BCEIA2023同期会议||第十二届中日科学仪器发展论坛

论坛介绍

中日科学仪器发展论坛由中国分析测试协会(CAIA)同日本分析仪器工业协会(JAIMA)共同举办，是北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA)和日本东京国际分析仪器和科学仪器展(JASIS)共同的重要活动内容之一。

中国分析测试协会(CAIA)与日本分析仪器工业协会(JAIMA)，多年来保持着良好的战略合作关系，为各自国家的科学仪器发展做出了不懈的努力。为推进中日两国科学仪器设备产业的发展，给两国科学仪器领域的科学家和企业家提供交流研讨的平台，在双方的共同推动下，中日科学仪器发展论坛于2011年首次举办，至今已经连续举办了十一届。每届会议前沿精彩的报告内容都得到了参会观众的高度认可。

报告专家

报告摘要

1.日本分析化学会的概要

公益社团法人日本分析化学会是1952年成立的学术团体，已经拥有70多年的历史。其目的在于通过互换和交流有关化学分析的相关信息，推动分析化学的进步与发展，从而对科学、技术、文化的进步以及人类的福祉做出贡献。分析化学涉及理学、工学、农业、医学、齿学及药学等广泛领域，上述领域的产业、政府及学术界的研究学者及技术人员以个人或团体的名义加入本会，目前会员数量约为5000名。本会是全 球规模最 大的分析化学相关领域的学会，有别于其他学会的一大特色就是活跃在广泛领域的会员以分析化学为共同的平台，积极携手开展各类活动。分析化学是研究旨在获得物质检测、分离、特性等化学信息方法的学问。目前，分析化学已经超越基础科学的领域，从包括评估、诊断及预测在内的解析领域朝着智能化的分析科学领域拓展。其成果广泛贡献于社会的发展，不仅对化学产品、金属、陶瓷、半导体、医药、食品等产业活动、资源、能源、地球规模的环境问题等领域不可或缺，而且在电子、生物技术等尖 端科学领域也发挥着极其重要的作用。此外，分析化学也在信息的高度化、新材料及高分子材料的开发、医疗诊断、用药的计量化等领域发挥着重要作用。即使是在被视为与化学全然无关的生活及文化方面，很多事例都表明分析化学的知识和技术必不可缺，因此，即使说分析化学是所有自然科学的基础也并不为过。

日本分析化学会总部位于东京，在日本各地拥有七处分支机构。开展的主要活动包括：自成立以来每年举办“年会”以及“分析化学讨论会”(其历史比年会更长)，分别由上述七个分支机构轮流主办，来自日本全国各地的会员聚集一堂，展开活跃的讨论。此外，以亚洲分析科学学术会议(ASIANALYSIS)为代表的国际研讨会也以本会为中心举办。

除了上述针对分析化学领域广泛开展讨论的平台之外，还以分析化学中的特定研究领域为主题举办各类“研究恳谈会”，开展更加深入的讨论，交流意见。目前，共有19个“研究恳谈会”积极开展相关活动，涉及X线分析、高分子分析、液相色谱分析、气相色谱分析等领域，并各自举办讨论会、演讲会和讲席会等，是本会各项活动中的重要组成部分。

在出版事业领域，本会出版发行三种杂志，分别是英文杂志《Analytical Sciences》、最 早开始发行的日文论文杂志《分析化学》、以及面向会员提供各类信息的《分析》。其中，英文杂志于2022年开始委托国际大型学术出版社施普林格·自然(Springer-Nature)进行出版，其目的在于进一步实现事业的合理化，提高国际认知度等。我们希望通过这种方法进一步提升该杂志的影响因子，今后能够刊载更多的高水准论文。

2.利用热分解法进行微塑料分析～调查单一浮游生物个体的摄入情况～

自从互联网上纷纷刊载塑料吸管插入海龟鼻孔的照片后，海洋塑料污染问题受到瞩目，全 球掀起减少使用塑料的浪潮。然而在现实环境中，人类对塑料、尤其是严重担心对环境造成影响的微塑料(MPs)的实际情况尚没有充分的了解。为了解决这一课题，关键就在于需要对微塑料的分布及动态进行可靠的解析和监测，同时还需要确立符合这一目的的分析方法。

通常对于微塑料的定义是粒径或者纤维长度不超过5毫米的塑料碎片，在海面附近浮游的微塑料可以利用船舶拖曳浮游生物采样网(Neuston Net或Manta Net)等方法，从海面表层捕捞浮游成分，之后，主要依靠人工从捕捞的浮游物中挑选出微塑料，通过目视计算微塑料碎片的数量，利用显微红外光谱分析、拉曼(Raman)散射光谱分析法确定类别并进行定性，这是目前最普遍使用的微塑料分析方法。但是，有意见认为，利用这种方法分析的海洋微塑料，尤其是小于1毫米的微小塑料，其数量及浓度远低于根据环境中的塑料数量而推算出的数值。因此，明确“消失成分的去向”(missing sink)对于掌握微塑料的动态以及对环境影响是极为重要的。

关于missing sink，可以考虑以下原因，但均未得到明确的证实。1) 采集试料或者在分析操作过程中的遗失或损失;2) 从表层沉降到海底;3) 被生物摄入体内。浮游生物采样网(Neuston Net)的网孔约为300微米，小于网孔的微塑料可以使用网孔更小的滤网进行捕捞，但毕竟有一定的局限性。此外，在难以通过人工进行挑选的情况下，可以将微塑料片分散在滤网上，利用显微光谱方法进行分析，但极其微小的碎片则很难目测，因此，这种方法的分析对象仅限于微米级的微塑料粒子或碎片。鉴于媒体有时报道大型海洋生物误食购物袋等塑料产品，也有鱼类等摄入微塑料的相关报告，因此，可以认为，浮游生物等微小生物也会摄入细微塑料。

以热裂解气相色谱质谱法(GC-MS)为代表的热裂解分析方法无需对样本进行繁杂的前处理，可以完成高选择性及敏感性检测，因此，作为各类聚合材料的实用型分析方法被广泛加以利用。鉴于上述特长与红外光谱分析及拉曼散射光谱分析法形成互补，因此，近年来，正在研究采用这两种方法作为微塑料的国际公定分析方法。此外，鉴于还适用于解决上述missing sink的问题，因此，近年来全 球发表的关于微塑料热裂解分析的论文数量显著增加。由于很少受到共存成分的影响，因此，我们尝试在不对浮游生物等微小生物摄入的微塑料进行分离的情况下直接进行分析。

我们使用大型蚤(Daphnia magna)进行了示范性试验，微塑料使用市场上销售的粒径为10.0微米的聚苯乙烯(PS)微球体，利用微量培养板进行培养。在微量培养板的各个孔内分别放入以下四种不同条件的5mL培养液和一个呈饥饿状态的大型蚤，在21±1℃的条件下培养4个小时后，从培养板中取出大型蚤，放入福尔 马林中保存。

(1) 参照液(无添加)：去除氯成分的自来水;

(2) PS：在去除氯成分的自来水中加入49000粒子/mL的PS;

(3) PS+小球藻臭气：使用孔径为0.7微米的滤网过滤小球藻培养液(80000个细胞/mL)，在滤液中添加49000粒子/mL的PS;

(4) PS+小球藻：在小球藻培养液(80000个细胞/mL)中添加49000粒子/mL的PS。

我们选择代表性浮游植物小球藻作为大型蚤的食饵用于条件(3)和(4)，旨在调查当小球藻和PS同时存在时对PS摄入的影响。针对每种条件分别培养3个，共计培养了12个大型蚤。

从福尔 马林中取出培养后的大型蚤，使用蒸馏水清洗、干燥，加入内部标准物后，分别对每一个大型蚤进行600℃热裂解气相色谱质谱(GC-MS)分析，并根据苯乙烯三聚体的峰值对PS的摄入量进行了定量分析。换算成PS数量的结果显示，单个大型蚤在条件(2)和(3)的摄入量为数千至1万多个，而条件(4)仅为180至400个左右。我们事先预测，PS原本并非水蚤的食饵，在只有PS的情况下通常几乎不会摄入，但如果在小球藻(或者小球藻的臭气)存在的条件下，有可能与小球藻一起摄入，基于这样的预测，实施了上述实验。但结果与预想截然不同，反而是有小球藻的条件下，水蚤对PS的摄入量明显减少。

上述结果显示，在有食饵的情况下，浮游生物选择性摄入食饵，而对同时存在的微塑料的摄入量相对较少。基于本次的试验结果，我们已经开始挑战针对实际从海洋中采集的浮游生物摄入的微塑料进行分析。虽然对样本中的微塑料进行分析具有很高的挑战性，但希望能在不久的将来克服这些困难，与大家分享结果。

专家简介

大谷　肇，现任名古屋工业大学产学官金合作机构 客座教授。其专业为利用色谱分析及质量分析方法对高分子及天然有机物进行分析和鉴定;任职于日本分析化学会、日本化学会、高分子学会、日本质量分析学会、materials-life(材料耐久性)学会、塑料回收再利用化学研究会、日本橡胶协会、东海化学工业会学会及协会等，是日本分析化学会会长兼中部支部参与、materials-life(材料耐久性)学会常任理事、爱知县防灾局特异火灾等顾问、日本科学家会议爱知支部代表干事。

报告摘要

微电网(Microgrid)是智能电网、智能社区等新一代能源及社会系统的形态之一，其特征在于：①利用可再生能源等分散型电源进行供电;②在正常及紧急情况下利用自营电线等进行供电;③发生灾害时活用区域内能源，实现独立运行。近年来，由于光伏发电面板及蓄电池等分散电源设备的成本大幅下降，能够实现独立运行的能源管理系统(EMS)开发取得进展，因此，部分地方政府、新型电力及复兴地区都已经开始构建微电网。期待今后能够在灾害频发地区、岛屿、偏远地区、无电化地区等需要独立供电的地区导入微电网。

本次介绍能够大量导入可再生能源，且发生灾害时也能为灾区提供电、热、通讯、饮用水的下一代能源网络--扩张型微电网及自立型社区，以及包括测量和分析技术在内的能源管理系统(EMS)的有用性。

专家简介

横山隆一( Ryuichi Yokoyama )早稻田大学理工学研究科博士课程毕业，获得工学博士学位(1974年)。就职于三菱综合研究所，之后于1978年起担任东京都立大学工学部助教授和教授。1992年至1993年担任英国伦敦帝国理工医学院客座教授。2007年起担任早稻田大学理工学术院环境能源研究科(研究生院)教授。现任早稻田大学名誉教授。

IEEE Life Fellow、IEEJ Life Fellow、IEEJ Professional、早稻田大学环境综合研究中心顾问、环境能源技术研究所(株)所长、地区联盟自主型微电网研究会理事、华北电力大学教授、武汉地质大学、中南大学、湖南大学、天津海事大学等的客座教授。中国GEIDCO外国专家。

报告摘要

生物质能 (Biomass Energy)是一种很有潜力的再生能源，也是唯 一一种可以实现化学品、生物燃料和材料转化的再生能源。 生物质的化学成分非常复杂，主要包括纤维素(Cellulose)40-50%，半纤维素(Hemicellulose)20-30%，木质素(Lignin)20-30%，其他提取物2-5%。 纤维素和半纤维素的基本单元是葡萄糖 (Glucose)，所以纤维素也是生产生物乙醇或纤维素纳米纤维等的主要原料。 木质素的基本单元是对羟基苯单元 (p-Hydroxyphenyl , H unit)、愈创木酚单元 (Guaiacyl, G unit) 和紫丁香基 (Syringyl, S unit) 单元。由于木质素基本单元的苯酚结构，所以木质素是一种非常理想的苯、甲苯和二甲苯等酚等化合物的原料。

木质生物质化学成分的表征对于优化生物质转化过程至关重要。 二次元HSQC核磁共振法(Heteronuclear singlequantumcoherence-nuclear magnetic resonance，HSQC-NMR) 是生物质化学成分表征最有效方法之一。此研究中，木本生物质细胞壁经过球磨后溶解在离子液体中，然后进行乙酰化反应，乙酰化生物质细胞壁再生后用于 HSQC-NMR 分析。 并且通过生物质主要成分的模型化合物进行峰的归属。 该方法实现了无需成分分离，对整个植物细胞壁成分的表征。此外，该方法可用于不同种类的生物质的表征。本课题组还利用 HSQC-NMR 方法表征了竹子生物质的木质化过程和植物荷尔蒙对竹子生物质木质素形成的影响。

另外，微波加热是一种比传统加热方式效率更高的新型加热方式。 芳香醛和芳香酸是具多种生物高分子原料，同时木质素是生产芳香醛和芳香酸的理想生物质资源。此项研究中，我们筛选了不同种类的催化剂，结果证明氧化铜(Copper Oxide，CuO)和过氧化氢(Hydrogen peroxide，H2O2)在碱性条件微波加热下对木质生物质进行降解时，可以获得接近理论产率的芳香醛和芳香酸。 此外，本课题组还设计了一种单向模微波加热装置，并实现了微波电场和磁场的分离，研究了，电场和磁场对木质素降解的影响。并通过木质素模型化合物的降解研究了该反应的微波加速 效应和反应机理。

专家简介

曲琛，2008年获得富山县立大学博士学位后，作为生物质转化领域的特定研究员供职于京都大学生存圈研究所。2012年起，作为特定助教供职于京都大学研究生院能源科学研究科。

主要研究课题包括以下两项：

1，利用核磁共振技术研究植物细胞壁的化学组分。

2，将生物质转化成生物质能源及有用化学物质的相关研究。

迄今为止，作为第 一作者或者责任作者已经发表了14篇原著论文，被引用次数达数百次。