1.5～5.0GPa压力下冰-水平衡的超高压差热研究

众所周知,微量水对矿物和熔体的物理性质会产生重大影响:强度和粘度降低,扩散速率和电导率增大,地震波衰减,固相线由于水的加入而降低等.这种广泛的影响无所不在,使得水成为所有地质体系中最活泼的成分,可用以解释整个地球的演化和动力学.水的PVT关系是其基本的物理化学性质.在冰-水相平衡系统中,水的P-T稳定范围由熔化压力线范围限定,沿着这条曲线,水与冰的各种变体处于平衡.水和其它固体样品不同,必须就位测量其物理化学性质,这就增大了实验测量的难度.尽管水在地质上很重要,有     

温度梯度诱导薄膜水迁移的冻胀机理

土体冻结后,由于土颗粒表面能的作用,土中始终存在部分未冻结的薄膜水,在温度梯度诱导下,薄膜水会从温度高处向温度低处迁移,并在土中分凝成冰,引起冻胀.这早已成为冻土学界的共识,关键在于如何定量.分凝冻胀量可按下式计算:式中Hv为冻胀量,q为水分迁移通量(迁移量),K为导湿系数(迁移系数),d(?)/dx为土水势梯度(迁移驱动力)因此,温度梯度诱导薄膜水迁移的冻胀机理可归纳为水分迁移驱动力、迁移系数和迁移量的研究.问题在于K和d(?)/dx是土质、温度或温度梯度的函数.目前尚无测定冻土导湿系数和冻土中未冻水势能的被普遍接受的方法、为解决此问题,我们提出下列方法:未冻状态下,土体的导湿系数和土水势均可通过试验实测,且具有下列关系:     

季节冻结和融化层中未冻水的单向积聚效应

在多年冻土区和深季节冻土区的细粒土地段,铁路、公路、水工、房建等工程冻害防治的关键问题之一是揭示已冻土,正冻土和正融土中水分迁移的规律性。以往的工作多致力于研究正在冻结土内尚未冻结部份中的水分向冻结锋面迁移的现象。近年来的研究进一步发现,在已经冻结的土中以及在正冻和正融土的冻结部份中的水分迁移十分重要,不容忽视。我们     

溶菌酶内水的恒温非平衡冻结行为

自60年代起,多种研究表明,每种生物大分子内都有一恒定量的不冻水。例如,多种方法测定溶菌酶的不冻水量R_(nf)为0.33±0.03g(水)/g(蛋白)。通常认为这部分水以氢键结合于大分子,维系着其结构和生物功能。故R_(nf)广泛用作刻画大分子同水相互作用的重要特征参量,并依此提出有关大分子水合的较系统的假说和分子模型。近来我们对多种生物大     

常温下碳纳米管中的水分子会冻结

日本产业技术综合研究所和东京都立大学联合研究小组研究发现，在室温下使水蒸气进入非常细的筒状碳纳米管，结果水分子发生冻结。这是研究人员首次发现室温下的水分子在非高压环境中冻结现象。研究小组在室温27摄氏度的情况下，使直径1．17纳米的碳纳米管和水蒸气进入接近真空的实验装置，     

海(咸)水淡化

(一) 海水淡化的冻结过程本报道吸引之处在于冻结脱盐作用。简单的、低能耗工艺是基于以下事实上:当水冻结时,沾染物能从晶体结构中自动排除。尽管在过去的三十年内不断筹划这些问题,这些方法仍然被认为是从海里产生淡水最有吸引力的。跟逆渗透(译者注:一种从污水、盐水中提取纯净淡水的方法)不同,全世界2200个脱盐工厂中有30％的工厂使用的薄膜分离工艺和冻结脱盐     

水的第四态

人们一直以为，水以固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）三种状态存在地球上，并且不能导电。然而，根据美国圣地亚国家实验室物理学家的最新研究显示，在满足一定的温度和压力条件后，将可能得到超离子状态的水，称之为“金属水”。金属水的特点是一个水分子中的2个氢原子是处于自由活动状态的，而氧原子则像被冰冻休眠处于固定状态，这种状态的水会和我们日常所见的金属一样具有导电功能。     

遨游水世界

浩瀚之水天际来吗? 水是一种宝贵的自然资源,是人类赖以生存的物质条件。那么,地球上浩瀚的水又是从何而来的呢? 也许有人会说,水是从天上降下来的。事实上,来自天上的降水只不过是地球上参与循环的很小一部分水,这部分水量只占地球总水量的大约二千六百分之一。     

谷氨酸脱氢酶和血红蛋白在多元醇水溶液中的变性热力学

许多研究表明,蛋白质的变性与其溶剂有密切的关系。介质对蛋白质变性的影响,可因蛋白质和溶剂的种类不同而有所不同。我们用量热法研究了谷氨酸脱氢酶和血红蛋白在多元醇一水体系中的热变性。本工作首次报道了这两种蛋白质在丁四醇和葡萄糖水溶液中变性热力学参数:变性温度T_a,变性焓△H_d和变性热容变化△C_p~d,并研究了醇浓度与蛋白质变性的关系,比较了在相同醇浓度下,三种不同醇对蛋白质变性的影响,发现蛋白质在三种醇中     

承载土的冻结点及其测定

Workman-Reynlds效应发现以来,溶液的冻结电势逐渐引起关注。Hanley和Rao研究了冻结电势随溶液的冻结时间、离子浓度及其种类等因素的变化情况。笔者曾利用冻结     

实验测得的C2-C6二元羧酸溶液的冻结温度: 冰核核化过程中的重要指标

由于大气气溶胶影响着地球辐射总量的平衡与能量的估算, 有机化合物作为气溶胶和云凝结核(cloud condensation nuclei, CCN)的重要组成成分, 其重要性已经越来越引起科学家们的重视. 而低分子量二元羧酸(low molecular weight dicarboxylic acids, LMWDCA)作为大气(包括云和雾)中气溶胶的重要成分,其在大气中的传输与转化过程中的作用尤其是对冰核(ice nuclei, IN)核化过程的影响已经成为当前的一个重要的前沿科学研究领域. 本研究利用麦吉尔大学的冻结核记数仪分别测量了不同pH的水溶液(超纯净水与自来水)中单纯态的与混合态的低分子量二元羧酸(C2-C6)液滴的冻结温度. 结果显示, 低分子量二元羧酸(C2-C6)自来水溶液的冻结温度明显的高于其相应的超纯净水溶液. 不同混合态的二元羧酸(C2-C6)的纯净水和自来水溶液液滴的平均冻结温度范围分别是: (-24.1±2.8)~(-21.3±3.9)℃和(-10.2±2.2)~(-9.5±2.2)℃, 而所测对照水(超纯净水与自来水)溶液液滴的平均冻结温度则分别是(-22.6±3.5)和(-11.2±2.4)℃. C2-C6二元羧酸的加入对于水溶液液滴的冻结温度增高的促进作用并不显著.     

水.自然.人类

地球的“血液循环” 地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态(相变)的运动过程,称为水分循环,又称水循环或水文循环。水的三态转化特性是产生水分循环的内因,太阳辐射和重力作用则是水分循环的动力。在一定时期内,地球上的水分收入、支出总量基本保持平衡。 根据水分循环的过程可将自然界的水分循环分为大循环和小循环两种类型。大循环,就是从海洋上蒸发的水汽被气流带到大陆上空,在适当的条件下凝结,以降水的形式降落到地表。降落到地面的水一部分可以形成地表径流;一部分可为植被拦截或被植物散发。渗入地下的水一部分以表层壤中流和地下径流形式进入河道,成为河川径流的一部分,而贮于地下的水则一部分上升至地表供     

来自反应中心的信号

借助蛋白质工程技术的帮助,使我们不断加深着对光合微生物利用太阳能氧化水的分子机制的理解。两个研究小组各自报道了最新的研究成果,鉴别确定了处于反应中心的一个氨基酸残基,可能关系到电子从水分裂的复合物向主要氧化剂p680~ 的传递。光合微生物使水氧化向大气中释放分子氧,这是所有动物赖以生存的过程。水被氧化的结果,每产生一分子氧,分别产生4个氢离子(H~ )和4个电子(e~-): 4liv2H_2O 4hv→O_2 4H~ 4e~-。这样产生的氢离子和电     

瞬态水凝胶的研究进展

生命体通过生物化学燃料驱动的分子瞬态组装与解组装来控制重要的细胞功能,例如细胞内肌动蛋白的可逆形成等.受此启发,科学家将非平衡过程引入水凝胶体系中,获得了智能胶体材料-瞬态水凝胶.瞬态水凝胶是人工设计的非平衡态胶体分散体系,由于体系内部的化学反应可自发地转化为溶胶.目前该领域研究的重点主要集中在瞬态凝胶体系的拓展以及空间和时间的规划上,这需要对水凝胶的成胶机理有更加深入的理解.本文根据凝胶化机制的区别,介绍了水凝胶的种类,总结了现有的瞬态水凝胶非平衡体系,分析了瞬态水凝胶的应用范围及限制,并对其未来发展方向进行了讨论与展望.     

冻结壁变化的数学模型及其计算

土岩的人工冻结施工方法,是当前井巷、隧道、桥涵、地铁、港口及地下建筑等工程的一种重要技术。而冻结壁的变化与控制又是其中的关键问题之一。本文以冻结法凿井(立井)工程为例,探讨冻结壁变化的数学模型及其计算方法。     

水——生命的源泉

有时,我们忽略了水的极端重要性,虽然它是人体最丰富的组成部分和身体中最重要的必需品。它甚至比五类合成的养分(碳水化合物,蛋白质,维生素,矿物质,脂肪)更重要。人类没有食物可维持40天的生命,但7天不喝水就会死去。     

甲醇为探针研究活性光系统Ⅱ次级电子给体TyrZ与底物水分子作用机制

光系统Ⅱ（PSⅡ）次级电子给体TyrZ担负调控原初电荷分离和水的催化氧化功能. 目前有两类TyrZ调控机理模型被提出: 一类是TyrZ通过与底物水分子直接作用调控水氧化; 另一类是TyrZ处于疏水环境中, 不与底物水分子直接作用, 而是借助与His190之间氢键强度的变化调控水氧化. 本文利用低温电子顺磁共振技术研究与水分子类似的甲醇分子对活性PSⅡ中TyrZ氧化还原特性的影响, 发现当Mn簇处于S2和S0态时, 甲醇分子的存在能够明显促进TyrZ的低温氧化和TyrZ•的低温还原. 理论计算显示: (1)当甲醇分子与Tyr直接作用时会导致Tyr氧化变难; (2)伴随环境极性降低, Tyr的氧化变得容易. 综合这些结果, 我们推测在活性PSⅡ中甲醇分子不与TyrZ直接作用, 甲醇对TyrZ的低温氧化及TyrZ•的低温还原的促进作用可能是由于甲醇分子替换PSⅡ内部的水分子, 降低了TyrZ-His190周围环境的极性, 使TyrZ与His190之间的氢键强度增加所致. 鉴于甲醇分子与水的类似性, 以上结果支持我们最近提出的活性PSⅡ中TyrZ不与水分子直接作用的观点.     

基因抑制蛋白质揭示干细胞奥秘

科学家已经采取措施来揭示“干细胞性质”的奥秘:将对是什么促使胚胎干细胞(ES)能无休止地复制并保持其演变成为任何种类人体细胞的潜能作出解释。近期《细胞》和《自然》杂志上发表的论文称,保持干细胞特性的关键因素是称为多冠状聚合蛋白质的分子。美国麻省理工学院(MIT)和剑桥怀特黑德生物医学研究所的研究小组报道,这些蛋白质和其他蛋白质协同作用以抑制大部分调节基因(调节基因的蛋白质启动起关键作用的发育基因),使胚胎干细胞保持处于未分化状态。已知多冠状聚合蛋白质在诸如果蝇和人等不同生物体的发育上,都具有关键性的抑制基因的…     

基于冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构

<正>冰雷达探测获得的复冻结冰结构(Freeze-on ice)是由于汇集于冰盖底部的水热传导冷却,或当水从冰下山谷谷壁被挤迫而上遭遇超级冷冻时而重新冻结的冰体与周围其他冰体的热力学和晶体结构产生差异的结果.复冻结冰在揭示冰盖底部过程,估算吸积冰分布,寻找冰下湖、底部融化区以及年代较古老的冰样等方面有着重要的应用.研究区域中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境是人类所     

世界最小纳米呼拉圈

日本科学家研制出一种转子纳米装置。这种装置使得一个活动组件可以绕一个轴进行旋转，这非常像旋转的呼拉圈，而且是世界上最小的纳米呼拉圈。试着观测分子等级旋转运动是一项非常困难的任务，现在日本大阪大学和京都大学研究人员进行了挑战性的尝试。研究人员证实，如果在干燥状态下，轮烷分子并不会旋转，然而当处于潮湿状态时，可清晰地看到这些分子快速旋转和摇摆运动。呼拉圈环状分子旋转速度要快于照片拍摄的快门速度，其旋转360&#176;可在300ms之内完成。