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二、学生数学和统计学基础差异下新疆高校经管类专业计量经济学教学存在的问题
从新疆高校特别是综合性高校的教学实践看,经管类专业对学生的数学基础课程(主要指高等数学、线性代数和概率论与数理统计)的教学要求、教学内容和难度因专业不同而不同,更多表现在经济学专业和管理类专业的侧重点不同,经济类专业的要求高于管理类专业。同时,受教学设施、师资队伍等因素影响,新疆部分高校的计量经济学课程较多采用合班授课形式。再者,教材甄选与学生专业要求有一定差距,这就导致学生数学基础存在差异,致使学生的统计学基础存在严重的分化现象,这种情形在新疆高校的民汉合班教学中更为明显。这些都给计量经济学课程的教学增加了难度。
(一)合班教学内容不当
受教学设施、师资队伍等因素影响,新疆部分高校的计量经济学课程较多采用合班授课形式。由于民族和汉族学生的逻辑思维能力差异显著,这就使合班教学中的学生出现了较为严重的数学和统计学基础分化现象。最重要的问题是,合班教学时需要兼顾教学内容设计和编排、课时数量和学生实际情况等因素,这势必增加教学内容设计的难度。一是民汉合班导致设计教学内容存在一定难度。与新疆高校各专业中的民考汉学生相比,汉族学生的数学和统计学功底和理解能力要明显好于民族学生,这就使民汉合班的学生出现数学和统计学基础功底两极分化的现象,这种合班授课形式导致教师出现教学内容偏多或偏少、难度偏深或偏浅的问题。这就需要对计量经济学教学内容进行重新调整。二是教学过程中偏重于计量软件实践操作的讲解,忽视了计量经济学基础理论的教学内容。在这种验证式的教学过程中,侧重于要求学生掌握软件的用法,但是从理论层面上看,学生并不理解案例操作背后的原理,从理论上不能阐述操作步骤中暗含的相关计量经济学原理,更有甚者根本不会结合实证结果对所研究的问题给予专业的解释。三是教学内容不能反映新疆经济社会发展的实际情况。由于目前的计量经济学教材选用国内权威教材,教学案例大多是摘录国内经济发展的数据,缺少反映新疆经济社会发展的数据,无法让学生了解新疆经济发展的基本情况。
(二)教材及软件甄选的科学性和实践性不协调
目前,在新疆高校的此类课程教学中普遍存在教材及软件甄选的科学性和实践性之间的不协调性问题,主要表现如下:一是受师资力量的影响,同一高校的计量经济学教材由于教师所教授计量软件的类别不同,再加上教材的多样化,一般很难统一成一种教材。二是对于新疆高校学生来说,根据主编的学术声望和出版社级别所甄选的教材有的内容过多且难度较大,增加了授课难度,降低了学生的自我效能感。三是在新疆高校经管类专业中,有的学院以计量经济学理论为教材甄选的主要依据,有的高校则注重某种计量软件操作的实践指导性为教材甄选原则。
(三)数学和统计学基础相对薄弱的学生自我效能感较低
新疆高校特别是经管类专业的学生中有相当一部分生源是民考汉的少数民族学生,与汉族学生相比,其本身语言理解能力相对较差,而且他们本身对数学和需要数学基础的统计学课程缺乏兴趣,学习的自我效能感非常低。这与计量经济学的连贯性要求有差距,因为学习计量经济学必须有良好的数学和统计学基础,而且其教学内容具有一定的连贯性。主要表现在:有些学生在一些前期内容上“卡壳”后,如得不到及时解决,会明显影响后续章节内容的学习;有的学生听不懂的内容累积到一定程度,往往会产生放弃本课程学习的念头;有的学生特别是少数民族学生,对数学、统计学和计量经济学这样的课程自我效能感特别低,有的学生从开始就彻底放弃了学习此类课程。所以,在民汉学生合班的计量经济学授课过程中,民族学生自我效能感较低,学习状态和掌握程度呈现两级分化的状态。
(四)新疆高校计量经济学课程的师资力量薄弱
教授经管类专业计量经济学课程的教师应该有深厚的数学背景、经济学和统计学基础,还要具备计量经济学软件操作的应用能力。目前,新疆高校从事计量经济学课程教学的教师具备这样要求的明显偏少。这就导致新疆高校计量经济学教学过程中存在理论教学与经济模型脱离、与实际案例脱节、与相关计量软件分离的问题。具体表现在:第一,有的高校讲授计量经济学的教师是非经管类专业的学科背景,教师的专业水平和知识结构虽然能够讲授计量经济学,但由于学科功底不够深厚,使其在教学过程中引导学生利用计量软件分析经济现象数量关系的能力较弱。第二,有的高校理论教学与软件教学完全由两个学院的教师承担,理论教学由经济类专业的学院负责,而计量软件由数学或计算机学院的教师负责。从学科融合角度看,导致计量经济学中的经济模型与实际操作之间的讲授产生脱节,影响教学效果。第三,有的高校仅注重某种软件的操作应用能力,学生根本不了解经济计量学的基本理论,使学生缺少理论指导实践的能力,导致学生学完该门课程后,不能结合实际情况运用所学到的知识。
(五)验证式实验教学方法忽视了学生独立思考能力的培养
目前,新疆高校的计量经济学实验教学模式主要是以讲授、验证式实验教学模式为主,通常采用先讲授后实验与边讲授边实验两种教学方法,但在教学实践中,该方法仍存在一些问题:第一,“填鸭式”地向学生展示软件操作、验证书本内容,使学生被动地接受相应内容,亦步亦趋地模仿教师所展示的内容。第二,此种教学方法和手段很少考虑学生统计思维和解释数据能力及其运用计量模型解释经济社会现象的统计素养的培养。
三、学生数学和统计学基础差异下新疆高校经管类专业计量经济学教学的改进
(一)根据学生差异调整教学内容
1.加强统计学内容与计量经济学内容的衔接。统计学原有基本内容应该保留,保持知识结构的完整性,同时也要注重概率论与数量统计、统计学和计量经济学内容的衔接。
2.针对民汉合班教学形式,建立概率论与数量统计、统计学和计量经济学课程授课教师之间教学沟通机制。注意三门课程教学的前后顺序,避免内容重复讲授,而且授课教师应根据学生基础,对于涉及的数学基础与概率论及数量统计部分,如有必要可适当多分配一些课时。对一些重要但难度较大或因课时受限的内容,应予以简单介绍,以满足“吃不饱”的学生,同时要注意提高自我效能感较低的少数民族学生的学习兴趣。
3.教学内容设计中应多引用有关新疆经济发展的案例,这样既可以了解新疆经济发展的现实情况,也可调动学生的学习兴趣。在实践教学中,教师可以组织学生一起编制《计量经济学案例库和习题库》,使教学内容与实践相结合。其中,案例库由教师负责编制,习题库由优秀学生的实践调查报告和国内最新习题组成。
(二)教材和软件甄选应体现科学性和实践性的统一
1.在计量经济学教材管理方面,学校应建立教材质量及其使用价值的评价机制。教材应树立知识与能力并重的理念,不仅要注重理论和统计方法,注重数学推导,同时还要增加计量经济学软件的教学课时数。
2.教材甄选应突出“理论+实际案例+软件”的特色。同时,根据长期的实践积累,整合本校计量经济学师资队伍,发挥教师的优势和特长,综合各类软件优势,编写实验教学手册,提纲挈领地向学生介绍各类软件,给出相应的参考资料和网站,提升学生的实践能力和动手能力,弥补教学软件单一的弊端。
(三)调动自我效能感较低学生的学习积极性
1.针对不同的学生群体采用不同的教学方法。计量经济学章节体系内容一般是按照“概念———前提假定———理论推导———统计检验推导———案例”的顺序安排的。针对基础较差且理解能力较低的学生,教师设计教学环节可以从实际例题出发,调整该顺序,即采取“案例———统计检验推导及验证———理论推导———再举例———前提假定———概念”的方式展开,结合案例来讲解相应的理论推导及概念内涵,然后再通过举例进行巩固,最后使学生系统掌握章节的核心内容。
2.针对民汉学生基础差异分化的实际情况,加之计量经济学是一门方法性较强的课程,可设计PBL型的案例题,将学生置身于实际问题情境中,通过“讲解+提问”相结合的方式引导学生掌握理论知识、软件操作和实证分析能力。同时,在教学中应减少对概念、理论推导等内容论证的时间,侧重对计量分析方法的应用步骤和背后暗含的理论讲授,使学生掌握针对不同计量分析数据进行相应处理的方法及实证结果与案例分析相结合的能力。
3.教师应与学生多沟通,掌握学生基本情况,将学生分成小组开展学习活动。根据授课内容教师可安排专题性讲座,及时消除学生畏难情绪,激发其学习的积极性。通过设计案例习题,由学带领组内学生收集数据、处理数据和计量分析,同时组织小组对实证分析结果进行讨论,并由组内选派一名学生讲解案例分析过程及相应的结论。
(四)提升计量经济学课程师资的专业能力
1.注意各学科教师之间的衔接。师资队伍中应包括概率论和数理统计专业的教师、统计学教师和计量经济学教师,并加强彼此间的沟通,以保证在教学实践中,各专业教师根据教学对象的专业性及学生特点及时调整教学内容,设计符合相关专业的教学大纲,提高教师的教学能力。
2.提高计量经济学专业教师的经济理论水平。教师只有较深的理论功底,才能带领学生借助经济理论对所研究的经济现象和问题进行经济模型的构建,运用经济理论知识处理数据和模型检验,结合实证分析结果和经济理论解释经济现象。这是计量经济学教学的灵魂所在。
3.加强教师专业培训。整合本校计量经济学师资队伍,根据本校经管类专业特点,选派教师参加主要计量经济学软件与专业培训提高教师实际操作能力和专业水平。
(五)革新教学方法
1.在实践教学中,教师可通过“结对子组建实验小组”、“好帮差”等形式,引入PBL教学方法,培养学生解决实际问题的能力。同时,开展基于问题情境的教学,为学生设计基于现实经济世界的真实问题,鼓励学生运用所学的经济学知识,通过分工协作、分析讨论并最终解决问题的方式,逐渐培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力。
中图分类号:S651;Q244;S11+4 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)20-4953-03
Multiple Regression and Path Analysis between Chlorophyll Content, Fluorescence Kinetic Parameters and Watermelon Yield
HUANG Xiang,HONG Juan,ZHANG Li-hong,GE Mi-hong,YE Li-xia,WANG Lei,CHEN Tao,CHEN Gang
(Wuhan Institute of Agricultural Sciences, Wuhan 430345, China)
Abstract: Taking the watermelon variety Zaochunhongyu as experimental material, effects of different concentration nitrogen on photosynthetic traits change and yield of watermelon leaf, leaf chlorophyll content and chlorophyll fluorescence kinetics parameters were investigated. The correlation between nitrogen concentration and yield were analyzed during seedling, cranberry and blossom period, swelling fruit. Results showed that there was very significant linear relationship between nitrogen concentration, chlorophyll content, chlorophyll fluorescence kinetics parameters and yield, with the regression equation: Y=
-3.018+0.012 Xnitrogen -0.004 3 XSPAD-0.017 0 Xthe initial fluorescence -0.001 0 Xvariable fluorescence -0.002 8 Xmaximum fluorescence +0.015 0 Xpotential activity+5.070 0 Xconversion of light energy efficiency. Nitrogen concentration, potential activity, energy conversion efficiency were significantly positively correlated with the yield. The initial fluorescence, SPAD, variable fluorescence and maximum fluorescence had negative correlaed with the yield. The influence of each parameter on watermelon yield ranking from big to small as follows: energy conversion efficiency, the initial fluorescence, maximum fluorescence, nitrogen concentration, variable fluorescence, SPAD, potential activity. The effects of energy conversion efficiency,the initial fluorescence and maximum fluorescence on yield were direct. The effects of potential activity, variable fluorescence and SPAD were indirect. Nitrogen concentration had strong direct action and indirect action on yield.
Key words: watermelon(Citrullus lanatus); chlorophyll content; chlorophyll fluorescence dynamics parameter; yield; multiple regression analysis; path analysis
西瓜(Citrullus lanatus)为一年生蔓性草本植物,果实甘甜,清爽解渴,是盛夏佳果;不含脂肪和胆固醇,含有大量葡萄糖、苹果酸、果糖、番茄素及维生素C等物质,是一种营养丰富、食用安全的食品[1]。目前,叶绿素荧光作为光合作用研究的探针,在农业上得到了广泛的研究和应用[2,3],前人在作物营养元素上也做过大量类似研究[4-7],但有关西瓜叶绿素含量及荧光动力学参数对其产量的影响报道较少。因此,拟通过不同氮浓度下叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量之间的回归与通径分析,研究叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数对西瓜品种早春红玉产量的影响,分析各个参数对产量的直接作用和间接作用的大小,旨在为西瓜的高产稳产、合理施肥及营养诊断提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及试验设置
供试西瓜品种为早春红玉。将西瓜种子置于塑料瓶中晒种12 h,清水冲洗干净,在35 ℃恒温培养箱中催芽3~4 d。2012年4月5日播种,待种子发芽后,选取萌发一致的种子播种于塑料钵内(钵内装满细沙)。播种7 d后出芽,14 d后开始施营养液,用改进的Hoagland营养液配方[8],营养液用去离子水配制,各种养分元素均用分析纯试剂。
设8个施氮浓度(纯N):50(N1)、100(N2)、150(N3)、200(N4)、250(N5)、300(N6)、350(N7)、400(N8) g/L,每处理4次重复,完全随机区组设计。
1.2 叶绿素含量、荧光动力学参数及产量测定
每份材料选取生长一致的3片功能叶,分别于苗期(6月10日)、伸蔓期(6月24日)、开花期(7月9日)和膨果期(7月23日)采用SPAD-502 DL叶绿素仪(日本美能达公司)测定叶绿素含量(SPAD值),用OS5-FL调制式叶绿素荧光仪(美国Opti-science公司)测定叶绿素荧光动力学参数,3片功能叶的平均值为该处理的测定值。测定叶绿素荧光时,叶片预先暗适应20 min,然后直接读出初始荧光(Fo)、可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm),计算代表PSⅡ潜在活性的参数(Fv/Fo)以及代表PSⅡ原初光能转化效率的参数(Fv/Fm)。待果实成熟后,每个株系混合收获,称量果实总重量。
1.3 数据记载及处理
生长期间进行田间观察记载,所测定的项目编码如下:氮浓度(X1)、SPAD(X2)、初始荧光Fo(X3)、可变荧光Fv(X4)、最大荧光Fm(X5)、代表PSⅡ潜在活性的参数Fv/Fo(X6)、代表PSⅡ原初光能转化效率的参数Fv/Fm(X7)和产量(Y)。数据使用Excel 2003和SAS 10.0进行整理与分析。
2 结果与分析
2.1 氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的回归分析
通过回归分析得出氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的回归方程为:Y=-3.018
+0.012 X1-0.004 3 X2 -0.017 X3 -0.001 X4 -0.002 8 X5 +0.015 X6 +5.07 X7,P
2.2 氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的简单相关与偏相关分析
通过相关分析得到氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的简单相关系数及偏相关系数(表1)。从表1可以看出,氮浓度、初始荧光、潜在活性参数、光能转化效率参数与产量呈显著相关,而其他参数对产量的作用较小。在这些显著性参数中,氮浓度、潜在活性、光能转化效率与产量呈显著正相关,而初始荧光与产量呈显著负相关。从表1还可以看出,在偏相关系数中,只有氮浓度对西瓜产量的偏相关系数达到显著水平,表明氮浓度对产量的间接作用也较大。
2.3 氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的通径分析
相关性分析结果反映了各指标在其他因素的协同作用下对产量的综合效果,不能真正反映各指标对产量的直接或本质的作用[9,10]。因此,有必要在此基础上再进行通径分析,对相关系数进行剖析,估算出氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数对产量的直接效应和间接效应,进一步揭示这些参数与产量相关的原因。
通过对氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数与产量的通径分析(表2),从表2可以看出,各参数对产量的直接作用是不均等的,作用从大到小为光能转化效率、初始荧光、最大荧光、氮浓度、可变荧光、SPAD值、潜在活性。在所研究的参数中,光能转化效率、氮浓度、初始荧光和最大荧光对产量的通径系数较大,表明这4个参数对产量的影响力较高;氮浓度和光能转化效率对产量的通径系数为正,表明它们对产量的正效应比较明显;初始荧光和最大荧光对产量的通径系数为负,表明这两个参数对产量有明显的负作用。
3 小结
试验结果表明,氮浓度、光能转化效率和初始荧光是对西瓜产量影响较大的3个参数。保持合适的氮浓度,提高植株光能转化效率,降低初始荧光,有利于西瓜产量的提高。光能转化效率、初始荧光和最大荧光对产量主要是直接作用,间接作用影响不大;潜在活性、可变荧光和SPAD值与产量的相关主要是由间接作用产生,直接作用较小;氮浓度与产量的相关是直接作用和间接作用共同的影响,但直接作用大于间接作用。表明此研究所涉及的参数对西瓜产量的影响具有综合性,在实际生产上应采取多种措施改善植株的生长环境,提高西瓜产量。如适当的氮用量,特别是营养最大效率期氮肥的用量,提高其氮肥的利用率;提高植株的光能转化效率,增强植株光合效率,这些变化都有利于西瓜的高产稳产[5,11,12]。
试验仅考虑了西瓜生育期内氮浓度、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数对产量的影响,剩余通径系数仍然较高,表明还有其他影响产量的外界因子没有考虑进来,外部气候条件、土壤情况、试验环境的不同等均有可能对产量造成影响[6,13],具体还待进一步研究。
参考文献:
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1 引 言
2,4,6三硝基甲苯(TNT)在军事和商业中[1]应用广泛。研究表明,TNT可引起生物体中毒[2~4],而二硝基甲苯(DNT)是TNT的主要分解物,也是涂料、橡胶和颜料等物质生产的中间物[5,6],该类污染物在环境水中浓度可达ng/L到 mg/L[7],长时间接触痕量的DNT会影响生物体的生长和存活[8,9]。因此,检测环境水中TNT和DNT具有重要意义。
文献报道的用于检测空气、水和土壤中TNT及DNT含量的方法,包括荧光光谱法[10]、表面增强拉曼光谱法(SERS)[11,12]、气相色谱结合电子捕获检测法(GCECD)[13]、气相色谱质谱联用法(GCMS)[14]和高效液相色谱法(HPLC)[1,15]。这些方法选择性和灵敏度较高,但是大多需要昂贵的仪器,样品前处理过程复杂,耗时长,因此,发展快速、简单和准确的TNT及DNT定量方法具有重要的实用价值。
紫外吸收法是一种简单、快速、准确的定量分析方法[16],但选择性不高。如果样本中物质相似或者未知干扰存在的情况下,吸收光谱会发生重叠,影响其准确测量,因此限制了它在一些复杂体系中的应用。化学计量学可以利用数学分离代替化学分离来解决光谱重叠的问题[17,18],其中偏最小二乘法是功能强大的多元统计方法,在样本数量较少、光谱重叠的情况下,可以实现定量定性分析[19,20]。研究表明,通过消除一些干扰变量或者挑选一些包含重要信息的变量,可以显著提高模型的效果[21,22],如竞争性自适应权重取样法(CARS)[23]、迭代偏最小二乘(iPLS)[24]、变量消除法(UVE)[25]、遗传算法(GA)[26]、迭代保留信息变量法(IRIV)[27]。最近,Yun等[28]提出了一种新的变量挑选方法,即变量结合种群分析法(VCPA),该方法可充分利用子集之间的统计信息和变量间的相互关联,在处理近红外光谱数据时,VCPA方法比CARS、MCUVE、IRIV方法更具有优势。
TNT分解物中,2,4DNT和2,6DNT受到研究者的广泛关注[29,30],但是目前尚未有结合计量学进行分析检测的相关报道。本研究选择TNT以及2,4DNT和2,6DNT作为环境水中炸药及其分解物的代表物质,结合化学计量学和紫外光谱法对其进行同时定量测定。采用正交设计方法制备了一系列三组分混合物样本,其中25个作为训练集,15个作为独立预测集,此外还预测了四类真实水样(共8个样本)。比较了全谱和变量挑选两种建模方法的预测结果,选取每个物质的最优模型用于真实水样中目标物的预测,并采用HPLC方法对模型的实用性和准确性进行了验证。研究结果表明,紫外光谱法结合变量挑选模型在复杂体系目标物同时测定中具有良好的应用潜力。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
Hitachi U2900型紫外分光光度计、 SHIMADZU LC20AT高效液相色谱仪(日本岛津公司),色谱条件:流动相为乙腈水(30∶70, V/V),等度洗脱,流速1.0 mL/min,柱温35℃,检测波长254 nm,整个分离过程由CBM20Alite系统控制。
TNT(中国银光化学试剂厂); 2,4DNT和2,6NDT分析标准品(Aladdin公司上海);乙腈(色谱纯,成都科龙化学试剂厂)。实验用水均为超纯水。标准工作溶液:准确称取适量的TNT,2,4DNT和2,6DNT固体粉末,用乙腈溶解并定容,终浓度为200 μg/mL。
2.2 紫外吸收法测定单组分硝基苯
采用单组分校正法确定紫外吸收法测定TNT和DNT的线性范围。配制系列浓度的工作溶液。以溶剂为空白,测量各工作溶液在200~400 nm范围内的紫外吸收光谱。根据各分析物在最大吸收波长下对应的吸光度与样品浓度构建立校正曲线,得到测定TNT,2,4DNT和2,6DNT的线性范围。
2.3 样本配制
采用三因子五水平的正交试验设计(OAD)[31]配制25个训练集样本,15个独立测试样本。为了验证本方法的实用性,收集了自来水(四川大学化学馆)、池水(四川大学望江校区)、河水1(府南河,成都九眼桥)和涂料厂附近的河水2(江安河,双流蛟龙港)4种水样,分别用0.45 μm滤膜过滤。每种水样配制两个样本。各样本均加入适量TNT,2,4DNT和2,6DNT (浓度均在线性范围内),模拟真实环境水样,每个样本光谱平行测定3次。表1列出了训练集样本(1~25号样本)、独立测试集(26~40号样本)以及真实水样(自来水41~42,池水43~44,河水1 45~46, 河水2 47~48)浓度配比。
2.4 化学计量学方法
偏最小二乘(PLS)算法通过最大化光谱矩阵X与目标物质浓度矩阵y之间的协方差为目标,逐一求解模型中的各个潜变量。将光谱数据矩阵与样本各组分浓度矩阵之间的内在联系关联起来,使校正模型更为稳健。在面临样本数目少而特征变量较多的问题时,可以有效提取有用化W信息。
变量模型种群分析(VCPA)[28]是一种结合模型种群分析和指数递减函数迭代进行变量挑选的方法,将挑选出来的变量用PLS建模。具体步骤如下: (1)随机将光谱变量建立K个子集,并对这K个子集建立K个PLS子模型; (2)统计K个子模型的评价参数,选取效果最好的前5%的子模型; (3)将前5%的子模型中的变量进行权重统计,通过指数递减函数强制删除权重较低的变量; (4)确定剩下变量的最佳组合。
本研究采用以下指标对模型进行评价:校正集均方根误差(RMSEC)、预测集均方根误差(RMSEP)、相关系数(R2),其计算公式如下:
所有数据处理及计算在MATLAB(Version 2013a, Math work, Inc)环境下完成,PLS和VCPA算法代码来自于中南大学中药现代化研究中心。
3 结论与讨论
3.1 紫外光谱表征
TNT,2,4DNT和2,6NDT的紫外吸收光谱(图1)最大吸收波长分别位于228、245和236 nm,3个物质的吸收光谱存在严重的光谱重叠,在不经过预分离的情况下,使用传统校正方法难以准确分析3种物质的混合物。 因此,引入化W计量学模型,通过数学分离代替化学分离来解决光谱重叠的问题。
按照2.2节中方法,建立了紫外光谱法分别测定单组分TNT,2,4DNT和2,6NDT的标准曲线方程,表2列出了单组分测定的一些特征参数。
表1中的参数是没有经过任何预处理的样品得到的结果,虽然与文献报道的一些TNT和DNT测定方法[3234]相比,检测限和线性范围的浓度偏高,但完全可以满足国家标准的测定需求(国家《污水综合排放标准》[35]中规定第二类污染物最高允许排放浓度硝基苯类为:一级标准2.0 mg/L、二级标准3.0 mg/L、三级标准5.0 mg/L)。
3.2 全谱偏最小二乘模型
为了建立可靠、准确和稳定的模型,本研究用了两种光谱预处理方法(SG平滑,一阶导数)处理原始光谱数据,并与未经处理的数据进行建模结果对比。因此,对于每个目标物而言,共建立了3个全谱模型。五倍交叉验证用于评估模型的质量。表3列出了PLS全谱模型的建模结果。
由表3可知,对于TNT和2,4DNT, 经过SG平滑预处理的数据建模结果较好,然而对于2,6DNT而言,一阶导数处理的数据建模效果更好。通过比较RMSEP和R2发现,全谱PLS建模预测TNT和2,6DNT的R2
3.3 变量挑选模型
同样采用三种光谱数据(原始,SG平滑和一阶导数)对每个物质建立了三种VCPA模型,预测结果见表4。比较表3和表4的结果可以发现,虽然VCPA模型挑选出来的变量个数只有10个左右,但是每一个物质预测结果的R2>0.98,高于没有变量挑选的PLS模型,表明通过有效变量的挑选可以提高模型的准确率。最后得到了每个物质的最优模型为:TNT,VCPA+SG平滑;2,4DNT,VCPA+SG平滑;2,6DNT,VCPA+一阶导数。
3.4 环境水样的检测
为了验证上述最优模型的应用性和可靠性,将构建的最优模型用于4种环境水的8个样本(每种水样取两个样本)中TNT、2,4DNT和2,6DNT的浓度预测,并同时采用HPLC方法进行验证。表5总结了环境水样的全谱PLS、VCPA和HPLC方法的测定结果。
图2A显示了真实样本的紫外吸收光谱图,2A中插图为未加入TNT,2,4DNT和2,6DNT的自来水、湖水和河水的紫外吸收光谱图。在200~230 nm波长范围内有较强的未知背景吸收,而这个区域也是3个目标物的主要光谱信息区。这种背景干扰导致了全谱PLS模型的预测效果较差,3个目标物质的回收率分别在60.8%~155.2%、73.2%~174.6%和47.2%~141.0%。然而,尽管真实水样中存在较大的未知干扰和目标物的光谱重叠,VCPA建模却可以通过消除无信息变量和干扰变量仍然取得了满意的结果,呈现出强的抗干扰能力,其预测值与真实值和HPLC测定值非常接近,VCPA模型的平均回收率分别为97.5%、99.1%和98.6%,HPLC方法的平均回收率分别为104.7%、101.0%和102.2%。
图2B~图2D显示了VCPA挑选出来的光谱点,其中a, b分别代表TNT,2,4DNT和2,6DNT之间的差谱[36],蓝色和红色点为VCPA挑选出来的变量点。图2B~图2D的结果显示:VCPA模型挑选出来的光谱点主要分布在3种分析物的强吸收区域220 nm~300 nm之间,是属于苯环的ππ*跃迁的主要吸收带区域。 差谱图显示, 大多数VCPA光谱点分布在每种分析物与其它两种物质的差谱峰附近,表明挑选出来的光谱点大多位于这些分析物差异较大的区域。虽然VCPA挑选出来的少量点也位于3种分析物的弱吸收区域(300~400 nm),并且差谱的差异也比较小,但这些点也同时位于环境水背景吸收弱的区域,并且VCPA测试结果显示这些点对这3种物质的同时定量有一定贡献。上述分析证明了复杂体系征变量挑选的重要性,可以通过变量挑选来降低干扰,明显提高预测结果的准确性。
4 结 论
结合紫外吸收与化学计量学中的PLS方法提出了一种简单、快速、有效的分析方法,可以在不经过任何预分离的情况下准确地测定环境水样中的TNT及其分解物(2,4DNT和2,6DNT)的含量。本研究建立了两种模型:全谱PLS模型和变量挑选VCPA模型,用于预测独立测试集和环境水样中目标物的含量,并用HPLC方法作为参照。通过对比两种模型和HPLC的测定结果发现,全谱PLS模型在存在干扰的环境水样中预测准确度低,而VCPA变量挑选方法通过有效地选出重要特征变量,剔出无信息变量,所以在存在未知干扰的情况下依然可以取得准确的结果,VCPA模型对每个目标物的相关系数R2>0.99, 真实环境水样目标物的回收率为101.0%~104.7%,与HPLC方法的结果相近,显示出了良好的实际应用潜力。本研究结果表明,紫外光谱法与化学计量学方法相结合的分析策略,可以为环境中炸药及相关物质的定量检测提供一种简便有效的分析方法。
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水|梯恩梯、黑索金、地恩梯的测定气相色谱法. 中华人民共和国国家环境保护标准. HJ 6002011
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水质梯恩梯的测定 N氯代十六烷基吡啶―亚硫酸钠分光光度法. 中华人民共和国国家环境保护标准. HJ 5992011
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水质梯恩梯的测定亚硫酸钠分光光度法. 中华人民共和国国家环境保护标准. HJ 5992011
[关键词] 小剂量性激素;绝经后妇女;生活质量;血液生化
[中图分类号] R711.75 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2012)36-0033-03
近年来,全世界范围内性激素治疗(HT)技术已经被广泛应用于绝经后妇女。HT治疗可有效缓解绝经期综合征和泌尿生殖道的萎缩,也有研究表明,HT可以预防骨质疏松症、治疗骨折等[1,2]。但公众更关心的是绝经后妇女长期应用HT的安全性问题,尤其是对心血管疾病和乳腺癌的影响。因为对传统HT副反应的过多关注,目前国内外越来越注重对HT的小剂量、短期应用[3,4]。国际妇女协会最近的研究显示,应该在绝经早期对绝经妇女进行HT治疗,有针对性地应用最低的有效剂量,这样可以减少绝经后女性的副作用[5,6]。许多研究也提示低于常规剂量的HT方案能有效改善绝经相关症状[7-9]。本研究目的是观察比较两种小剂量HT方案能否很好缓解围绝经期综合征症状,提高绝经早期妇女生活质量,并观察其对血液生化有否影响。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选自2010年5月~2011年5月在红旗医院就诊的自然绝经1年以上(或停经6个月但血清水平符合FSH>40 U/L、E2
1.2 服药方法
A组:每日口服戊酸雌二醇(片剂,每片1 mg,北京协和药厂)1 mg+安宫黄体酮(片剂,每片2 mg,浙江仙琚制药股份有限公司 )2 mg;B组:每日口服利维爱1.25 mg(片剂,每片2.5 mg,南京欧加农公司)。各组每日均口服钙尔奇D(片剂,每片600 mg,惠氏制药有限公司 )600 mg。观察期6个月。
A组方案中所用药物均为天然雌激素,用药后体内雌二醇水平增加,比较适用于实验室监测,有研究证实[10]1 mg E2V+2 mg MPA为较好的配伍方案。B组方案中所用药物性质与A组不同,B组的药物为人工合成的甾体激素,其在许多研究中证实[11-13]有效,反应少,尤其适用于血甘油三酯升高者。也有报道提示[14]其对情绪也有改善作用。同时口服钙尔奇D保证了研究对象充足的钙摄入和正常的维生素D水平。
1.3 观察项目
以量表形式进行的Kupperman评分,观察一般指标:体重、血压、盆腔检查。特殊指标:盆腔B超了解子宫及子宫内膜、卵巢情况,乳腺触诊及乳腺B超检查。实验室检查包括血尿常规及生化指标检查。
1.4 统计学方法
所有数据采用SPSS 12.0统计学软件进行分析,双侧检验的显著性水准为α=0.05。连续性数值变量以均数±标准差表示,治疗前后的组内比较采用t检验。
2 结果
2.1 入组及退组情况
本研究自2010年5月~2011年5月共计入组100例,两组各50例。退组总人数21例,A组11例,B组10例。两组受试者均未出现严重不良事件。退组原因中因突发事件9例,另阴道少量流血:A组2例;胀感:A、B两组各1例;胃部不适:A、B两组各2例;体重增加:A组1例;所占比例分别为12%、6.0%。退组情况组间比较差异无统计学意义。
2.2 各组药物治疗前后症状评分
经服药6个月治疗后,A、B两组评分均显著下降,用药治疗前后自身比较,各组K评分均有显著性改善(P
0.05),见表1。
2.3 用药前后血液生化变化
各组治疗对血脂均有影响,总表现为总胆固醇降低,甘油三酯、低密度脂蛋白在A组升高,B组降低,但差异无统计学意义(P > 0.05)。血糖及红细胞压积均无明显变化。用药后A、B两组血小板均有所减少,高密度脂蛋白明显增高,差异有统计学意义,但组间差异无统计学意义,见表2。
2.4 子宫内膜变化
治疗前A、B两组分别为(3.43±1.17)mm、(3.24±1.01)mm;治疗后分别为(3.57±1.46)mm、(4.11±1.86)mm,治疗前后组内及组间差异均无统计学意义(P > 0.05)。
3 讨论
绝经后妇女由于卵巢功能衰退、垂体功能亢进、分泌过多的促性腺激素,引起植物神经功能紊乱,从而出现一系列程度不同的症状,严重影响着绝经妇女的生活质量。性激素治疗(HT)可以缓解和改善绝经妇女绝经后的一系列临床和生理症状,近年来国际上又提出了低剂量及个体化治疗。
本研究显示6个月期限内的临床常用的两种小剂量HT方案均可显著降低Kupperman评分[15],有效缓解和消除绝经早期妇女绝经综合征的症状,一定程度上改善绝经后妇女生活质量。两组研究对象均未见明显不良影响,在服药过程中对血液生化指标出现的不良反应组间比较差异无统计学意义,偶见HDL-C升高和血小板轻微降低,同时对子宫内膜也具有保护作用,可明显提高绝经早期妇女的生活质量。因此,两种低剂量性激素的疗法对绝经后妇女来说安全可靠、副作用小。
另外,本研究结果显示的不同方案在疗效和副反应发生方面的特点,A组为天然雌激素,用药后体内雌二醇水平增加,易于实验室监测,且有研究[16,17]证实戊酸雌二醇片1 mg/d+安宫黄体酮2 mg/d为较好的配伍方案。B组为人工合成激素,副反应少,适用于血脂(尤其是甘油三酯及低密度脂蛋白)升高者,有助于临床上治疗绝经后妇女的个体化的选择。
总之,两种临床常用的HT方案改善绝经症状的疗效相似,治疗效果好,副发应发生程度较轻。因此,临床应用中应该根据绝经妇女的具体情况选择有针对性地个体化治疗方案。
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