摘要:环境矿物学从环境和地学中的矿物相结合的角度探讨环境效应 ,而环境医学则从环境因子的变化所引发的公共卫生和地方 (人群 )病的角度研究疾病的预防和治疗。环境学、地学和医学的相互结合是符合资源合理利用与可持续发展原则的。这是本专集的出发点。自然界中的多数固体物质均由矿物组成。矿物在地表无处不在 ,既构成岩石 ,又是陆地土壤的主要组分。另外 ,许多矿物和其他结晶固体因其独特的性质而被工业和民品所用。遗憾的是 ,有些矿物粉尘被人体吸入以后可引发肺部疾病 ,如尘肺和癌症。这些矿物导致的疾病包括肺纤维化、肺癌和间皮瘤等。粉…

摘要:本文全面评述了纤维矿物粉尘在环境安全性方面的研究成果与目前存在的主要不足,提出除应注重纤维间的特性差异(纤维剂量、长度、细度)的要求外,还应注意制样方法、样品产地、成因、成分等方面的影响,强调纤维断键、活性自由基、活性中心、纤维电荷、催化性质、氧化-还原强度、“表面介体”等因素的作用,阐明从表面活性及矿物-生物化学作用方面揭示纤维粉尘致病机理的重要性,即从矿物表面官能团、表面综合性状来探讨天然纤维材料的表面化学活性———生物活性———生物持久性———生物毒性———环境安全性,寻求从工业矿物、环境医学、材料价值的多角度联合评估的一种应用属性。

摘要:本文用人工配制的Gamble溶液和三个酸度系列,研究了6对粉尘在模拟人体环境 下96 d的溶解特征和生物持久性。结果表明:不同粉尘中铁元素的溶解速率多数出现两个峰值 区,三八面体结构型粉尘中铁与镁元素溶解同步。高镁矿物粉尘溶解速率在第一阶段多出现峰 值;沸石、硅灰石的钙溶解速率比较稳定,硅灰石在低pH值区表现出前高后低的特点;Si在Gam- ble溶液中的溶解峰点在pH5体系中出现在48 d以前,在pH7体系中出现在48 d以后;Al则表现 为在pH3和pH5体系中易于出溶而在pH7体系中难于出溶。纤维矿物粉尘中的所有元素在 Gamble溶液中的累计溶解总量均随时间的增长而增加;纤状样品的溶解总量多大于土状样品。 溶液作用过程中纤维矿物表面有裂开、凹蚀、脱皮现象并趋向分散或折断;片状粉尘颗粒溶解速 率与台阶步密度或与含铁样品的氧化速率正相关,溶解总量基本与体系酸度和有机离子的总量 成正比。富钙、镁或铝的粉尘溶解速率高于富钾、硅的粉尘。环境的低pH值、高溶解氧量或氧化 反应、高盐溶液均可促进溶解。

摘要:在模拟人体温度37℃条件下,进行硅灰石纤维粉尘与氨基酸作用的实验研究,测定在72 h内溶解过程中pH值和电导率(κ)的变化。结果表明,硅灰石纤维矿物在氨基酸中发生的溶解作用与酸的性质有关,酸性氨基酸对矿物的溶解能力最强,中性次之,碱性最弱。硅灰石在酸性和碱性氨基酸中8 h左右出现溶解饱和点,而在中性氨基酸中72 h内无溶解饱和点,溶解度具有随时间的增加而呈线性增长的趋势。硅灰石的这种溶解特征表明,硅灰石在近中性的体液中长期耐久性不高,金属离子能被氨基酸所活化和迁移,溶解过程中金属离子与氨基酸发生的有机配合反应对氨基酸结构产生一定的破坏,有可能是导致正常的蛋白质受破坏的原因之一。

摘要:纤维水镁石在水中可放出自由基,其在酸性环境中呈现化学活性,在体液环境中有 细胞毒性。在水体环境中,它与一切释放出铵离子的物质反应并使自身发生溶解,其机理是可溶 性铵盐在溶液中可离解出铵离子并放出质子,而水镁石在水中可电离出羟基。二价铁的存在使 氧化还原反应常常伴生,最终形成三价铁铵盐复盐。因此,人体内的可溶性铵盐和体液中存在的 铵离子可与水镁石粉尘作用并使之部分溶解。粒度增大和温度升高有利于镁元素在平衡体系中 溶解量的增加。高浓度铵盐在较高温度下具有良好的溶解能力。平衡溶液中镁、铁离子的总量 取决于生成复盐的溶解度,反应的速度是由铵盐电离的速度和水镁石电离的速度共同决定的。 NH4Cl(1.25 mol/L)、(NH4)2SO4(0.5 mol/L)、NH4HSO4(1.25 mol/L)在40~80℃条件下是既能 防止Fe2+氧化或产生沉淀,又能使水镁石很好溶解的铵盐。

摘要:在模拟人体温度37℃条件下,进行多孔纤维矿物粉尘与氨基酸作用的实验研究。在72 h内溶解过程中pH值和电导率的变化结果表明,多孔纤维矿物在氨基酸中发生的溶解作用与酸的性质有关,酸性氨基酸对矿物的溶解能力最强,中性次之,碱性最弱。其溶解过程在前8h以内较强,以后趋于平缓,纤维矿物在氨基酸中的溶解程度从小到大为:斜发沸石—坡缕石、海泡石—蛇纹石,说明斜发沸石有较强的耐蚀能力,其生物持久性较高,而蛇纹石石棉则表现为相对低的耐蚀性。

摘要:本文主要测定了6对矿物粉尘的电导率和pH值,对比分析了形态、粒度、温度、时间对粉尘电化学特性的影响。研究结果表明,矿物在水介质中的pH值/电导率比值与其粒度细度成正相关关系,电导率对温度的变化较为敏感,其最大值出现在60℃左右,在80℃以后所有样品的电导率均出现大幅下降拐点。多数样品的pH值表现出逐渐上升的趋势,8小时以后所有样品均接近平衡时的稳定值,具阳离子交换性质的矿尘的溶解、电离、导电模式是一种新类型。矿物的溶解速率受粒度、表面活性、温度、浓度差、时间等因素影响。矿物粉尘的pH值/电导率比值是矿物表面的特征值,全面反映其溶解度、化学活性、表面电性、降解和残留、防腐、配伍等方面的行为趋势。

摘要:本文对用Ｇａｎｂｌｅ溶液、有机酸及无机强酸溶解后的矿物粉尘残余物进行了扫描电子显微镜分析。结果表明，矿物纤维粉尘纤维变短、长径比减小、柔性减弱、端部变圆，部分溶解成串珠状；粗大颗粒松散塌陷，表面粗糙度增加；片状粉为碎变细；硅酸盐矿物粉尘具有向以ＳｉＯ２为主要成分的纳米级近球形颗粒转化的趋势。故提出在纳米级别上研究粉尘致病机理是非常有价值的。

摘要:通过对一些矿物纤维粉尘耐酸蚀性及其酸蚀残余物化学活性的测试分析和对矿物 纤维粉尘的酸蚀历程尤其在酸蚀过程中其表面活性基团的变化及影响耐酸蚀性及其化学活性的 诸多因素的较深入的探讨,并结合作者以前和前人的研究成果,探讨了矿物纤维粉尘耐酸蚀性强 弱及酸蚀过程中表面活性基团变化与生物活性大小变化的关系。结果表明,矿物纤维粉尘的酸 蚀持久性与其晶体结构、结晶度、晶格缺陷多少有关,也与其表面官能团种类、位置及裸露程度相关,与原粉尘及其酸蚀残余物的比表面积、微孔性质、数量、Lewis酸位多少呈正相关。经酸溶蚀或经表面改性,矿物纤维粉尘潜在的生物毒性可以降低甚至完全消失。

摘要:采用体外细胞培养技术，观察兔肺泡巨噬细胞死亡率，用丙二醛（ＭＤＡ）的含量变化、乳酸脱氢酶（ＬＤＨ）及超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）的活性变化来评价来自１２个矿６床的６种矿物的１２种结晶习性的矿物粉尘的细胞毒性，探讨其使巨噬细胞受损的机制。结果显示：沸石、硅灰石无细胞毒性，而其他的纤维状及片粒状矿物粉尘则表现出不同程度的细胞毒性，说明矿物粉尘的细胞毒性与矿物粉尘的形态有一定关系，但主要由矿物粉尘的特性所决定。

摘要:纤维海泡石对红细胞有毒性。本文采用阳离子交换、Ｇａｍｂｌｅ溶液、有机酸及尼古丁处理纤维海泡石，观察处理前后红细胞的溶血率及指质过氧化的主要产物丙二醛（ＭＤＡ）的变化。结果显示：经过阳离子交换及Ｇａｍｂｌｅ溶液处理，纤维海泡石对红细胞的毒性显著降低，其机制可能是延长了界／膜形成时间，降低了脂质过氧化的强度；有毒物质，如尼古丁的参与则增强了海泡石对红细胞的毒性；有机酸处理对红细胞的毒性影响不明显。

摘要:本研究采用红外光谱分析、X射线衍射分析和电泳等方法对坡缕石和海泡石吸附有机气体进行了研究。实验表明,这种吸附是因静电力的作用而产生的。矿物表面的吸附水可减弱静电力的作用。坡缕石、海泡石对有机气体的吸附量与气体温度、蒸气压、气体分子偶极矩,样品纯度、矿物结晶度有关。温度升高,气体分子热运动将加剧,吸附数量随之减少;若气体分子偶极矩加大,则吸附量增加;增大蒸气压能提高气体分子与矿物微粒间的接触频率,从而增强吸附;其他离子对Si4+的置换率增大,则静电力增强,对有机气体的吸附亦增强;样品愈纯吸附量愈大。坡缕石、海泡石对有机气体的吸附为物理吸咐。

摘要:利用真空有机吸附和红外光谱分析法,研究了几种纤维矿物粉尘对不同偶极矩的 正己烷(偶极矩为0)、乙醚(偶极矩为1.16)和吡啶(偶极矩为2.19)的吸附特征及这些有机试剂 对表面基团的影响。研究发现:纤维矿物粉尘对有机试剂的吸附能力并不完全与有机试剂的偶 极矩大小成正比;部分纤维矿物粉尘对正己烷的吸附为化学吸附,吸附解吸后出现了1262~1267 cm-1、1311 cm-1的新的IR谱带,它们应是部分纤维矿物粉尘与正己烷发生化学吸附后形成的 -SiCH3键的IR谱带。通过分析红外光谱各吸收带的变化特点,论证了部分纤维矿物粉尘吸附 有机试剂后表面基团所发生的变化,特别是表面OH、表面Si-O-Si基团的变化。

摘要:通过测定吸附后人体血清的成分，并利用红外光谱研究了几种矿物粉尘对血清中物质的吸附作用，结果表明，矿物粉尘对血清中物质的吸附具有选择性，主要是吸附了血清中的蛋白质和脂类等生物大分子。不同矿物吸附生物大分子的选择性不同，这主要与矿物的结构和表面海性等因素有关。红外光谱研究表明，吸附机理主要是物理吸附，可能也存在化学吸附。另一方面，矿物粉尘在血清中发生了一定程度的阳离子交换和溶解作用。

摘要:本文首次从纳米材料与纳米效应角度出发讨论了纤蛇纹石石棉的形态、表面结构、 表面性质与生物活性的关系。结果表明,纤蛇纹石石棉属自然界产出的一种特殊的一维纳米丝 状矿物,在形态、结构和表面性质等方面表现出了纳米材料所具有的一般特性,其中,形态上的一 维纳米丝状、结构上的管状和表面(界面)层的高活性态等构成了它的纳米材料属性,纤维的小尺 寸及高表面化学活性构成了它的生物活性特征。纤蛇纹石石棉纤维对动物的危害,既具有一般 纤维的危害性,又具有非晶质SiO2的危害性。由于纤维的小尺寸效应和高表面活性而使生物活 性大大增强。

摘要:该专集刊载的研究论文是国家自然科学基金“生物活性矿物纤维表面介体及其活化机理研究”项目的部分成果。项目从探讨天然纤维材料的表面化学活性———生物活化———生物持久性———生物毒性———环境安全性出发 ,寻求工业矿物、环境医学、材料价值的联合评估。这本论文集反应了这一研究的主要成果 ,及时发表这些研究成果 ,无疑对推动我国环境矿物学和环境医学的发展以及缩小国内该领域的研究与国际前沿的差距是非常有益的。本专集比较集中地反映了基金项目在矿物纤维粉尘表面官能团、矿物粉尘溶盐处理与改型、矿物粉尘的生物持久性 (体…