生物富集

2024-09-10

生物富集(通用10篇)

生物富集 篇1

植物-微生物联合修复技术主要是利用微生物强化植物富集重金属的作用来提高土壤中重金属的植物修复效率, 达到彻底土壤的目的。该技术应用的微生物主要是根际促生菌和菌根真菌, 本文主要是论述根际促生菌和菌根真菌强化植物富集重金属的机理。

1 根际促生菌强化植物富集重金属的机理

1.1 根际促生菌能够促进植物的生长

根际促生菌协助植物获得充足的营养元素, 保证植物正常生长;合成生长素等植物生长调节剂, 促进植物生长;抑制乙烯的合成, 利于植物成活;抑制病原微生物的生长, 提高植物抗病能力[1]。

1.2 根际促生菌调节植物适应环境

根际促生菌通过产生抗生素、分泌铁载体等方式抑制病虫害对植物的不良影响, 调节植物对重金属胁迫环境的适应[2]。

1.3 根际促生菌对重金属具有耐性和抗性

在重金属污染土壤中, 细菌体内通过荚膜/生物膜保护、细胞壁被动吸附、液泡隔离等形式来抵抗重金属胁迫环境[3]。同时, 重金属胁迫环境促进根际促生菌分泌胞外高聚体等物质, 直接与重金属螯合发生沉淀或胞外络合而减少重金属的毒性。

1.4 根际促生菌具有解毒作用

在重金属胁迫下, 某些根际细菌对较高浓度重金属具有一定的耐受性, 同时, 通过吸收作用、氧化环氧作用、淋滤作用等改变金属离子在环境中的存在形式缓解重金属对植物的毒害[4], 从而在重金属污染土壤上存活生长。

1.5 根际促生菌影响重金属的生物有效性

根际促生菌通过分泌有机酸、铁载体、生物表面活性剂、胞外聚合物活化金属元素, 使固定态转化为植物可吸收态, 也可分泌出有机物质、质子、酶等增强土壤中重金属的可溶解性, 从而大大促进植物对重金属的吸收和积累。

2 菌根真菌强化植物富集重金属的机理

2.1 形成物理性防御体系

菌根真菌菌丝体外表面对重金属具有很强的吸附作用, 限制重金属进入菌丝;菌根真菌菌细胞壁及原生质膜组分如黑色素、几丁质、纤维素及其衍生物均能与重金属结合, 把重金属固定在根内或根外菌丝细胞壁和原生质膜中减缓重金属的危害;真菌组织内的聚磷酸、有机酸和真菌细胞壁分泌的粘液等均能结合过量的重金属元素, 起到解毒作用。

2.2 调控植物的生理代谢活动

菌根真菌菌丝体相互交错形成庞大的菌丝网, 扩大了根系对营养元素和水分的吸收范围;真菌侵染使根系细胞壁木质化、细胞层数增多, 阻碍重金属进入根系;真菌影响宿主植物根际土壤的p H、氧化还原电位 (Eh) 、根系分泌物、根际微生物群落结构等, 影响重金属的生物有效性, 增强宿主植物对重金属的吸收。

2.3 产生生化拮抗物质

菌根真菌的菌丝能够产生多胺、有机酸、球囊霉素等物质, 与重金属发生络合反应。同时, 菌根通过影响宿主植物体内酶的活性, 启动抗氧化系统。

2.4 调控基因表达

在重金属胁迫条件下, 菌根调节宿主植物体内重金属吸收相关基因的表达, 影响宿主对重金属的耐性、吸收、运输、迁移或积累。

参考文献

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生物富集 篇2

人工神经网络和多元回归法预测有机物的生物富集因子

计算了122种非离子性有机物的电性拓扑状态指数En.基于取代基及共轭母体的特征,定义一种新的分子参数--共轭参数B,它们对有机物呈现出良好的.结构选择性.将它们与122种非离子性有机物的生物富集因子(lgBCF)拟合,建立令人满意的数学模型:lgBCF=-0.076+1.006B+0.077E38+0.274 E9+0.11189(n′=122,R=0.966,F=408.35,S=0.401).通过Jackknife法检验该模型具有总体稳健性,并能较准确估算与预测有机物的生物富集因子.依此4个结构参数作为神经网络输入层结点,采用4:10:1的网络结构,利用BP算法得到一个良好模型,其相关系数R和标准偏差S分别为0.990和0.216,证明该电性拓扑状态指数与共轭参数对于有机物的生物富集因子的预测有效.

作 者:冯长君 杨伟华 沐来龙 FENG Changjun YANG Weihua MU Lailong 作者单位:徐州师范大学 化学化工学院,江苏 徐州,221116刊 名:武汉大学学报(理学版) ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年,卷(期):53(6)分类号:O625.13关键词:非离子性有机物 生物富集因子 电性拓扑状态指数 共轭参数 多元线性回归 人工神经网络 定量构效关系

生物富集 篇3

关键词:壳寡糖;水溶性低分子量壳聚糖;微藻;絮凝富集

中图分类号: S968.4 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2014)03-0190-02

海洋、江河、湖泊中数量庞大的微藻是重要的生态类群,参与地球的碳氧循环,一些微藻富含大量的蛋白质、不饱和脂肪酸以及矿物质,被广泛应用于水产养殖业、功能食品开发等领域[1]。微藻个体大小从几微米到几十微米不等,通过吸收水中的无机盐进行大量繁殖。有研究表明,微藻的采收成本占其养殖成本的20%~30%[2]。电场絮凝、超声波等物理方法以及游离阳离子等化学方法被广泛用于微藻采收的预处理[3]。受场地及设备条件限制,研究人员开始把目光转向高分子聚合物。壳聚糖(chitooligosaccharde,COS)作为重要的直链高分子聚合物,据有电中和絮凝与吸附絮凝的双重作用[4]。但因其水不(低)溶性,限制了其在微藻生产中的大规模应用[5]。本研究在不同pH值条件下,研究壳聚糖衍生物对微藻富集的影响,旨在为开发利用微藻资源提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 壳寡糖 参照杨宇民等的方法[5]制备壳寡糖。壳聚糖脱乙酰度90.5%,购自江苏省南通市兴成生化厂。称取 20 g 壳聚糖放入1 L三颈瓶中,加入400 mL 2%双氧水溶液,40~50 ℃下搅拌反应2 h,反应停止后在布氏漏斗上抽滤;将滤液在旋转蒸发仪上减压蒸馏,浓缩到一定程度后,加入3倍体积的95%乙醇,析出白色沉淀,过滤;将沉淀用尽可能少的水溶解,再加入3倍体积的95%乙醇,过滤。重复操作3次,将沉淀用红外线快速干燥器烘干,放入真空干燥器中干燥保存。

1.1.2 水溶性低分子量壳聚糖(water soluble low molecular weight chitosan,WSLC) 参照杨宇民等的方法[5]制备水溶性低分子量壳聚糖。将10 g壳聚糖与60 mL 20%磷酸放入三颈瓶中,控制温度为80~90 ℃,搅拌反应2 h后,加入乙醇 50 mL,搅拌回流2 h,过滤。用无水乙醇洗涤滤饼3次,烘干,得白色粉末,溶于水。

1.2 方法

1.2.1 微藻培养 绿色巴夫藻(Pavlova viridis Tseng,Chen et Zhang)、小球藻(Chloreiia spp.)取自江苏省海洋水产研究所。参照陈明耀的方法[6]配制培养基。

1.2.2 沉降处理 将藻液稀释至适宜浓度,取500 mL 藻液置于800 mL 烧杯中,置于搅拌器下,加一定体积的100 mg/L壳聚糖衍生物母液,以250 r/min搅拌1 min,再加入一定体积的5 mol/L HCl或5 mol/L NaOH调节溶液pH值,继续搅拌 1 min,再以50 r/min 慢速搅拌10 min,静置沉淀0.5 h,于烧杯底部上方约1/3处取样。

2 结果与分析

2.1 不同浓度壳聚糖衍生物对绿色巴夫藻、小球藻絮凝富集的影响

控制绿色巴夫藻与小球藻培养液中壳聚糖衍生物COS、WSLC浓度分别为0、10、20、30、40、50 mg/L,以50 r/min 慢速搅拌10 min,静置沉淀0.5 h后,于烧杯底部上方约1/3处取样进行密度测定。当COS浓度分别为0、10、20、30、40、50 mg/L时,绿色巴夫藻的密度分别为2.7×105、3.6×105、28.9×105、58.3×105、385.2×105、413.3×105个/mL,小球藻的密度分别为3.2×105、6.3×105、41.3×105、278.4×105、625.5×105、879.7×105个/mL(图1)。当WSLC浓度分别为0、10、20、30、40、50 mg/L时,绿色巴夫藻密度分别为4.1×105、7.2×105、47.6×105、63.3×105、318.1×105、598.0×105个/mL,小球藻的密度分别为6.9×105、17.2×105、48.1×105、189.2×105、560.4×105、743.4×105个/mL(图2)。由此可知,当COS、WSLC浓度大于30 mg/L时,对绿色巴夫藻、小球藻均有明显的促沉降效果,并呈现出浓度依赖性。

2.2 不同pH值条件下COS对绿色巴夫藻、小球藻絮凝富集的影响

控制培养液中COS的浓度为40 mg/L,用5 mol/L HCl或

5 mol/L NaOH调节培养液使pH值分别为5、6、7、8、9。当培养液pH值分别为5、6、7、8、9时,绿色巴夫藻的密度分别为789×105、218.3×105、412.6×105、627.4×105、1 125.5×105个/mL,小球藻的密度分别为155.2×105、283.8×105、397.6×105、750.7×105、992.2×105个/mL(图3)。由此可知,pH值大于7的碱性COS溶液有利于微藻的沉降。

2.3 不同pH值条件下WSLC对绿色巴夫藻、小球藻絮凝富集的影响

控制培养液中WSLC浓度为40 mg/L,用5 mol/L HCl或5 mol/L NaOH调节培养液pH值分别为5、6、7、8、9。结果表明,当培养液pH值分别为5、6、7、8、9时,绿色巴夫藻的密度分别为101.3×105、356.4×105、398.5×105、799.5×105、912.2×105个/mL,小球藻的密度分别为93.2×105、145.7×105、420.0×105、544.7×105、721.1×105个/mL(图4)。由此可知,pH值大于7的碱性WSLC溶液促进微藻的絮凝富集。

nlc202309022338

3 结论与讨论

本研究制备了壳聚糖的2种衍生物COS、WSLC,并且探讨了其在不同pH值条件下对绿色巴夫藻、小球藻絮凝富集的影响。结果表明,壳聚糖的水溶性降解产物对微藻具有絮凝富集效果,当浓度超过30 mg/L时,絮凝富集效果更为明显。研究表明,壳聚糖通过电中和、吸附和高分子的网捕效应发挥对微藻的絮凝富集作用,COS、WSLC聚合度不同,但有相似的沉降效果,电中和、吸附可能是微藻絮凝富集的主要原因[4]。pH值可以影响壳聚糖的富集效果。有学者认为,酸性条件可以促进壳聚糖对微藻的絮凝[7]。赵培等认为,碱性条件有利于微藻的絮凝沉降[8]。这可能是由于碱性条件可以促进大分子构象的改变,或是中和了微藻细胞表面的负电荷。本研究表明,壳聚糖的水溶性降解产物COS、WSLC在pH值大于7的培养液中能够促进微藻的絮凝。壳聚糖的降解产物安全无毒,与传统无机盐类相比,不会对藻类本身及后续产业带来影响,因此被认为是环境友好、安全健康的微藻絮凝剂。壳聚糖及其降解产物来源广泛、生产加工及基团结构改性方便,尤其是水溶性降解产物,还能增强动物机体的免疫功能。因此,作为微藻采收的预处理剂应用前景广阔。

参考文献:

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生物富集 篇4

按照《2014 年国家捕捞水产品质量安全监测计划》和《2015 年国家捕捞水产品质量安全监测计划》对辽宁海域的多种海洋捕捞水产品进行了检测。方法采用按照GB18406.4-2001《农产品安全质量无公害水产品安全要求》中要求, 水产品新鲜样品无机砷检测方法按照GB/T5009.11-2003《食品中总砷及无机砷的测定》第一法氢化物原子荧光光度法。生物富集作用又叫生物浓缩, 是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累, 使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。本文根据2014 年和2015 年的检测数据研究了海洋捕捞水产品对无机砷的生物富集现象。

1 方法检测

1.1 样品采集

样品采用码头渔船直接采集方法。抽检范围覆盖了辽宁沿海辖区内主要的捕捞海区:辽东湾西北部、辽东湾辽河口和黄海北部。2014 全年监测的海捕水产品分布在辽宁沿海的锦州市、营口市、丹东市和绥中县的梭鱼、鲅鱼、鲐鱼、鮟鱇、小黄鱼、鲻鱼、鲳鱼、玉筋鱼、对虾和鹰爪虾10个品种100 个样品。2015 全年监测的海捕水产品分布在辽宁沿海的锦州市、营口市、丹东市和葫芦岛市的梭鱼、鲅鱼、鲐鱼、鮟鱇、小黄鱼、玉筋鱼、对虾、鹰爪虾、虾咕和梭子蟹10 个品种94 个样品。

1.2 分析方法

按照GB/T 5009.11-2003《食品中总砷及无机砷的测定》第一法氢化物原子荧光光度法检测样品, 仪器为北京吉天AFS-9120。

2 检测结果分析

抽检范围覆盖了辽宁沿海辖区内主要的捕捞海区:辽东湾西北部 (锦州地区、绥中地区、葫芦岛兴城地区) 、辽东湾辽河口 (营口地区) 和黄海北部 (丹东地区) 。2015 年各地区样品总数都达到22%以上, 相比于2014 年各地区样品量有的占30%有的占10%不均一的情况, 做到了在各地区的样品总数比例更均衡。 (见图1- 图3) 。

2015 年也尽力做到在各地区采集的样品种类均衡, 比如2014 年绥中地区仅采集到海洋鱼类, 2015 年在替代绥中的葫芦岛地区补充采集了梭子蟹、虾蛄和对虾3 种甲壳类动物, (见图4- 图7) 。但是鹰爪虾的采集地点由2014年的锦州、营口、丹东3 个地区减少到2015 年的丹东1 个地区, 这是因为采集海洋捕捞样品受到天气气候、渔船大小、海上风向风速等许多因素的影响, 使得采集样品无法做到十分均衡。

2014 年捕捞水产品10 个品种 (8 种海水鱼, 2 种海水虾) , 100 个样品, 其中9 个鹰爪虾样品中有5 个样品检测到了痕量无机砷, 范围在0.04~0.1 mg/kg, 占2014 年总样品量的5%, 占甲壳类动物38%。2015 年海鱼减少到6 种, 甲壳类动物在鹰爪虾和对虾的基础上增加了梭子蟹和虾咕, 共10 个品种94 个样品, 检测到虾咕、梭子蟹、对虾和小黄鱼含有痕量无机砷, 范围在0.04~0.1 mg/kg, 占2015年总样品量的16%, 占甲壳类动物样品量40%, 鹰爪虾、虾咕和梭子蟹检测到微量无机砷, 范围在0.1~0.2 mg/kg, 占2015 年总样品量的19%, 占甲壳类动物样品量60% (见表1) 。2014 年只有一个地区采集到的鹰爪虾检测到了痕量无机砷, 而2015 年在五个地区采到的所有鹰爪虾、梭子蟹和虾咕都检测到了痕量或微量的无机砷, 检测数据显示海洋捕捞水产品对无机砷的富集随时间变化呈上升趋势, 其中甲壳类动物对无机砷富集能力强于海水鱼类, 而某地区的小黄鱼样品也有一半样品检测到了痕量无机砷 (范围在0.04~0.1 mg/kg) , 说明小型鱼对无机砷富集能力强于大型鱼。按照GB 2762-2012《食品安全国家标准食品污染物限量》, 鱼类样品无机砷含量不能超出0.1 mg/kg、甲壳类动物无机砷含量不能超出0.5 mg/kg, 因此两年内检测到的所有样品都是合格样品。海洋水产品的无机砷来自于他所生活的环境, 辽宁周围海域海洋捕捞水产品对无机砷生物富集的逐年增加, 说明辽宁周围海域中无机砷或者说砷元素是逐年增加的, 此现象与船舶油污污染、工业废水污染、人们生活垃圾污染等不无联系。

3 结语

通过连续两年对辽宁周围海域5 个地区12 个种类共194 个捕捞水产品进行重金属无机砷的检测, 分析结果发现所有检测样品的无机砷含量都不超出GB 2762-2012《食品安全国家标准食品污染物限量》规定, 但捕捞水产品对无机砷的富集作用随时间变化呈上升趋势, 尤其是甲壳类。说明甲壳类水产品对无机砷的生物富集作用较鱼类强, 而且小型海水鱼富集能力强于大型海水鱼。海洋捕捞水产品对无机砷的富集, 仅仅是国家对海洋环境监测诸多项目中的一个项目中的1 个指标, 但他从侧面反映出海洋环境的现状和趋势, 同时警示人们对海洋不要做过度的开采和开发, 要保护海洋保护环境才能保护人类自己。

摘要:辽宁省质检局连续两年对辽宁周围海域5个地区12个种类共194个捕捞水产品进行了7项检测。针对重金属无机砷的检测结果进行分析研究, 发现所有检测样品的无机砷含量都不超出GB 2762-2012《食品安全国家标准食品污染物限量》规定, 但无机砷的生物富集呈现上升趋势, 尤其是甲壳类。说明甲壳类水产品对无机砷的生物富集作用较鱼类强。

关键词:捕捞水产品,无机砷,生物富集

参考文献

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藻类肝毒素的富集提取与分离 篇5

藻类肝毒素的富集提取与分离

采用固相萃取(SPE)和高效液相色谱法(HPLC)对蓝绿藻肝毒素进行富集与分离.以悦目颤藻为研究对象,选择最佳方式破坏其细胞,使其释放出细胞内肝毒素,对肝毒素进行SPE富集提取.用反相HPLC技术,以C18柱作分离柱,32%乙腈-水(含0.01 mol/L乙酸铵)为流动相,达到了对藻类肝毒素的良好分离.

作 者:苑宝玲 曲久辉 作者单位:中国科学院生态环境研究中心刊 名:分析化学 ISTIC SCI PKU英文刊名:CHINESE JOURNAL OF ANALYTICAL CHEMISTRY年,卷(期):200129(12)分类号:O65关键词:悦目颤藻 藻类肝毒素 固相萃取 高效液相色谱

钯分离富集方法研究进展 篇6

目前国内外钯的分离富集方法主要有液-液萃取法、还原法、水解法、吸附法、分子识别法、沉淀法、离子交换法、固相萃取法、液膜法、置换法。其中液-液萃取法、沉淀法、金属置换法是3种传统的分离富集方法,而其他的方法是不断发展起来的新技术。

1 溶剂萃取法

溶剂萃取是一种适用于从低品位资源中回收贵金属的方法,因为溶剂萃取具有高选择性及提取出的贵金属纯度高等特点。此外,利用逐级萃取技术能更有效的提取贵金属[7]。溶剂萃取过程的成功主要取决于选择合适的萃取剂。溶剂萃取在过去数十年受到限制,但是现在人们合成新的试剂及其他方法,得以克服[8,9,10,11]。溶剂萃取主要包括有机溶液液-液萃取及双水相萃取。

目前有许多不同的萃取剂被研究出来,主要包括:硫醚类和亚砜类试剂[12,13,14,15]、8-羟基喹啉烷基衍生物[16]、羟基肟和酮肟类试剂[17,18,19,20,21,22],疏水性胺和季铵盐类试剂[23,24,25,26,27,28]、有机磷萃取剂和吡啶甲酰胺类试剂[29,30,31,32,33,34,35]。有机溶剂液-液萃取钯已经成熟的应用于工业生产,硫醚类试剂、亚砜类试剂、肟类萃取剂、磷类、胺类等萃取剂已成功的用于从贵金属溶液中选择性的萃取分离钯。国际镍公司(Inco)Acton精炼厂及英国Roystonde的MatheyRusterburg精炼厂已分别将TBP(磷酸三丁酯)、TOA(三辛胺)萃取分离铂应用于生产、N235已被昆明贵金属研究所及金川集团公司用于分离铂,华南理工大学和金川公司对石油亚砜(PSO)萃取铂、钯做了大量实验。氨基羧酸被南非Lonrho精炼厂应用于共萃分离铂钯。我国还将DBC(丁二酸二丁酯)、S201、N2353种萃取剂结合起来形成了铂钯与贱金属分离的工艺[7]。近几年也有大量的新型萃取剂被合成,并应用于铂、钯的分离。但溶剂萃取存在富集倍数低、相分离速度慢、容易乳化、有机溶剂耗费大量、污染环境等缺点,需要不断努力找到更新更好的萃取剂及萃取体系。

双水相萃取法是目前一种新型的萃取方法。此法操作简便、分析成本低,是一种污染小、适用方便的分离金属离子的方法。双水相萃取法是近年来报道较多的方法之一。目前报道的双水相体系主要有温度诱导、盐-离子液体、盐-表面活性剂、亲和双水相体系等。高云涛等[36]研究了在Na Cl存在下,丙醇-碘化钾体系分离铂钯的行为。研究了在Na Cl存在下,氯化亚锡-罗丹明B-水体系萃取分离钯[37]。马万山等人[38,39,40,41,42,43]在这方面也做了大量工作,他们研究了在硫酸铵存在下十六烷基三甲基溴化铵-碘化钾体系浮选分离铂,四丁基溴化铵-溴化钾体系浮选分离钯,四丁基溴化铵-碘化钾水体系浮选分离钯,硫酸铵存在下乙醇-碘化钾体系浮选分离铂,氯化钠存在下正丙醇-硫氰酸铵体系萃取分离钯。硝酸钠存在下硫氰酸铵-十六烷基三甲基溴化铵体系萃取钯。这些萃取体系都在一定的酸度范围内,大量贱金属离子不被萃取或是萃取率很低,从而实现了与贵金属铂或钯与一些贱金属的分离。

2 沉淀法

沉淀法是在预分离的组分溶液中加入某种过量的沉淀剂,使欲分离的组分形成难溶化合物与其他的组分达到分离的方法。由于形成的难溶化合物具有一定的溶解度,所以此法适用于微量及常量组分的分离。根据采用的沉淀剂种类不同,又可分为无机沉淀法和有机沉淀法。目前主要的沉淀法有:硫化物沉淀法、硫脲沉淀法、黄药沉淀法、丁二酮肟沉淀法、氯化铵沉淀法等[3]。

3 离子交换法

离子交换法是一种应用于贵金属富集分离最普遍的方法。离子交换技术已经成功的应用于工业,饮用水和污水处理领域。已经有一些离子交换树脂在Pd、Pt、Au、Rh、Ir分离中取得了很好的效果,其应用主要是基于各种标准和市售的选择性离子交换树脂[44,45,46,47]。离子交换树脂是一种不溶性聚合物或高分子与固定离子或活性离子基团的物质,生产合成离子交换剂的过程中活性基团与其合成一体,并能进行离子交换反应[48,49,50,51]。

4 金属置换法

目前金属置换法主要有锌镁粉置换法、铜置换法。锌镁粉置换法在置换过程中锌镁粉会被溶液中的酸及溶出的氧消耗,所以此法适合在低酸度下进行。铜置换过程中,铜不与酸及负电性金属Fe、Ni、Co等反应,因此适用于组成复杂及高酸度的溶液中置换出贵金属。赵飞等人[52]将炉灰、酸泥经过灰化、酸浸提等处理,应用锌置换出铂钯,再用氯化铵法分离提纯铂、钯。研究出一种从炉灰中回收铂、钯的方法。陈景[53]研究了铜在不同盐酸浓度下置换钯,发现盐酸浓度在0.01~0.1 mol·L-1时,置换反应速度快,而盐酸浓度为3~5 mol·L-1时,反应速率变慢。郑若锋[54]先将费炭焙烧,HCl和Na Cl O3浸提出Au、Pt、Pd,Fe Cl2·6H2O还原出海绵金,然后用锌粉置换出Pt、Pd。胡建辉[55]从提金后的溶液中,先将铋水解沉淀,除去铋,再用锌锭置换出铂钯。

5 吸附法

吸附法是选择具有特殊吸附能力的吸附剂,吸附某些分子或离子已达到分离目的的方法。目前吸附铂钯的方法主要的有活性炭吸附法[56,57]、泡沫塑料吸附法[58,59]、植物体及生物吸附法[60,61,62,63]、载体泡沫塑料法[7]等。近几年对生物吸附法及载体泡沫法研究较多。由于微生物吸附资源丰富及价格低廉,是未来具有发展潜力的一种吸附方法。

6 分子识别法

分子识别技术(MRT)是美国IBC高新技术公司和Brigham Young大学共同发明的。分子识别技术就是合成出一个对某一种金属具有强亲和力而对其他金属无亲和力的分子,利用其与预分离的组分反应,达到分离的一种技术。目前的技术主要是将合成的分子识别配体键和到载体上,而分子识别配体保持原来的性质,用于分离贵贱金属。目前已制备出一系列Superling材料[7]。如美国Cascade精炼厂利用Superling2和南非Impala Spring精炼厂已将分子识别技术富集分离钯应用于生产中。此方法具有选择性高、成本低、负载容量大等特点,特别适用于我国贵金属含量低、资源少的特点,是我国值得关注及发展的一种新兴技术。

7 液膜法

液膜法是结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点,将萃取与反萃技术结合为一体的分离方法,表明是一种最有可能取代溶剂萃取的方法[64,65]。当利用液膜技术分离不同种类的金属时不仅依靠于热力学而且基于动力学,基于热力学和动力学使其具有高选择性、快速等特点,是一种新型的萃取技术。在液膜法之间,平板支撑液膜技术、中空纤维液膜技术和卷绕式单项槽的重要性导致了液膜技术应用于从液相溶液中分离和回收金属元素。但是,由于膜没有足够的稳定性,液膜技术大规模使用仍然受到限制[66,67]。液膜法主要分为三类[67,68,69,70,71,72,73,74]:

a整体液膜法;b乳化液膜法;c支撑液膜法。王靖芳[67,68,69,70,71]等人分别研究了叔胺N7301为流动载体利用液膜法分离提取钯,使96%的钯迁移到相内被提取,从而达到与铜、镍、镉、铅、铁等离子分离。研究了N530为载乳状液膜提取钯并研究了其迁移机理,找到了萃取最佳条件。钯的萃取率为98%以上,迁移机理为同向迁移,迁移反应为阴离子交换反应。Clàudia Fontàs等人研究了Pd(Ⅱ)与Cl-与SCN-生成Pd[(SCN)3Cl]2-迁移至Cyanex 471中被提取。

8 固相萃取法

固相萃取(Solid Phase Extraction,简称SPE)就是利用吸附材料与目标分析物间的相互作用,将目标分析物吸附在吸附材料上,使目标物与样品中其他物质分离,接着用洗脱剂洗脱,从而达到分离、富集和纯化目标物的目的,实质上就是一种柱色谱分离或富集的过程。

固相萃取技术选择固相萃取材料是一个关键因素。目前应用最广的是反相固相萃取,萃取材料大量使用的是烷基键和硅胶,现在市场上出现的反相固相萃取材料主要有:C2、C4、C18、C22、MCI-GEL[76]。

固相萃取技术是近几年来报道很多的一种萃取技术,在农残检测、药物分析、环境分析、金属测定等方面得到广泛的应用[77]。而用于无机金属元素报道相对较少,近几年来许多学者[78,79,80,81]在这方面做了大量研究,将无机金属元素与有机试剂反应,生成具有一定疏水性的有机金属配合物,使其保留在反相固相材料上,达到金属元素的分离与富集,应用于提取贵金属及其测试一些金属元素,取得了很好的效果。一些亚砜型、硫脲型树脂被合成,将含有金属离子的溶液通过填有树脂的小柱,金属离子与亚砜、硫脲形成络合物被吸附,然后将其洗脱下来,达到目标产物与干扰物的分离[82,83,84,85]。

9 结语

从近年来的方法来看,传统的富集分离方法(如溶剂萃取法,沉淀法)仍在钯的分离富集中发挥重要的作用,并得到不断改进与发展,新的方法(如吸附法、固相萃取技术)经过开发研究,已成为钯的富集分离的新工艺方法,离子交换富集分离法,也有一些已经应用于工业。可以相信,随着新技术、新方法的出现,一些新的自动化、智能化的技术将会得到广泛应用。

摘要:综述了近几年来分离富集钯的主要方法,包括液-液萃取法、吸附法、分子识别法、沉淀法、离子交换法、固相萃取法、液膜法、置换法等。并对一些新的方法做了评述。

水稻重金属富集规律研究 篇7

1 水稻重金属富集概述

1.1 水稻重金属富集来源

水稻籽实中的重金属主要来源于土壤、灌溉水、大气、收割、翻晒和加工设备等,其中最主要是土壤和灌溉水。在一定范围内,水稻籽实中重金属的含量与土壤中重金属的含量呈正相关。当土壤中重金属浓度很高时,会影响水稻根系的正常生理功能,引起细胞损害,导致重金属向地上部的转移受阻。陈怀满等对人工污染土壤、尾矿砂、污泥等3种类型的土壤重金属迁移规律以及水稻在这3种土壤上的重金属富集进行了调查分析,发现富集顺序是人工污染土壤>尾矿砂>污泥>尾矿砂+污泥,说明不同来源的重金属进入土壤后对植物生长的影响有所不同,其中,以人工污染土壤对水稻的影响最大[2]。

1.2 土壤重金属的种类

土壤重金属污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As等重金属元素引起的土壤污染。长期以来,由于对土壤污染的危害缺乏足够的认识,造成土壤污染日益加重,近年来针对土壤重金属污染和由此带来的土壤安全和作物的健康问题,国内外学者进行了大量深入的研究,提出了一系列土壤重金属污染评价的相关标准、手段和方法[3]。

1.3 土壤重金属富集的基质

农作物包括粮食作物、经济作物(油料作物、蔬菜作物、嗜好作物)、饲料作物,药用作物等。农作物中重金属含量是表征其质量的重要指标。

2 水稻重金属富集规律

2.1 不同品种水稻对重金属富集规律

在相同条件下,不同的水稻品种由于其内部构造不同,对重金属富集存在显著差异。蒋彬等通过研究发现,水稻籽实吸收重金属存在基因型差异,他们将来自于全国不同地区的239份样品种植在同一地区,发现各品种Pb、As含量存在极显著基因型差异,并筛选出了一系列低铅、低镉、低砷的品种。王凯荣等的研究表明杂交晚稻比常规稻对Pb,Cd的富集能力强[4]。吴启堂等也得到类似的结果,认为高产品种重金属含量高,低产品种重金属含量低,因此给高产品种的育种提出了很大的挑战[5]。谭周镃通过对8个早稻品种和10个晚稻品种累积重金属的实验,发现不同品种对重金属吸收有显著差异,筛选出了对重金属较为钝感的湘早籼19号和晚稻V46,以及对重金属较为敏感的潭早籼1号和师大1911[6]。

2.2 水稻不同部位重金属富集规律

除了不同品种的水稻在重金属富集上存在差异,重金属在水稻植株内部也存在显著差异。一般来说,重金属在水稻植株内的分布规律是在新陈代谢旺盛的器官累积量较大,而在营养器官中累积量小。通过研究发现,重金属在同一品种水稻内部的富集含量有以下规律,即:根部>根茎部>主茎>穗>籽实>叶部。而在水稻籽实各形态结构中重金属的浓度分布也极不均匀,胚中浓度显著高于胚乳,皮层和颖壳中重金属浓度也较高,但是从单位籽实中的重金属总量分布看,胚乳中重金属含量占绝对优势。不同重金属在水稻籽实各形态结构的浓度顺序也不一样,Cd是皮层>胚>胚乳>颖壳;Cu和Pb是胚>皮层>胚乳>颖壳[7]。

3 水稻对不同重金属的富集规律

3.1 水稻对Cd的富集

从表1可知,水稻根系对土壤Cd的富集系数为1.12±0.97,茎叶对根锡的富集系数为0.18±0.05。水稻糙米Cd含量在0.03~1.01 mg·k-1之间。糙米对茎叶Cd的富集系数为1.40±1.29,远高于茎叶对根系Cd的富集系数。上述结果表明,在土壤→根系、根系→茎叶、茎叶→糙米这几个部分之间,Cd从根系向茎叶的迁移最困难,从茎叶向糙米的迁移最容易。糙米对土壤Cd的富集系数为0.25±0.31。糙米对土壤Cd的富集系数的变异很大,可见即使是在性质很相近的田块上,同一种作物(水稻)对土壤Cd的富集能力也有很大差异。这种差异可能是由于水稻的品种、成熟程度以及生长状况不同。

注:某元素富集系数=该元素在某一部位(土壤、根、茎叶或糙米)浓度/该元素在另一部位浓度,如:Cd根/土=Cd在根中浓度/Cd在土中浓度。

3.2 水稻对Pb的富集

水稻根系对土壤Pb的富集系数为0.97±0.86,茎叶对根系Pb的富集系数为0.04±0.04。糙米对茎叶Pb的富集系数在0.02±0.02。上述结果表明,在土壤→根系、根系→茎叶、茎叶→糙米这几个部分之间,Pb在各部分的迁移能力逐渐降低,但从根系到茎叶、从茎叶到糙米,Pb的迁移系数是相近的,在同一个数量级。糙米对土壤Pb的富集系数为0.000 6±0.000 5,与文献报道的数值相近或更低。

3.3 水稻对Zn的富集

水稻根系对土壤Zn的富集系数为2.08±0.76,茎叶对根系Zn的富集系数为0.27±0.10。糙米对茎叶Zn的富集系数为3.39±0.15。比较各部分的迁移系数可见,根系→茎叶和茎叶→糙米的Zn的富集系数相近,明显低于土壤→根系Zn的富集系数,这表明水稻从土壤中吸收Zn比较容易,但Zn从根系向上迁移则较难[8]。

3.4 水稻对Cu的富集

水稻根系对土壤Cu的富集系数为1.00±1.12,茎叶对根系Cu的富集系数为0.30±0.17。籽粒对茎叶Cu的富集系数0.68±0.29。比较不同部位富集系数可见,根/土对土壤Cu的富集系数较高,茎叶对根Cu的富集系数最低。这说明在土壤Cu向糙米迁移的途径中,根系到茎叶是迁移的限制部位。糙米对土壤Cu的富集系数为0.11±0.05,对土壤Cu的富集系数低于Cd,略低于Zn。

糙米对土壤中各元素的平均富集系数依次为Cd(0.25)>Zn(0.18)>Cu(0.11)>Pb(0.000 6),其中对Cd、Zn、Cu的富集系数在同一个数量级而对铅的富集系数则比其它3个元素低3个数量级。

不同元素在土壤一根系一茎叶一糙米各部位间的迁移能力不同。Cd和Cu从根系向茎叶的迁移最困难;从土壤到糙米,Pb的迁移能力逐渐降低;土壤Zn比较容易进入水稻根系,但从根系向地上部迁移比较难。

4 结语

水稻累积富集重金属的现象主要取决于两个方面:一是水稻自身的因素,如根冠比较大、分孽较旺盛的品种;二是环境因素,即土壤、空气、水等。这些因素决定了重金属在水稻中的含量、种类、存在形式,以及水稻对重金属的富集能力和富集途径。所以,根据水稻的特性,科学处理好各种栽培条件,通过生物的、物理的、或化学的途径控制水稻中重金属的含量,减少重金属在生态系统中的传递,避免一些重金属对食用或饲用者的伤害。具体可以从以下几个方面着手:

(1)通过向土壤中添加调控物质来改变重金属的化学活性,可以抑制水稻对重金属的吸收。

(2)加强对水稻重金属富集检测技术的实验研究,开发出一套技术成熟,结果可靠的检测方法。这是深入进行该领域研究的前提条件。

(3)广泛收集耐、抗重金属污染的水稻种质或基因材料,弄清遗传特征与遗传规律,加强培育耐、抗、低吸收或少富集的水稻品种的能力。

(4)提高多学科技术渗透与交流协作能力,重点开展控制水稻重金属富集污染应对措施,做到科技兴农,惠及三农。

参考文献

[1]何振立.污染及有益元素的土壤化学平衡[M].北京:中国环境科学出版社,1998.

[2]陈怀满,郑春荣,王慎强,等.不同来源重金属污染的上壤对水稻的影响[J].农村生态环境,2001,17(2):35-40.

[3]蒋彬,张慧萍.水稻精米中铅镉砷含量基因型差异的研究[J].云南师范大学学报,2002,22(3):37-40.

[4]王凯荣,郭众,何电源,等.重金属污染对稻米品质影响的研究[J].农业环境保护,1993,12(6):254-257.

[5]吴启堂,陈卢,王广寿.水稻不同品种对吸收Cd积累的差异和机理研究[[J].生态学报,1999,19(1):104-107.

[6]谭周镃.稻米重金属污染的调查研究及其对策思考[J].湖南农业科学,1999(5):26-28.

[7]杨居容,查燕,刘虹.污染稻、麦籽实中Cd,Cu,Pb的分布及其存在形态初探[J].中国环境科学,1990,19(6):500-504.

煤层气储存富集主控因素简述 篇8

1 煤系条件对煤层气储存富集的影响

煤层气是直接赋存在煤层中的一种特殊天然气,因此,含煤煤系对煤层气有着最直接的影响,并对其富集有重要的控制作用。煤系对煤层气富集的影响主要表现在煤层顶底板岩性及完整性、煤层的变质程度(煤阶)和煤层厚度[4]。

1.1 煤层顶底板岩性及完整性

(1)含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合在一定程度上控制着煤层气的保存条件[5],尤以煤层顶底板的岩性影响最大。煤层气的不断生成,使得煤层内部的压力逐渐增大,当其压力大于阻力时,就会向外部运移扩散。阻止煤层气向外部运移扩散的重要阻力就是煤层顶底板的排替压力,只有当气体压力大于排替压力时,气体分子才能突破顶底板岩性的阻碍向外部流动。粗碎屑岩的粒间孔隙大,孔喉半径大,相应的排替压力就小,气体分子在较小的气体压力下就可通过孔隙通道向煤层外部运移扩散;细碎屑岩的粒间孔隙要小,孔喉半径也小,相应的排替压力就大,气体分子则需要更大的气体压力才能克服煤层顶底板岩性的排替压力,即细碎屑岩顶底板的封闭效应优于粗碎屑岩顶底板。同时,由于细碎屑岩的渗透性较弱,使得煤层水与外部水的相互渗流较弱,也对煤层气在煤层的富集起到了积极作用。勘探实践也证实,泥岩、膏盐岩、粉砂岩等细粒岩煤层顶底板对煤层气的封闭富集作用远优于砂岩等粗粒岩煤层顶底板。

(2)除煤层顶底板岩性外,顶底板的完整性也是影响煤层气富集的重要方面。由于受到后期构造运动、地下水活动等作用,煤层顶底板常常遭受了破坏,如在构造应力作用下发育断层、裂隙,在地下水作用下发育溶蚀空洞等,均破坏了煤层顶底板的完整均一性,使得煤层顶底板对煤层气的封闭能力大为衰减,对煤层气的富集极为不利。由于细碎屑岩顶底板(如泥岩、粉砂岩)在应力作用下塑性应变能力更强,故其完整性要相对优于粗碎屑岩顶底板;可溶性岩顶底板(如灰岩、膏盐岩)除了遭受应力的影响外,还容易遭受地下水的溶蚀使其完整性受到破坏,形成溶蚀空洞,也对煤层气的保存富集不利[6]。

1.2 煤层变质程度

煤层的变质程度,即煤阶,是影响煤层气储集的重要因素。我国将煤炭划分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类,它们的变质程度依次升高。随着煤炭变质程度的提高,不仅组分发生了变化,其结构、构造也发生了改变,其结果是煤炭的物性发生了变化,从而影响煤层气的储存富集[7,8]。

(1)煤阶的变化改变了煤层的孔隙结构,影响煤层气的储集。

低阶煤炭(如褐煤)其结构比较疏松,均一性强,孔隙以大孔隙为主,故连通性也较好,孔隙度也比较高,内生裂隙(割理)不发育;随着变质程度的提高,煤阶升高,各向异性增强,大孔隙逐渐减少,中孔隙和小孔隙增多,内生裂隙增多;变质程度进一步提高,大孔隙基本演化消失,中孔隙也急剧减少,小孔隙和微孔隙大量发育,各向异性进一步增强,内生裂隙(割理)大量发育[9]。可见,低阶煤向高阶煤变质演化的过程中,总体变化趋势是大孔隙减少,小孔隙和微孔隙增多,各向异性不断增强,内生裂隙(割理)逐渐增多,但是孔隙度却在持续减小。煤炭变质程度的升高造成了其孔隙度的减小,高阶煤的渗透性能一般要差于低阶煤,从而限制了煤层气在煤层中的迁移富集[10]。

(2)煤阶的演化改变了孔隙表面的吸附势而影响煤层气的储集。

随着变质程度的提高,煤炭分子中的H和O不断地脱落,C比例增大,而且分子与分子间的间距减小,使得单位面积内的C原子密度增大,导致了在煤炭孔隙表面的吸附能增强,即单位面积内吸附煤层气分子的能力增强,从而吸附更多的煤层气分子。虽然高阶煤的孔隙度减小,但是研究发现煤层气的吸附量一般大于低阶煤,即高阶煤有更强的吸附能力[11,12]。

(3)变质作用改变了孔隙比表面积,导致吸附性能改变。

随着孔隙比表面积的增大,孔隙对气体的吸附能力显著增强。低阶煤(如褐煤)主要发育大孔隙,孔隙的比表面积较小,对煤层气分子的吸附能力较弱;高阶煤(如无烟煤)主要发育小孔隙和微孔隙,孔隙的比表面积要显著大于低阶煤,也致使高阶煤对煤层气分子的吸附能力大于低阶煤[11,13]。这表明,随着煤层变质程度的升高,煤中孔隙的比表面积逐渐增大,吸附能力增强,有利于煤层气的吸附—储存。

1.3 煤层厚度

以往人们主观认为煤层厚度大,则煤层的含气量也大。但是李贵红等[14]通过对晋城的煤层厚度和含气量的统计发现,它们二者之间并没有必然的关系。这可能存在一个误解,把煤层的含气量与煤层生气量相混淆了。煤层含气量是通过实验方法测得的,表征的是该煤层当今的含气能力,而后者则表征了该煤层的总产气潜能。所以,同等含气量时,煤层厚度越大,其总煤层气量越大。此外,由于煤层本身具有一定的封闭性,因此,煤层厚度越大,煤层气向外部扩散运移所需要的距离就会增大,即向外扩散的难度增大,则有利于煤层气在煤层中的保存和富集[15]。

2 构造运动对煤层气储存富集的影响

早在1988年,英国学者Davdir就指出地质构造对煤层气赋存特征的影响起主导作用。目前一致认为,现今的煤层气的赋存状态是含煤地层经历历次构造运动后的结果。Bibler C J(1998)在研究众多瓦斯涌出现象时,指出构造运动不仅影响煤层气的生成,而且影响煤层气的保存。构造运动对煤层气富集影响的方式主要有盆地演化、构造形态和岩浆活动[16,17]。

2.1 盆地演化

含煤盆地在地质历史上往往经受了回返抬升阶段。现今埋深相同的煤层,其经历回返抬升的时代和持续时间不同,煤层气的储存富集也有差异。抬升回返持续时间短,煤层气散失的时间就短,气体逸散的概率就小,对煤层气的储集有利。长时间处于隆起剥蚀的区域,上覆地层压力减小、孔隙扩张反弹、温度降低、流体体积收缩,均导致煤储层压力降低。我国的大部分煤区,煤系经历了印支—燕山构造运动期的褶皱、抬升、剥蚀,煤层气大量散失;新生代地壳下降,接受了再次沉积,虽然埋深增加,但并没有完全补偿剥蚀的沉积厚度,此时生烃作用停止,后期的地下水冲刷作用的破坏作用相当强烈,含气饱和度低,因而造成储层压力偏低[18]。

构造抬升对煤层吸附性和渗透性也有重要影响。构造抬升使煤层的负荷压力降低,高阶煤层裂缝开启,渗透性能显著增强,但同时会造成大量气体逸散,对煤层气储集不利;低阶煤层物性受构造抬升的影响较小,上覆地层压力减小导致煤层气运移速率增大[19]。构造抬升过程中,若温度占主导控制地位,则煤的吸附量增加;若压力占主导控制地位,则吸附量减少,高阶煤吸附量的变化大于低阶煤吸附变量;抬升过程中会出现煤层气的吸附或解吸,当温度作用效果大于压力作用效果时,抬升易导致煤层含气欠饱和[20]。

2.2 构造形态

不同形态、发育部位、力学性质及封闭性的地质构造,对煤层气赋存或逸散的作用不同。封闭性地质构造有利于煤层气储集,开放性地质构造不利于煤层气的赋存,更利于煤层气的逸散[21]。

(1)褶皱。

在褶皱的不同位置,围岩的封闭能力有较大差别。在背斜枢纽部位,如果节理发育,则节理的性质以张性为主,围岩的封闭能力显著减弱;但如果背斜的枢纽部位节理不发育,闭合而完整且岩层的透气性差,煤层气会沿煤层内部运移通道向上流动,往往在煤层枢纽部位聚集,形成高压“气顶”,则背斜的枢纽部位为良好的煤层气储存和富集场所。在受到应力作用时,背斜枢纽部位节理是否发育除受到应力大小和性质的影响,还受岩层岩性的显著影响。在向斜枢纽部位,节理以压性或压扭性为主,围岩的封存能力较强,在枢纽部位也会形成高压圈闭。勘探实践也表明,褶皱的枢纽部位是煤层气富集有利场所[3]。

(2)断层。

断层对煤层气的储集能力随断层性质不同而显著差异。压性、压扭性断层因具有封闭性,且煤层结构致密,渗透性差,阻滞气体运移能力强,沿断层面和跨越断层面方向的煤层气运移困难,对煤层中煤层气的储集有利;张性断层则相反,断层具有一定的开放性,且煤层结构松散,渗透性好,气体很容易沿断层面和跨越断层面运移,易于造成煤层气逸散[22]。对于倾斜的断块,在上倾方向,如果断层是压性或压扭性的封闭断层,则煤层气易沿煤层向上运移,并在断块的上倾部位形成煤层气富集;如果断层是张性的开放断层,则煤层气沿煤层向上运移,在断块的上倾部位通过开放的断层向外逸散,不利于煤层气的储存和富集[23]。

2.3 岩浆活动

岩浆活动对煤层储气的影响是双向的。如果岩浆活动没能直接侵入煤层,则岩浆活动所带来的热量对处于热生气阶段的煤层而言,显然能够促进煤层的热生气。煤层气的吸附反应是一个放热反应,因此,温度的升高能够促使吸附态的煤层气解吸运移。岩浆活动能够带来大量的热量,使得煤层温度升高,会加速吸附态的煤层气的解吸运移[24]。同时,由于岩浆活动带来热量烘烤煤层,加速了煤层的热变质作用。煤层变质程度的升高改变了煤层的物性特征,使孔隙孔径减小,孔隙度减小,割理发育密度增大,孔隙表面的吸附性能增强,这些均影响了煤层气的储集。如果岩浆活动直接侵入煤层,则岩浆的热量会侵蚀煤层,对煤层造成极大破坏,破坏了作为同时充当生气和储气角色的煤层,对煤层气的储集极为不利[25]。

岩浆侵入同时引发动力挤压,促使煤层产生外生裂隙与内生裂隙(割理)叠加,使煤层裂隙规模发生变化,裂隙度提高,渗透性增强。尤其是靠近侵入体的天然焦,节理密集发育,是煤层气的有利储存空间,大量的煤层气运移储集在接近侵入体的煤层裂隙中。但是,如果岩浆活动同时破坏了煤层顶底板的完整性和封闭性,则渗透率的增加只会促使煤层气的快速解吸—运移—逸散。

3 水文条件对煤层气储存富集的影响

水文条件也是影响煤层气储集的重要因素。在温度和压力条件改变的情况下,煤层气可以通过溶解态随地下水迁移和富集;同时,地下水的化学特征对煤层气的储集也有重要的影响作用。

3.1 水动力场

水动力对煤层气储集的影响呈现出两面性,对煤层气的储集既有有利的作用,又有不利的影响。

(1)水力流动的逸散效应。

水力流动逸散作用常发生于构造裂隙、断层发育,渗透率大,导水性强的地区。地下水在流经煤层时,降低了游离态和溶解态煤层气的浓度,打破了原有3种状态气体的平衡,促使吸附态的煤层气不断解吸,向游离态和溶解态转化。在构造发育区,导水断层或裂隙连通煤层与含水层水文单元的补给—径流—排放系统,在地下水的流动过程中携带煤层中气体运移逸散,故常形成煤层气贫瘠区[26]。

(2)水力运移的封闭效应。

地下水受到径流补给时,会沿着岩层或煤层向下渗流,在流向的前方,会形成一定的水压。因此,即使倾斜向地表的煤层,上倾方向的上部已经遭受风氧化作用,但是由于地下水沿煤层向下渗流的水压会在下倾方向形成高压封闭,能够有效阻滞煤层气向地表的运移逸散。在地下水阻滞区域,如封闭性的断层附近向斜的枢纽附近,可能会形成含气高压带,是煤层气富集的有利位置[27]。

3.2 水化学场

地下水的水化学场的性质对煤层气的生成和富集均有重要影响,水化学场研究内容主要包含地下水的pH值、矿化度对煤层气的影响[28]。

(1)水的pH值对生物气的生成有重要影响。

现在的研究已经证实,生物气在煤层气总量中占有重要比例。在生物气生成过程中,甲烷生产菌的生长繁殖需要合适的地化环境,首先要具备足够强的还原条件,其次对pH值要求以接近中性为宜,最佳范围为7.2~7.6。甲烷生产菌生长繁殖适宜温度为0~75 ℃,最佳范围37~42 ℃。如果没有这些适宜的条件,甲烷生产菌就不能大量繁殖,也就不能形成大量生物甲烷气,不利于煤层气大量富集成藏。

(2)矿化度对不同的煤阶煤的影响存在差异。

研究表明,高矿化度地下水有利于中—高煤阶煤层气的富集成藏。在煤层气高压富集区,地层水矿化度相对周边较高,这一点生产实践已得到证实,高矿化度有利于中—高阶煤煤层气富集。对于低阶煤,根据刘洪林等[28]的研究显示,高矿化度造成低煤阶煤储层吸附能力的减弱,游离气和溶解气随着水力流动发生运移和散失,所以低矿化度地下水利于低阶煤层气的富集[29,30]。

4 结语

煤层气的储存和富集并非简单地由单一因素控制,往往是多因素共同作用的结果,富集成藏的前提条件是生成、赋存、圈闭、运移、聚集、保存6个环节的有利配置,缺一不可。煤储层顶底板岩性、煤层厚度、构造条件及与构造条件相伴的水文条件控制着煤层气储集层物性特征,并对煤层气富集成藏的封闭与保存条件起至关重要作用。煤系条件是煤层气生成和储集的内在基础,各种地质条件是运移—储存—富集的外在条件。

生物富集 篇9

一、“特色突显”对特色学校建设的启示

所谓“突显”是指“从大片匀质背景中脱颖而出的现象”[1]。由此看出, 它揭示了一种可操作的生存及发展策略:一开始, 就要在同类中通过各种方式突显出来, 从而被认可并形成优势;谁以最快的速度在“匀质”的背景中突显出来, 谁就会获得发展的优势。

突显的形式有多种, 而本文所研究的“特色突显”在形态学上又可称为“点突破”、“峰顶论”, 它要求群体在发展过程中“确立群体存在的超出同类的、独有的色彩和风格”。

“特色突显”告诉我们:对于学校来说, 尤其是一般学校, 特色突显是最好的发展和生存战略。一般学校和名校的生源、条件等方面根本无法抗衡, 不宜正面“较量”。但绝不能妄自菲薄, 更不可盲目陷入崇拜, 虽然不能全面赶超名校, 但却可以重点突破, 可以另辟蹊径, 在学校要素的多元发展中寻求优势, 哪怕是一点点优势, 一旦形成特色, 形成“峰状”突显, 同样会实现突破和发展。因此, 唯有建设特色, 唯有避实就虚、出奇制胜、扬长避短, 才能成为新领域的领先者, 才是四两拨千斤的明智之举。原为一般中学的大连十五中, 其特色就是由当年的一个小小的、名不见经传的“红画室”特色小班, 经过一年一年、一代一代积累和传承逐渐发展起来的, 现已成为立足大连、辐射东北、享誉海内外的现代化、专业化、规范化的美术特色学校。在大连, 十五中就是美术学校的代名词, 少有不知道的。大连十五中的发展历史提示我们:一般学校务必挖掘特色, 突显特色, 无论是多么小的特色, 只要认准了就要持之以恒, 精致专一。就算握在手中的是芝麻也不要贪图别人的西瓜, 因为你擅长种芝麻, 所以必定会有芝麻开花节节高的那一天。

应该注意两点:一是当学校出现某一“特色项目”初显的时候, 它只是一个“亮点”, 这种“亮点”可能会由量变到质变, 也可能会“夭折”。只有不断精心培植, 它才会“由点到面”, 通过延伸和拓展, 形成“学校特色”, 再“以面带整体”, 经过放大、增值, 最后演变成“特色学校”。特色学校是一个由“特色项目——学校特色——特色学校”的循序递进过程, 是一个特色突显后的长期积累的系统工程。综观国内外的一些特色学校, 都是经过数十年乃至上百年丰厚的历史、文化沉淀和积累传承而来的。因此, 要摒除急功近利的念头, 克服浮躁心理, 耐得住寂寞, 脚踏实地建设, 不畏困难、不怕失败地实验。二是在“千校一面”、学校同质化严重的今天, 有特色本身就比较难。但“每一所学校都是潜在的特色学校”[2]。因此, 每一所学校都可以发展成为特色学校, 关键是要结合学校实际确立特色目标, 选准“突破口”。选择的特色项目一定要符合校情, 不能“凭空杜撰”。

二、“起点超越”对特色学校建设的启示

“优势富集效应”的核心思想是“起点超越”。它是指:“起点上的微小优势经过关键过程的级数放大会产生更大级别的优势积累”。[3]“起点超越”告诉我们:一旦在起点上崭露头角, 有了“优势”, 哪怕仅仅是微小的优势, 就能取得“优势富集效应”, 社会就会提供更多的优惠条件, 越来越多的机会就会向其聚集, 相关资源也会向其富集, 从而使其获得后面一系列更大的成功, 让其更加领先。这便是常说的“赢在起点”。

“起点超越”理论的创始人认为:马俊仁最初由于其弟子包揽世界中学生田径锦标赛3000米越野障碍赛的前4名, 引起业内极大轰动, 而赢得了国内体育界的重视, 随之各种荣誉、资金、训练设施、技术条件、政策环境、更好的后备人才资源等开始汹涌富集, 参加的国际比赛更多……所有这一切最终导致一个结果——其弟子获得更多的冠军。这背后其实是一种“起点超越”的“优势富集效应”是他在起点上的超越, 然后一步步产生更大的滚雪球一样的效应。

由此可见, “起点超越”对于一所学校的发展作用不言而喻。其实每一所学校都会在某些方面具有微小特色, 这些客观存在的起点优势, 为学校优势富集的形成创造了有利的条件。一旦把这些微小的特色挖掘出来, 使其进入富集程序, 便可能引发巨大的连锁反应。然而, 一所学校要实现起点超越, 仅仅能与时俱进是不够的, 还必须能用未来引导现在, 能够预测趋势, 看准别人看不见的东西, 充分利用自身已有的那些微小的优势, 在起点上“占位”。笔者所在市的兴城曹庄小学1993年利用本校起初在体育师资的一点优势, 组建曹庄小学独轮车队。至今已参加八届全国独轮车比赛和两届世界独轮车锦标赛, 共获得金牌199枚、银牌140枚、铜牌89枚;在世界比赛中共获得金牌33枚、银牌19枚、铜牌19枚。可以说, 曹庄小学正是由于“起点超越”和“占位正确”, 才使这所学校从当初的微弱的独轮车特色项目, 形成强大的学校特色, 进入“优势富集程序”。目前独轮车训练的益处, 像阳光一样向四周辐射, 外乡镇、外市甚至外省的学生家长纷纷来人来电, 要求转入曹庄小学。

三、“先者生存”对特色学校建设的启示

“先者生存”的引伸意义是:“领先者获得、成功者成功。”

“先者生存”的创始人认为:清华、北大之所以遥遥领先于全国的大学, 就是因为其一开始已经领先, 在随后近百年的发展过程中优势不断富集, 优秀人才的蜂涌汇集、成功的示范效应以及对政府决策倾斜等形成了一种良性共振——先者生存[4]。

“先者生存”给我们三点启示:一是过去是适者生存, 而现在是先者生存。“适者生存”的时代对于今天的我们显然是要求太低, 在此基础上如何做到“先者生存”才是最新坐标。因为适应别人最多能做到二、三流, 没有哪一个企业或个人是在适应别人的基础上成为一流的。二是“最先”常常比“最优”更具有进化上的优越性。因为最初进入历史节点者, 只要比别人多付出一点点成本, 就能形成优势, 这种优势会随着历史发展产生新的优势, 新的优势继而产生更新的优势, 如此循环, 最终优势富集起来, 最初进入节点者突显出来, 成为行业“巨无霸”[5]。三是发展的奥秘就隐藏在至关重要的“第一时间”里, 要抢在第一时间超越。先者具有相对优势, 而跟进者的生存空间很小。比如刘翔比第二名先到终点可能只有零点几秒, 但人们只记住了刘翔, 而没有人去关心谁是第二。拿破仑回答自己为什么打了那么多胜仗的根本原因——“比对方早到5分钟。”

“先者生存”也是教育界基本的竞争策略。在特色学校建设中, “先者生存, 优势富集”应是每一个善抓历史机遇的成功学校深知并且受益的一条规律。有远见有胆识的学校领导者, 必须赶快行动, 在别人醒来之前出发, 去发现空白并以创新的方式占领空白。兴城曹庄小学组建独轮车队处于中国的独轮车运动刚刚起步之时, 独轮车还属于“冷门”运动, 兴城以曹庄小学为起点, 在少儿独轮车运动方面可以说开了全国的先河;山东杜郎口中学率先实施“三、三、六”自主学习模式, 将改革创新的突出亮点和成就发展成为学校特色, 进而发展成特色学校, 使原本“满目疮痍”、“岌岌可危”的远近闻名的薄弱学校“起死回生”, 一跃成为全国名校, 成为同行学习的楷模。这是“先者生存”最好的实例。

但是, 要成为一个“先者”却不是很容易的。因为, 一旦“脱颖而出”, 借助优势富集, 可能会有很多机会和资源, 但如果固步自封, 迟早要被后者超越。这就要求“先者”时刻保持警醒, 随时备战, 不断反思, 不断创新, 不断积累积淀自己的独特优势, 还要结合时代的发展、教育的发展寻找特色发展的新的增长点。

“优势富集效应”是一种全新的起点发展理论。它的“特色突显”、“起点超越”、“先者生存”观点启示学校在办学过程中必须立足自身传统与已有优势, 在学校要素的多元发展中寻求“特色突显”, 必须尽快开启一个极具优势的“新起点”, 抢占先机, 力争获得捷足先登的竞争优势, 实现优势富集, 促进特色学校的建设。

参考文献

[1]王健.创新启示录:超越性思维.上海:复旦大学出版社, 2003.

[2]傅国亮.每一所学校都是潜在的特色学校——关于特色学校的七点认识.人民教育, 2009 (3-4) .

[3]王健.创新启示录:超越性思维.上海:复旦大学出版社, 2003.

[4]娄向鹏.老大:中国企业历史性机遇.北京:北京大学出版社, 2009.

生物富集 篇10

对于无形资产富集型的公司, 如研发企业或其他高新技术企业, 其价值主要体现为拥有可观的无形资产。在企业进行绩效评价时, 这些无形资产价值如何在被评价对象之间分配是个难题。绩效评价的传统模式以收入评价为主, 而无形资产价值则体现为未来的收益。在企业的资产负债表上, 通常并未列示自创型无形资产的价值, 这为绩效评价造成了一定障碍。甚至, 极端的情形是, 虽然有些公司无形资产富集, 但由于处在创业期, 对研发的大量投入尚未带来收益, 反而产生大量亏损, 如何进行绩效评价呢?本文以绩效评价的贡献途径为主线, 探讨无形资产富集但账面缺失情形下的绩效评价问题。

2自创无形资产为什么未反映在企业的账面中

无形资产的形成和会计准则的限定息息相关。在账务操作中, 企业外购的无形资产可以顺利地记录于财务报表, 而自创的无形资产却大多反映为费用。如企业在经营过程中投入了大量的研发费用, 增加了专利或非专利技术的价值。这些无形资产在公司的资产负债表上既没有得到正确的核算, 也没有合理进入公司的绩效评价体系。通常情况下, 只有当企业决定以无形资产对外投资、抵押贷款或处置时, 无形资产的价值才会通过资产评估体现出来。

会计原则的限制使无形资产具有弱化效应。如2006年颁布的《企业会计准则第6号—无形资产》对无形资产的确认和计量都做出了非常严格的规定。准则将企业的研发支出分成两个阶段:研究阶段和开发阶段。其中, 研究阶段的支出一律归入当期损益, 开发阶段的支出同时符合5项条件才可以确认为无形资产, 予以资本化。会计原则的限制无疑使无形资产的形成大大弱化了。大多数用于无形资产的开发支出无法满足资本化的要求而费用化了, 造成企业账面无形资产为零的情况。无形资产弱化现象有很多表现, 如广告费用的支出与品牌效应或商标权无形资产的形成有关。有学者进行了广告支出和企业价值的关系研究, 他们提供的证据表明, 可以用广告强度来衡量产品区分度和进入壁垒, 并发现公司利润率与广告强度之间有持续的关系。

3企业绩效的贡献因素分析

要评价企业的绩效, 必须考虑绩效的来源, 研究哪些因素贡献了企业利润。企业的绩效来源于两个方面, 外部贡献和内部贡献。其中, 外部贡献如产业政策、发展机遇等虽然功不可没, 但是由于这些因素非企业所能控制, 也不属于企业所有, 不能列入企业的资源。企业无法将其计入财务报表中核算, 当然也不能列入绩效评价的范围。由此, 本文研究的重点落在内部贡献层面。企业绩效的内部贡献主要来自于企业所拥有的有形资产和无形资产。如图1所示。

如图1, 在企业的内部贡献中, 有形资产带来的收入可以进入绩效评价体系, 而无形资产由于通常未进入财务核算, 从而无法进行绩效评价。

反过来说, 如果企业的财务报表中无形资产的账面价值为零, 则隐含着这样一种观点:无形资产对企业的利润无贡献。如果有贡献则其价值应该计入报表。为了说明这一点, 我们可以做如下假设:一是公司的报表数据是完整的, 没有遗漏任何资产和负债;二是公司的利润均是表内资产贡献的, 不存在来自于其他任何方面的贡献;三是任何表外资产的剥离均对公司未来的利润不产生任何影响。经过分析之后, 以上假设很容易被拒绝:财务报表中未反映任何无形资产, 如专利技术、非专利技术、商标权、营销网络、管理类无形资产等, 这些无形资产不对公司的利润产生任何贡献, 完全可以剥离;在仅有有形资产的情况下, 即使没有任何营销网络、管理团队、商标或者品牌效应, 也可以取得和原来等同的利润。以上被拒绝的假设说明了如果缺少无形资产对企业的绩效贡献, 企业无法运营。

4无形资产绩效评价模型

为构建无形资产绩效评价模型, 需要引入资产评估学中的价值类型假设, 价值类型有多种, 如市场价值、在用价值、投资价值、课税价值、清算价值和残余价值等, 根据绩效评价的目的, 本文使用的是在用价值假设。在用价值是指将评估对象作为企业组成部分或者要素资产按其正在使用的方式和程度及其对所属企业的贡献的价值估计数额。这一概念表明绩效评价中无形资产的价值并不等同于可以在市场上实现的价值。

关于无形资产绩效评价模型的实现路径, 考虑财务指标和非财务指标、静态指标和动态指标, 本文建立两种绩效评价模型, 即货币计量的评价模型和非货币计量的评价模型。

4.1货币计量的无形资产绩效评价模型

(1) 无形资产贡献比率模型。

本文的思路是公司的绩效 (Performance, Pf) 来自于有形资产 (Tangible, Tg) 和无形资产 (Intangible, It) 的贡献。公司的绩效等于产出 (Output) 减去投入 (Input) 。

PfD=Rt+De+Am+Ac+Ta

PfD为公司绩效或企业收益年金, Rt为净利润, De为折旧, Am为摊销, Ac为利息, Ta为所得税。

有形资产贡献比率=Pf/Tg, Pf为公司绩效, Tg为有形资产价值。

无形资产贡献比率=1-Pf/Tg

单项无形资产贡献比率= (1-Pf/Tg) ×IprD, IprD为无形资产分成率。

此时计算的结果为无形资产对当年绩效的贡献, 可以用于企业之间的相对比较, 而非无形资产的价值。

(2) 绩效评价常态化情形下无形资产价值的求取模型。思路是:无形资产对绩效的贡献对企业而言是贡献了超额收益, 首先计算出无形资产的收益贡献年金, 除以企业适用的资本化率即可求得无形资产的价值, 再乘以无形资产分成率即可得单项无形资产的价值。

上式中, Ipr为无形资产价值, PfD为企业收益年金, PfD=Rt+De+Am+Ac+Ta, Tg为有形资产, i为行业平均资本化率, r为企业特有风险或低于行业平均的风险。本模型的含义为用企业近三年收益平均数减去有形资产带来的收益, 即有形资产三年平均净值和行业平均资本化率的乘积, 得出无形资产的贡献, 再除以企业适用的资本化率, 即可得无形资产的价值, 再乘以无形资产分成率, 得出单项无形资产的价值。以上公式中的数据来源如年收益、有形资产净值可以从企业的财务报表获得, 行业平均资本化率可以从财经类网站或专业网站如巨灵网、Wind发布的数据中获得。

4.2非货币计量的无形资产绩效评价模型

非货币计量的无形资产绩效评价模型将重点放在企业核心竞争力的挖掘上, 主要致力于核算企业无形资产的投入和产出的计量方面。模型如图2。

限于篇幅, 本文未给出技术类无形资产、市场类无形资产及其他类无形资产的明细分类。

货币计量与非货币计量的无形资产绩效评价模型形成无形资产绩效评价系统, 应该纳入整体绩效评价体系。作为企业绩效评价体系的一部分, 无形资产绩效评价系统改变了原有评价体系只注重财务指标、片面性、静态性的缺陷, 解决了评价对象重大遗漏的问题。无形资产绩效评价系统适用的情形有以下几种:一是对从未进行过无形资产绩效评价的企业, 使用该体系对企业的无形资产进行充分挖掘和计量, 以帮助企业适应内部管理进行公平合理的绩效评价的需要;二是用于企业领导层任期内绩效评价, 以期能公平、公正地反映其经营业绩;三是使无形资产绩效评价常态化, 利于企业的无形资产保护, 满足无形资产战略决策需要。

5无形资产绩效评价案例

5.1案例背景

C市某电子企业主要从事集成电路芯片开发、生产和销售, 产品定位为国内外市场旺销的集成电路芯片。公司拥有某芯片生产线三条, 有成熟稳定的工艺技术、精良的工艺设备和实力雄厚的技术团队。企业在经营期间十分重视无形资产的培育和投入, 申请了50余项专利, 研发成功10余项非专利技术, 培养和吸纳了包括研发团队的一大批高级人才, 拥有比较稳定的客户500余家。该企业自成立之日起一直被C市评为高新技术企业。该企业的产品在市场上一直很畅销, 取得了丰厚的利润。然而, 由于绩效评价不合理, 一些技术研发人员常常把自己的薪酬与营销人员进行对比, 对收入的分配颇有微词, 并一度出现怠工现象。该企业的财务报表中未反映无形资产的价值, 即无形资产的数字为零。公司的高层管理人员渐渐关注到此类现象, 从而引发无形资产的绩效评价问题。

5.2企业无形资产的诊断

企业邀请了无形资产专家和公司管理人员一道对企业的无形资产进行了梳理和诊断, 认为企业存在明显的无形资产资源优势。公司作为高新技术企业, 其核心竞争力是以技术取胜, 技术类无形资产因为其稀缺性和难以模仿性为企业带来源源不断的利润。对于此类企业, 核心无形资产是专利技术、非专利技术、人力资源和品牌, 而其他无形资产则处于次要地位。该企业的无形资产对企业利润的贡献表现在以下几个方面:一是产品价格得以提升, 因为无形资产的作用如技术优势、品牌优势等使企业的产品价格高于其他企业并能得到市场的认可;二是销售增长, 因为无形资产的作用使企业的产品在市场上的销售量得到提高, 销售额比以前年度增长;三是成本节约, 因无形资产的作用如专利技术及非专利技术使企业产品生产过程中的成本和费用得到节俭, 和行业平均成本费用相比产生优势, 以行业同样的产品价格销售即可产生超额利润;四是竞争力增强, 假如在产品品质无差异的情况下仍然能使顾客选择该企业的产品, 即可认为该无形资产的作用能使企业的竞争能力增强。

5.3无形资产估值和评价

根据对企业无形资产的清理结果, 企业拥有的无形资产如表1 (本文的目的是探讨无形资产绩效评价的思路, 因此略去了估值过程及结果) 。

在对企业的无形资产进行梳理及估值的基础上, 该企业对研发人员的绩效进行重新评价, 取得了良好的效果。

6结论

本文分析了自创型无形资产未反映在企业财务报表中的原因, 指出了无形资产账面缺失给绩效评价带来的障碍, 无形资产富集型公司尤为如此。在对企业绩效贡献分析的基础上, 本文建立了基于货币计量和非货币计量的无形资产绩效评价模型。

无形资产绩效评价和其他绩效评价一样, 都是以结果为导向的评价, 虽然本文建立无形资产绩效评价模型的最终目的是为了增强企业的核心竞争力, 但是无形资产绩效评价指标并不能解释企业政策理论的错误, 这些指标在多大程度上能够影响企业政策理论的方向还存在较大的研究空间。另外, 绩效评价是一种植根于由上至下的等级制的控制模型, 这也在一定程度上影响了绩效评价的效果, 本文也没有对这一问题作进一步的研究。这些问题需要做进一步的探索。

参考文献

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[3]夏为.创业板上市公司研发支出研究报告[R].2013.

[4]Kamel Jedidi, Carl F.Mela, Sunil Gupta.Managing Advertising and Promotion for Long-Run Profitability[J].Marketing Science, 1999, 18 (1) :1-22.

[5]姬志恒.广告投入与品牌资产的价值—评价广告投入效益的新视角[J].价值工程, 2008, (9) :52.

[6]中华人民共和国财政部.企业会计准则第6号——无形资产[Z].2006.

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