超声波 - 帮助人们摆脱有毒 "永久化学品"的新方法

超声波-帮助人们摆脱有毒"永久化学品"的新方法最新研究表明,超声波技术可以有效处理受污染地下水中的有害化学物质全氟辛烷磺酸(PFAS)。这种方法与传统的处理方法不同,它能更有效地降解较小的PFAS化合物。这项研究扩展了之前的药物降解工作,证明超声波能够分解PFAS中稳定的碳氟键。虽然这种方法成本高、耗能大,但对保护水源可能至关重要,它也为未来的水处理技术指明了一个潜在的方向。这些困难促使俄亥俄州立大学的研究人员开始研究超声降解--一种利用声音通过裂解构成物质的分子来降解物质的过程--如何对不同类型和浓度的这些化学物质发挥作用。超声降解:潜在的解决方案通过对实验室制造的含有三种不同大小的氟代苯磺酸化合物(通常存在于消防泡沫中的PFAS化合物)的混合物进行实验,他们的结果表明,在三个小时内,较小的化合物降解速度比较大的化合物快得多。这与许多其他全氟辛烷磺酸处理方法形成了鲜明对比,在这些方法中,较小的全氟辛烷磺酸实际上更难处理。研究报告的共同作者、俄亥俄州立大学土木、环境和大地工程学教授琳达-韦弗斯说:"我们的研究表明,具有挑战性的较小化合物也可以处理,而且比较大的化合物更有效。这就是这项技术的潜在价值所在。"这项研究发表在《物理化学杂志A》上。作为仅有的几项探究如何利用超声波清除我们周围有毒的全氟辛烷磺酸(PFAS)化学物质的研究之一,这篇论文是韦弗斯之前研究的延伸,韦弗斯之前的研究发现,同样的技术也可以降解市政自来水和废水中的药物。超声波与传统方法"PFAS化合物很独特,因为我们在环境工程中用于其他难以清除的化合物的许多破坏技术对它们不起作用,"Weavers说。"因此,我们确实需要开发一系列技术,以确定哪些技术在不同应用中可能有用。"其他传统的销毁方法试图通过与氧化性化学物质发生反应来分解全氟辛烷磺酸,与之不同的是,超声波通过发出频率远低于医学成像通常使用的频率的声音来净化这些物质。超声波的低频压力波会压缩并拉开溶液,从而产生被称为空化气泡的气穴。当气泡塌陷时,它们会获得巨大的动力和能量,从而压缩并过度压缩,加热气泡。韦弗斯说:"与强大的燃烧室类似,这些微小气泡内的温度可高达10000开尔文,正是这种热量分解了全氟辛烷磺酸由稳定的碳-氟键组成,并使副产品基本无害。遗憾的是,这种降解方法可能成本高昂且极其耗能,但在几乎没有其他选择的情况下,公众可能需要考虑投资这种方法,以保护饮用水和其他用途的地下水。"监管对策和公众意识在制造业开始放弃使用PFAS的同时,监管机构也在努力提高公众对如何避免使用PFAS的认识。今年早些时候,美国环保署提出了《国家主要饮用水法规》(NPDWR),要求公共供水系统监测某些PFAS,通知公众这些物质的含量,并在含量超过一定限度时采取措施降低其含量。由于超声波能有效清除溶液中的全氟辛烷磺酸,研究得出结论,科学家和政府机构应考虑在未来的处理技术开发中使用超声波,并将其与其他综合处理方法结合使用。虽然韦弗斯的研究还不能推广到更大范围的抗污染工作中,但该研究确实指出,他们的工作可能会成为制造小型、高能量水过滤设备的开端,供公众在家中使用。韦弗斯说:"我们的研究围绕着如何扩大规模,以及需要什么才能使其发挥作用展开。这些化合物随处可见,因此随着我们对它们的了解越来越多,了解它们如何降解和分解对进一步推动科学发展非常重要。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401225.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1401225.htm

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纸吸管并不那么环保 90%含有有毒化学品PFAS

纸吸管并不那么环保90%含有有毒化学品PFAS人类主要通过食物和饮用水接触到PFAS。此外,许多食品包装材料和塑料袋也可能含有PFAS,这些物质会转移到我们食用的食物中。2021年,美国的一项研究发现植物性吸管中含有全氟辛烷磺酸,比利时安特卫普大学的研究人员对各种材料制成的吸管进行了分析,以了解欧洲是否也存在同样的情况。研究人员测试了39种不同品牌的吸管,材质包括纸、玻璃、竹子、不锈钢和塑料,并分析了其中29种不同的PFAS化合物。大多数受测品牌(69%)都含有全氟辛烷磺酸,共检测出18种不同的全氟辛烷磺酸。纸吸管最有可能含有全氟辛烷磺酸,在90%的受测品牌中都检测到了这种化学物质,尽管浓度差异很大。全氟辛酸(PFOA)是一种与高胆固醇、免疫反应降低、甲状腺疾病以及肾癌和睾丸癌增加有关的化合物,最常被检测到。全氟辛酸已于2020年被全球禁用。同时检测到的还有三氟乙酸(TFA)和三氟甲磺酸(TFMS),这些超短链PFAS具有很强的水溶性,因此可能会从吸管中渗入饮料中。以竹材质打造的吸管的情况只比纸吸管好一点,在80%的受测品牌中都发现了PFAS。在75%的塑料吸管和40%的玻璃吸管中都发现了这种化学物质。在所检测的钢制吸管中均未检出PFAS。该研究的通讯作者ThimoGroffen说:"用纸和竹子等植物材料制成的吸管通常被宣传为比塑料吸管更可持续、更环保。然而,这些吸管中存在的全氟辛烷磺酸意味着事实并不一定如此。"研究人员说,PFAS的浓度很低,对人体健康构成的风险很小。然而,PFAS的问题在于它们具有生物累积性,这意味着它们会随着时间的推移而累积,因为它们会被吸收,但不会被排出体外。格罗芬说:"少量的全氟辛烷磺酸虽然本身并无害处,但会增加体内已有的化学负荷。"研究人员说,虽然这项研究没有确定全氟辛烷磺酸是添加到吸管中的,还是污染的结果--例如,来自种植植物性材料的土壤--但几乎每个品牌的纸吸管中都存在这种化学物质,这意味着在某些情况下,全氟辛烷磺酸很可能被用作防水涂层。这项研究也没有检查PFAS是否从吸管中渗出,进入吸管中的液体。为了安全起见,研究人员建议人们开始使用不锈钢吸管,或者完全弃用吸管。格罗芬说:"纸吸管和竹吸管中存在的PFAS表明,它们不一定是可生物降解的。我们在不锈钢吸管中没有检测到任何PFAS,因此我建议消费者使用这种类型的吸管--或者干脆避免使用吸管。"这项研究发表在《食品添加剂和污染物》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379463.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1379463.htm

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研究发现超声波是更快酿造更好的桃红葡萄酒的因素

研究发现超声波是更快酿造更好的桃红葡萄酒的因素现在,来自西班牙卡斯蒂利亚-拉曼恰大学和穆尔西亚大学的一个团队首次将焦点放在日益流行的粉红葡萄酒——桃红葡萄酒上,以了解迄今为止主要用于红酒生产的超声波是否会产生影响。可能有类似的好处。超声波或声波处理主要用于红酒生产过程中,以减少浸渍时间。发酵前用果皮和种子浸泡果汁的浸渍阶段是提取红葡萄酒色调及其风味化合物和单宁的必要部分,可能需要几个小时到几天甚至几周的时间。超声波能够加速细胞分解,并促进葡萄酒中的某些化学反应和结构变化,从而反映葡萄酒老化的影响,这意味着它可以在短短几分钟内形成感官特性。“超声波的应用主要是为了减少红酒酿造中的浸渍时间,”该研究的通讯作者、西班牙穆尔西亚大学教授EncarnaGomezPlaza说。“然而,白葡萄酒的酿造经验表明,通过超声处理压碎的葡萄可以增加香气成分。因此,我们决定研究超声波对桃红葡萄酒的影响,这是以前从未做过的事情。”虽然桃红葡萄酒没有很长的浸渍阶段,但浸渍阶段越长,某些化合物氧化的风险就越高,这些化合物会给葡萄酒带来苦涩、难闻的味道。超声波可以促进葡萄皮细胞的分解,加速自然过程,同时消除氧化窗口。在这项研究中,研究人员使用了三组莫纳斯特雷尔葡萄:一个对照没有浸渍时间,一个经过四个小时的浸渍,一个在进入下一阶段之前只进行了超声处理。生产结束时,经过葡萄酒感官评估培训的专家组进行了盲测,将经过超声波处理的葡萄评为香气和风味优越。作者指出:“超声处理产生的葡萄酒具有浓郁的红色浆果和花香,其得分高于浸渍葡萄制成的葡萄酒。”2019年,国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)允许在发酵前浸渍过程中对葡萄化合物使用超声波。指南中规定的目标是提高酚类化合物(影响味道、颜色和质地)和其他葡萄化合物的浓度,减少浸渍时间,限制种子中单宁的释放并加速葡萄加工。除了提高所生产葡萄酒的质量外,该过程还减轻了气候变化的影响。面对气温升高或经常袭来的热浪,葡萄藤会启动自我保护机制而停止生长,从而节省了通常用于果实的水分,减缓了成熟过程。随着全球葡萄酒需求的增长,超声波处理被视为一种“欺骗”自然以提供优质葡萄酒的方法,尽管该行业面临着挑战。“我们希望增加对超声波在酿酒厂中的影响的了解,”GomezPlaza说。“并正在研究如何解决酿酒过程中有时出现的问题以及这种行为背后的化学原理。”该研究发表在《食品与农业科学杂志》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370883.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1370883.htm

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xMEMS实验室推出了Cypress超声波固态扬声器,专为TWS耳机设计,不再使用物理放大器,而是依靠超声波脉冲。Cypress超声波固态扬声器,专为TWS耳机设计。这些扬声器不再使用物理放大器,而是依靠人类听觉通常无法察觉的超声波脉冲。xMEMS的关键创新是该公司的超声波调幅转导(ultrasonicamplitudemodulationtransduction)。扬声器可以产生超声波脉冲,然后将其推送到一个解调器,将声波脉冲转换为用户可听到的声音。超声波脉冲提供了与源信号完全相同的声学副本,能够在所有声音频率内实现更好的音频再现。Cypress超声波扬声器声称能够提供比线圈扬声器更好的质量和更细致的声音,同时仍然支持高分辨率和空间音频。2024年开始展示

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无需开颅植入电极超声波技术实现无创“读脑”解剖记录平面和行为任务。图片来源:物理学家组织网2021年,加州理工学院研究人员开发了一种使用功能性超声读取大脑活动的方法,这是一种侵入性小得多的技术。超声波成像的工作原理是发射高频声音脉冲,然后测量这些声音振动在物质(如人体的各种组织)中的回声。声波在这些组织类型中以不同的速度传播,并在它们之间的边界反射。这项技术通常用于拍摄子宫内胎儿的图像及其他诊断成像。由于头骨不能透过声波,因此使用超声波进行脑部成像需要在头骨上安装一个透明的“窗口”。超声波技术不需要植入大脑本身,这大大降低了感染的机会,并使脑组织及其保护性硬脑膜完好无损。神经元活动的变化会引起它们对氧气等代谢资源的利用发生变化。这些资源通过血液重新补充,这是功能性超声波的关键。在这项研究中,研究人员使用超声波来测量流向特定大脑区域的血流的变化。就像救护车的警报声随距离远近而改变音调一样,红细胞会在反射的超声波接近声源时增高音调,而在远离声源时降低音调。通过测量这种多普勒效应,研究人员可以记录大脑血液流动的微小变化,空间区域只有100微米宽,大约为一根头发那么宽。他们能够同时测量广泛分布在整个大脑中的微小神经细胞群的活动,其中一些小到只有60个神经元。研究人员使用功能性超声来测量非人灵长类动物顶叶后皮质(PPC)的大脑活动,该区域负责规划并帮助执行运动。实验动物被教会了两项任务:移动手来引导屏幕上的光标,移动眼睛看屏幕的特定部分。它们只需要考虑执行任务,而不是实际移动眼睛或手,因为BMI可以读取它们的大脑活动。超声波数据被实时发送到解码器,然后生成控制信号,将光标移动到希望的地方。BMI能够成功地对8个径向目标执行此操作,而平均误差很小。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401725.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1401725.htm

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科学家在快餐包装中发现有毒的PFAS永久化学品

科学家在快餐包装中发现有毒的PFAS永久化学品PFAS(全氟和多氟烷基物质)是一组合成化学品,由于其防水和防油的特性而被用于各种产品。它们通常存在于不粘锅、防水服和消防泡沫中。PFAS可以在环境中持续很长时间,并与各种健康问题有关,包括癌症、甲状腺疾病和发育问题。发表在《环境科学与技术通讯》杂志上的这项研究显示,食品包装可以通过污染我们消费的食物,使人们接触到PFAS,这些化学品与严重的健康影响有关,如癌症风险升高和对免疫系统的伤害。此外,在处理时,包装会将PFAS带入环境中,而这些持久性物质永远不会降解。为了应对健康和生态危害,美国11个州已经禁止在大多数食品包装中使用PFAS,两家领先的餐饮连锁店已经承诺在2025年前从他们的业务中消除PFAS。"随着加拿大限制食品服务器皿中的一次性塑料,我们的研究表明,我们认为更好的替代品,如纸包装和可堆肥碗,毕竟不是那么安全和'绿色'。事实上,它们可能会损害我们的健康和环境--从我们的空气到我们的饮用水,因为它们提供了接触PFAS的直接途径,"多伦多大学地球科学系和环境学院的教授、研究报告的共同作者MiriamDiamond说。在这项研究中,研究人员从多伦多的快餐店收集了42个纸质包装纸和碗,并测试了它们的总氟含量,这是PFAS的一个指标。然后他们完成了对其中8个总氟含量高的样品的详细分析。以纤维为基础的模制碗,在市场上被称为"可堆肥",其PFAS含量比甜甜圈和糕点袋高3到10倍,PFAS被添加到这些碗和袋中作为防水和防油剂。PFAS是一个由大约9000种人造化学物质组成的复杂群体,其中很少有人对其毒性进行过研究。一种已知的有毒的PFAS--6:2FTOH(6:2氟代尔醇)--是在这些样品中检测到的最丰富的化合物。在所有测试的加拿大快餐包装中普遍存在的其他PFAS可以转化为这种化合物,从而增加了消费者对它的接触机会。研究人员首次在食品包装中检测到几种PFAS,显示出追踪这一大型化合物家族的存在是多么困难。重要的是,研究人员发现,产品储存两年后,PFAS的浓度下降了85%,这与聚合型PFAS--一种由较大分子组成的类型不会降解并从产品中逸出的说法相矛盾。食品包装中的PFAS释放到室内空气中,为人类接触这些化学品提供了另一个机会。"在食品包装中使用PFAS是用一种有害的选择--一次性塑料--替代另一种有害的选择,这是令人遗憾的。我们需要加强监管,推动使用不含PFAS的纤维食品包装,"Diamond说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355513.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1355513.htm

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新发现:虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠

新发现:虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠访问:NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器虎甲虫独特的防御机制但是,虎甲虫却更进一步。当听到附近有蝙蝠时,它们会用自己的超声波信号做出反应,而在过去的30年里,没有人知道这是为什么。一项新研究的第一作者哈兰-高夫说:"这对人类来说是一个非常陌生的想法:这些动物在夜间飞来飞去,试图在完全黑暗的环境中捕捉对方,用声音作为它们交流的方式,"这项新研究最终解开了这个谜团。他在佛罗里达自然历史博物馆做博士研究时推断,虎甲虫发出声音一定有很大好处,因为这也有助于蝙蝠找到它们。据科学家所知,虎甲虫是唯一一类似乎会对蝙蝠的捕食产生超声波的甲虫。不过,据估计有20%的蛾类具有这种能力,这为了解其他昆虫的行为提供了有益的参考。"高夫说:"这是一项非常有趣的研究,因为我们可以一层一层地剥开这个故事。许多在夜间活动的虎甲虫会发出高亢的超声波警告信号来驱赶蝙蝠。资料来源:HarlanGough研究方法与观察研究人员首先证实,虎甲虫会在蝙蝠捕食时产生超声波。蝙蝠在夜空中飞行时,会周期性地发出超声波脉冲,从而捕捉到周围的环境。当蝙蝠找到潜在的猎物时,它们就会开始更频繁地发出声波,从而锁定目标。这也产生了一种独特的蝙蝠回声定位攻击序列,研究人员将其播放给虎甲虫听,看看它们会如何反应。甲虫飞行时,它的硬壳会张开,露出两片能产生升力的后翅。以前覆盖在翅膀上的鞘翅具有保护作用,对飞行没有帮助,这些后翅通常是竖起来不碍事的。研究人员在亚利桑那州南部的沙漠中度过了两个夏天,收集了20种不同的虎甲虫进行研究。其中,有七种虎甲虫对蝙蝠的攻击序列做出了反应,它们向背部轻微摆动后翅。这使得跳动的后翅撞击到后缘,就像两对翅膀在鼓掌一样。在人耳中,这听起来像是微弱的嗡嗡声,但蝙蝠会接收到较高的频率,听到甲虫响亮而清晰的声音。昆虫对蝙蝠回声定位的反应"对蝙蝠的回声定位做出反应的能力远没有听到回声定位那么常见,"高夫说。"大多数蛾子并不是通过嘴巴来歌唱这些声音的,就像我们认为蝙蝠是通过嘴巴和鼻子进行回声定位一样。例如,虎蛾使用身体侧面的特殊结构,所以你需要这种结构来发出超声波,也需要耳朵来听到蝙蝠的声音。"虎甲虫会用超声波来回应蝙蝠的攻击声,但这是为什么呢?一些飞蛾可以通过近距离快速连续发出几声咔嗒声来干扰蝙蝠的声纳。不过,研究人员很快就排除了虎甲虫的这种可能性,因为它们产生的超声波过于简单,不可能达到这种效果。相反,他们怀疑会产生苯甲醛和氰化氢等防御性化学物质的虎甲虫在利用超声波警告蝙蝠它们是有害的--就像许多飞蛾一样。"这些防御性化合物已被证明可以有效地对付一些昆虫捕食者,"高夫说。"有些虎甲虫当你把它们拿在手上时,实际上可以闻到它们产生的一些化合物的气味。"检验化学防御理论他们给大棕蝠喂食了94只虎甲虫来验证他们的理论,大棕蝠吃各种各样的昆虫,但对甲虫有强烈的偏好。出乎他们意料的是,90只甲虫被完全吃掉,两只只被部分吃掉,只有两只被拒绝,这表明甲虫的防御性化学物质对大棕蝠几乎没有什么劝阻作用。据博物馆麦奎尔鳞翅目和生物多样性中心主任AkitoKawahara称,这是科学家第一次测试虎甲虫是否真的对蝙蝠有害。川原说:"即使你确定了一种化学物质,也并不意味着它能抵御特定的捕食者。在与捕食者进行实验之前,你实际上并不知道。"模仿是一种生存策略原来,虎甲虫不会用超声波来警告蝙蝠它们的毒性。但还有最后一种可能。有些飞蛾即使是美味的,也会发出反蝙蝠的超声波。科学家认为,这些飞蛾是在模仿真正有害的飞蛾物种的超声波信号来欺骗蝙蝠。虎甲虫会不会也在做类似的事情呢?研究人员将早些时候收集到的虎甲虫超声波记录与数据库中已有的虎蛾记录进行了比较。在对超声波信号进行分析后,他们发现了一个明显的重叠,也找到了问题的答案。虎甲虫对蝙蝠没有化学防御能力,它们会产生超声波来模仿虎蛾,而虎蛾对蝙蝠是有害的。但这种行为仅限于夜间飞行的虎甲虫。在2000多种虎甲虫中,有些只在白天活动,利用视觉追逐和捕食较小的昆虫,没有蝙蝠捕食的选择性压力。研究人员在研究中发现的12种昼伏夜出的虎甲虫就证明了这一点。"如果你让一只晚上睡觉的虎甲虫对着它播放蝙蝠回声定位,它根本不会做出任何反应,"高夫说。"它们似乎很快就能失去害怕蝙蝠回声定位的能力。"生态影响和关注研究人员怀疑,鉴于对夜空声学研究的不足,可能还有更多未被发现的超声波拟态例子。川原说:"我认为这在全世界都在发生。我们和我的同事杰西-巴伯(JesseBarber)一起研究这个问题已经很多年了。我们认为这不仅仅是虎甲虫和飞蛾的问题。它似乎发生在各种不同的夜行性昆虫身上,我们之所以不知道,只是因为我们没有用这种方式进行过测试。"这些微妙的生态互动也有可能很快遭到破坏。声学拟态需要一个安静的环境才能发挥作用,但人类的影响,如噪音和光污染,已经在改变夜空的外观和声音。川原说:"如果我们想了解这些过程,我们现在就需要做。在我们的后院里,正在发生着我们看不到的奇妙过程。但是,如果让我们的世界变得更响亮、更明亮,并改变温度,这些平衡就会被打破。"作者在《生物学通讯》(BiologyLetters)杂志上发表了他们的研究报告。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431372.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1431372.htm

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