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用原子荧光法测定污水中的汞含量
重金属污染的危害：镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨骼和肝肾，并能引起肾功能衰竭。汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含毫克，就会导致人中毒。锑：与砷能使银手饰变成砖红色，对皮肤有放射性损伤。还能伤害骨骼、肝脏、肾脏。锰：超量时会使人甲状腺机能亢进。也能伤害重要器官。钒：伤人的心、肺，导致胆固醇代谢异常。钴：能对皮肤有放射性损伤。铊：会使人多发性神经炎。铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下；对老年人会造成痴呆等。另外还有致癌、致突变作用。砷：是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡。长期接触少量，会导致慢性中毒。另外还有致癌性。
土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。重金属是指比重等于或大于的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦引起足够的重视。土壤一旦遭受重金属污染就很难恢复，因而应特别关注Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu等对土壤的污染，这些元素在过量情况下有较大的生物毒性，并可通过食物链对人体健康带来威胁。1、重金属的土壤化学行为进入土壤中的重金属的归宿将由一系列复杂的化学反应和物理与生物过程所控制。虽然不同重金属之间某些化学行为有相似之处，但它们并不存在完全的一致性。当它们加入土壤后，最初的可动性将在很大程度上依赖添加重金属的形态，也就是说这将依赖于金属的来源。在消化泥污中，与有机质相缔合的金属占有相当大的比例，仅有一小部分以硫化物、磷酸盐和氧化物而存在。熔炼厂的颗粒排放物含有金属氧化物；燃烧石油时，铅以溴代氯化物形式排出，但在大气和土壤中容易转化为硫酸铅和含氧硫酸铅。由于形态的不同，进入土壤中的金属离子的形态和量也很不相同，并直接影响重金属在土体的迁移、转化及植物效应。考试大环保工程师，值得您收藏的好站点！在不同土壤条件下，包括土壤的重金属类型、土地利用方式（水田、旱地、果园、林地、草场等），土壤的物理化学性状（土壤的酸碱度、氧化还原条件、吸附作用、络合作用等）的影响，都能引起土壤中重金属元素存在形态的差异，从而影响重金属的转化和作物对重金属的吸收。1）土壤氧化-还原条件与重金属的迁移转化：土壤是一个氧化-还原体系，土壤水分状况，土壤中有机质和硫的含量都处于动态变化之中。土壤中的氧化还原体系是一个由众多无机的和有机的单质氧化-还原体系组成的复杂体系。在无机体系中，重要的有氧体系、铁体系、硫体系和氢体系等。由起主导作用的决定电位体系控制。其中O2－H2O体系和硫体系在土壤氧化还原反应中作用明显，对重金属元素价态变化起重要作用。（1）O2－H2O体系：土壤中的氧主要来源于大气。降水和灌溉水也可带进以部分溶解氧。在水稻田中，稻根分泌的氧以及某些藻类光合作用放出的氧气也是来源之一。（2）H2体系：在旱地土壤中氢气是很少的，但在淹水状态下的强烈还原状态的土层中，往往有H2的积累。O2-H2O体系和H2体系是组成土壤氧化－还原体系的两个极端体系，土壤中其它的氧化－还原体系则介于两者之间。因此，这两个体系就构成了土壤氧化-还原电位的上限和下限。（3）硫体系：土壤中的硫以无机和有机两种形态存在，其含量一般在。在氧化条件下以硫酸盐的形式存在；在还原条件下以硫化氢或金属硫化物形式存在。金属元素按其性质一般可以大致分为难溶性（氧化固定）元素和还原难溶性（还原固定）元素，例如，铁、锰等属于前者；镉、铜、锌、铬则属于后者。氧化-还原作用不仅会使重金属元素还发生价态变化，而且还会使重金属元素的形态发生变化。例如，在氧化还原电位低时（+100mv左右）砷酸铁可还原成亚铁形态，电位进一步降低，以致使砷还原为亚砷酸盐，增强砷的移动性。相反，土壤中铁、铝组分的增加，又可能使水溶性砷转化为不溶态砷。2）土壤酸碱度与重金属迁移转化：土壤的pH对重金属的溶解度有密切关系。在碱性条件下，进入土壤的重金属多呈难溶态的氢氧化物，也可能以碳酸盐和磷酸盐的形态存在。它们的溶解度都比较小，因此土壤溶液中重金属的离子浓度也较低。例如，铜、镉、锌、铅等重金属氢氧化物的溶解度直接受土壤pH值控制。根据溶度积便能从理论上推求重金属离子浓度与pH的关系。随着pH值增大，重金属离子的浓度则下降。但对于两性化合物氢氧化铜和氢氧化锌来说，pH值高到一定程度时，它们又会溶解。3）土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化：土壤中含有丰富的无机和有机胶体。对进入土壤中的重金属元素具有明显的固定作用。一般地讲，在土壤重金属元素呈两种存在形式：（1）重金属元素在土壤溶液中呈胶体状态。这主要发生在湿润气候地区和富含有机质的酸性条件下，如铁、锰、铬、钛、钒、砷等元素可呈胶体形式存在，铜、铅、锌等也部分呈胶体形态迁移；（2）土壤中存在的有机和无机胶体对金属离子的吸附固定，它是许多金属离子和分子从不饱和溶液中转入固相的主要途径，是重金属在土壤积累而被污染的重要原因。土壤胶体能吸附重金属的数量，主要取决于土壤胶体的代换能力和重金属离子在土壤溶液中的浓度与酸碱度。在胶体对金属离子吸附时，金属离子可以由同晶替代作用吸附在晶格中，作为吸着离子，这种金属离子保持在胶体晶格中，则很难释放。总之，重金属元素被胶体的吸附固定，可分为两种方式，如金属元素吸附在胶体表面的交换点上，则较易释放；如保持在胶体矿物的晶格中，则很难释放，不利于金属元素的迁移。4）土壤中重金属的络合－螯合作用：重金属元素在土壤中除了吸附作用以外，还存在着络合、螯合作用。一般认为，当金属离子浓度高时，以吸附交换作用为主，而土壤溶液中重金属离子浓度低时，则以络合-螯合作用为主。在无机配位体中，人们比较多地重视金属与羟基和氯离子的络合作用。认为这两者是影响一些重金属难溶盐类溶解度的重要因素。羟基离子对重金属的络合作用实际上是重金属离子的水解反应。重金属在较低的pH值条件下可以水解。汞、镉、铅、锌等离子的水解作用表明，羟基与重金属的络合作用可大大提高重金属氢氧化物的溶解度。氯络合重金属离子的形式只会出现在含盐土壤中氯离子浓度较高时。一般土壤中氯离子浓度很低时，则不会形成重金属离子的氯络合物。土壤中腐殖质具有很强的螯合能力，具有与金属离子牢固螯合的配位体，如氨基、亚氨基、酮基、羟基及硫醚等基团。土壤中螯合物的稳定性受金属离子性质的影响。在金属离子与螯合基以离子键结合时，中心离子的离势越大，越有利于配位化合物的形成。5）土壤微生物对重金属的固定和活化土壤中微生物的种类和数量都是相当大的，它在重金属的归宿中也起着不可忽视的作用，有实验表明，镉与微生物体或它们的代谢产物络合能固定镉，并影响它们的生物有效性。有些微生物还通过生物转化作用或生理代谢活动使金属由高毒状态变为低毒状态。关于微生物对土壤重金属离子的影响主要可归纳为以下几方面：（1）胞外络合作用一些微生物能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等，具有大量的阴离子基团，与金属离子结合；某些微生物产生的代谢产物，如柠檬酸是一种有效的金属螯合剂，草酸则与金属形成不溶性草酸盐沉淀。（2）胞外沉淀作用在厌氧条件下，硫酸盐还原菌及其它微生物产生的硫化氢与金属离子作用，形成不溶性的硫化物沉淀。（3）金属的微生物转化微生物能够通过氧化、还原，甲基化和去甲基化作用转化重金属。大量的研究表明，微生物对重金属的抗性在很多情况下是由细胞中染色体的遗传物质－质粒或转座子抗性基因决定的。由抗性基因编码的金属解毒酶催化高毒性金属转化成为低毒状态。细菌、放线菌及某些真菌可以把汞离子还原成单质汞，从而使汞从土壤中挥发出去或以沉淀方式存在。有机汞化合物首先被有机汞裂解酶分解为Hg+和相应的有机基团，离子汞随后被还原成单质汞。汞及其它金属诸如铅、硒、砷等能被微生物甲基化。硒的甲基化产物毒性降低，但汞的甲基化产物则是剧毒的。六价铬能被细菌还原成为三价铬，高毒的As+能被微生物氧化成为As5+，更易于被Fe3+沉淀。6）土壤根际的富集和降毒根际微区是一个只有－4mm左右的区域，在该区域中，由于植物根系的存在，从而在物理、化学、生物特征方面有异于土体的现象，显著影响重金属在土壤中的活性和生物有效性。（1）根际氧化还原屏障形成许多重金属元素的溶解度是由氧化还原状态来决定的，还原态铁、锰离子比其氧化态离子的溶解度高，因此，当生长在还原性基质上的植物根际产生氧化态微环境时，土体中还原态离子穿越这一氧化区到达根表时，游离金属离子的活度由于被氧化成溶解度很低的氧化态而明显下降，从而降低了其毒害能力。反之，生长在氧化性基质上的植株根际由于根系和根际微生物呼吸耗氧，根系分泌物中含有还原性物质。土壤的还原条件将会影响变价金属元素的活性和有效性，如六价铬的还原去除，微生物的固定等。有研究表明，细菌细胞壁和原生质膜阴离子能结合溶液中的镉，但在好氧条件下又会释放回溶液中，在还原条件下则不发生镉的迁移。
(一)农作物籽实中重金属元素含量
在生态效应判别依据及试验体系部分已经知道，农作物籽实(可食部分)中元素含量是制定土壤环境质量标准的一个主要依据(夏家淇，1996)，因为它是衡量人体每日摄入量的重要指标。例如，国际卫生组织(WHO)规定人体每周通过粮食摄入的Cd不能超过～。以一个成年人每周摄入粮食～计算，则粮食的Cd含量不能超过，这一限定值也就是我国现行的无公害食品卫生标准(GB15201—94)规定的Cd含量最高允许值。为了探讨根系土中重金属元素累积的生态效应，对各研究区内农作物籽实中重金属元素的含量进行了统计(表6－14至表6－17)，并根据现行的相应食品卫生标准对所选择的大宗农作物，包括玉米、小麦和水稻的食品卫生质量状况进行了评价。
山西和黑龙江－吉林研究区玉米中重金属元素的平均含量、中位数以及最大值差异都很小，而且与小麦、水稻相比含量也很低(表6－14、表6－17)。山西和江苏研究区小麦中重金属元素含量统计结果表明(表6－14、表6－15)，Cd含量差异明显。江苏研究区小麦中Cd平均含量为，明显高于山西研究区。除Cd以外，其他7个元素的平均含量、中位数、最大值的差异都不明显，基本处在相同的含量水平。江苏、浙江－湖南、黑龙江－吉林研究区水稻中重金属元素含量差异较玉米、小麦中大(表6－15、表6－16、表6－17)，其中以Cd元素含量差异最大。浙江－湖南、江苏和黑龙江－吉林研究区水稻中Cd平均含量依次是、和。结合不同研究区农作物根系土中Cd含量状况分析，出现这种现象的原因之一是由于根系土中Cd元素累积程度的差异所致。在不同研究区之间，相同品种的农作物籽实中重金属元素平均含量的差异因农作物品种而异，其中以水稻中重金属元素含量差异最明显。这可能与各研究区农作物的不同基因型有关，更可能与研究区的自然景观条件以及由此决定的重金属元素活动特性有关。
表6－14 山西研究区农作物籽实中元素含量统计表
注:元素含量单位，Hg为μg/kg;其他元素含量单位为mg/kg。
表6－15 江苏研究区农作物籽实中元素含量统计表
注:元素含量单位，Hg为μg/kg;其他元素含量单位为mg/kg。
表6－16 浙江－湖南研究区农作物籽实中元素含量统计表
注:元素含量单位，Hg为μg/kg;其他元素含量单位为mg/kg。
表6－17 黑龙江－吉林研究区农作物籽实中元素含量统计表
注:元素含量单位，Hg为μg/kg;其他元素含量单位为mg/kg。
农作物籽实中重金属元素含量差异不仅表现在不同研究区之间，同时也表现在同一研究区的不同农作物之间。例如，山西研究区小麦籽实中As、Cd、Cu、Pb、Zn平均含量都明显高于玉米籽实，江苏研究区小麦籽实中Cd、Cu、Pb、Zn平均含量均高于水稻籽实，黑龙江－吉林研究区水稻籽实中As、Cd、Hg平均含量均高于玉米籽实。
(二)农作物食品卫生质量
表6－14至表6－17所示的只是各研究区农作物籽实中重金属元素的平均含量，并列出同一研究区不同农作物中重金属元素含量。上述统计及比较的结果只是从总体上了解了各研究区玉米、小麦、水稻等大宗农作物中重金属元素的含量状况，并不能说明农作物的食品卫生质量情况。要评价农作物籽实中重金属元素含量的食品卫生质量以及含量水平是否超出了食品卫生标准的限定值，是否对农作物的食用安全产生了影响，还需要对农作物籽实中重金属元素含量的食品卫生质量进行评估。试验研究过程中通过将农作物籽实中重金属元素含量与我国现行的食品卫生标准进行对比的方式，对农作物的食品卫生质量以及重金属元素含量超标情况进行了统计，并对出现超标现象的农作物和重金属元素进行了评价。
在我国现行农产品食品卫生标准中，As、Cd、Hg、Pb4个元素既有绿色食品卫生标准，又有无公害食品卫生标准。这两项标准中农作物的As、Cd、Hg、Pb4个元素含量的限定值存在差异，具体说是绿色食品卫生标准要求更高，相应的限定值低;无公害食品卫生标准要求相对低，相应的限定值高。可以根据这两项标准对农作物中相应元素含量是否超标进行判断，并对超标情况进行统计分析。目前还没有Cu、Zn、Cr等元素的绿色食品卫生标准和无公害食品卫生标准，只有国家食品卫生标准。因此，对农作物籽实中这几个元素含量超标情况统计只能依据相应的国家食品卫生标准(表6－18)。对于目前尚没有食品卫生标准的元素Ni，暂不做超标统计。为了便于对比分析，以下以每个重金属元素为主线，对各研究区大宗农作物的食品卫生质量状况进行介绍。
表6－18 国家食品卫生标准规定的农作物中重金属元素最高含量
注:元素含量单位为mg/kg;“—”表示尚没有相应的标准。
从表6－14至表6－17中可以看到，如果从各研究区农作物籽实中重金属元素平均含量来衡量，只有浙江－湖南研究区水稻籽实的Cd含量超过了绿色和无公害食品卫生标准;其他研究区农作物籽实中元素平均含量都没有超标现象出现。如果以农作物籽实中重金属元素的最高含量来衡量，出现的超标现象却比较普遍。例如山西研究区内小麦中的Pb、Cu和Zn;江苏研究区小麦中的Cd、Cu、Pb和Zn，水稻中的Cd、Hg和Pb;浙江－湖南研究区水稻中的Cd、Hg和Pb;黑龙江－吉林研究区水稻中的Cd、Hg和Pb。只有山西和黑龙江－吉林研究区的玉米不存在任何重金属元素超标问题。针对出现超标现象的Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等元素，依据相应食品卫生标准，对各研究区农作物籽实中的超标情况进行了统计(表6－19至表6－22)。
表6－19 农作物籽实中Cd食品卫生质量统计
注:GS(绿色食品卫生标准)，;NS(无公害食品卫生标准)，;统计结果单位，%。
从表6－19中可见，采自山西研究区的玉米和小麦中Cd含量水平很低，全部样品中Cd含量均低于绿色食品卫生标准。山西研究区玉米和小麦样品中不存在Cd超标问题，这应该与该研究区农作物根系土中没有出现Cd的明显累积有关。黑龙江－吉林研究区的玉米同样也没有出现超过绿色食品卫生标准的现象;水稻样品中只有1件超过了绿色食品卫生标准，只是略高于标准的限定值(含量为)，明显低于无公害食品卫生标准。因此，认为该研究区农作物Cd也几乎不存在食品卫生安全问题。有Cd超标现象的是江苏和浙江－湖南研究区，两个研究区Cd超标情况有所不同。江苏研究区水稻只有1件样品超过绿色食品卫生标准;小麦超过绿色食品卫生标准的比例达到，有1件样品中Cd含量超过了无公害食品卫生标准。这说明该研究区的小麦已经存在食品卫生安全隐患。相比较而言，在4个研究区中，浙江－湖南研究区水稻Cd超标现象最严重也更普遍，本研究所采集的样品中有超出了无公害食品卫生标准，低于绿色食品卫生标准的样品还不到一半。出现Cd超标样品主要集中在位于湘江沿岸的长沙、株洲、湘潭地区，这一带也是土壤Cd
累积量最显著的地区。相比湖南－浙江研究区内Cd超标率要低得多。表6－20是各研究区农作物籽实中Hg含量统计结果。从中可以看出，山西研究区玉米和小麦两种农作物都不存在Hg超标问题，所有样品中Hg含量都低于绿色食品卫生标准的限量值。类似情况还出现在江苏研究区小麦和黑龙江－吉林研究区玉米中。浙江－湖南和黑龙江－吉林的水稻尽管有部分样品中Hg含量超出了绿色食品卫生标准，但出现超标样品的比例都低于10%。黑龙江－吉林研究区有1件样品中Hg含量超过了无公害食品卫生标准(超标率为)。与其他研究区相比，江苏研究区水稻籽实中Hg含量超标现象比较严重，与无公害食品卫生标准相比超标率为，与绿色食品卫生标准相比超标率达到样品总数的25%。从区域分布来看，水稻中Hg含量比较高的样品主要分布在苏州市北郊。虽然水稻籽实中Hg含量所处的含量区间还不至于影响食用，但应该引起足够的重视。
表6－20 农作物籽实中Hg食品卫生质量统计
注:GS(绿色食品卫生标准)，;NS(无公害食品卫生标准)，;统计结果单位，%。
各研究区农作物籽实中Pb食品卫生质量统计结果见表2－21。从中可见，不同农作物籽实中Pb的食品卫生质量差异明显。其中小麦籽实中Pb的食品卫生质量明显不如玉米和水稻。例如，在山西研究区，在根系土中Pb含量基本无差异的情况下，玉米籽实中Pb含量明显低于绿色食品卫生标准限量值，平均含量只有;小麦中则有14%超过了绿色食品卫生标准，还有超过了无公害食品卫生标准。几乎同样的现象也出现在江苏研究区，小麦中超过绿色食品卫生标准的比例达11%，而水稻中只有。浙江－湖南和黑龙江－吉林研究区都只有1件水稻样品中Pb含量超过了绿色食品卫生标准。根据上述试验结果分析，小麦籽实中的Pb含量可能与体外吸收有关(陈学泽等，1997;薛姣亮等，2000;鲁敏等，2003;Charalampides et al.，2002)。
表6－21 农作物籽实中Pb食品卫生质量统计
注:GS(绿色食品卫生标准)，;NS(无公害食品卫生标准)，;统计结果单位，%。
表6－22是各研究区农作物籽实中Cu、Zn食品卫生质量状况统计结果。之所以将这两个元素放在一起讨论，是因为对于农作物生长发育和食品卫生质量而言，Cu、Zn均具有双侧阈特性，即含量适中时对农作物生长发育有益，人体也需要通过粮食作物摄入适量的Cu、Zn以维持正常的生理代谢功能;但是当土壤中Cu、Zn元素含量过高时，会给农作物造成毒害，也会给人体健康带来危害。另外，与前述其他元素不同，现行的食品卫生标准中Cu、Zn只有国家食品卫生标准可供参考，而没有绿色食品卫生标准或无公害食品卫生标准。在这种情况下，农作物中Cu、Zn元素的食品卫生质量只能依据国家食品卫生标准进行评价。
表6－22 农作物籽实中Cu、Zn食品卫生质量统计
注:GS(绿色食品卫生标准)，;NS(无公害食品卫生标准)，;统计结果单位，%。
从表6－22中可见，与Pb的情况类似，Cu、Zn的超标现象也主要出现在山西和江苏研究区的小麦籽实中，以山西研究区更为明显。在山西研究区，有14%的小麦样品中Zn含量超过食品卫生标准，的样品中Cu含量超过食品卫生标准。江苏研究区Zn含量超过食品卫生标准的小麦占，Cu含量超过食品卫生标准的为，即有一件样品中Cu含量超标。除小麦以外，其他农作物中Cu、Zn含量均低于各自的食品卫生标准，没有出现含量超标现象。
从以上所述试验结果中不难看出，各研究区农作物籽实中都存在着程度不同的重金属元素含量超标情况，即存在着食品卫生隐患。在上一节农作物根系土中重金属元素含量试验结果介绍中已经知道，各研究区农作物根系土中均存在着程度不同的重金属元素累积现象。综合这两节中所述的试验结果，认为农作物中某些重金属元素含量超标与农作物根系土中重金属元素累积有关似乎是顺理成章的，然而这一认识是否成立尚需要试验结果来验证。
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要求：重金属及砷盐的限度考察,即通过有机破坏或不经过有机破坏>规定方法比较试验;列出考察的结果和数据.重金属考察结果在10ppm以下,正文中不列入检查要求,在10ppm以上,应作重金属检查的规定.砷盐的有机破坏方法,可参照>(2000年版一部附录IXF)阿胶项下砷盐检查进行.砷盐低于2ppm不列入正文检查项,2ppm以上者考察结果应写入起草说明；重金属低于20ppm,无必要列入正文检查项，20ppm以上者考察结果应写入起草说明。 砷盐：根据中国药典(2000年一部附录I J)的要求,本品应检查砷盐检查 因是中药复方制剂,故通过氢氧化钙破坏进行砷盐的检查. 取三批样品各，置于坩锅中,加入氢氧化钙,低温炭化,放冷,在500~600℃炽灼使完全灰化,放冷,加盐酸5ml与水23ml另取氢氧化钙,同法处理作为空白对照,并精密量取标准砷液2ml,同法处理作为阳性对照,按中国药典2000年版一部附录ⅨF砷盐检查第一法进行检查,结果见表14-4 表14-4 砷盐检查结果表 样品批号 颜色结果 20020812 浅于标准砷斑 20020815 浅于标准砷斑 20020819 浅于标准砷斑 结果:三批样品的砷盐量均在百万分之二。限量检查结果较好. 6.重金属检查 根据中国药典(2000年一部附录I J)的要求,本品应检查重金属 取三批样品各1ml,按中国药典2000年版一部附录IXE项下第二法,依法操作,与精密量取的标准铅溶液(每1ml相当于10μg的铅)制成的对照溶液比较.结果见14-5 具体操作:取供试品1ml,缓缓炽灼至完全炭化,放冷,加硫酸,使恰湿润,用低温加热至硫酸除尽,加硝酸蒸干,至氧化氮蒸汽除尽后,放冷,在500~600炽灼使完全灰化,放冷,加盐酸2ml,至水浴蒸干后,加水15ml,滴加氨试液至对酚酞指示液显中性,再加醋酸盐缓冲液(pH=)2ml,微热溶解后,移置纳氏比色管中,加水稀释至25ml供试品溶液 取标准铅溶液2ml(10μg/ml),加醋酸盐缓冲液()2ml与水15ml,微热溶解后,移置纳氏比色管中 对照管 分别在上述两管中加硫代乙酰胺试液2ml,摇匀,放置2分钟,在白色背景下,从上望下看 表14-5 重金属检查结果表 样品批号 颜色结果 20020812 浅于标准铅 20020815 浅于标准铅 20020819 浅于标准铅 结果:三批样品含重金属均小于20ppm,即小于百万分之二十.
重金属对土地影响1重金属指比重大于4或5的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。如汞中毒的临床表现有，全身症状为头痛、头昏、乏力、发热。口腔及消化道症状表现为齿龈红肿酸痛、糜烂出血、牙齿松动、龈槽溢脓，口腔有臭味，并有恶心、呕吐、食欲不振、腹痛、腹泻。皮肤接触可出现红色斑丘疹，以四肢及头面部分布较多。少数患者可有肾损害，个别严重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困难、绀紫等急性间质性肺炎的表现。重金属中毒会使体内的蛋白质凝固,这个你可以从高三的化学书看到,如果轻微中毒,就大量喝牛奶,牛奶中的蛋白质会和重金属反应,这样不会损伤到你自身的身体机能,喝了以后马上就医2对什么是重金属，目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。重金属元素由于某些原因未经处理就被排入河流、湖泊或海洋，或者进入了土壤中，使得这些河流、湖泊、海洋和土壤受到污染，它们不能被生物降解。鱼类或贝类如果积累重金属而为人类所食，或者重金属被稻谷、小麦等农作物所吸收被人类食用，重金属就会进入人体使人产生重金属中毒，轻则发生怪病（水俣病、骨痛病等），重者就会死亡。所以我们不要过量地进食海产，每次进食前一定要把海产彻底煮熟，以免吃入细菌。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀 作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为～毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；（5）可被 生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。重金属铅的危害一般认为血铅的相对安全标准不应超过10微克～14微克/升；长期接触铅化合物或吸入金属铅尘埃，都会引起不同程度的“铅中毒”病症(血清中铅浓度大于40微克/升)；人体吸入过多会危害人的神经系统、心脏和呼吸系统，导致不同程度的铅中毒；人体中，铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，导致对全身器官产生危害；儿童发生铅中毒的机会远远超过成年人；临床特点为剧烈的腹绞痛、贫血、中毒性肝病、中毒性肾病、多发性周围神经病。表现为头晕全身无力、肌肉关节酸痛、不能进食、便秘或腹泻、肝脏肿大、肝区压痛、黄疸、血压升高。医学检查：除铅中毒指标明显升高外，还会有胆红质升高、ALT升高、尿中可见红细胞、白细胞，尿仆胆原阳性、血色素和红细胞均下降。神经系统检查，可发现四肢末端呈手套袜子型感觉减退，肌肉萎缩及肌无力。重金属汞的危害急性汞中毒全身症状为头痛、头晕、乏力、低度发热、睡眠障碍、情绪激动、易兴奋等；呼吸道症状表现为胸闷、胸痛、气促、剧烈咳嗽、咳痰、呼吸困难；口腔炎可能在早期出现，有流涎、口渴、齿龈红肿、疼痛，在齿缘可见“汞线”，口腔黏膜肿胀、糜烂、溃疡，牙齿松动、脱落；胃肠道症状为恶心、呕吐、食欲不振、腹痛，有时出现腹泻，水样便或大便带血；汞对肾脏损伤，可造成肾小管上皮细胞坏死；出现浮肿、腰痛、尿少、甚至尿闭；尿蛋白阳性，尿中有红细胞、脱落上皮细胞等；尿汞明显增高；少数病人可出现皮炎，如红色丘疹、水疱疹、重疹者形成脓疱或糜烂。六价铬的危害饮用水中超标400倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症状；会使人呼吸急促，咳嗽气喘，短暂的心脏休克；造成肾脏、肝脏、神经系统和造血器官的毒性反应等。PBB、PBDE的特性具有生物累积性，在食物链中，这些物质可以通过脂质发生转移和生物富集；具有神经毒性，会对肝和神经系统及胎儿的发育造成毒害；会干扰甲状腺内分泌，可能致癌或引起生物性别错乱；废弃燃烧时产生HBr及二恶英Dioxin；在环境中能存在多年，甚至终生累积于生物体无法排出。北京有部分古老的城市公园里表层土壤的重金属含量较高。这是因为，那些古老公园里亭台楼阁相对多，雕梁画栋更是比比皆是，由于早些年的油漆为了增强防腐性，其中的铅、砷等重金属含量超标。这些油漆内的重金属跑到了土壤里，就造成了公园土壤重金属超标。由于北京起风比较平常，这些细小的尘土携带着人们根本察觉不到的重金属，通过人的呼吸作用就会进入人体。 水的污染通常都是由当地工厂废水排放造成的，这种现象在京城各大区县几乎都有。通州就是其中一个比较明显的地方，虽然这些年通州在现代化建设方面做得比较好，但是那里是污水灌溉时间比较长的地区，过去的污水中重金属含量往往较高，浇灌土壤后容易产生污染。 这些含有超标重金属的废水一旦排到干净下游，就会污染大片水源。由于这种受重金属污染的水在颜色、气味等方面与正常水没有差别，农民根本看不出来，一旦用这些水来灌溉，必然会让土壤及农作物成为重金属污染对象。人吃了在重金属污染的土壤上种出来的农作物，很容易受到重金属的毒害。普通的清洗或烹调对清除农作物中的重金属作用都不大。 既然重金属污染危害这么大，那么那些受到重金属污染的蔬菜水果我们能不能通过多浸泡、多清洗或多煮来去除重金属呢？陈同斌博士表示，这些效果都不大，因为重金属污染是从植物根系中上来的，它存在于植物的体内，不像农药那样大部分都喷洒在农作物表面，多洗就可以清除干净。 有一种比较可行的办法就是注意选购一些蔬菜品种，比如生菜、莴苣容易富集镉，可以尽量少食。另外，叶类菜是所有蔬菜中最容易受重金属污染的，最好也要少食用。 种堇菜、蜈蚣草可以有效治理土壤中的重金属污染问题。以上为论文素材，整理即可，请采纳！！！！！★★★★★
重金属指的是密度在5以上的金属,如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等45种。从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等。目前最引起人们注意的是汞、镉、铬等。重金属随废水排出时，即使浓度很小，也可能造成危害。由重金属造成的环境污染称为重金属污染。 重金属污染的特点表现在以下几方面： (1)水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如汞的甲基化作用就是其中典型例子； (2)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康； (3)在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的范围大约在1—10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的质量浓度范围在0．0l—0．001mg／L之间。重金属的污染有时会造成很大的危害．例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病（镉污染）等公害病，都是由重金属污染引起的，所以．应严格防止重金属污染。 如汞中毒的临床表现有，全身症状为头痛、头昏、乏力、发热。口腔及消化道症状表现为齿龈红肿酸痛、糜烂出血、牙齿松动、龈槽溢脓，口腔有臭味，并有恶心、呕吐、食欲不振、腹痛、腹泻。皮肤接触可出现红色斑丘疹，以四肢及头面部分布较多。少数患者可有肾损害，个别严重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困难、绀紫等急性间质性肺炎的表现。重金属指比重大于5的金属（一般指密度大于克每立方厘米的金属）。约有45种，一般都是属于过渡元素。如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。 例如，汞中毒的临床表现有：全身症状为头痛、头昏、乏力、发热。口腔及消化道症状表现为齿龈红肿酸痛、糜烂出血、牙齿松动、龈槽溢脓，口腔有臭味，并有恶心、呕吐、食欲不振、腹痛、腹泻。皮肤接触可出现红色斑丘疹，以四肢及头面部分布较多。少数患者可有肾损害，个别严重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困难、绀紫等急性间质性肺炎的表现。 重金属中毒会使体内的蛋白质凝固，这个你可以从高三的化学书看到。如果轻微中毒就大量喝牛奶。牛奶中的蛋白质会和重金属反应。这样不会损伤到你自身的身体机能。喝了以后还必须马上就医。 对什么是重金属，目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。重金属元素由于某些原因未经处理就被排入河流、湖泊或海洋，或者进入了土壤中，使得这些河流、湖泊、海洋和土壤受到污染，它们不能被生物降解。鱼类或贝类如果积累重金属而为人类所食，或者重金属被稻谷、小麦等农作物所吸收被人类食用，重金属就会进入人体使人产生重金属中毒，轻则发生怪病（水俣病、骨痛病等），重者就会死亡。所以我们不要过量地进食海产，每次进食前一定要把海产彻底煮熟，以免吃入细菌。希望对你有帮助
一种具有强烈致癌和致畸性的有毒元素。植物类化妆品因具有利于肌肤吸收、安全性高、温和无刺激等优点而受到大众的青睐，但由于重金属在美白、祛斑等方面具有特殊功效，所以许多的化妆品中会人为的添加铅、镉等重金属元素。镉是一种具有强烈致癌和致畸性的有毒元素因此，测定植物类化妆品中重金属铅和镉含量具有十分重要的意义，实验采用火焰原子吸收法测定经湿法消解后植类化妆品中的铅、镉含量。
有些反应所需要的试剂要求非常苛刻，微量的水分和杂质会导致反应失败。标定之后有利于我们选择
金属材质硬度和性质在“机械设计手册”和“金属材料手册”都可以可以查到。
金属材料手册，或金属材料及热处理等，查金属的性能一章。
水泥、玻璃、陶瓷的主要成分都含有矽酸盐，在我国使用时间长远，广泛，被称为三大传统的无机非金属材料， 故答案为：水泥 玻璃 陶瓷．
传统无机非金属材料:陶瓷、玻璃、水泥(全是矽酸盐) 新型无机非金属材料:有石墨、C60、单晶矽等等很多的
玻璃 陶瓷 水泥
传统无机非金属材料是指：水泥、玻璃、陶瓷。
上中国知网，或者豆丁上下..很多的... 智慧无机非金属材料 摘 要 结构材料所处的环境极为复杂，材料损坏引起事故的危险性不断增加，研究与开发对损坏能自行诊断并具有自修复能力的结构材料是十分重要而急迫的任务。本文对智慧材料的发展、构思、无机非金属智慧材料进行了综述，对智慧材料进一步研究进行了展望。 关键词 智慧；无机非金属；材料 智慧材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。日本高木俊宜教授[1]将资讯科学融于材料的物性和功能，于1989年提出了智慧材料（Intelligent materials）概念。至此智慧材料与结构的研究也开始由航空航天及军事部门[2,3]逐渐扩充套件到土木工程[4]、医药、体育和日常用品[5,6]等其他领域。 同时，美国的R•E•Newnham教授围绕具有感测和执行功能的材料提出了灵巧材料（Smart materials）概念，又有人称之为机敏材料。他将灵巧材料分为三类： 被动灵巧材料——仅能响应外界变化的材料； 主动灵巧材料——不仅能识别外界的变化，经执行线路能诱发反馈回路，而且响应环境变化的材料； 很灵巧材料——有感知、执行功能，并能响应环境变化，从而改变效能系数的材料。 R•E•Newnham的灵巧材料和高木俊宜的智慧材料概念的共同之处是：材料对环境的响应性。 自l989年以来，先是在日本、美国，尔后是西欧，进而世界各国的材料界均开始研究智慧材料。科学家们研究将必要的仿生(biomiic)功能引入材料，使材料和系统达到更高的层次，成为具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。智慧结构常常把高技术感测器或敏感元件与传统结构材料和功能材料结合在一起，赋予材料崭新的效能，使无生命的材料变得有了“感觉”和“知觉”，能适应环境的变化，不仅能发现问题，而且还能自行解决问题。 由于智慧材料和系统的效能可随环境而变化，其应用前景十分广泛[7]。例如飞机的机翼引入智慧系统后，能响应空气压力和飞行速度而改变其形状；进入太空的灵巧结构上设定了消震系统，能补偿失重，防止金属疲劳；潜水艇能改变形状，消除湍流，使流动的噪声不易被测出而便于隐蔽；金属智慧结构材料能自行检测损伤和抑制裂缝扩充套件，具有自修复功能，确保了结构物的可靠性；高技术汽车中采用了许多灵巧系统，如空气-燃料氧感测器和压电雨滴感测器等，增加了使用功能。其它还有智慧水净化装置可感知而且能除去有害污染物；电致变色灵巧窗可响应气候的变化和人的活动，调节热流和采光；智慧卫生间能分析尿样，作出早期诊断；智慧药物释放体系能响应血糖浓度，释放胰岛素，维持血糖浓度在正常水平。 国外对智慧材料研究与开发的趋势是：把智慧性材料发展为智慧材料系统与结构。这是当前工程学科发展的国际前沿，将给工程材料与结构的发展带来一场革命。国外的城市基础建设中正构思如何应用智慧材料构筑对环境变化能作出灵敏反应的楼层、桥梁和大厦等。这是一个系统综合过程，需将新的特性和功能引入现有的结构中。
美国科学家们正在设计各种方法，试图使桥梁、机翼和其它关键结构具有自己的“神经系统”、“肌肉”和“大脑”，使它们能感觉到即将出现的故障并能自行解决。例如在飞机发生故障之前向飞行员发出警报，或在桥梁出现裂痕时能自动修复。他们的方法之一是，在高效能的复合材料中嵌入细小的光纤材料，由于在复合材料中布满了纵横交错的光纤，它们就能像“神经”那样感受到机翼上受到的不同压力，在极端严重的情况下，光纤会断裂，光传输就会中断，于是发出即将出现事故的警告。 1、 智慧材料的构思[8] 一种新的概念往往是各种不同观点、概念的综合。智慧材料设计的思路与以下几种因素有关：(1)材料开发的历史，结构材料→功能材料→智慧材料。(2)人工智慧计算机的影响，也就是生物计算机的未来模式、学习计算机、三维识别计算机对材料提出的新要求。(3)从材料设计的角度考虑智慧材料的制造。(4)软体功能引入材料。(5)对材料的期望。(6)能量的传递。(7)材料具有时间轴的观点，如寿命预告功能、自修复功能，甚至自学习、自增殖和自净化功能，因外部 *** 时间轴可对应作出积极自变的动态响应，即仿照生物体所具有的功能。例如，智慧人工骨不仅与生物体相容性良好，而且能依据生物体骨的生长、治愈状况而分解，最后消失。 1．1 仿生与智慧材料 智慧材料的效能是组成、结构、形态与环境的函式，它具有环境响应性。生物体的最大特点是对环境的适应，从植物、动物到人类均如此。细胞是生物体的基础，可视为具有感测、处理和执行三种功能的融合材料，因而细胞可作为智慧材料的蓝本。 对于从单纯物质到复杂物质的研究，可以通过建立模型实现。模型使复杂的生物材料得解，从而创造出仿生智慧材料。例如，高分子材料是人工设计的合成材料，在研究时曾借鉴于天然丝的大分子结构，然后合成出了强度更高的尼龙。目前，已根据模拟资讯接受功能蛋白质和执行功能蛋白质，创造出由超微观到巨集观的各种层次的智慧材料。 1．2 智慧材料设计 用现有材料组合，并引入多重功能，特别是软体功能，可以得到智慧材料。随着资讯科学的迅速发展，自动装置(Automaton)不仅用于机器人和计算机这类人工机械，更可用于能条件反射的生物机械。 此自动装置在输入讯号(资讯)时，能依据过去的输入讯号(资讯)产生输出讯号(资讯)。过去输入的资讯则能作为内部状态存贮于系统内。因此，自动装置由输入、内部状态、输出三部分组成。将智慧材料与自动装置类比，两者的概念是相似的。 自动装置M可用以下6个引数描绘： M＝（θ，X，Y，f，g，θ0） 式中θ为内部状态的集；X和Y分别代表输入和输出资讯的集；f表示现在的内部状态因输入资讯转变为下一时间内部状态的状态转变系数；g是现在的内部状态因输入资讯而输出资讯的输出系数；θ0为初期状态的集。
为使材料智慧化，可控制其内部状态θ、状态转变系数f及输出系数g。例如对于陶瓷，其θ、f、g的关系，即是材料结构、组成与功能性的关系。设计材料时应考虑这些引数。若使陶瓷的功能提高至智慧化，需要控制f和g。 一般陶瓷是微小晶粒聚整合的多晶体，常通过新增微量第二组分控制其特性。此第二组分的本体和微晶粒界两者的效能均影响所得材料特性。 实际上，第二组分的离子引入系统时，其自由能(G=H-TS)发生变化，为使材料的自由能(G)最小，有必要控制焓(H)，使熵(S)达最适合的数值。而熵与新增物的分布有关，因此陶瓷的功能性控制可通过优化熵来实现。熵由材料本身的焓调控。故为使陶瓷具有高功能进而达到智慧化的目的，应使材料处于非平衡态、拟平衡态和亚稳定状态。 对于智慧材料而言，材料与资讯概念具有同一性。而某一L符号的平均资讯量Φ与机率P状态的资讯量logP有关，即
此式类同于热力学的熵，但符号相反，故称负熵(negtropy)。因熵为无序性的量度，负熵则是有序性的量度。 1．3 智慧材料的创制方法 基于智慧材料具有感测、处理和执行的功能，因而其创制实际上是将此类软体功能（资讯）引入材料。这类似于身体的资讯处理单元——神经原，可融各种功能于一体（图1（a）），将多种软体功能寓于几奈米到数十奈米厚的不同层次结构（图1（b）），使材料智慧化。此时材料的效能不仅与其组成、结构、形态有关，更是环境的函式。智慧材料的研究与开发涉及金属系、陶瓷系、高分子系和生物系智慧材料和系统。 2、 智慧无机非金属材料 智慧无机非金属材料很多，在此介绍几种较为典型的智慧无机非金属材料。 2．1 智慧陶瓷 2．1．1 氧化锆增韧陶瓷 氧化锆晶体一般有三种晶型： 其中t-ZrO2转化为m-ZrO2相变具有马氏体相变的特征，并且相变伴随有3%～5%的体积膨胀。不加稳定剂的ZrO2陶瓷在烧结温度冷却的过程中，就会由于发生相变而严重开裂。解决的办法是新增离子半径比Zr小的Ca、Mg、Y等金属的氧化物。 氧化锆相变可分为烧成冷却过程中相变和使用过程中相变。造成相变的原因，前者是温度诱导，后者是应力诱导。两类相变的结果都可使陶瓷增韧。增韧机制主要有相变增韧、微裂纹增韧、表面增韧、裂纹弯曲和偏转增韧等[9]。 当ZrO2晶粒尺寸比较大而稳定剂含量比较小时，陶瓷中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中发生相变，相变所伴随的体积膨胀在陶瓷内部产生压应力，并在一些区域形成微裂纹。当主裂纹在这样的材料中扩充套件时，一方面受到上述压应力的作用，裂纹扩充套件受到阻碍；同时由于原有微裂纹的延伸使主裂纹受阻改向，也吸收了裂纹扩充套件的能量，提高了材料的强度和韧性。这就是微裂纹增韧。 由于ZrO2相变温度很高，借助温度变化来设计智慧材料是不可行的，需要研究应力诱导下的相变增韧，应力诱导下的相变增韧在ZrO2增韧陶瓷中是最主要的一种增韧机制。 材料中的t-ZrO2晶粒在烧成后冷却至室温的过程中仍保持四方相形态，当材料受到外应力的作用时，受应力诱导发生相变，由t相转变为m相。由于ZrO2晶粒相变吸收能量而阻碍裂纹的继续扩充套件，从而提高了材料的强度和韧性。相转变发生之处的材料组成一般不均匀，因结晶结构的变化，导热和导电率等效能随之而变，这种变化就是材料受到外应力的讯号，从而实现了材料的自诊断。
对氧化锆材料压裂而产生裂纹，在300℃热处理50h后，因为t相转变为m相过程中产生的体积膨胀补偿了裂纹空隙，可以再弥合，实现了材料的自修复。 对于材料使用中产生的疲劳强度及膨胀状况等，可通过材料的尺寸、声波传播速度、导热和导电率的变化进行在位观测。 2．1．2灵巧陶瓷 灵巧陶瓷是灵巧材料的一种，它能够感知环境的变化,并通过反馈系统作出相应的反应。用若干多层锆钛酸铅(PZT)可制成录影磁头的自动定位跟踪系统，日本利用PZT压电陶瓷块制成了Pachinko游戏机。 录影磁头的自动定位跟踪系统的原理是：在PZT陶瓷双层悬臂弯曲片上，通过布设的电极将其分为位置感受部分和驱动定位部分。位置感受部分即为感测器，感受电极上所获得的电压通过反馈系统施加到定位电极上，使层片发生弯曲，跟踪录影带上的磁迹，见图2。 Pachinko游戏机也应用了类似的原理。 利用灵巧陶瓷制成的灵巧蒙皮，可以降低飞行器和潜水器高速运动时的噪声，防止发生紊流，以提高执行速度，减少红外辐射达到隐形目的。 根据上述原则，完全有可能获得很灵巧材料。这种材料能够感知环境的多方面变化并能在时间和空间两方面调整材料的一种或多种效能引数，取得最优化响应。因此，感测、执行和反馈是灵巧材料工作的关键功能。 压电仿生陶瓷 材料仿生是材料发展的方向之一。日本研究人员正在研究鲸鱼和海豚的尾鳍和飞鸟的鸟翼，希望能研究出象尾鳍和鸟翼那样柔软、能摺叠、又很结实的材料。 图3为模拟鱼类泳泡运动的弯曲应力感测器。感测器中两个金属电极之间有一很小的空气室，PZT压电陶瓷起覆盖泳泡肌肉的作用。因空气室的形状类似于新月，故称为“Moonie”复合物。此压电水声器应用特殊形状的电极，通过改变应力方向，使压电应变常数dh增至极大值。当厚的金属电极因声波而承受静水压力时，一部分纵向应力转变为符号相反的径向和切向应力，使压电常数d3l由负值变为正值，它与d33叠加，使dh值增加。这类复合材料的dh•gh值比纯PZT材料的大250倍。 应用PZT纤维复合材料和“Moonie”型复合物设计开发的执行器元件，可以消除因声波造成的稳流。 2．2 智慧水泥基材料 在现代社会中，水泥作为基础建筑材料应用极为广泛，使水泥基材料智慧化具有良好的应用前景。 智慧水泥基材料包括：应力、应变及损伤自检水泥基材料[10～12]；自测温水泥基材料[13]；自动调节环境溼度的水泥基材料[14]；仿生自愈合水泥基材料[15、16]及仿生自生水泥材料[17]等。 水泥基材料中掺加一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维后，材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。因此，该材料可以监测拉、弯、压等工况及静态和动态载荷作用下材料内部情况。在水泥净浆中（体积）的碳纤维用做感测器，其灵敏度远远高于一般的电阻应变片。 将一定长度的PAN基短切碳纤维掺入水泥净浆中，材料产生了热电效应。这种材料可以对建筑物内部和周围环境温度的变化实时监测。基于该材料的热电效应，还可能利用太阳能和室内外温差为建筑物供电。如果进一步使该材料具有Seebeck效应的逆效应——Peltier效应，那么就可能制得具有制冷制热材料。 在水泥净浆中掺加多孔材料，利用多孔材料吸溼量与温度的关系，能够使材料具有调溼功能。
一些科学家目前在研制一种能自行愈合的混凝土。设想把大量的空心纤维埋入混凝土中，当混凝土开裂时，事先装有“裂纹修补剂”的空心纤维会裂开，释放出粘结修补剂把裂纹牢牢地粘在一起，防止混凝土断裂。这是一种被动智慧材料，即在材科中没有埋入感测器监测裂痕，也没有在材料中埋入电子晶片来“指导”粘接裂开的裂痕。与此原理相同，美国根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试仿生水泥基材料的制备。该材料在使用过程中如果发生损伤，多孔有机纤维回释放高聚物愈合损伤。 美国科学家正在研究一种主动智慧材料，能使桥梁出现问题时自动加固。他们设计的一种方式是：如果桥梁的某些区域性出现问题，桥梁的另一部分就自行加固予以弥补。这一设想在技术上是可行的。随着电脑技术的发展，完全可以制造出极微小的讯号感测器和微电子晶片及计算机把这些感测器、微型计算机晶片埋入桥梁材料中。桥梁材料可以用各种神奇的材料构成，例如用形状记忆材料。埋在桥梁材料中的感测器得到某部分材料出现问题的讯号，计算机就会发出指令，使事先埋入桥梁材料中的微小液演变成固体而自动加固。 3、结语 目前，智慧材料尚处在研究发展阶段，它的发展和社会效应息息相关。飞机失事和重要建筑等结构的损坏，激励着人们对具有自预警、自修复功能的灵巧飞机和材料结构的研究。以材料本身的智慧性开发来满足人们对材料、系统和结构的期望，使材料结构能“刚”“柔”结合，以自适应环境的变化。在未来的研究中，应以以下几个方面为重点。 （1）如何利用飞速发展的资讯科技成果，将软体功能引入材料、系统和结构中； （2）进一步加强探索型理论研究及材料复合智慧化的机理研究，加速发展智慧材料科学； （3）加强应用基础研究。
无机非金属材料是 广义上的包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。无机非金属材料是相对于金属材料而言的。金属材料一般是金属键原子相互作用；无机非金属一般是共价键和离子键原子共同作用的结果。非金属材料的原子组织结构要比金属材料复杂的多。
无机非金属材料指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和矽酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。 无机非金属材料的分类；新型无机非金属材料与传统无机非金属材料节 新型无机非金属材料
材料包括很多种，可以把它们分类： 一、材料的分类和特点：
1．材料可分为：无机非金属材料 传统无机非金属材料 如：水泥、玻璃、陶瓷
新型无机非金属材料 如：高温结构陶瓷、光导纤维
金属材料 如：Fe、Cu、Al、合金等。
高分子材料 如：聚乙烯、聚氯乙烯
新型无机非金属材料特性；①承受高温，强度高。 ②具有光学特性。③具有电学特性。 ④具有生物功能。
新型无机非金属材料很多，现列举几种：压电材料；磁性材料；导体陶瓷；镭射材料，光导纤维；超硬材料（氮化硼）；高温结构陶瓷；生物陶瓷（人造骨头、人造血管）等等
传统无机非金属材料：具有性质稳定，抗腐蚀、耐高温等优点，但质脆，经不起热冲击。 新型无机非金属材料：除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如：强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 几种常见的新型元素非金属材料 1、高温结构陶瓷 (1)结构材料：是指利用其强度、硬度、韧性等机械效能制成的各种材料，如金属单质及合金等。 (2)高温结构陶瓷的效能：高温结构陶瓷既具有传统意义上的陶瓷的优点，又弥补了金属材料的缺点，其优点是：能经受高温、耐氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度较小等。 (3)高温结构陶瓷的品种：已得到广泛使用的有氧化铝陶瓷，氮化矽陶瓷，碳化硼陶瓷等。 (4)普通柴油机是用金属制作的，金属制品在高温时容易损坏，必须有一个水箱进行冷却；这样就会使大量的热散失到空气中而浪费掉。氮化矽陶瓷是一种高温结构陶瓷，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、不易传热等优点，用它做的柴油机不需水冷却，热效率大大提高。 2、光导纤维 光导纤维即光纤，其工作原理是利用光纤材料具有较大的折射率，光可在其中传导而很少损耗的性质，从而可用光纤来传送光学讯号。多条经过处理的光纤绕在一起就成为光缆，光纤主要应用于通讯，具有容量大，抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，防窃听等诸多优点；另外光纤还用于医疗、资讯处理、传输影象、照明等许多方面。
材料化学专业 本专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料化学高阶专门人才。 1．掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识； 2．掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与效能测定等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能； 3．了解相近专业的一般原理和知识； 4．熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策，国内外智慧财产权等方面的法律法规； 5．了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及材料科学与工程产业的发展状况； 6．掌握中外文资料查询、文献检索以及运用现代资讯科技获取相关资讯的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 详细介绍 主干学科：材料科学、化学 主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。 主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周。 修业年限：四年 授予学位：理学或工学学士 相近专业：材料化学 冶金工程 金属材料工程 无机非金属材料工程 高分子材料与工程 材料科学与工程 复合材料与工程 焊接技术与工程 宝石及材料工艺学 粉体 再生资源科学与技术 稀土工程 非织造材料与工程 材料化学专业主要的研究范畴并不是材料的化学性质（，而是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量。比如陶瓷材料在烧结过程中的变化（也就是怎么才能烧出想要的陶瓷）、金属材料在使用过程中的腐蚀现象（怎样防止生锈）、冶金过程中条件的控制对产品的影响（怎么才能炼出优质钢材）等等。材料性质的测量也不同于材料物理专业的方法。材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门，但是在现实生产中，对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。
无机非金属是其中的一个方向 这应该不是工科的，所以感觉不如材料科学与工程好。理科学生进工厂还是比较难吧，中国的现状就是理科不如工科
玻璃，水泥，陶瓷