中加入了大量的盐类物质，但是由于该废水中含有高浓度磷酸根和硫酸根，生成了大量沉淀因此电导率有所下降但不会降至很低。综上，可以看出调节废水pH值可以提高石灰法除磷效果 [ 10 ] 。 图1. pH值对电导率及除磷效果的影响 图2. 调节pH值对COD及出水pH值的影响 3.2. 投加量对除磷效果的影响 在不调节原水pH的情况下直接向水中投加不同量的石灰，置于磁力搅拌器上恒速搅拌20 min，静置20 min。取上清液稀释不同倍数分别测定COD、TP、pH以及电导率的变化情况，所得结果如图3和图4所示。 由图3和图4可以看出，在不对废水进行调节的前提下，除磷效率随投加量的增加而增加，相反，电导率随之降低。在投加量为50 g/L时，去除率可达98%，出水pH为8.1。在投加量为45 g/L和50 g/L 图3. 投加量对电导率及去除率的影响 图4. 投加量对出水pH的影响 时，由于pH的突然升高，去除率也呈直线上升趋势，这一结果与磷酸钙在碱性条件下生成速率快、平衡常数大的特点相一致 [ 11 ] 。虽然对废水不进行pH调节直接通过投加大量石灰也可以得到很好的去除效果，但是如此一来由于石灰投加量的增加而产生的沉淀污泥量也随之增加，由于该种污泥处理相对较难，故决定采用先调节废水pH然后投加少量的石灰的方法去除磷。 取100 ml水样，用16 mol/L的氢氧化钠分别调节pH至3、4、5，投加不同量的石灰，在磁力搅拌器上恒速搅拌20 min，静置20 min。取上清液稀释不同倍数进行各项指标的测定，结果如图5和图6所示。 图5. 投加量对除磷效果的影响 图6. 投加量对出水pH的影响 由图5和图6可以看出，对废水分别用氢氧化钠调至pH为3、4、5，投加不同量石灰，当pH = 3.0时，投加量为35 g/L时对磷的去除率最高可达80.3%，出水pH为7.21，满足生化处理要求。当pH = 4.0和5.0时，投加量为25 g/L以上时，磷的去除率稳定保持在99%以上，但是此时处理后油脂废水的pH超过11，严重影响后续生化处理。由于当pH = 3.0时，处理出水的pH始终保持在9.0以下，而且调节pH所需的氢氧化钠价格较石灰贵很多，综合考虑经济、效率问题，故本实验拟对废水采取先调至pH = 3.0再投加25~35 g/L的石灰进行除磷。 3.3. 反应时间对除磷效果的影响 用摩尔浓度16 mol/L的氢氧化钠溶液调节废水pH为3.0，石灰投加量为23 g/L、24 g/L、25 g/L和26 g/L，分别置于磁力搅拌器上恒速搅拌10 min、20 min、30 min、40 min、50 min和60 min，静置20 min。取样后稀释适当倍数测量各项指标，结果如图7和图8所示。 由图7和图8可以看出，随着反应时间的增加，磷的去除率也在增加，其中当投加量为26 g/L、反应时间为30 min时，磷的去除率达到99.3%，但是出水pH为10.29，影响生化过程。当投加量为23 g/L、反应时间为60 min时，废水pH为8.79，磷的去除率为99.3%，反应时间为50 min时，磷的去除率为99.1%。对于投加量为24 g/L和25 g/L的条件，其最后出水pH值均有超过9.0的情况发生。由于后续采用的主体工艺为生物法，pH为9.0以上的废水会对微生物造成毒害作用，综上所述，本实验采用化学法除磷预处理油脂废水的最佳反应条件为：用NaOH调节废水pH为3.0、石灰投加量为23 g/L、反应时间为50 min。 3.4. 优化条件并重复实验 一般情况下需在同一条件下进行5~6次的重复实验，通过查看实验结果来分析实验方法的稳定性与重现性。 石灰法除磷的最佳反应条件为：采用16 mol/L的氢氧化钠调节废水pH为3.0，石灰投加量为23 g/L，磁力搅拌器恒速搅拌50 min，静沉20 min。为了验证实验的重现性进行了5次重复实验，同时也考察在最佳反应条件下石灰法除磷对COD及电导率的去除效果，实验结果见图9和图10。 图7. 不同反应时间及不同投加量对磷去除率的影响 图8. 不同反应时间及不同投加量对处理后废水pH的影响 图9. 重复实验对COD的去除率 由图9和图10可知，在最佳条件下的实验重现性好，磷的去除率保持在95.1%以上，COD的去除率在21.2%~27.5%之间，处理后的pH最高为8.57，不影响后续生化过程，而且电导率也由原来的80.1 ms/cm降至47.1 ms/cm。加碱调节石灰法除磷效果好，油脂废水中的磷酸盐可以得到很好的去除效果，但是对 图10. 重复实验中pH、TP以及电导率的变化情况 COD的去除率偏低，石灰法去除有机物主要是依靠反应过程中生成的磷酸钙盐沉淀及其他金属离子沉淀的吸附作用来实现的。
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user: 4. 结论 1) 对石灰法预处理油脂废水进行实验研究，调节废水pH为3.0，石灰投加量为23 g/L的条件下，磁力搅拌器恒速搅拌50 min，静沉20 min，TP的去除率稳定保持在95%以上，对COD的去除率在21.2%~27.5%之间，电导率降至50 ms/cm左右，出水pH稳定在9.0以下，不影响后续生化处理。 2) 本实验过程中使用的废水均为油脂加工厂产生的实际废水，实验室在设定条件下进行石灰法除磷的烧杯实验，优化了石灰除磷的反应条件，为实际工程应用提供了理论依据。
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user: 摘 要 本研究以刺五加干燥根茎为原料，采用超声波与微波辅助的提取方法提取异嗪皮啶，分别对超声辅助与微波辅助提取过程中的实验条件进行单因素分析与组合设计。确定最佳提取乙醇体积分数为60%，料液比为1:20 g/mL，最佳的超声功率与时间分别为350 W和40 min，最佳的微波功率和时间为500 W和20 min。根据单因素实验结果，进行超声与微波交替辅助提取异嗪皮啶的实验，得出最佳辅助提取的交替方案为先超声辅助提取20 min，再微波辅助提取10 min，再超声辅助提取20 min，最后微波辅助提取10 min，异嗪皮啶的提取率达到8.89 mg/100g ± 0.26 mg/100g。并对交替提取作用的机理做出详细阐释。 关键词 :刺五加，异嗪皮啶，超声波，微波，交替 Copyright © 2019 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 刺五加为五加科植物刺五加(Acanthopanax sentcosus (Rupr. et Maxim.) Harms)的干燥的根及根茎或茎 [ 1 ] 。能够补肾健脾、扶正固本，并且具有益智安神等功效 [ 2 ] 。刺五加在我国主要的生长地区在东北地区，其中黑龙江省产量最大，在吉林、河北、辽宁等地也有少量分布 [ 3 ] 。刺五加的有效成分有刺五加总苷，包括紫丁香苷、异嗪皮啶、刺五加苷D等 [ 4 ] 。异嗪皮啶(Isofraxidin)为刺五加中重要的活性成分之一，具有镇静、抗肿瘤及心血管作用 [ 5 ] 。因此药材中异嗪皮啶含量的高低直接影响药品的质量 [ 6 ] 。临床上的应用也是非常的广泛，比如主要用于治疗体虚乏力、食欲不振等症状。临床已用刺五加提取物治疗心脑血管疾病、白细胞衰弱症、风湿性类风湿性关节炎和肿瘤等 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 。 先前的研究表明，刺五加异嗪皮啶的提取方法主要有回流热提取法 [ 12 ] 、超声波辅助提取法 [ 13 ] 、微波辅助提取法 [ 14 ] 等。回流提取的提取效率较高，但时间长、能耗高；而超声萃取具有设备成本低、溶剂耗量少、操作时间短、操作简便等优势；微波萃取具有选择性高、溶剂耗量少、解热速度快、有效成分得率高等优势 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 。所以，近年来超声波与微波辅助提取法被广泛应用于萃取生物碱、黄酮、多糖、苷类等化合物 [ 19 ] 。本研究利用超声波萃取与微波萃取的优势，将两种方法结合，设计更适用于刺五加干燥根茎中提取异嗪皮啶的协同或交替方案，并对其萃取机理进行详细地阐释。为超声波与微波协同或交替提取刺五加异嗪皮啶提供实验数据，也为其他天然产物的萃取提供理论依据。
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user: 2. 实验 2.1. 材料与仪器 2.1.1. 实验材料 刺五加干燥根茎，产自黑龙江地区，购自黑龙江省哈尔滨市三棵树药材市场，粉碎至60~80目待用。 2.1.2. 实验仪器 超声波微波组合合成/萃取仪(XH300B，北京，中国)，高效液相色谱–质谱联用仪(Agilent 1260-6420，美国)。 2.2. 异嗪皮啶的检测方法 异嗪皮啶含量的检测采用高效液相色谱–质谱联用仪，高效液相色谱柱为 ZORBAX SB-C18 (4.6 × 250 mm， 5-Micron)，流动相为：乙腈:水:乙酸 = 20:79:1，检测波长为344 nm，柱温箱25℃，检测流速1.0 mL/min，进样量10 μL。在该条件下色谱峰得到完全分离且峰形良好对称。 2.3. 单因素实验 2.3.1. 乙醇体积分数对异嗪皮啶提取率的影响 称取干燥的刺五加原料5.00 g，放入圆底烧瓶中，分别选取体积分数为40%、50%、60%、70%、80%的乙醇溶液，按料液比1:30进行微波提取试验。在微波功率为500 W下工作10 min，提取完成用注射器抽取上清液，冷却，检测有效成分含量。加入100 ml体积分数为60%的乙醇溶液，用微波进行辅助提取30 min，功率分别为300 W、400 W、500 W、600 W、700 W，每隔五分钟，用注射器抽出提取液进行冷却，低温保存，再通过高效液相色谱测定异嗪皮啶的含量。 2.3.2. 提取料液比对异嗪皮啶提取率的影响 准确称取干燥的刺五加将原料5.00 g，放入圆底烧瓶中，按料液比1:10 g/mL、1:15 g/mL、1:20 g/mL、1:25 g/mL和1:30 g/mL分别加入50 mL、75 mL、100 mL、125 mL、150 mL 50%乙醇溶液，在微波功率500 W下工作10 min，提取完成后抽取上清液，冷却，检测其中的有效成分含量。 2.3.3. 超声功率与时间对异嗪皮啶提取率的影响 准确称取绝干的刺五加原料5.00 g六份，放入圆底烧瓶中，分别加入体积分数为60%的乙醇溶液100 mL，分别进行300 W超声辅助提取10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min，冷却后取样，经0.22 μm滤膜过滤后，检测其中异嗪皮啶的含量。 准确称取绝干的刺五加原料5.00 g五份，放入圆底烧瓶中，分别加入体积分数为60%的乙醇溶液100 mL，以功率为150 W、250 W、350 W、450 W、550 W进行超声萃取，冷却后取样，经0.22 μm滤膜过滤后，检测其中异嗪皮啶的含量。 2.3.4. 微波功率与时间对异嗪皮啶提取率的影响 准确称取绝干的刺五加原料5.00 g六份于圆底烧瓶中，加入体积分数为60%的乙醇溶液100 mL，进行500 W微波辅助提取5 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min，冷却后取样，经0.22 μm滤膜过滤后，检测其中异嗪皮啶的含量。 准确称取绝干的刺五加原料5.00 g五份，放入圆底烧瓶中，分别加入体积分数为60%的乙醇溶液100 mL，以功率为300 W、400 W、500 W、600 W、700 W进行超声萃取，冷却后取样，经0.22 μm滤膜过滤后，检测其中异嗪皮啶的含量。 2.3.5. 超声波与微波协同或交替对异嗪皮啶提取率的影响 准确称取绝干的刺五加原料5.00 g于圆底烧瓶中，加入体积分数为60%的乙醇溶液100 mL，放置于超声波微波组合合成/萃取仪中，协同提取为超声波与微波同时作用如表1中方案G，交替辅助提取为超声波与微波分别作用如表1中方案C-F。 2.3.6. 回流提取对比实验 准确称取干燥的刺五加原料50.0 g，放入圆底烧瓶中，加入1000 mL体积分数为60%的乙醇溶液，电热套加热，功率为1000 W，回流提取4 h，每隔一小时提取上清液冷却至室温后，经0.22 μm滤膜过滤，通过高效液相色谱测定异嗪皮啶的含量。
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user: 4. 结论 本研究将超声波与微波交替辅助提取刺五加异嗪皮啶的技术参数进行了优化，以异嗪皮啶的提取率为响应值，通过单因素分析，得出提取溶剂为体积分数60%的乙醇溶液，最佳料液比是1:20 g/mL，超声辅助提取的功率和时间分别为350 W和40 min；微波辅助提取的功率和时间分别为500 W和20 min。最佳的交替辅助提取方案为先超声辅助提取20 min，再微波辅助提取10 min，再超声辅助提取20 min，最后微波辅助提取10 min，异嗪皮啶的提取率达到8.89 ± 0.26 mg/100g，在此过程中约向大气中释放二氧化碳320 g。并对交替提取作用的过程机理做出详细阐释。为超声波与微波协同或交替提取刺五加异嗪皮啶提供实验数据，也为其他天然产物的萃取提供理论依据。
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user: 摘 要 本文通过1，3，5-三(4-吡啶)-2，4，6-三嗪(TPT)三齿三角配体与对溴甲基苯甲酸的亲核取代设计合成了一例三取代吡啶鎓盐分子，并对其进行核磁、红外光谱和单晶X-射线衍射分析等结构表征。采用溶液挥发法得到的单晶结构分析表明，该配体属于正交晶系，空间群为Fdd2。该化合物具有良好的光致变色性能，通过光照前后的电子自旋共振光谱测试，发现光照后的样品出现强的吡啶鎓盐特征自由基顺磁信号(g = 2.0039)。 关键词 :吡啶鎓盐，晶体结构，光致变色 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 联吡啶/吡啶鎓盐类化合物由于具有独特的电子结构和优异的氧化还原活性，在许多领域如光开关、光致变色显示材料、电子转移催化剂、电子中继体、分子机器、生物成像等存在着潜在的应用前景 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 。由于此类化合物易于修饰合成和结构可修饰性强，使其越来越受到人们的广泛研究 [ 5 ] 。为了更好地理解吡啶鎓盐中心骨架的结构和性质关系，我们构筑了一例三取代吡啶鎓盐三嗪配体分子，对其进行核磁、红外光谱表征，并利用溶液挥发法得到其晶体结构。通过光致变色研究和顺磁共振测试，结果阐明了该化合物的晶体结构和光致变色性质之间的关系。
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user: 2. 实验部分 2.1. 试剂 2，4，6-三(4-吡啶)-1，3，5-三嗪(TPT)根据文献方法合成 [ 6 ] ，对溴甲基苯甲酸、无水乙腈、重水购于百灵威科技有限公司 2.2. 测试仪器 基本玻璃仪器 德国IKA-控制性集热式恒温加热磁力搅拌器 德国IKA-基本型旋转蒸发仪 郑州SH2-D型循环水式真空泵 Bruker D8 Venture单晶衍射仪 ABB Bomem MB102傅里叶变换红外光谱仪(KBr压片) 氙光灯 BrukerAdvance III型400M核磁共振波谱仪 Impack II UHR-TOF型超高分辨飞行时间质谱仪 2.3. 吡啶三嗪鎓盐配体的合成 将对溴甲基苯甲酸(82 mg， 0.38 mmol)与TPT (414 mg， 1.33 mmol)溶于无水乙腈(120 mL)无水无氧的环境中，冷凝水回流48 h，反应温度90度，配体的合成路线见图1。反应结束后抽滤得到黄色的粗产物。将黄色的产物放入烧杯中加入250 mL蒸馏水，加热搅拌至60度，待固体完全溶解，趁热过滤，滤液旋蒸，可得纯的目标配体1，产率为61%。 1 H NMR (400 MHz， D 2 O) δ 9.23 (d， J = 13.5， 7.0 Hz， 12H)， 8.00 (d， J = 8.2 Hz， 6H)， 7.56 (d， J = 8.0 Hz， 6H)， 6.00 (s， 7H)，如图2所示。 13 C NMR (101 MHz， DMSO-d 6 ) δ 169.36， 167.28， 149.48， 147.28， 139.36， 132.01， 130.58， 129.41， 128.04， 63.52.ESI-TOF-MS: m/z Calcd for [C 42 H 31 N 6 O 6 ] +715.2300 found 715.2291. 图1. 配体的合成路线 图2. 配体1的核磁谱图 2.4. 配体1晶体结构的测定 通过AB胶将尺寸为0.40 × 0.15 × 0.10 mm的单晶粘在玻璃丝末端，在Bruker D8 VentureX-射线衍射仪用MoKa (λ = 0.71073 Å)辐射为光源，在100 K 温度下，收集单晶衍射数据。原始数据用APEX 3还原和校正，用SHELX软件包对结构进行解析，配体1的晶体学数据和结构精修见表1。对全部非氢原子坐标以及各向异性参数进行全矩阵最小二乘法修正。所有的非氢原子都进行各向异性精修。除羧酸氢原子以外，配体上的氢原子通过理论加氢所得。化合物中晶格水上的氢原子不能用Fourier图确定，通过用SQUEEZE 程序去掉了所有的溶剂水分子。 Table 1 Crystal data and structure refinement for ligand 晶体学参数 晶体学和结构精修数据 Empirical formula C84 H60 Br2 N12 O37 Formula weight 1989.26 Temperature 100(2) K Wavelength 0.71073 Å Crystal system Orthorhombic Space group Fdd2 Unit cell dimensions a = 31.3454(14) Å α = 90˚. b = 76.184(3) Å β = 90˚. c = 8.5608(3) Å γ = 90˚. Volume 20443.3(14) Å 3 Z 8 Density (calculated) 1.293 Mg/m 3 Absorption coefficient 0.878 mm −1 F(000) 8112 Crystal size 0.4 × 0.15 × 0.1 mm 3 Theta range for data collection 2.593˚ to 22.177˚. Index ranges −21 ≤ h ≤ 33， −80 ≤ k ≤ 73， −7 ≤ l ≤ 9 Reflections collected 17，417 Independent reflections 5958 [R(int) = 0.0249] Completeness to theta = 22.177˚ 99.7% Refinement method Full-matrix least-squares on F 2 Data/restraints/parameters 5958/7/599 Goodness-of-fit on F 2 2.041 Final R indices [I > 2sigma(I)] R1 = 0.1038， wR2 = 0.2688 R indices (all data) R1 = 0.1172， wR2 = 0.2781 Absolute structure parameter 0.088(9) Extinction coefficient n/a Largest diff. peak and hole 0.825 and −0.457 e∙Å −3 表1. 配体1的晶体学数据和结构精修
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 配合物的红外光谱的分析 通过分析配体1的红外谱图(图3)，在2800~3600 cm −1 范围内出现的宽的并且振动很强的吸收峰，这归结为结构水分子的O-H伸缩振动以及CH 2 的ν CH 伸缩振动，化合物在1685 cm −1 左右的强吸收峰归属于羧酸配体上羰基的伸缩振动ν C =O 。在1636cm -1 处的强吸收峰归结为吡啶鎓盐的C=N以及C=C的特征振动。1525 cm −1 处的强吸收峰为苯环的骨架振动峰IR (KBr， cm −1 )：3426(s)，3056(w)，1685(s)，1636(s)，1525(w)，1421(w)，1372(s)，1281(w)，1169(w)，1113(w)，954(w)，759(w)，515(w)。 图3. 配体的红外谱图 3.2. 配体1的晶体结构 通过X射线单晶结构分析(如图4所示)，可以得到配体1结晶于正交晶系，空间群为Fdd2 (43)。其不对称单元含有一个配体，一个溴离子以及若干个晶格水。晶体堆积图中可以看到配体间的苯环之间存在π-π相互作用，分子间存在羧酸基团之间的氢键作用。通过研究其结构特征，我们发现在该晶体的空间排布上羧基氧原子几乎垂直于鎓盐氮原子(O2-N1-C13键角为103.79˚)，羧酸氧原子和吡啶鎓盐氮离子之间的最近距离为3.61 Å。在光致变色性质方面，该化合物在不需要额外的给电子体，富电子的羧基基团与缺电子的吡啶鎓单元之间可发生光诱导电子转移反应，使晶体表现出光致变色性能。 3.3. 配合物的光致变色性质研究 对于联吡啶鎓盐化合物来说，影响其光致变色的因素通常有三个因素，即客体分子的离子势，给受体之间的位置取向以及距离，吡啶鎓的共面性等等 [ 7 ] 。配体1光照前后伴随着明显的颜色变化，由浅黄 图4. 配体1的晶体结构图。绿色的虚线表示的是π-π堆积，橙色的虚线表示的是羧酸氧原子和吡啶鎓盐氮的相 互作用 色转变为深蓝色。从ESR图谱谱图(如图5所示)可以看到，配体1光照后在g = 2.0039处出现很强的信号峰，这一结果与吡啶鎓盐类衍生物受光照诱导电荷转移产生自由基产生的信号峰相一致。表明光致变色源于吡啶鎓盐配体自由基的产生，进一步印证光致变色行为与晶体结构堆积中受体吡啶鎓盐氮原子和电子给体羧酸氧原子的位置取向和距离是息息相关的。 图5. 配体的顺磁共振谱图
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user: 摘 要 利用扫描电子显微镜，对古北短丝蜉(Siphlonurus palaearcticus)幼虫触角感器进行了观察和研究。结果表明古北短丝蜉幼虫触角上存在4种感器，分别为毛形感器(Sensilla trichoidea)、耳形感器(Sensilla auricillica)、钟形感器(Sensilla campullacea)和微孔感器(Sensilla microporous)。其中耳形感器和钟形感器最多，毛形感器又分为STI和STII两种类型，微孔感器数量最少，且仅分布在鞭节第三小节上。通过对触角感器形态、数量特征和分布规律的总结，推测了4种触角感器的生理功能。此外，还讨论了古北短丝蜉幼虫触角感器在适应水环境方面的特殊结构。为进一步研究水生昆虫的触角感器的超微结构和生理功能提供了基础。 关键词 :水生昆虫，古北短丝蜉，触角感器，超微结构 Copyright © 2019 by author(s) 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 古北短丝蜉(Siphlonurus palaearcticus)隶属节肢动物门(Arthropoda)，昆虫纲(Insecta)，蜉蝣目(Ephemeroptera)短丝蜉科(Siphlonuridae)短丝蜉属(Siphlonurus Eaton) [ 1 ] ，是一种分布范围广的净水性种类，在山区溪流中的底栖生物中具有代表作用。触角作为昆虫的重要感觉器官，其上着生有许多感受器 [ 2 ] [ 3 ] 。这些感受器调节着昆虫与外界物理、化学等各种环境因子的关系，在昆虫搜寻食物、躲避天敌和寻找配偶等行为中具有重要作用。 随着电子显微技术的发展，许多学者利用扫描电子显微镜对不同类型的昆虫触角感器进行了研究。1964年，Schneider对昆虫触角做了详细的描述：触角上分布很多由表皮特化形成的触角感器 [ 4 ] 。感器由毛原细胞、感觉神经细胞和一部分辅助细胞组成 [ 5 ] 。1970年Steinbrecht借助于光学和扫描电子显微镜进行了一项家蚕蛾触角形态学的详细研究，报道了毛形感器和锥形感器具有嗅觉功能 [ 6 ] 。70年代后期，以Zacharuk为代表的科学家将扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)广泛应用到触角感器的超微结构研究。国内研究触角感器的起步时间较晚，70年代初，陈德明、杜家纬先后研制并使用了触角电位仪。1980年，尹文英首次报道了棉红铃虫触角感器的扫描电镜观察，随后杜家纬详细论述了昆虫触角感器的种类、形态及感受机理 [ 7 ] 。此后，我国对于触角感器方面的研究逐渐增多，但有关水生昆虫幼虫的触角超微结构观察方面的研究未见报道。由于水环境的独特性，在触角感器的种类、数量和分布上必然与陆生昆虫有一定的差别。 本研究采用扫描电子显微技术，对古北短丝蜉幼虫触角感器的超微结构进行了研究。揭示了古北短丝蜉幼虫感器的种类和分布规律，探讨了水生昆虫触角感器的独特性，为进一步探索水生昆虫对底栖环境的识别机制和行为调控提供理论依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 供试虫源 本文所选古北短丝蜉幼虫为2014年10月下旬，在黑龙江省尚志市帽儿山地区阿什河流域(表1)，水深0.4 m的净水缓流区采集的。在全长5 km的河段内随机选择2个样点用D形抄网(0.3 m宽，40目尼龙纱)捞取枯落物底泥，每个样点选择三个面积0.6 m × 1 m的小样方。在野外分拣蜉蝣幼虫样本，并立即用60%酒精溶液装瓶固定。实验室内，根据周上发发表的《中国大陆蜉蝣目分类研究》 [ 1 ] 进行形态学分类鉴定，挑选出古北短丝蜉幼虫样本备用。 Table 1 Geography coordinate of the sampling site 采样点 Sampling sites 经度坐标 Longitude coordinate 纬度坐标 Latitude coordinate 栖息环境 Habitat enviornment 三号桥 E127˚37'58.8'' N45˚24'9.7'' 砂质河床表层 十号桥 E127˚37'35.5'' N45˚23'52.1'' 浅滩枯落物沉积层 表1. 采样点经纬度坐标 2.2. 样品的制备与观察 在采集瓶中随机选择20只健康完整的古北短丝蜉幼虫标本，置于培养皿中，倒入60%酒精溶液使其恰好没过虫体。在体视显微镜下，用超细镊子将昆虫的触角与头部分离，注意保持触角的完整性。将分离的触角依次用70%、80%、90%、100%的丙酮漂洗并脱水，每个梯度漂洗三次，每次15分钟。底栖昆虫由于长期生活在枯落物淤泥中，触角上粘有许多杂质，在进行电镜标本制作时可适当增加漂洗时间和次数。 将经过漂洗和梯度脱水的触角用毛刷转移到洁净的滤纸上，置于背阴处，使触角上的丙酮自然挥发。将晾干的昆虫触角用毛刷转移到电镜实验台的导电胶带上，置于离子溅射仪(SCD 005， USA)中喷金镀膜。将喷金镀膜后的标本试验台置于Quanta200 (FEI Inc， USA)扫描电子显微镜(SEM)中，在10~20 kV加速电压下观察并拍照。 2.3. 数据处理 实验图像使用Photoshop CS 7.0进行处理，数据测量使用Ruler电子尺，数据统计和表格分析使用Excel软件。文中所有数据均是10个以上测量数据的平均值。 目前触角感器的命名还没有一个统一的标准，本文沿用Schneider的分类系统，并参考马瑞燕、余海中、那杰的分类方法，对古北短丝蜉幼虫的触角感器进行分类和命名 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 触角的一般形态 古北短丝蜉幼虫的触角呈刚毛状(图1)，向头部外侧上方弯曲，弯曲弧度较小。触角由三个部分组成，柄节、梗节和鞭节。柄节通过触角窝与头部相连，其上感器数量较少。 触角全长1.19~1.42 mm，平均长1.27 ± 0.9 mm。其中柄节最长，平均长度为156.7 ± 20.0 μm，中部直径98.9 ± 24.6 μm；梗节较短，全长为79.7 ± 13.7 μm，中部直径67.4 ± 14.9 μm；鞭节由10个圆筒形索节构成，第7索节最长，为150.4 μm，然后向两侧长度逐渐递减，第10索节特化成圆锥形的探索区，长度为58.3 μm，各索节中部直径由按1~10索节的顺序逐渐递减，平均宽度约44.6 μm (图2)。 触角表面密被鳞片，柄节鳞片大小不一，排列无明显规律，梗节和鞭节鳞片同为扁圆形且整齐有序。触角感器着生于鳞片之间的凹陷处，分布较稀疏。 3.2. 触角感器的种类、形态和分布 利用扫描电子显微镜对古北短丝蜉幼虫触角进行观察，共发现4种触角感器，分别为毛形感器(Sensilla trichoidea， ST)、耳形感器(Sensilla auricillica， SA)、钟形感器(Sensilla campaniformia， SC)和微孔感器(Sensilla microporous， SM)。 图1. 古北短丝蜉幼虫触角外侧面A和内侧面B全图(A、B放大倍数均为100倍) 图2. 古北短丝蜉幼虫触角各节长度(平均值)统计 3.2.1. 毛形感器 该感器为长条形刚毛状，从基部到顶端逐步变细。基部着生于表皮凹陷的感器窝内，尖端与触角末端同向。毛形感器是古北短丝蜉幼虫触角上较多的一种感器，触角各节上均有分布，尤其是探索区。根据其外形和长度可分为STI和STII两种类型，其中STI型触角长32.93 ± 4.63 μm，基部直径1.91 ± 0.06 μm，与触角表面呈60˚倾斜，在近端部1/3处弧形弯曲(图3A)；STII感器长度为27.47 ± 6.94 μm，基部直径2.01 ± 0.09 μm，近基部突然弯曲，贴于触角表面，几乎与触角平行(图3B)。 3.2.2. 耳形感器 形似兔耳，下部宽扁，上部稍尖，端部及两侧向外卷曲成耳状(图4)，表面有纵向纹理，基部着生于表皮凹陷的孔洞内。平均长度为11.24 ± 2.09 μm，基部直径2.08 ± 0.19 μm。分布在触角柄节、梗节和鞭节的1~8索节端部，平均每索节约有4个。 图3. 毛形感器ST (A：放大1000倍，B：放大2000倍) 图4. 耳形感器SA (A：放大5000倍，B：放大10000倍) 3.2.3. 钟形感器 形似纽扣，着生表皮凹陷的圆形小穴内，基部有一圈光滑的厚壁组织，中间有乳状突起(图5)。平均宽度为3.35 ± 0.26 μm，乳突直径1.28 ± 0.62 μm。密集分布在鞭节各索节相接处，靠近触角端部的下缘。平均每个索节上约有8~10个。 图5. 钟形感器SC (A：放大1000倍，B：放大3000倍) 3.2.4. 微孔感器 极细小的孔状结构，中间有深陷孔内的小疣突(图6)。小孔直径为1.06 ± 0.07 μm，小疣突0.51 ± 0.04 μm。该感器数量极少，且仅分布在鞭节第三索节的外侧。 图6. 微孔感器SM (A：放大1000倍，B：放大3000倍)
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user: 4. 讨论 国内外对昆虫触角感器的形态结构和功能关系已有很多研究。大量资料表明毛形感器具有机械感受和化学感受的双重功能 [ 13 ] 。因此毛形感器在昆虫取食和生境选择中对环境的感知具有重要作用。古北短丝蜉幼虫触角上的毛形感器触角各节上均有分布，尤其是鞭节第十索节的探索区，推测其与探测物体形状、位置有关。另一方面，毛形感器较大的表面积使其容易接触水中的各种化学物质，从而实现嗅觉功能。本研究观察到古北短丝蜉幼虫触角上有两种毛形感器，根据形态结构与生理功能的关系可推测这两种毛形感器的具体功能。STI型毛形感器突出于触角表面，应该主要具备机械感知的作用。STII型毛形感器紧贴触角表面，且比表面积较大，容易接触水环境中的化学物质，可能具有化学感知的功能。 耳形感器突出于触角表面，广布于触角各节相接处的前沿。统计表明耳形感器在各小节的分布十分均匀，且相对数量较多，是古北短丝蜉幼虫触角上常见的触角感器。超微观察表明，该感器壁很薄，表面布满大量小孔，推测其具有嗅觉受体的作用 [ 14 ] 。古北短丝蜉幼虫触角上如此多的耳形感器，可能是为了适应溪流底部较复杂的化学环境。 钟形感器位于古北短丝蜉幼虫触角鞭节下缘，不利于接触物体表面。相对于其他触角感器，钟形感器的横截面积较大。推测其具有机械感知的功能，与感受表皮压力有关 [ 15 ] 。古北短丝蜉幼虫触角上的钟形感器数量最多，这可能是为了对水中复杂的暗流等进行判别。 微孔感器，也有文献描述为腔形感器，是一种深埋触角内部且数量极少的感受器。推测其具有感受温度和湿度变化的作用 [ 16 ] 。微孔感器在古北短丝蜉幼虫触角上并不常见，每条触角上只有1~2个，很可能是一种特殊的触角感器。 昆虫感器的形态、数量和分布等特点在昆虫进化及系统发生中具有重要意义，是昆虫经过长期自然选择的结果 [ 17 ] [ 18 ] 。研究昆虫触角感器的形态结构、生理功能及分布规律，对于理解昆虫与环境的协同进化具有指导性作用。而这种协同进化在宏观上又反映了水生态系统的稳定性。相关资料表明昆虫生活环境越简单，感器的类型和数量就越少。古北短丝蜉幼虫长期在净水区的浅层河床中生活，其生存的环境较为稳定，而砂石及枯落物又为其提供了躲避天敌的天然住所，所以触角感器种类明显不如陆生昆虫复杂且感器数量相对较少。据此推测其他水生昆虫的触角感器种类、数量和功能也相对简单，这与其生存的水环境有直接关系。 此外，昆虫的感受器并非仅分布在触角上，在虫体其他位置也有分布 [ 19 ] 。本文只对古北短丝蜉幼虫的触角感器进行了初步的形态观察，关于古北短丝蜉幼虫的其它体表感受器，各触角感器的具体作用以及古北短丝蜉成体触角感器分布在雌雄两性之间的具体差异还需要扩大样本数量，进行更加细致的分类研究。
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user: 5. 结论 结果表明，古北短丝蜉幼虫具有两种毛形感器、一种耳形感器、一种钟形感器和一种微孔感器。四种感器在触角上的分布规律并不相同：其中毛形感器分布最广，从触角柄节、梗节到鞭节第十索节的探索区均有分布；但感器数量最多的是钟形感器，在鞭节各索节相接处的端部内侧均有分布，且数量较多；耳形感器分布在触角柄节、梗节和鞭节的第1~8索节上，一般分布在各节端部，但中部也略有分布；微孔感器只分布在鞭节第3索节的中部，且数量极少，一般每条触角上只有1~2个。利用扫描电子显微镜对昆虫超微结构进行观察，是在微观层面上研究其结构与功能以及与环境因子的关系的一条有效途径。本文将这一途径引入对水生昆虫的研究，在古北短丝蜉幼虫触角感器超微结构观察的过程中，优化了实验流程，为进一步研究其他水生昆虫的超微结构奠定了基础。