化學物質及其變化范文

時間:2023-03-25 01:02:48

導語:如何才能寫好一篇化學物質及其變化,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

化學物質及其變化

篇1

A.硫酸氫鈉

B.銅

C.氯氣

D.氨

2.下列說法正確的是()。

A.能電離出的物質屬于酸

B.鹽類物質中一定含有金屬離子

C.在水溶液里或熔融狀態下能夠導電的物質叫做電解質

D.膠體與其他分散系的本質區別是分散質粒子的直徑不同

3.下列有關概念的說法正確的是()。

A.堿性氧化物一定是金屬氧化物

B.氧化劑在化學反應中一定被氧化

C.酸性氧化物一定是非金屬氧化物

D.摩爾質量相同的物質其摩爾體積一定相同

4.下列各組物質,按化合物、單質、混合物順序排列的是()。

A.下冰、鐵、冰水

B.燒堿、液態氧、氯水

C.生石灰、白磷、熟石灰 D.黃銅、氮氣、膽礬

5.下列化學方程式中,不能用表示的是()。

6.下列離子方程式書寫正確的是()。

A.向硫酸鋁溶液中加入過量氨水:

B.向碳酸鈉溶液中加入澄清石灰水:

C.向溶液中通入足量

D.向稀硫酸中加入鐵粉:

7.下列離子方程式書寫不正確的是()。

A.向溶液中加入過量NaOH溶液:

B.向溶液中滴入溶液至恰好使反應完全:

C.向溶液中通入過量

D.向溶液中加入稀鹽酸:

8.下列各組離子在給定的條件下能大量共存的是()。

A.pH值=l的溶液中:

B.有存在的溶液中:

C.有存在的強酸性溶液中:

D.含大量的溶液中:

9.甲、乙、丙、丁四種易溶于水的物質分別由的不同陽離子和陰離子各一種組成。已知:①將甲溶液分別與其他三種物質的溶液混合,均有白色沉淀生成;②乙溶液中;③向丙溶液中滴入、溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成。下列結論不正確的是()。

A.甲溶液中含有 B.乙溶液中含有

C.丙溶液中含有

D.丁溶液中含有

10.已知反應,下列判斷正確的是()。

A.硫元素被還原

B.二氧化硫是還原劑

C.過氧化鈉既是氧化劑又是還原劑

D.二氧化硫既不是氧化劑也不是還原劑

11.在常溫下存在如下反應:中錯誤的是()。

A.在溶液中可能發生反應

B.在①③反應中作還原劑

C.氧化性強弱順序

D.是的還原產物

12.今有下列三個氧化還原反應:①若某溶液中含有,要將氧化除去而又不氧化和,則可加入的試劑是()。

13.某化學興趣小組的同學按照下面的實驗方法制備氫氧化鐵膠體:首先取少量蒸餾水置于潔凈的燒杯中,用酒精燈加熱至沸騰,向燒杯中逐滴滴加飽和的溶液,繼續煮沸,至液體呈透明的紅褐色。涉及的反應為3HCI。請回答下列問題:

(l)判斷膠體制備是否成功,可利用膠體的_____。

(2)在做制備氫氧化鐵膠體的實驗時,有些同學沒有按要求進行,結果沒有觀察到膠體,請你預測其現象并分析原因:

①甲同學沒有選用飽和FeC13溶液,而是將稀FeCl3溶液滴人沸水中,結果沒有觀察到_____,其原因是_____。

②乙同學在實驗中沒有使用蒸餾水,而是用自來水,結果會_____,原因是____。

③丙同學向沸水中滴加飽和FeC13溶液后,長時間加熱,結果會____,原因是____。

(3)丁同學按要求制備了Fe(OH)3膠體,但是他又向Fe(OH)3膠體中逐滴加入了稀硫酸,結果出現了一系列變化

①先出現紅褐色沉淀,原因是_____。

②隨后沉淀又溶解,此時離子方程式是____。

14.某無色溶液由(四羥基合鋁酸根離子,這是Al在堿性溶液中實際存在的形式)、中的若干種組成,取該溶液進行如下實驗:①取適量試液,加入過量稀鹽酸,有氣體生成,并得到溶液;②在①所得的溶液中再加入過量碳酸氫銨溶液,有氣體生成,同時析出白色沉淀甲,得到溶液;③在②所得的溶液中加入過量Ba(OH)2溶液,也有氣體生成,并有白色沉淀乙析出。根據上述實驗完成下列問題:

(l)溶液中一定不存在的離子是____。

(2)-定存在的離子是_____。

(3)判斷沉淀乙成分的方法是____。

(4)寫出有關反應的離子方程式:實驗①_____;實驗②____。

(5)實驗③生成的氣體是____。

參考答案與提示

1.A 2.D 3.A 4.B 5.D 6.C 提示:A項,無論氨水過量與否,生成物都是AI(OH)3,但氨水應寫成NH3?H20;B項,澄清石灰水應寫成離子形式;D項,應生成。 7.B 提示:B項,當沉淀完全時,NH4AI(S04)2與Ba(OH)2的物質的量之比應為1:2。 8.D提示:A項,溶液呈強酸性,在作用下,和反應生成C12;B項,與反應生成CaS04沉淀;C項,有存在的強酸性溶液中,能被氧化。 9.D 提示:能與其他三種溶液產生沉淀的只可能是Ba(OH)2,故甲為Ba(OH)2;根據②可知乙是H2S04;根據③可知丙的陰離子是,則丁的陰離子是,丙和丁的陽離子不能確定。 1O.B11.B提示:由①知氧化性強弱順序為,由②知氧化性強弱順序為,由③知氧化性強弱順序為。故氧化性強弱順序為在①中是氧化產物,在③中作氧化劑。 12.C 提示:由①知氧化性強弱順序為,還原性強弱順序為;由②知氧化性強弱順序為,還原性強弱順序為;由③知氧化性強弱順序為,還原性強弱順序為。故氧化性強弱順序為,還原性強弱順序為I>;所以可氧化及可氧化只氧化

篇2

關鍵詞:阻塞型睡眠呼吸暫停綜合征;血清C反應蛋白;血清尿酸

阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(0SAHS)是一種常見多發疾病,以(40~60)歲肥胖男性者最多,嚴重影響人們的健康。本文通過分析經鼻無創正壓通氣治療阻塞性睡眠呼吸暫停患者治療前后血清CRP及血UA變化情況,以探討其在OSAHS發病機制及病理生理作用。

1資料與方法

1.1一般資料選取本院耳鼻咽喉頭頸外科、呼吸內科2012年1月~2013年8月OSAHS患者68例(男55例,女13例)作為病例組,PSG檢查AHI≥5次/h,平均年齡(42.72±7.95)歲,體重指數(BMI)(29.54±2.67)kg/m2。對照組為經PSG檢查正常(AHI0.05)、所有受試者排除心腦血管疾病、腫瘤、慢性阻塞性肺疾病、痛風、糖尿病和免疫系統疾病。

1.2方法

1.2.1 PSG進行監測采用多導睡眠檢測儀系統行PSG監測,結果根據中華醫學會耳鼻喉科學會分會在2002年制定的標準,判斷患者睡眠呼吸暫停的類型及疾病程度。

1.2.2血清CRP水平測定PSG監測結束時(6:00)采集空腹肘靜脈血,離心分離后,-20℃冰箱保存,我院檢驗科提供日立7600全自動生化分析儀,行免疫散射速率比濁法測定血清CRP水平及氧化酶法測定尿酸水平。重度OSAHS患者于n-CPAP治療后再次進行上述標本采集。

1.3統計學處理應用SPSS13.0統計軟件進行統計分析。計量資料用均數±標準差(x±s)表示,組間比較應用t檢驗,兩指標之間采用線性相關分析。

2結果

2.1兩組血清C反應蛋白及血清尿酸水平比較OSAHS組和單純打鼾組各項指標的結果顯示血清CRP及血清UA水平OSAHS高于對照組(P

OSAHS組AHI、最低血氧飽和度與血清CRP和血清UA相關性分析:OSAHS患者血清CRP和血UA水平與AHI均呈正相關,相關系數分為0.545(P

2.2 n-CPAP治療3個月前后OSAHS患者的CRP、血UA與睡眠呼吸參數進行比較分析。結果顯示治療前后的血清CRP及血清UA水平比較差異有顯著性(P

3討論

OSAHS患者在人群中發病率很高。OSAHS伴有炎癥性過程對心腦血管疾病的發病率有一定的促進作用。王軼娜等[1]研究表明較正常對照組,OSAHS患者血清CRP水平明顯升高,其血清C-RP水平與AHI呈正相關(r=0.447,P

UA是人類嘌呤代謝的產物,UA的生成增加或排泄不足,可導致高UA血癥。HiraH S等[3]發現OSAHS患者血UA/Cr 水平隨著AHI的增加而增高,但多重線性回歸分析并未見與AHI呈明顯相關關系,反與LSO2呈負相關,提示OSAHS患者血清UA升高和機體缺氧有關。國內丁少芳等[4]在調整影響血UA水平的因素, 包括年齡、體質量指數及血脂水平后, OSAHS組血清UA水平與AHI、T90呈顯著正相關,與LSpO2呈負相關。本研究結果提示:OSAHS患者血清UA升高,與AHI正相關,與最低血氧飽和度負相關,這與國內外研究一致。血UA升高導致尿酸鹽微結晶沉積于血管壁,引起血管內膜炎癥反應。在炎癥過程中,炎癥細胞分泌一些炎癥自由基,如IL-6作用于肝細胞引起CRP增高。OSAHS導致血UA增高的原因是:OSAHS患者反復發生低氧血癥和高碳酸血癥,加速三磷酸腺苷(ATP)向二磷酸腺苷(ADP)的轉變及進一步降解為黃嘌呤,使UA濃度升高。

研究表明CPAP能顯著改善患者的AHI及低氧血癥。最近研究表明[5],OSAHS患者尿UA濃度經持續氣道正壓通氣(CPAP)治療后其濃度顯著降低。肖永龍等[6]對13例重度OSAHS患者進行nCPAP治療后,發現尿UA分泌明顯下降,并且尿UA/尿Cr濃度分泌下降。Yokoe等[7]對17例OSAHS患者進行了1個月的nCPAP治療,發現OSAHS患者血清CRP水平明顯降低。目前國內外對n-CPAP治療對血清UA的影響研究較少。本研究顯示,經過3個月的n-CPAP治療后,OSAHS患者UA水平及CRP水平明顯降低,差異有顯著性意義(P

總之,本文結果表明,OSAHS患者血中UA及CRP濃度升高,經過nCPAP治療后降低,提示這些細胞因子與OSAS發病及發生并發癥有密切關系。

參考文獻:

[1]王軼娜,楊宇,羅熒荃,等.經鼻持續氣道正壓通氣對阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者血清C反應蛋白的影響[J].中華結核和呼吸雜志,2004, 27(10): 695-696.

[2]Shamsuzzaman AS,Winnicki M,Lanfranchi P,et a1. ElevatedC-reactive protein in patients with obstructive sleep apnea[J].Circulation,2002,105:2462-2464.

[3]Hira H S, Shukla A, Kaur A, et al. Serum uric acid and lactate levels among patients with obstructive sleep apnea syndrome: which is a better marker of hypoxemia [J].Ann Saudi Med,2012,32(1):37-42.

[4]丁少芳,等. 阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者血尿酸變化的臨床意義[J].心肺血管病雜志,2009,6:400-403.

[5]Steiropoulos P, Kotsianidis I , Nena E, et al .Long-termeffect of continuous positive airway pressure therapy on inflammation markers of patients with obstructive sleep apnea syndrome[J].Sleep , 2009, 132:537-543.

篇3

神經行為毒理學是研究環境中有害因素對正在發育的、成熟的和老化的神經系統產生不良影響的一門學科。人類的中樞神經系統對外界危害因素極為敏感,當受到外來化學物的刺激以后,往往是在各臟器系統出現明顯病理損害之前,其功能性的改變就已顯現;此種功能性改變反過來也反映了神經系統的內在損害。因此,目前認為,利用神經行為毒理學的方法研究外來化學物對機體的損害作用,檢測中樞神經系統亞臨床改變,并以此為指征確定外來化合物的閾劑量,可以為制定衛生限量標準提供較為靈敏的、早期的、嚴格的檢測手段和試驗依據。

神經行為毒理學主要應用心理學、行為科學和神經生理方法,如經典的條件反射、程序式行為操作反射等,研究毒物對實驗動物的認識、識別、記憶、學習能力和行為表現等的影響,探索早期可逆性有害效應,為制訂衛生標準提供科學依據。也常應用世界衛生組織的神經行為核心試驗成套組合方法對職業性接觸有害物質人群進行健康監護,提供早期有害效應的信息。

行為毒理學的方法

行為毒理學試驗方法可以分為一般行為毒理學和行為致畸學兩大類。一般行為毒理學主要包括:①一般行為;②學習能力;③感覺功能;④活動能力;⑤藥理學反應性;⑥神經運動能力等6個方面。人和動物的行為致畸學主要包括生長、發育過程中,尤其是胚胎發育期間接觸某些化學物質所引起的行為和發育異常。

化學物質行為毒性研究問題的提出:第二次世界大戰之前,評價一種化學物質是否具有毒性是以半數致死量(LD50)為指標,這是人類對化學物質安全性毒理學評價的最初階段;自第二次世界大戰到本世紀六十年代末期,人們開始將亞急性和慢性毒理學試驗用于評價化學物質的毒性;五十年代末期,震驚世界的“反應停”(thalidomide)事件,對毒理學發展起到一個巨大的推動作用,使人們認識到對化學物質安全性評價僅用急性、亞急性、慢性毒理學試驗是不夠全面的,還需要做相應的致畸試驗[1]。我國自1984年試行“食品安全毒理學評價程度”以來,使食品安全性評價工作逐步納入法律監督的軌道上來。尤其是20世紀90年代,通過對國外有關化學物質行為毒理學評價方法的研究,結合我國國內具體的實驗條件和對行為毒理學方法學的一系列探討,提出了一套食品安全毒理學評價方法,為今天我國食品安全性毒理學評價,特別是為保健食品和食品新資源開發等鑒定,提供了敏感、簡單、易行、可靠的方法,使我國行為毒理學方法學的研究正逐步與世界水平接軌。

1998年國際OECD神經行為毒性研討會重新確定了有關的試驗方法,尤其是強調應該重視神經系統從發生到成熟這個期間的安全性評價,應該進行多世代的試驗,至少要了解妊娠期和哺乳期接觸化學物質所產生的影響,而器官形成期的暴露試驗則作為參考。

行為毒理學的評價原則:行為毒理學的一般評價原則主要是對那些在環境中存在的可能具有神經毒性,或者可疑具有神經毒性的化學物質以及可能具有潛在神經毒性的物質,可通過各種途徑與人類可能接觸或進入人體的,原則上都應該進行行為毒性的評價。

行為毒理學的評價方法:原則上是選擇生理學和動物學上的分類與人類更接近的,同時也要既容易獲得,又經濟的動物,如狗、兔、鼠等。目前國際上最通用的動物是大鼠和小鼠。但也要注意,動物對化學物質敏感性問題,例如有的動物,只對某種化學物質產生特異反應,如殺蟲劑用嚙齒類動物不能檢測出其毒性,但給小雞投予后,經過一段時間,可以發現其神經毒性。所以,對行為毒性實驗來說,化學物質的吸收、代謝和排泄等方面與特定動物神經系統易感性的選擇應予足夠的重視和充分的考試。

神經科學的發展與行為毒理學

最近10年來,神經科學方面,特別是在腦神經活性物質以及受體的研究中,免疫組織化學,分子生物學等技術應用,逐漸闡明了神經活性物質如乙酰膽堿、多巴胺、5-羥色胺、γ-氨基丁酸等在腦組織及其他神經系統中的生理功能和分布。因此,這些物質的結構及動態變化,構成了行為學變化的基礎,為化學物質在行為毒理學、藥理學等方面的評價提供了生物化學、生理學方面的依據。

行為與神經生化學:腦細胞的基本單位是神經細胞和神經膠質細胞。神經細胞突起有樹突和軸突兩種。一般說明,樹突是從其他神經細胞接受信息,而軸突是把信息傳給下一級神經細胞。這種神經細胞間的神經傳導有化學和電突觸兩種。在化學突觸中擔當神經細胞間信息傳遞的物質是神經遞質。通過神經遞質的釋放及與特異受體結合而發揮作用。因此,神經傳導中最重要的基礎是神經遞質的產生部位(神經細胞的腦內分布)、釋放部位(終末的腦內分布)、受體蛋白所在部位及產生部位(神經遞質與神經細胞結合的部位)。

神經毒性評價的分子生物學方法:分子生物學技術的應用促進了神經生物學的發展,產生了一門新興的學科-分子神經毒理學。由于哺乳類大腦組織遺傳的多樣性,用重組DNA技術等來揭示神經系統基因的結構和功能。例如對受體的研究。通過分子克隆和基因庫篩選原則,推論出的一系列受體的氨基酸排列順序。然后這些受體在異種的細胞中被表達,并且對它們的功能進行體內研究,所以,分子生物學技術的應用將在更高的水平上有利于對人體大腦功能的了解。

綜上所述,為了更好地了解神經毒性作用的機制,最好的方法是采用行為、神經生物化學、組織學和分子生物學等技術方法聯合應用。

篇4

關鍵詞:環境荷爾蒙;研究現狀;檢測方法

中圖分類號:F124.5 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2013)03-0332-03

環境荷爾蒙,一類能進入人體內部、具有類似雌性激素的作用、危害人類正常激素分泌的化學物質,多數是人工合成并隨著人類生產和生活排放到環境中的污染物[1]。因為此類物質能減少生物體量、導致生殖器官異常,所以對人類乃至全球的生物來說,它是一種致命的危險物質。這一問題引起了很多國家的高度重視,中國也不例外,國家自然科學基金委員會已于1997 年設立了有關環境荷爾蒙方面的基金項目。本文在對近年來國內外環境荷爾蒙研究的熱點問題進行分析討論的基礎上,系統概述環境荷爾蒙的定義、種類和檢測方法等方面的研究前沿工作并對未來的研究趨勢進行展望。

一、環境荷爾蒙的種類和研究現狀

1.環境荷爾蒙的定義和種類

那些干擾人體正常激素功能的外因性化學物質,具有與人和生物內分泌激素類似的作用,有時能引起生物內分泌紊亂,這一類物質即稱環境荷爾蒙,又稱內分泌擾亂物物質。這些物質能減少數量,降低質量,削弱生物免疫力,破壞生物神經系統等。

目前,人類使用了8萬余種化學物質,其中僅有一小部分具有環境荷爾蒙效應。研究表明,具有雌激素作用的物質約有70種,農藥類占60%左右,包括鎘、鉛、汞三種重金屬離子,另有可疑性很高的化學物質如染料、涂料、香料、洗滌劑,去污劑、表面活性劑、塑料制品、藥品和化妝品等等[2],近年來的研究表明,某些塑料添加劑具有一定的雌激素活性,而廣泛使用的表面活性劑本身雖然沒有雌激素活性,但其降解產物如4-壬基苯酚、4-辛基苯酚等則具有雌激素生物效應。這類物質廣泛分布于環境水體中(見表1)。

2.環境荷爾蒙的研究現狀

1972年,WHO(世界衛生組織)對“有激素作用的化學物質”進行了研究總結,指出了化學物質的激素作用,這次會議上發表的文斯普雷德宣言使激素問題引起了全球的關注,目前對環境激素的研究已經成為國際環境科學的熱點問題之一。

美國、英國和日本等發達國家正在調查某些環境激素的影響,尤其是在地表水、地下水、海水、底泥、土壤、大氣和食品中的污染現狀,調查內容還包括環境激素的測定方法、環境激素污染控制標準以及野生動物和人類被污染的情況等。1995 年,美國政府設立了由環保局領導的14個部門組成的環境激素工作組,并于1996 年建立了食品中內環境激素的篩選方法。美國環保署根據這個方法開發調查農藥和其他化學物質是否具有環境刺激作用。1998 年美國環保署分4 組對86 000種物質進行篩選,以進行影響分析[3]。1996年7月,日本通產省成立“外因性物質的激素作用的調查研究委員會”,接著厚生省著手研究環境激素問題,并對已有的化學物質進行篩選毒性測試[4]。

1998 年OECD(經濟合作開發組織)提出今后工作的主要目的之一是開發檢測環境激素物質的新的檢測技術并協調各國的行動。主要將進行子宮增重重復實驗、雄性性腺增重反應實驗、28天投毒實驗和魚類、兩棲類、鳥類的生態毒理實驗。

總的來說,環境激素對生物影響的研究經歷了一個由整體水平上判斷在一定劑量條件下某種化學物質的毒性大小以及毒性的快慢等一個過程。此后,初期的毒理學研究從整體水平深入到系統和器官水平,對該化學物質的多個器官或系統終點如呼吸、神經、肝臟等進行毒性作用研究。20世紀末,相關學科的發展和科研技術工具的進步使環境激素研究進入了細胞分子水平,對化學物質的作用機制也提高到在分子水平進行研究。然而,生物體是一個復雜的、多層次的有機體,僅從一個水平上是不能夠進行透徹全面的闡述的[5]。環境激素對動物和人類的影響是多方面的,可以肯定還有很多潛在的影響沒有被發現。環境激素研究在中國僅是剛剛起步,對本領域的研究基礎還很薄弱,尤其是污染現狀的調查幾乎沒有開展。所以,這個問題應引起更多的關注并開始對其進行一系列相關的研究,同時根據國外研究進展采取有效的減少和防止污染的措施。

二、環境荷爾蒙的檢測方法

環境荷爾蒙物質含量極微但卻具有超常的顯性內分泌效應,嚴重地危害到了人類和其他生物的健康和安全,要想把握環境質量現狀并預測污染發展趨勢,環境監測是唯一手段。而環境荷爾蒙類污染物種類繁多,數量龐大,含量較小(在環境中往往以ppb濃度級甚至ppt濃度級存在),因此對它們的檢測就顯得尤為重要。目前主要有以下幾種檢測方法。

1.化學分析方法

化學分析方法指的是使用色譜儀器分析相關物質的方法,主要包括氣相色譜(GC)、液相色譜(LC)、電感耦合等離子發射光譜(ICP)及其相關的質譜(MS)聯用分析方法。色譜分析技術對樣品的預處理過程要求非常高,樣品預處理有提取、凈化、濃縮和衍生化等步驟,可以起到富集痕量組分、消除基體干擾、提高方法靈敏度的作用[6]。

環境樣品中有機氯農藥的檢測,主要以GC法為主[7],GS-MS聯用法則常用于多成分物質同時段的定性和定量檢測,因為大部分的環境荷爾蒙物質是水溶性或具有水溶性官能團的化合物,這些物質需要高靈敏度檢測儀器,在萃取過程中的高倍濃縮及凈化必不可少,衍生化程序有時也極為重要。美國EPA和日本JIS系列標準分析方法中規定,檢測來自自來水、廢水中的絕大部分有機污染物,均采用GC或GC-MS聯用法。

曾有學者用LC-API-MS法測定了環境中的荷爾蒙物質,因為使用LC-API-MS法無需衍生化處理,可直接用固相萃取法濃縮測定河水中的相關物質。這位學者報導了該方法的特性,在有機污染分析中以GC-MS法為首選[8],但用GC-MS法測定雙酚A、2,4-4、2,4,5-T等氯化苯氧基乙酸類除草劑則十分困難,因為衍生經會使試樣前處理復雜化。而使用LC-MS法則既可定性又可定量,已成為檢測農藥、除草劑等物質的首要方法,目前,LC-MS法的靈敏度約達1ug/L。高效液相色譜(HPLC)法則是針對不易揮發、熱穩定性差的離子型化合物,在環境荷爾蒙物質的檢測分析中也得到了較為廣泛的應用,中國GB 13198-91早已公布了用HPLC熒光或紫外檢測器測定六種多環芳烴的方法。

ICP-MS是目前最好的痕量無機污染物監測分析手段,其靈敏度高,檢測限低。美國、日本等發達國家已把ICP-MS列為Cu,Pb,Cd測定標準方法,但因為該種檢測方法需要一些在中國尚未普及的超大型儀器,所以中國在環境荷爾蒙的研究方面一直存在著定性和定量的困難。

2.生物監測方法

生物檢測方法,是一種建立在環境荷爾蒙物質在體內的作用機制以及產生的生物效應的基礎之上的方法,具體操作是把生物活性材料以薄膜狀固定在離子選擇電極的敏感膜上,插入待測溶液,隨著反應的逐步進行,生物分子和反應生成物的濃度發生變化,在轉換件的作用下變為可測定的電信號,經過處理,得出反應物量的變化。該方法無需復雜的前處理過程,操作便捷、快速,已成為一種新興的檢測分析方法。

生物檢測方法中的第一種是細胞增殖實驗,它的基本原理是基于人體血清中存在著的一種能特異性抑制雌激素敏感細胞增殖的物質,雌激素可以通過中和此類物質,特異地清除其抑制效應,從而誘導細胞增殖,而不具有雌激素活性的類固醇激素和生長因子不能中和人血清中存在的抑制性物質[9],敏感細胞株中最為常見的有T47D細胞、人乳腺癌細胞MCF7、大鼠子宮原代細胞和大鼠垂體原代細胞等。實驗的評價指標主要有兩個,一是相對細胞增殖效應(PRE),即類雌激素能引起最大細胞增殖占雌二醇引起的最大細胞增殖百分比[10],二是相對細胞增殖力(RDP),即引起細胞最大增殖時的雌二醇濃度與產生相同增殖效應時外來雌激素的濃度的比值。

生物檢測方法中的第二種是免疫分析方法,它的基本原理是基于抗原體特異性反應來測定環境荷爾蒙物質,具體可分為三種,即放射免疫分析(RIA)、免疫酶技術(ELISA)和發光免疫測定(CLIA)。因為環境荷爾蒙多為小分子物質,沒有免疫原性,可以先將被測物偶聯到大分子載體上,得到全抗原,再用全抗原免疫動物獲得特異性很強的抗體、發光探針、魯米諾標記等標記抗體,然后使其與環境中荷爾蒙進行抗體抗原反應,用高靈敏度的熒光儀和化學發光儀檢測荷爾蒙抗體—抗原結合物,從而定量檢測環境中的微量荷爾蒙;或者將酶化學的敏感性與免疫反應的特異性結合起來,把免疫酶交聯在抗體上,利用酶標與底物反應并顯色,然后定量測定[11]。

三、結語

環境荷爾蒙對人類和其他動物的影響是多方面的,肯定還有很多潛在的影響沒有被發現。環境荷爾蒙的研究在中國剛剛起步,理論基礎還很薄弱,對污染現狀的調查也幾乎沒有開展。因此,這一問題應該引起更多的關注和一系列的相關研究,同時借鑒國外研究進展并采取有效的防范措施。

參考文獻:

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[3] 李金花,莊惠生.環境荷爾蒙概述[J].云南環境科學,2003,(4).

[4] 詹秀環,王子云.環境激素的種類與危害[J].周口師范學院學報,2004,(2).

[5] 郭艷英,段昌群,楊良.環境激素研究進展探討.云南環境科學,2004,(3):12-15.

[6] 戴樹桂,張東梅,張仁江,等.固相萃取技術預富集環境水樣中鄰苯二甲酸酯[J].環境科學,2000,(2):66-69.

[7] 王正萍,周雯.環境有機污染物監測分析[M].北京:化學工業出版社,2002.

[8] U.S.EPA,Standard Methods of for the Examination of Water and Wastewater,19th Edition (1995).

[9] 魏慧斌,林金明.環境雌激素檢測方法研究進展生命[J].生命科學儀器,2005,(5):3-10.

篇5

關鍵詞:環境激素

一、環境激素分類及主要來源

環境激素是指由于人類的生產和生活活動而釋放到環境中的、對人體內和動物體內原本的正常激素功能施加影響,從而影響內分泌系統的化學物質作用的物質,通稱“外源性干擾內分泌的化學物質”。這些化學物質影響本來身體內激素的量,以及使身體產生對體內激素的過度作用,使內分泌系統失調,進而阻礙生殖、發育等機能,甚至有引發惡性腫瘤與生物絕種的危害。

A、環境激素按用途的種類:

1.有機化合物:苯并[a]芘、雙酚A(2,2-雙酚基丙烷)、二苯酮、鄰苯二甲酸酯、苯乙烯、二噁英等。

2.殺真菌劑:福美鋅、六氯(化)苯、代森錳鋅等。

3.殺蟲劑:六六六、對硫磷、艾氏劑等。

4.防腐劑:五氯酚、三苯基錫等。

5.重金屬:鎘、鉛、汞等。

6.天然和合成的激素藥物:雌三醇、雌酮、己烯雌酚等。

7.植物性激素:豆科植物及白菜、芹菜等植物的植物性激素。

8、其他用途的化合物:甲基苯、氟利昂、食品添加劑等。

B、環境激素主要來源:

1.空氣中的環境激素:①焚燒垃圾廢物產生的二噁英類物質;②化學產品生產過程中某些物質的泄漏;③建筑材料、家具、日用品中污染成分(甲醛、增塑劑、防腐劑、殺蟲劑、除污劑、洗滌劑等)的揮發。

2.水源中的環境激素:①降水,雨水帶走了空氣中的污染物,其中包括二噁英等激素類化學物質,這些物質隨著與水流向大地,進入各種水系;②工廠排出的污水,垃圾填埋場的滲濾液的滲出,醫院醫務用水的排放;③防止自來水管生銹的保護膜,塑料水管的添加劑。

3.食品中的環境激素:①蔬菜、水果、谷物生產中使用的農藥,人工養殖魚類、禽畜使用的生長激素;②食品包裝(塑料薄膜、涂了防銹樹脂的罐頭等)中的環境激素;③食品加工過程中的各種添加劑。

二、環境激素對人類和動物的影響

一是由于食物、飲水中大量存在環境激素物質,正在造成男人的減少,雄性退化,乃至男性不育癥的高發。

二是導致懷孕胎兒的致畸。經科學家研究發現,育齡婦女長期受環境激素的污染,會使受孕胎兒畸形的可能性大大增加,使胎兒的五官、肢體或性器官的局部畸形。

致畸、致癌作用主要是一些環境激素作用于細胞的染色體,使染色體的數目或結構發生變化,從而改變攜帶遺傳信息的某些基因,產生遺傳性疾病或腫瘤。

影響神經系統的正常功能,引起人神經系統的功能障礙、智力低下。青少年犯罪率增加是否與環境激素的濃度增高有關 ,如今也倍受有關方面的關注。

對動物的影響,環境激素對野生動物的生殖影響已被廣泛證實 ,如 DDT等使鳥類的卵殼變薄從而影 響鳥類的孵化率;水中的類雌激素類物質導致了雌性 化魚類 、雌雄同體魚的出現。

三、 預防與對策

環境激素污染問題已成為國際性熱點問題,為了有效保護人類與動物的正常繁衍,必須有效的控制環境激素的擴散。因此,我們必須研究環境激素的種類、污染途徑、污染源、作用機理、生態危害、預防和對策。為控制環境激素對人類健康造成日益嚴重的危害,應從以下幾方面做起:

1、 全面監控環境激素

對明顯有激素作用的化合物都要進行全面的檢測。在這些化合物中,猶以氯化物最為引人注目,因此必須降低和消除持久性有機氯化合物。同時,對流入市場的化學物質盡可能的登記監控,便于回顧性追溯。這樣可以有效地控制環境激素的傳播,將危險降至最小限度。

2、 檢測受污染狀況

當發現激素污染后,必須馬上組織調查各環境要素,了解何種激素過量及其濃度,并分析其毒性毒理。在此基礎上追溯激素來源,從而從根源上解決污染源。

3、加強宣傳提高個人意識

多食用糙米、蕎麥、小米等粗雜糧和菠菜、蘿卜、卷心菜等蔬菜,因為這些食物有助于環境激素物質從體內排出。少服用人工合成的雌激素類物質;少食生海魚,因為海魚會攝取海水中的化學物質,在富集后,種類多、含量高。不用苯乙烯發泡材料制作的容器盛裝食物;不用聚苯乙烯材料制作的容器置于微波爐內加熱,因為其內含的雙酚A成分,在加熱或熱的食品中極易析出而被人攝入,應以玻璃或陶瓷容器取代;不用塑料嬰兒奶瓶和塑料玩具,因為這些產品中的雙酚A和某些添加劑,是典型的環境激素物質。少吃反季節蔬菜(可能使用了激素)。注意飲食多樣化,也能減少環境激素的危害性。

4、全球范圍全方位監管

治理環境激素必須面向現實、面向世界、面向公眾,應沖全球角度對各類不同的環境激素類化學污染物實行全方位監管,并制定相應的法律法規。

5、加強環境激素的相關研究

現已發現的化學物質已多達千萬種并在不斷增加,并向微觀結構發展。對化學物質的組成、結構、性質的研究,能大大加速治理環境激素的過程,便于研究環境激素的活性、毒性、以及環境行為,為環境激素類化學污染物的防止提供科學依據。

參考文獻:

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一、證據及其收集

“證據”,顧名思義,就是證明的依據。它是為要證明的猜想、假設、理論服務的。化學實驗教學中的證據可以是化學實驗事實、化學史實,也可以是自然現象、生活經驗,還可以是化學科學技術發展及其應用的重大成果、化學對個人和社會發展產生重要影響的事件等。例如,煮沸的湯比煮沸的水溫度高,這可以作為化學實驗事實的證據。

收集證據的途徑和方式很多,常見的有:觀察和實驗、查閱書刊和報紙、上網、實際調查、訪問他人等。在化學實驗教學中,最經常使用的收集證據方式,就是實驗觀察。同自然觀察相比,實驗觀察更能發揮和體現人的主觀能動性。因為它不受各種實驗條件的限制,可以人為地控制、干預或模擬實驗對象,從而獲得自然條件下不易觀察或不能觀察到的化學實驗現象。

化學實驗觀察的內容主要包括以下三個方面:

1.觀察化學實驗儀器和裝置。要觀察其形狀、大小、比例、尺寸和構造等;要先從下至上、自左而右進行整體觀察,在此基礎上迅速找到裝置的中心,進行重點觀察。

2.觀察化學實驗操作。要觀察實驗儀器的持拿方法和使用方法。

3.觀察化學物質及其變化。主要包括顏色、狀態、氣味、揮發性、溶解性等。

二、發展學生收集證據能力的教學策略

1. 通過具體事例使學生認識收集證據的重要性

在收集證據的過程中,要求學生仔細觀察實驗現象,準確記錄實驗事實,并對實驗現象產生的原因進行分析和思考,進而獲得有關化學物質及其變化的知識,訓練和提高化學實驗技能;要運用證據提出有探究價值的化學實驗問題,要在一定的證據基礎上進行猜想與假設,依據一定的證據來論證實驗設計方案的可行性,運用多種形式對證據進行整理、加工,去偽存真,去粗取精,將所獲得的證據與他人驚喜交流,并對證據的可靠性進行評價,等等。因此,在學生收集證據,進行化學實驗學習的同時,也發展了實驗探究能力。教師在化學實驗教學中應注意通過具體的示例,使學生認識到這一點。 收集證據的過程還是學生自我反思、自我評價的過程。將所收集的證據及時、仔細、全面、分類、不間斷地進行整理,可以反映出學生化學實驗學習的發展、進步情況,成為學生成長記錄的重要組成部分。通過整理所收集和記錄的證據,學生可以發現自己的長處、不足以及今后改進的方向。

2. 重視實驗觀察品質的培養

所謂實驗觀察品質,是指學生在實驗觀察過程中表現出來的個性心理特征,它是衡量學生觀察能力高低的重要指標。實驗觀察使收集化學實驗證據的最主要方式,學生品質如何,直接關系到所收集證據的全面性和客觀性。因此,教師在化學實驗教學中,要注意學生實驗觀察品質的培養。在化學實驗探究教學中,教師應著力訓練學生一下的實驗觀察品質:(1)深刻性。要引導學生有目的、有計劃地利用多種感官,從多方面對化學物質及其變化進行全面的深入的觀察。(2)靈活性。要引導學生靈活選擇觀察方式,及時調整觀察思路,從不同的角度思考和分析觀察的實驗現象,做到觀察和思考相結合。

(3)批判性。要引導學生客觀地進行觀察,即采取實事求是的科學態度,觀察到什么就如實反映什么,不修改實驗現象及數據,對觀察結果進行客觀評價。(4)敏捷性。要引導學生敏捷地捕捉稍縱即逝豁不易發現的反應現象,不忽視某些細微的變化情況。

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一、結構觀

結構觀是基本的化學學科觀念,是對物質本質和化學反應本因的深層次認識。這一科學方法源自“內因在事物中發揮決定作用”的哲學論斷。有什么樣結構就該有什么樣的性質,有什么樣的性質就“衍射”什么樣的結構!有機化學是這一科學觀念充分體現。

[例1]β-紫羅蘭酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一種天然香料,其結構如圖1所示(未表示出其空間構型)。下列關于β-紫羅蘭酮的性質描述正確的是____。

圖1

A.能與FeCl3溶液發生顯色反應

B.能使酸性KMnO4溶液褪色

C.能發生加成、取代、消去反應

D.1mol該物質最多可與3mol H2反應

分析:該題β-紫羅蘭酮為載體,考查學生對有機化合物的分子結構、官能團的性質等基礎有機化學知識的理解和掌握程度。A分子無苯環,不能與FeCl3溶液發生顯色反應。B、C分子中的官能團決定了能使酸性KMnO4溶液褪色、能發生加成、取代反應,不能發生消去反應。D.1mol該物質最多可與3mol H2反應。

二、轉化觀

“同一種元素的不同類物質之間的轉化關系”,是高三一輪復習階段認識元素化合物知識的重要方法。利用圖式的方法,引導學生運用分類方法對具體的化學物質及其轉化關系進行學習,不僅有利于做好第一輪復習,更為學生今后的學習提供學習思路。

以教材中的習題為例,用化學脈絡圖可表示下列轉化關系:CaCaOCa(OH)2CaCO3;CCO2H2CO3Na2CO3NaHCO3。化學脈絡圖是一種表征、檢查、修正和完善化學知識的認知工具,它通常是將有關某一化學主題不同級別的概念或命題置于方框或圓圈中,再以各種連線將相關的概念或命題連接,形成關于該主題的化學概念或知識網絡,借此形象化的方式表征學習者的知識結構,以及對某一化學主題的理解。

三、強弱觀

(1)在化學反應中往往表現為:①活潑(非)金屬置換不活潑(非)金屬;②強酸(堿)制備弱酸(堿);③溶解性強的制備溶解性弱的;④強氧化(還原)劑制備弱氧化(還原)劑。

(2)當同一個體系中,一個反應物與另外多個反應物反應時須遵循一定的順序,即優先規則。①有序氧化(還原)。例:少量的Cl2通入FeBr2溶液中,Cl2先氧化Fe2+。②有序放電。陽離子在陰極放電順序為:Ag+>(Fe3+)>Cu2+>(H+酸)>Fe2+>Zn2+>(H2O中的H+)。陰離子在陽極放電順序為:金屬陽極(Cu、Ag等)>S2->Cl->OH->含氧酸根離子。③有序中和。若某一溶液中同時含有幾種酸性物質(或堿性物質)當加入一種堿(或酸)時,酸性(或堿性)強的物質先被中和。④有序沉淀。若某一溶液中同時存在幾種能與所加試劑形成沉淀的離子,則溶解度小的物質先沉淀。向KCl、NaBr混合溶液中逐漸加入AgNO3溶液時,先析出AgBr,其次為AgCl。

[例2]下列說法正確的是____。

A.在大量存在NH+4、Al3+、SO2-4、CH3COOH的溶液中,滴加NaOH溶液立即有氣體產生。

B.常溫下,反應4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3 (s)能自發進行,則該反應的H

C.NaHR(H2R為二元弱酸)溶液的酸堿性取決于HR-的電離程度和水解程度的相對大小

D.向0.01mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性:c(Na+)>c(SO2-4)>c(NH+4)

分析:本題考查學生對元素化合物知識應用與原理之間的關系的認識。A中與NaOH反應的順序是:CH3COOH、Al3+、NH4+、Al(OH)3。B.化學反應自發向生成穩定體系的方向轉化,即放出熱量(焓變小于零)并且混亂度增加(熵變大于零)的方向轉化。C中HR-具有雙重性,酸堿性取決于HR-的電離程度和水解程度的相對大小。D中OH-先與H+中和,再與NH+4反應一部分。

四、守恒觀

在溶液中存在離子的電荷守恒和物料守恒。在氧化還原反應中存在得失電子守恒。在某些復雜多步的化學反應中存在元素守恒。

[例3]常溫下,向10mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,所得滴定曲線如圖2所示。下列說法一定正確的是____。

圖2

A.A點的pH為1

B.B點時2c(H+)+c(CH3COOH)=2c(OH-)+c(CH3COO-)

C.在AB之間:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

D.C點時:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-)

分析:本題以NaOH溶液滴定CH3COOH溶液的滴定曲線為載體,考查溶液中鹽的水解、弱電解質的電離、電荷守恒、物料守恒等基本原理的應用。該題的思維容量較大。(1)由于CH3COOH是弱酸,只能部分電離,所以C(H+)小于0.1 mol·L-1,A點的pH大于1。(2)B點對應的溶液組成是CH3COOH和CH3COONa。根據電荷守恒和物料守恒兩式合可得。(3)C中根據圖像可以確定在AB之間c(H+)>c (OH-),而c(Na+)與c(H+)的大小無法確定。在AB之間溶液的組成是CH3COOH和CH3COONa。極限法在A點c(H+)>c(Na+)=0,在B點c(Na+)>c(H+)。所以在AB之間也可能存在c(H+)>c(Na+)。(4)C點溶液的組成是NaOH和CH3COONa,D考查了電荷守恒。

五、分類觀

將大量的物質按照一定的“標準”進行分類,是一種簡單易行的、行之有效的科學方法,這種方法是化學學科常用的一種研究方法和學習方法。觀察事物的角度不同,就能形成了帶有學科特點的分類角度和分類方法。對于數以千萬計化學物質,利用分類觀,能把繁多的物質通過分類構成一個有序的邏輯體系,有利于把握物質之間的本質區別和聯系,進而探討各類物質之間的轉化關系,為從整體上認識化學物質及其變化提供內在線索,這也將有利于學生的認知過程。實踐證明,光有許多零碎的知識而沒有形成整體的知識結構,就猶如沒有組裝成整機的一堆零部件而難以發揮其各自功能。

“交叉分類”和“樹狀分類”是兩種常用的、具體的分類方法。“樹狀分類”可以對多達千萬種的化學物質和為數更多的化學反應進行分門別類地研究,使有關的知識系統化;“交叉分類”可以從不同的角度對同一個物質進行多方位的研究,使有關的認識全面化,這便是兩者的區別與聯系。

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在傳統的化學教學中,教師會告訴學生化學答案,然后要求學生必須牢牢記住化學結論,經過教學實踐證明,即使學生記住了教師給予的化學結論,他們可能依然不明白得到該結論的原理,他們的知識結構將會出現缺陷.為了讓學生學好化學,高中化學教師要培養學生得出結論的能力,讓學生學會自己探索出化學答案.

一、應用分析比較法讓學生得出結論

化學是一種抽象的知識,如果化學教師單獨的讓學生了解一種化學現象,學生可能難以得到抽象的化學知識,如果教師能夠讓學生看到幾種相關的化學反應現象,就可以讓學生找到化學現象中存在的異同點,學生在分析和比較的過程中就能系統的化學知識.

以高中化學教師引導學生學習《氯、溴、碘及其化合物》這一課時,教師若要讓學生了解氯水的性質,讓學生嘗試讓氯水分別和Cl-、H+、HClO、Cl2、Cl2+H2O、HClO+H+的化學性質進行比較.學生在做對比實驗時可看到以下的化學現象:

氯水與Cl-比較:所加試劑為AgNO2溶液,離子方程式為Cl-+Ag+AgCl,實驗中生成白色的沉淀;

氯水與H+比較:所加試劑為Na2CO3固體,離子方程式為2H++CO2-3CO2+H2O,實驗中有氣泡產生;

氯水與HClO比較:所加試劑為有色布條,表現漂白性,實驗中有色布條褪色;

氯水與Cl2比較:所加試劑為FeCl2溶液,離子方程式為2Fe2++Cl22Fe2++2Cl-,實驗中溶液變成棕黃色;

氯水與Cl2+H2O比較:所加試劑為SO2溶液,離子方程式為SO2+Cl2+2H2O4H2+2Cl-+SO2-4,實驗中黃綠色褪去;

氯水與HClO+H+比較:所加試劑為石蕊溶液,離子解釋為酸性和漂白性,實驗中溶液先變紅色后褪色;

教師引導學生結合以上的橫向比較實驗思考氯水的化學性質,學生經過分析以后可以得到如下的結果:

氯水是氯氣溶于水中的一種液體,這種液體顏色為黃綠色,它散發出有刺激性的氣味,它具有酸性、漂白性、氧化性.

當學生不了解某種物質的化學性質時,化學教師可以引導學生從橫向比較的角度找到化學結論.

二、應用概括歸納法讓學生得出結論

教師在開展化學教學時,有時需要讓學生深入地了解化學物質的性質,那么,教師僅僅以引導學生用多種物質橫向比較的方法,學生可能不能全面了解物質的化學性質,為了讓學生能夠得到更多的化學結論,教師可引導學生觀察物質化學變化的現象,然后讓學生從縱向的角度深入的理解化學物質的性質.

依然以高中化學教師引導學生學習《氯、溴、碘及其化合物》這一課.高中化學教師引導學生觀察氯水與多種化學物質反應,讓學生理解了氯水的部分化學性質以后,此時教師可引導學生再思考,氯水放置在空氣中會不會產生化學變化?學生經過教師的提醒才想到自己未曾思考過氯水本身是否會產生化學變化.于是學生動手做化學實驗,分析氯水本身的變化.學生觀察以后,發現氯水的性質極不穩定.教師引導學生從化學性質的角度去思考,為什么氯水的性質不穩定?這一化學結果說明氯水的化學性質是什么?學生經過教師的引導,描述了自己經過觀察和思考得出的化學結論:氯水從表面上說是純凈物,但實際上氯水是以混合物的形式存在.從理論上說氯水的顏色為黃綠色,實際上新制的氯水為淺黃綠色,久置的氯水為無色;從理論上說氯水性質具有氧化性,實際上新制的氯水具有酸性、氧化性、漂白性,久置的氯水呈酸性;從表層上說氯水的粒子種類為Cl2,實際上新制的氯水粒子的種類有Cl2、HCl、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-,久置的氯水粒子的種類有H2O、H+、Cl-、OH-.教師可引導學生結合觀察氯水的性質,讓學生思考人們應當如何保存氯水.學生經過思考以后,認為人們要使用氯水應即用即配.如果必須貯備氯水,可將氯水密封至棕色的瓶中,避光存儲,以免氯水發生化學變化.

高中化學教師要讓學生深入的理解物質的化學性質,就不僅要讓學生學會用橫向的角度比較物質的化學性質,還要引導學生從縱向的角度找到物質本身的化學規律.教師只有引導學生從兩種思路去找結論,學生才能較為全面地得出化學結論.

三、應用觀察體驗法讓學生得出結論

高中化學教師如果僅僅引導學生學習理論知識,學生可能會忽略一些化學細節,從而忽略一些化學結論,教師要引導學生用實踐的方法觀察物質化學反應的細節,讓學生從細節中得到化學結論.

依然以高中化學教師引導學生學習《氯、溴、碘及其化合物》這一課為例,學生通過學習,已經從理論上知道實驗室制取氯氣可用以下的化學反應:

MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O

此時教師可引導學生思考,用這個理論制取氯氣需要注意哪些問題呢?為什么必須用濃鹽酸而不能用稀鹽酸呢?經過教師的提醒,學生會發現自己學習理論知識時沒有注意到這些細節問題.學生接受了教師的引導去做化學實驗.經過實驗學生能了解到如果在實驗中用稀鹽酸,會出現鹽酸的濃度不夠,化學反應式不成立的問題,因此要制備氯氣必須要使用濃鹽酸.學生嘗試做實驗的時候,會發現制取氯氣的效率與實驗時加熱的溫度有關,如果加熱溫度太高會造成HCl過度揮發的問題.學生還發現如果在實驗結束以前,就拆除裝置,氯氣會彌漫出來,造成空氣的污染的問題.學生在實驗中還看到在尾氣吸收的環節如果用澄清的石灰水吸收Cl2,會造成Cl2吸收不完全的問題.當學生得到了以上結論以后,教師可引導學生結合理論知識和化學實踐優化氯氣制取實驗的過程.

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1.1植物化感作用的概念

化感是植物生長過程或植物腐爛過程中產生的化學物質對鄰近植物生長的干擾〔1〕。在植物界中,幾乎所有的植物都或多或少地含有化感作用的物質成分,會產生不同程度的化感作用,這是物種進化過程中競爭生存的必然。植物化感作用的概念是由H.Molish在1937年首先提出,并定義為:所有類型植物(含微生物)之間生物化學物質的相互作用,同時指出這種相互作用包括有害和有益兩方面〔2〕,除此之外,H.Molish對植物化感作用研究的具體內容未能作進一步的闡明。70年代中期E.L.Rice根據H.Molish的原始定義和植物化感作用近40年的研究成果,將植物化感作用定義為:植物(含微生物)通過釋放化學物質到環境中而產生對其它植物直接或間接的有害作用〔3〕,這一定義首次闡明植物化感作用的本質是植物通過向體外釋放化學物質而影響鄰近植物的。80年代中期,E.L.Rice將有益的作用和自毒作用補充到植物化感作用的定義中。植物的化感作用廣泛存在于自然界中,與植物間的光、水分、養分和空間的競爭一起構成了植物之間的相互作用。植物化感作用的媒體是化學物質,被稱為“化感物質”,必須指出,化感物質包含著更豐富的內容,它是指植物所產生的影響其它生物生長、行為和種群生物學的化學物質,不僅包括植物間的化學作用物質,也包括植物和動物間的化學作用物質。現已發現,許多化感物質不僅對植物,對微生物、動物特別是昆蟲都有作用,因此,化感物質的使用范圍愈來愈廣〔4〕。

1.2植物化感物質的種類

植物化感物質是植物體分泌到環境中的代謝物或次生代謝物,它們分布于植物的根、莖、葉、花、果實或種子中。根據它們性質大體上分四大類:(1)脂肪族化合物,指水溶性的醇和酸,如草酸、乳酸、甲醇、乙醇、丁醇等;(2)脂肪酸,類酯物以及不飽和內酯,如蘋果酸、檸檬酸、花楸酸、棒曲霉素;(3)萜類化合物,如單萜烯、哌烯、樟腦、桉樹腦以及倍半萜烯等;(4)芳香族化合物:簡單的酚、酚酸、醌、單寧、香豆素、黃酮類、生物堿、肉桂酸衍生物及經莽草酸途徑合成的芳香族氨基酸。

1.3化感物質的釋放途徑

大致歸納為以下四類:(1)從植物表面溢出的,被雨水沖洗到下層植物的植株上或進一步滲入到土壤后表現出克生效應〔5〕,如芒萁在天然群落中主要通過雨水、霧或露的淋洗將葉部的液態分泌物通過淋溶過程釋放到土壤中,抑制周圍植物生長〔6〕。(2)從植物根部溢出的直接產生克生效應。如菊科植物洋艾根游離出來的物質能嚴重抑制和迫害其他植物的生長;野燕麥分泌的莨菪葶、苜蓿根分泌的7-羥基-4甲氧異黃酮,都能抑制其它植物種子萌發和根系生長〔7〕。(3)一些揮發性化感物質通過植物體表進入環境而發生作用。如無剌槐樹皮產生的揮發性物質能抑制附近雜草的生長。(4)植物殘株或凋落物分解,如高梁、小麥殘株能釋放化感物質,強烈抑制某些雜草生長。

1.4化感作用的作用機理

化感作用的作用機制一般是化感物質通過存在部位釋放出來后,利用自身高度的選擇性和專一性,作用于受體,從而抑制受體的吸收、合成、光合等各種功能,對受體產生抑制效應。化感物質抑制植物生長和發育的主要生理表現為〔1,8〕:(1)抑制植物對養分的吸收、植物光合作用和呼吸代謝,抑制細胞分裂和伸長。(2)對植物激素、種子萌發所需要的關鍵酶類的抑制,影響蛋白質的合成,改變細胞膜透性。

2植物之間及植物與昆蟲間的化感作用

2.1植物之間的化感作用

自然界許多植物能產生化感物質,有些能抑制其它植物生長,有些能促進其它一些植物生長,起到了抑制或促進種間組合的作用。

2.1.1產生克生物質一種植物通過分泌某些克生物質抑制或殺死另一種植物,削弱后者對光、熱、水、肥、空間、領地的競爭,從而促進自身的生長進程。如小麥的殘體能分泌β-苯基乳酸、β-羥基丁酸等化感物質,可有效地殺死某些闊葉雜草;向日葵產生強烈的抑制豆科植物生長的克生物質,它主要抑制根瘤菌和固氮作用;高梁殘體可釋放一些化感物質,抑制周圍雜草生長。

2.1.2產生自體毒性物質某些植物能產生一些化學物質抑制自身的發展和種群的擴大,從而使群體保持平衡,有利于自身的生長繁殖。如水稻殘體能產生某些毒性物質p-香豆酸、p-羥基苯甲酸、丁香酸等能抑制下茬水稻生長。據統計,后茬水稻減產率達25%。大豆根系分泌香草酸、香草醛、對羥基甲酸等酚酸類化合物質,可導致下茬豆苗生長激素代謝紊亂,從而造成大幅度減產。蘋果樹根系分泌物黃酮根苷,能強烈抑制幼小蘋果樹苗生長,使蘋果園補植及更新困難。

2.1.3產生剌激促進又有抑制效應的物質某些植物分泌的物質會隨濃度的變化產生不同的作用效果,如小麥殘體腐爛產生異丁酸、戊酸、異戊酸,濃度低于1.5mol/L時,可促使燕麥生根;在濃度高于1.5mol/L時,對燕麥種子萌發又起了強烈的抑制作用。

2.2植物與昆蟲間的化感作用

2.2.1植物與昆蟲間的克生作用

某些植物體內可分泌羥化物質、單寧等抑制昆蟲和小動物的取食,限制昆蟲生長甚至使其死亡,從而達到保護自身不受傷害的目的。單寧是木本植物產生的一種次生代謝物,很難被消化酶分解,植株體分泌的單寧具有特殊的苦味、澀味、酸味,能降低害蟲的適口性,成為抵制害蟲取食的天然武器。

2.2.2植物與昆蟲間的互惠關系

如蟲媒花植物與為之授粉的昆蟲之間的互惠關系是植物與生物互惠關系的典范。此種植物能生成一定的化學物質,使其具有特殊的顏色、香味,從而對昆蟲產生吸引力,使昆蟲前來采食,達到傳粉、授粉目的〔9〕,有利于植物結實、繁衍后代和擴大分布及為昆蟲提供食源,使種延續。

3植物化感作用在農業生產中的應用

3.1合理利用植物化感作用的相生效應進行

有益的植物組合,提高農田生產力從事農業生產,首先應充分認識栽培作物、綠肥牧草、經濟林木,它們當中哪些具有化感作用,各種栽培植物之間的化感作用是相生還是相克及植物自體毒性問題,有助于合理安排農業生產布局,輪作倒茬,間、套、混作,復種,避免不必要的損失。目前生產上著眼于提高單位面積產量,提高光能利用率,增加作物復種指數,如果在植物之間合理搭配組合,可在某些場合下收到相生效應的好處,大大增加作物產量,提高作物品質,對促進作物的高產、穩產起到重要作用。如玉米與大豆、洋蔥與食用甜菜、馬鈴薯與菜豆、小麥與豌豆種在一起,可提高產量,相反番茄與黃瓜、蔥與菜豆、蘋果與玉米、核桃與番茄、馬鈴薯則相克,應把它們分植,避免相互抑制。另外,豆科植物中增加野生天芥菜不僅可減少雜草30%~70%,同時還減少病蟲害,這種野生植物本身不以收獲為目的,而是經過特殊挑選的具有某種相生或相克性狀的植物,稱“伴生植物”〔10〕,田間增值這種伴生植物是一種增產措施。

3.2減少植物化感作用造成的損失,為制定合理栽培方式和耕作制度提供理論依據

農業生產中人們栽培的很多作物、經濟林木是具有化感作用的植物,這些植物為使自身獲得更多的陽光、營養、水分和空間,在種間競爭中釋放化感物質(克生物質)抑制鄰近植物生長發育。如核桃的葉子和根分泌一種毒素—胡桃醌,對距離其16m以內周圍土地上的蘋果、茶葉等木本植物和番茄、馬鈴薯、紫花苜蓿等草本植物產生毒害作用,甚至使之無法生長。蘋果樹之間種植馬鈴薯,馬鈴薯能分泌一種毒素降低蘋果樹(包括根部和樹枝)的含N量及其成分,抑制蘋果樹生長。芝麻根系分泌物能抑制棉花生長;在免耕作業方式下利用小麥秸稈覆蓋對許多雜草有抑制作用〔11〕。因此生產中合理布局,選擇合理栽培方式、輪作制度、耕作系統等盡量避免具有相克效應植物間、混、套作,那么可化損失為收益。還有一些植物自體毒性物質的產生符合適應機制。生物生長在不良環境條件下,可抑制自身群體增大,使營養物質供給一些個體,保持種群不致過大,影響生長。但在農業生態系統中,作物、蔬菜、果樹、及苗木長期連作后,皆出現生長衰退和產量降低,作物連作障礙已是農業生產中的重要問題。因此,針對連作帶來的種種不良效應,諸如雜草滋生、病害蔓延、有毒物質積累等對一年生作物的影響,最好解決辦法就是輪作。既可以最大限度地利用輪作中有明顯克制性狀的作用的相克效應,又可使土壤中的毒物不致過多積累,保證了下茬作物健康、安全生長。如大豆連作障礙〔12〕,人工林衰退,茶園老化〔13〕都是作物釋放化感物質對自身產生毒害作用。因此兩季連作或多年連作時應盡量將秸稈(凋落物)收割清除干凈,以減輕自身毒害效應;或配合耕作措施,倒茬換種別的作物。間作和輪作種植制度是清除自中毒現象的有效措施。這里需注意的是在植物種內的化感現象,尤其是自毒作用,在農業生產上較為普遍。但必須樹立這樣一種觀點,并不是發現了作物的自毒作用,就一定要改變作物的耕作和栽培方式,作物耕作和栽培方式的建立涉及到眾多因素,而作物自毒作用僅僅是影響耕作和栽培方式的一個不利因子,而且大多數情況下并不是主導因素。

3.3利用植物化感作用的克制效應,進行田間雜草的生物控制和防治

隨農業生產的發展,除草劑成為人們依賴的對象,也是主要控制雜草手段。由于人們大量使用各種化學除草劑,對農業生態系統和人類賴以生存的環境造成很大危害,因此利用化感作用進行雜草防除是一項潛力巨大,前景廣闊的新途徑和有效措施。植物化感物質最重要的作用是抑制種子發芽,減緩或破壞植物的正常生長,無論死、活植物所釋放的化感物質都具有類似除草劑的特征和作用方式,有很強的選擇性,且這些化合物在小劑量下很有效力。據報道,在世界上已闡明100多種植物具有化感潛勢〔14〕。研究雜草相互間及雜草與作物間化感作用和競爭,可對雜草進行控制。因此,生產中積極利用克生效應防除雜草,不但可減少農業投入,節約成本,同時不會產生由于人工合成化合物的使用而帶來污染環境問題,可有效利用資源,保護生態環境。如冬小麥釋放的化感物質能抑制白茅草生長;大麥釋放的化感物質可抑制繁縷生長〔12〕,刺槐分泌鞣酸物質能抑制多種草本植物生長。核桃、薔薇、高梁、向日葵、茄子、菊、番茄等能分泌克生物質。生產中廣泛開展利用植物化感作用的克生效應,直接利用化感植物地面覆蓋,化感物質的人工提取直接作為除草劑等措施是有效防除雜草的途徑。值得說明一點:從化感植物中提取的有效克生物質直接進行生產實際應用不是太現實的,因為化感物質含量少,提取困難,獲得的量也非常少,直接施用成本太高且藥源缺乏。因此,人工模擬天然化感物質合成有效的化感化學物質是一條可行之路,同時可對一些化感物質進行人工結構修飾,結構修飾最好采用Si,這樣Si可改善有機物的物理性質,降低活性物質毒性,且最終分解的無機物SiO2不會對環境造成危害。

3.4深入研究生物之間的化感效應,為防治有害農業生物服務

人們通過對植物之間、植物與昆蟲之間關系的深入研究,利用它們之間的化感效應去解決有害生物防治問題,是行之有效的措施。某些栽培植物含有一種或多種對動物和昆蟲有威懾作用的化感物質,使草食動物、昆蟲對其厭食、拒食,植物正是利用拒食、毒殺和激素干擾等化學手段來抵抗生物的攻擊。有些植物分泌的次生代謝物有異味,可驅走昆蟲,以免受害;有些則有毒,可殺死昆蟲和線蟲;有些植物能通過抑制真菌作用和抗生作用而表現抗病性。如水稻體內的苯甲酸、水楊酸能抑制二化螟幼蟲的生長與發育;混交林中各種樹釋放各種化學物質,形成一個特殊生化環境場,對有害昆蟲、微生物及病毒等產生毒害或抑制作用,不利于它們生存和繁殖,可有效降低病蟲害的危害。桉樹、蓖麻、七里香、檸檬、蒜、蔥等植物產生的分泌物具防治病蟲害的功效。一般植物產生的克生物質對有害生物的作用常常是緩慢的和溫和的,需通過一定時間達到控制有害生物的效果。目前許多殺蟲劑是以植物為藥源或是模擬植物中的天然成分合成的,又稱“無公害農藥”。它的使用不但可及時大面積防治病蟲害,且高效、低毒、低殘留,有利于保護生態環境,減少果實殘留,保護人類身體健康。無公害農藥(除草劑、植物生長調節劑)將是未來現代化農業發展方向,也是可持續農業發展的要求。

3.5利用植物化感作用基因培育抗有害生物的作物品種

隨人類社會不斷發展,各種現代科學技術應用于農業生產中,在未來的年代,我們將有可能象培育抗病作物一樣,將植物化感作用基因引入到有希望的栽培品種中,培育抗有害生物的作物品種。利用作物本身的化感潛勢來進行有害生物的防除和提高作物產量。如利用向日葵、核桃、小麥、大麥等栽培植物的化感潛勢來控制雜草的生長或用來減少除草劑用量。如果有希望的類型不能與理想栽培品種雜交時,可采用基因工程技術,例如,細胞質融合將抑制基因引到栽培品種上。

3.6廣泛開展植物化感物質的研究利用,有利于保護生態環境,形成良性生態系統

當前,農業生態環境受到人類不合理的開發和利用導致生態條件惡化,污染逐年加重,嚴重威脅農業的持續發展及人類生存,因此廣泛開展植物化感作用的研究利用,可有效減少環境污染,改善生態環境和資源永續利用。生產中人們利用大自然提供的天然植物化感物質作為植物生長調節劑、殺蟲劑、除草劑或模擬天然物人工合成化學品,一般這些物質都是無毒或具有較小的環境毒性物質,使用這些物質去殺蟲除草,能減少對環境的污染和維護生態平衡,使生態環境能得到明顯改善。

篇10

一、 從生活中尋找分類法的原型

學生首次接觸分類法也許比較陌生,教師應該充分利用生活中的原型,使得學生從已有的生活經驗中掌握分類法這種科學方法。通過這種引導,不僅可以消除學生的陌生感,還可以激發學生的興趣和積極性。比如,筆者在介紹“分類法”時列舉了“超市購物”的事例。超市里根據物品的功能和性能將物品分為食品區、生活用品區等,再將食品區分為熟食品區、水果區、零售區等,通過分類后顧客可以輕松購物。通過這一案例的分析,學生很快就融入到教學情境中,體會到分類法的功用。在學生對分類法有了初步認識后,筆者便為學生列舉了人教版高中化學必修(1)中的“交叉分類”和“樹狀分類”這兩種常用的、具體的分類方法。

二、從化學視角體驗分類法

由于學生在初中階段學習過酸、堿、鹽,在此基礎上,筆者分別列舉了具體物質進行分類,從化學視角讓學生真正體驗分類法。

例如,酸性的分類標準,筆者列舉了HCL、H2SO4、HNO3 、HNO2等,電離出的陽離子都是H+;再如金屬氧化物的分類標準,列舉了Fe3O4、CuO、AL2O3等,都是由金屬原子與氧原子化合形成的化學物質。既練習了新舊知識,讓學生對以前學習的知識“溫故而知新”,又明確了同類物質之間的內在聯系,使得種類繁多的化學物質有章可循。

以教材的習題為例,用化學方程式表示下列物質的轉化關系:CaCaOCa(OH)2CaCO3,分析和發掘習題蘊含的思維,幫助學生分析得出:含有同一元素的不同物質是存在內在關系的,可以在一定條件下相互轉化;通過這點為學生學習元素族埋下伏筆。

三、 分類法的具體案例分析

分類就是找出教學內容的共同點,就是將相同的知識或性質相同的物質放在一起加以比較,使學生掌握知識間的聯系,總結出知識的共性、掌握知識的本質。

例如檢查裝置氣密性的操作,筆者為學生總結了“加熱法”和“液壓法”。“加熱法”是使氣體發生裝置微熱,若浸沒在液體以下的氣管有氣泡冒出,停止加熱后導管末端有倒吸的水注,說明氣密性良好;“液壓法”是指通過壓力差形成液面高度差判斷氣密性。然后通過分類比較后,讓學生了解內在原理,掌握檢查氣密性的基本原理,得出:首先通過關閉活塞或加水實現密封體系,然后通過改變溫度或體積改變條件,使定量氣體形成前后壓強的改變,在“軟開關”一頭發生明顯變化,已達到檢查氣密性的效果。通過分類比較,讓學生明白檢查氣密性的本質所在就是利用壓強差,那樣,不管是何種裝置,學生都會迎刃而解。

在化學教學中,有很多概念十分容易混淆,如:電離和電解,元素、原子及同位素,同系物與同分異構體。針對同系物和同分異構體的教學,為了讓學生深刻理解概念、掌握知識點,筆者通過對學生已經學習的同位素、同素異形體,引出同系物和同分異構體,然后分別舉出一些物質按不同類別分類,通過對比抓住各自的差異,從而加深對概念的理解和記憶。同系物的對象是有機化合物,同系物在組成的元素、官能團的類別、數目以及連接方式均相同,在組織上相差一個或若干個CH2原子團,并且同系物有著相同的化學性質且物理性質有一定的遞變規律。例如:CH3CH2CH3和(CH3)4C雖在結構上不同,但屬于同系物,而乙烯與環丁烷的通式都是CnH2n,乙醇與乙醚它們的通式都是CnH2n+2O,但是由于官能團不同,不屬于同系物。同分異構體是指化學式相同,結構不同、性質不同,既可以是有機物也可以是無機物。同分異構體可以簡單總結為“五同一異”:同元素、同最簡式、同分子式、同相對原子式量、同質量分數、不同結構。