科学家围在一起等待着，美国麻省理工大学的实验室内却漆黑一片，谁也看不到谁。突然之间，一只白炽灯泡亮了，人们欢呼起来。这只灯泡似乎没有什么特别之处——除了孤零零地悬在半空中闪亮，没有导线相连。“隔空传电”？没错，这正是不久前，麻省理工的科学家们完成的一个貌似不可能完成的任务。一百年前的原理这个颇具“伪气功”色彩的实验，其原理非常简单——电磁共振。麻省的研究小组使用了两个直径大约60厘米的线圈，一个线圈接在电源上送电，另一个线圈则在约两米之外的地方接上一个灯泡。当第一个线圈内的电流以10兆赫的频率振动时，根据电磁共振原理，它就会定向发出电磁场。而两米之外的另外一个线圈，对10兆赫的电磁场震荡非常敏感，立即产生强烈的共振效应，并同时将第一个线圈辐射出来的电磁能量一并拿下。电磁共振，最早为英国物理学家麦克斯韦19世纪预言，并在1888年被德国赫兹的实验所证实。今天，从收音机、手机、无线网络到卫星通信，电磁共振无所不在。100多年前，交流发电机的发明者美国人特斯拉最先感受到了无线电力传输的巨大诱惑。他使用150千赫的非定向电磁波，成功点亮了两盏白炽灯。上个世纪二三十年代，日本和美国率先开展了无线输电研究。到了六七十年代，随着大功率高效微波源研制成功，美国、苏联的专家学者都开展过直流电的微波传输实验。2001年5月16日，科学家在法国海外省留尼旺岛进行过微波长距离无线输电实验，点亮了一只200瓦的灯泡。本次麻省理工的实验引人注目之处在于，他们在仪器小型化和输电效率方面实现了突破。没有人喜欢电线这次成功让人为之一振。现代社会文明是建立在电力基础上的，这决定了人类文明有个弱点——被电线牵着鼻子走。电线给大家带来的不完美实在是太多了。且不说繁华都市大街小巷的入户输电线，就是每天给家用电器找电源插座，就够麻烦了。无线输电会消灭乱七八糟的插座、各不兼容的充电器、蜘蛛网般的电线。在架线输电不可能的地区，无线输电同样大有可为。 想想看，高速公路的护栏都改造成无线电能发射器，我们就再也不会看到因为油箱没油而抛锚在路边的汽车和焦急求助的眼神了。玻璃窗后的蛋糕虽然实验原理听起来并不复杂，麻省理工的实验进展也不算慢，但这次实验只不过是把这项技术又向前推进了一步而已。前面的路还很长。隔空传电在麻省理工研究小组的不懈努力下，能够达到45%的能量被灯泡吸收。如果这一数字提高到70%以上，这一方法就可以为化学电池充电了。 麻省理工此项研究的负责人索尔亚希克教授认为，三至五年内，可以将电源和电器之间的距离扩大到四至五米，铜线圈缩小到可以安装进手提电脑，输电效率也能大幅提高。无线输电就像是蛋糕房的蛋糕，虽然香甜诱人，可是却和我们隔着一层厚厚的玻璃窗，可望不可及。不过，科学正像一个有魔力的糕点师，很可能在一个不经意的瞬间，因为一个偶然的灵感，就把无线输电这块大蛋糕捧到你我面前。希望那时候，邻居不要误用了我付费的“无线电能”。（据《新华每日电讯》报道）
特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度方便、损耗低、输电走廊占用少等诸多优点，这些优点为我国各领域的快速发展提供了有利的电力能源条件。下面是我整理的特高压输电技术论文2017年，希望你能从中得到感悟!
特高压输电线路的关键技术分析
摘要：主要研究了特高压输电线路中的三个关键，即电晕效应、过电压、电磁场。在满足电网运行需要的基础上，特高压输电线路还要考虑诸多生态、安全和影响问题。通过对这些问题的研究和借鉴先进经验，分析了特高压输电线路的设计和建设中如何在解决这些问题。
关键词：特高压;输电线路;电晕;过电压
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：
0 引言由于电能无法大规模储存的特点，电能的生产、输送、使用必须在同一时间完成，这就决定了电能输送的重要性。遵循欧姆定律，为了降低输送过程中的损耗，一方面是降低电阻，另一个方面便是提高电压。由于我国资源分布和经济发展的不平衡，导致我国电网的发展，不得不采取大规模远距离输电，因此特高压输电成为了我国电网发展的必然选择[1]。本文以特高压输电线路为分析研究对象，介绍特高压输电中的关键技术。
1 特高压输电的问题
在我国，特高压输电是指交流1000kV和直流±800kV的输电工程及技术。特高压输电是为了满足远距离、大容量输电的需求而产生的，其技术基础是已经成熟应用的超高压输电技术。根据超高压输电的运行、设计经验，已经目前已经应用的特高压工程与技术，高电压应用与发展必须深入研究和解决三个关键问题,即电晕效应、绝缘要求、电磁场及其影响[2-4]。
1)电晕问题。在天气不好的情况下，特高压导线表面的电场强度超过临界值后，将会使周围空气分子电离，形成正、负带电粒子，离子碰撞和复合过程，会产生光子和电晕放电。电晕放电的危害有功率损耗、噪声和信号干扰。由于电压等级更高，特高压线路电晕现象比超高压线路更为严重，因此需要合理的选择导线数目、导线结构等，使电晕放电的影响尽量降低。
2)电磁场问题。输电线路会在周围和地面产生工频电场和磁场。由于电压高、电流大，特高压输电线路的电磁场影响成为了公众关心的关键问题，特别是对周围的建筑、人员生产生活的影响等方面。
3)过电压问题。过电压问题，指的是有雷击导致的感应过电压、直击雷过电压以及各种操作引起的过电压。特高压电网的各种过电压在现象上与超高压电网相类似，但特性上有较大差异。特高压电网中的过电压将决定绝缘水平和绝缘系统的设计，而这些将直接影响到建设的成本和运行的可靠性。
2 特高压电网研究的主要结论
在对三大关键问题进行深入研究的基础上，得到了大量的结论，主要有以下几方面。
1)在提高输送能力和减少线路阻抗的基础上，如何降低可听噪声、满足环境要求成为特高压线路设计应考虑的关键因素。应该按照可听噪声标准进行线路设计，对信号(无线电和电视信号)的干扰水平应达到满意的结果，并尽量降低电晕功率损失。
2)工频过电压和操作过电压成为选择和设计绝缘系统的关键。因此，如何限制工频过电压成为了特高压输电的一个重要问题，通过并联电抗器，避雷器，分合闸电阻，线路分段等方法，可以限制操作过电压水平。
3)可以将特高压输电线路下以及线路走廊边缘的地面工频电场强度设计为与超高压线路在同一水平，按照可听噪声标准进行设计的输电线路，将形成与超高压线路相类似的电场强度，其环境影响也与超高压线路在同一水平。因此电磁场问题不再成为线路设计的关键，但应当考虑生态方面的不利影响以及公众的接受程度。
3 特高压输电线路的关键技术
为了解决特高压电网存在的重要问题，在大量的研究、试验的基础上，特高压电网进行了建设和运行工作，在运行工作中，部分问题得到了进一步解决，成为了特高压电网运行的关键，现在就输电线路方面的关键问题进行分析。
电晕及其解决电晕问题中的可听噪声、无线电信号干扰、电晕损失都与线路表面电场强度关系密切。特高压输电线路的电压高，导线上的电荷量大，因此表面场强也大，为了控制导线表面场强，特高压输电线路的导线分裂数更多，子导线的直径也远大于超高压线路。在运行情况确定的条件下，影响导线表面场强的关键因素为线路结构和气候条件。其中线路结构包括导线结构、分裂数、子导线直径、相距、极面场强。而气候对于表面场强的影响非常复杂，一般需要试验进行研究。对于可听噪声，按照国家噪声标准，特高压输电线路的可听噪声不应超过55dB(A)。相当于GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》中1类标准白天和2、3类标准夜晚的噪声限值。对于无线电干扰，同时适当选择导线分裂数和子导线直径，可以将特高压输电线路的干扰水平与超高压输电线路相当。特高压输电线路的电晕损失与诸多因素有关，其中最主要的是气象条件。由于电晕损失主要来自于坏天气，因此导线表面电场强度所产生的影响，也通过坏天气的损失表现出来。考虑到人们最关心的事年平均电晕损失和最大电晕损失，而坏天气的电晕损失又可能是好天气电晕损失的数百倍，而长距离输电线路上，各段的天气原因又可能各不相同，复杂多变，因此电晕损失的计算具有极大的分散性，因此电晕损失进行了多年的研究，至今没有一个国际公认的估算方法。
工频电场和磁场工频电场受输电线路布置形式、对地距离、相间距离、分裂根数、相序变换等多方面的影响。其中地线对电场的影响程度与地线离相导线的距离以及相导线离地地面的高度都有关系。导线距离地面越远，则地面的电场强度越低，当导线对地距离增加到一定程度，则能够降低的电场强度有限，而经济投入则会很大。相比之，减少分裂导线的根数，能够比较明显的减小地面场强，但同时会增大导线表面场强，增大无线电信号干扰和可听噪声。过电压及其限制操作过电压是决定特高压输电线路绝缘水平的重要依据，主要考虑三种类型的操作过电压，即合闸、分闸、接地短路过电压。其中，对于接地短路时在正常相产生的过电压，唯一的解决办法就是在靠近线路两端采用金属氧化物避雷器(MOA)。因此，限制操作过电压的核心便是如何限制分合闸过程中过电压，其目标是将其限制在水平以下。其主要方法有采用MOA、断路器合闸电阻、控制断路器合闸相角三种方法。近年来MOA制造水平不断提高，限制过电压的能力也不断增强，成为了当前限制操作过电压的主要手段。而断路器合闸电阻如图1所示，在合闸时，先将辅助触头和尚，经过一段时间(合闸电阻接入时间)后将主触头闭合，从而达到限制合闸过电压的目的。合闸相位控制技术是在电压过零点附近进行合闸，以降低合闸导致的操作过电压。图1 断路器分合闸电阻示意图
4 结语
本文主要研究了特高压输电线路中的三个关键，即电晕效应、过电压、电磁场及它们的影响和解决，应当注意到，特高压输电线路的问题远不止这些方面。如对于架空线路的安全性，需要考虑振动、张力等多方面的原因，再比如输电线路的结构形式，还需要考虑经济电流密度、发热条件等。在我国的特高压电网建设中，既借鉴了国外的先进经验，又结合我国国情和电力系统发展的特点，具有相当的特殊性。只有在长期的运行实践和进一步的深入研究的基础上，才能够将特高压电网的优势充分发挥出来。
辛忠国1961年9月19日出生 本科 生产管理工程师 现任 公主岭市农电有限公司经理
刘振亚.特高压电网[M].北京，中国经济出版社，2005
【2】 杜玉清.日本1000kV特高压送点线路设计介绍[J].华北电力技术，【3】 陈勇，万启发，谷莉莉等.关于我国特高压导线和杆塔结构的探讨[J].高电压技术，2004,30(6)，38-41【4】 , , A. Giorgi. et al. Evaluation of possible impacts of the new limits for human exposure to magnetic fields under consideration in ITALY, CIGRE,2002 seseion, 369-106
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电力系统自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有，为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。我为大家整理的电力系统自动化技术论文，希望你们喜欢。 电力系统自动化技术论文篇一 浅析电力系统自动化技术 【摘 要】随着电力电子技术、微电子技术沟迅猛发展，原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。而且，电力拖动控制已经走出工厂，在交通、农场、办公室以及家用电器等领域获得了广泛运用。它的研究对象已经发展为运动控制系统，下面仅对有关电气自动化技术的新发展作一些介绍。 【关键词】电力自动化;现场总线;无线通讯技术;变频器 0 引言 现今，创新的自动化系统控制着复杂的工艺流程，并确保过程运行的可靠及安全，为先进的维护策略打造了相应的基础。 电力过程自动化技术的日新月异和控制水平的不断提高搜企网版权所有，为电力工业解决能源资源和环境约束的矛盾创造了条件。随着社会及电力工业的发展，电力自动化的重要性与日剧增。传统的信息、通信和自动化技术之间的障碍正在逐渐消失。最新的技术，包括无线网络、现场总线、变频器及人机界面、控制软件等，大大提升了过程系统的效率和安全性能。 电力系统自动化系统一般是指电工二次系统，即电力系统自动化指采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地或远方自动监视、协调、调节和控制以保证电力系统安全稳定健康地运行和具有合格的电能质量[1]。 1 电力自动化的发展 我国是从20世纪60年代开始研制变电站自动化技术。变电站自动化技术经过数十年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现。 2 电力自动化的实现技术 现场总线(Fieldbus)被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂工业自动化网版权所有，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。 3 无线技术 无线通讯技术因其不必在厂区范围内进行繁杂、昂贵的布线，因而有着诱人的特质。位于现场的巡视和检修维护人员借此可保持和集中控制室等控制管理中心的联系，并实现信息共享。此外，无线技术还具有高度灵活性、易于使用、通过远程链接可实现远方设备或系统的可视化、参数调整和诊断等独特功能。无线技术的出现及快速进步，正在赋予电力工业领域以一种崭新的视角来观察问题，并由此在电力流程工业领域及资产管理领域，开创一个激动人心的新纪元。 尽管目前存在多种无线技术汉阳科技，但仅有几种特别适用于电力流程工业。这是因为无线信号通过空间传播的过程、搭载的数据容量(带宽)、抗RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)干扰性、对物理屏障的易感性、可伸缩性、可靠性，还有成本，都因无线技术网络的不同而不同。因此，很多用户都倾向于“依据具体的应用场合，来选定合适的无线技术”。控制用的无线技术主要有GSM/GPRS(蜂窝)、9OOMHzRadios、wi-Fi()、WIMAX()、ZigBee()、自组织网络等，其中尤以Wi-Fi和WIMAX应用增长速度最快，这是因为其在带宽和安全性能方面较优、在数据集中和网络化方面具备卓越的安全框架、具有主机数据集成的高度灵活性、高的鲁棒性及低的成本。 4 信息化技术 电力信息化包括电力生产、调度自动化和管理信息化两部分。厂站自动化历来是电力信息化的重点，大部分水电厂、火力发电厂以及变电站配备了计算机监控系统;相当一部分水电厂在进行改造后还实现了无人值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。电力调度的自动化水平更是国际领先，目前电力调度自动化的各种系统，如SCADA、AGC以及EMS等已建成，省电力调度机构全部建立了SCADA系统，电网的三级调度100%实现了自动化。华北电力调度局自动化处处长郭子明说，早在20世纪70年代华北电力调度局就用晶体管计算机调度电力，从国产121机到176机，再到176双机，华北电力调度局全用过，到1978年已经基本实现了电网调度自动化。 5 安全技术 电力是社会的命脉之一，当今人类社会对电力系统的依赖已到了难以想象的程度。电力系统发生大灾变对于社会的影响是不可估量的，因此电力系统最重要的是运行的安全性，但这个问题在全世界均未得到很好解决，电力系统发生大灾变的概率小但后果极其严重，我国电力系统也出现过稳定破坏的重大事故。由于我国经济快速发展的需求，电力工业将会继续以空前的速度和规模发展。随着三峡电站、西电东送、南北互供和全国联网等重大工程的实施，我国必将出现世界上最大规模的电力系统。 6 传动技术 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(MCU/DSP)等部分组成。变频器作为节能降耗减排的利器之一，在电力设备中的应用已经极为广泛而成熟。对于变频器厂商而言，在未来30年，变频器，尤其是高压变频器在电力节能降耗中的作用极为明显，变频器也成为越来越多电力行业改造技术的首选。 在业内，以ABB为首的电力自动化技术领导厂商，ABB建立了全球最大的变压器生产基地及绝缘体制造中心。自1998年成立以来，公司多次参与国家重点电力建设项目，凭借安全可靠、高效节能的产品性能而获得国内外用户的好评。其公司多种产品，包括：PLC、变流器、仪器仪表、机器人等产品都在电力行业中得到很好的应用。 7 人机界面 发电站、变电站、直流电源屏是十分重要的设备，随着科学技术的不断发展，搜企网，单片机技术的日趋完善，电力行业中对发电站、变电站设备提出了更高精密、更高质量的要求，直流电源屏是发电站、变电站二次设备中非常重要的设备，直流电源屏承担着向发电站、变电站提供直流控制保护电源的作用，同时提供给高压开关及断路器的操作电源，因此直流电源屏的可靠性将直接关系到发电站的安全运行，直流电源屏的发展已经经历了很长的时间，从早期的直流发电机、磁饱和直流充电机到集成电路可控硅控制直流充电机、单片机控制可控硅充电机、高频开关电源充电机等，至目前直流电源屏已很成熟。 直流电源屏整流充电部分仍然采用目前国际最流行的软开关技术，将工频交流经过多级变换，最后形成稳定的直流输出，直流电源屏系统控制的核心部件是V80系列可编程控制器PLC，它将系统采集的输入输出模拟量以及开关量经过运算处理，最终控制高频开关电源模块使其按电池曲线及有人为设置的工作要求更可靠地工作。 8 结束语 电气自动化技术是当今世界最活跃、最充满生机、最富有开发前景的综合性学科与众多高新技术的合成。其应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各个部门，随着我国科技技术的发展，电气自动化技术也随之提高。 【参考文献】 [1]汪秀丽.中国电力系统自动化综述[J].水利电力科技，2005(02). [2]唐亮.论电力系统自动化中智能技术的应用[J].硅谷，2008(02). [3]夏永平，唐建春.浅议电力系统自动化[J].硅谷，2010(06). 电力系统自动化技术论文篇二 电力系统自动化技术分析 摘 要：现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高，相应地，电力系统也不断地向自动化提出更高的要求。电力系统自动化技术不断地由低到高、由局部到整体发展，文章对此进行了详细的阐述。 关键词：电力系统;自动化;自动化技术 引言 近几年来，随着计算机和通信技术的不断发展，电力系统已经发展成为融计算机、通信、控制和电力电子装备为一体的系统。电力系统自动化处理的信息量越来越大，观测范围也越来越广，闭环控制的的对象也越来越丰富。为确保电力系统安全、平稳、健康的运行，对电力系统的各个元件、局部、全系统，采用具有自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号和数据传输的系统，就地或远距离进行自动监视、调节和控制等，从而达到合格的电能质量。 1 电力系统自动化与智能控制系统 电力系统自动化 电力系统自动化主要是指通过具有自动控制功能和自动检测功能的设备对电能传输和生产的全过程进行自动化管理和自动化调度。使用自动化技术能够实现对电力系统远程和就地的自动控制、调节和监视，为电力系统稳定、安全、正常的运行提供保障，最大限度的满足电能质量的实际需求。实现电力系统化自动化对提高电力系统运转水平有着极为重要的现实意义，其自动化主要包括变电站自动化、配电网自动化和以及调度电网自动化等方面。实现电力系统自动化能够为电力系统稳定、安全的运行提供保障，提高电力系统供电质量，实现电力企业的经济效益和管理效率。 智能技术与电力系统自动化的结合 智能技术的发展为电力系统自动化的发展提供了更高的平台。在电力系统自动化中应用智能技术不仅能够发展和完善电力自动化技术，而且通过智能系统的有效应用，可以有效协调电力系统的不稳定性。考虑到当前电力系统的发展还不是很成熟，因此为了尽可能的满足公众对廉价和便利的电力网络需求，将智能技术应用到电力系统当中十分必要。但当前我国电力系统自动化水平还不是很高，各方面发展不太成熟，都不同程度的存在一些问题和不完善的地方。 2 电力系统中的自动化技术 变电站自动化 目前，我国变电站自动化的发展已经取得一定成效，使得变电站运行成本得到了很大程度的降低，增强了电网调度和输配电的可能性。在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。由于变电自动化具有运行状态稳定、自动化程度高等方面的特点，在各级变电站中得到了广泛运用。利用自动化技术，能够将电话人工操作和人工监视取代，从而使得安全运行水平和工作效率大大提高。 电网调度自动化 电网调度自动化主要包括核心计算机控制系统以及用于实时分析、计算的软件系统。电网调度自动化技术能够在进行电力生产时，利用对电网系统安全性和运行状态的分析和监控，对电力市场进行自动调度，满足电力市场实际运营需求。在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。在发电厂和变电站进行信息收集的部分为远动端，调度端则主要用于对远动端收集来的信息进行调度。 变电综合自动化 变电综合自动化通过对现代电子技术、信息处理技术以及计算机技术的运用，对变电站设备、仪器进行优化设计和功能组合，实现对变电站主要线路和相关设备的测量、自动控制以及监视等全面管理。追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如，励磁控制、潮流控制。该技术具有维护调试和操作简便等方面的特点，使得变电站保护性能大幅增强，从根本上实现了变电站远程监控管理手段。 配电网自动化 配电网自动化技术通过将配电线路和配电变电站结合，共同合成配电网，具有分散、点多、面广等方面的特点。该技术能够对配电网运行状态进行实时监控，从而对配电网运行模式进行改进和优化，当配电网发生故障，出现运行异常现象时，配电网自动化技术能够将故障及时找出，并予以有效的处理措施。 3 电力系统中的智能技术 模糊控制 模糊控制主要采用的是一种模糊的宏观控制系统，它具有易操作性、非线性、随机性、简单化和不确定性等特点，这些特点使得监理模糊关系模型变得十分简单容易，并且具有非常大的优越性。模糊控制方法的优越性在任何地方都体现出来，包括家用电器中，他使得控制操作变得非常容易掌握并且十分的简单。这种模糊理论的智能技术在电力系统自动化的控制中具有非常实用的价值，因为他能够模拟人的决策过程和模糊推理过程。 线性最优控制 最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用，发挥着重要的作用。 专家系统控制 专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用。但仍存在一定的局限性。 神经网络控制 神经网络控制是通过人工神经网络发展而成的，它主要应用在学习方面以及模型结构方面，并且已经得到了广泛的传播和成果。神经网络控制的非线性是目前最受人们关注的，此外它的鲁棒能力、处理能力以及自主学习能力也同样受到人们的关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的神经网络。根据具体问题的不同，已经有多种神经网络结构及其训练算法在电力系统中得到了应用，主要的神经网络理论研究有神经网络的硬件实现问题研究和神经网络学习算法研究等。 4 智能技术与自动化的发展趋势 目前， 自动化正由单个单元逐步发展为部分区域乃至整个系统，有单一功能逐步发展为一体化、多功能。在控制策略问题上日益向着适应化、最优化、区域化和智能化方向发展。随着我国科技水平不断进步，智能化技术已广泛运用于各个领域，对电力系统而言，其意义尤为重要。虽然在电力电力系统中，智能技术已得到了广泛运用，当就目前的发展趋势来看，以计算机软硬件为基础的智能技术在电力系统中还将得到更为全面的应用。此外，智能技术与自动化技术将会得到更加紧密的结合，在电网系统中得到为好的运用。 5 结束语 随着计算机技术，控制技术及信息技术的发展，电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域，而信息技术的发展，不仅会推动电力系统监测的发展，也会推动电力系统控制向更高水平发展。 参考文献 [1]夏书军，程志武，周晓东.自动化技术在电力系统配电网中的应用[J].中国新技术新产品，2010(2)：78-79. 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▲第一作者：宋丽娜、张伟、王颖；通讯作者：徐吉静教授 通讯单位：吉林大学
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针对锂氧气电池存在的反应动力学缓慢而导致能量转换效率低的问题，研究者通常开发高效、稳定的正极催化剂来降低电池的充电极化电压提高反应动力。该工作将Co单原子固定于掺杂N的碳球壳载体上，用于锂氧气电池的高效催化反应，实验发现Li2O2形成和分解路线与LiO2在单原子催化剂的吸附能有关。研究明确指出，在放电过程中，原子级分散的活性位点能够诱导放电产物的均匀成核和外延生长，最终形成有利的纳米花状放电产物。在充电过程中，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，诱导充电反应由两电子路径向单电子路径转变。 得益于高分散的Co-N单原子催化剂的能级结构和电子结构所发生的根本性变化，大幅提升了电池的充电效率和循环寿命。与同等含量的贵金属基催化剂相比，达到600 mV充放电极化电压的降低和218天的长寿命循环。
锂氧气电池具有锂离子电池10倍以上的理论容量密度，被誉为颠覆性和革命性电池技术 。然而该电池还处于研发的初级阶段，受限于ORR和OER电化学反应动力学缓慢，电池的实际容量、倍率性能、能量效率和循环寿命距产业化应用还有很大差距。因而开发高效稳定的催化剂，是提高电池反应动力和循环效率的迫切需要。原子级纳米晶具有最大化的原子利用效率和独特的结构特点，往往表现出不同于传统纳米催化剂的活性、选择性和稳定性，为调控电化学反应过程提供了多种可能。在锂氧电池中，电解液中可溶性LiO2中间体能够调控放电产物Li2O2的形成与分解路线。先前的研究结果表明[1]，不同的生成路线与LiO2在催化剂的不同晶面上的吸附能有关。 因此，探究单原子催化剂的尺寸效应对LiO2吸附能的影响，可能是一种调整低供体数电解质中过氧化锂形成与分解路径的新思路。这一新发现将为高能量效率和长循环寿命的锂氧电池的设计提供更多的选择。
单原子催化剂（SACs）是一类非常重要的电催化剂，其独特的单分散结构集均相催化和多相催化剂的优点于一身，拥有最大的金属利用率、优异的催化活性和稳定性。同时，SACs的活性位点相对简单确定且易于调控，因而这种独特的结构和性能使得单原子催化剂成为了一个非常理想的催化机理研究和性能优化的材料平台。然而当单原子催化剂与锂空气电池相遇，会擦出怎样的火花呢？本文采用原位聚合技术，设计合成了Co单原子嵌入的氮掺杂碳空心球（N-HP-Co）用于锂氧气电池的研究，并对其充放电过程进行详细分析。其结果表明，受益于N-HP-Co最大化暴露的CoN4单原子活性位点及活性位点在碳球壳上的均匀分布，降低了对LiO2的吸附能力，有效的改变了电池的反应路径，使得电池反应动力学得到极大提高，大幅提升了电池性能。
▲图一 单原子催化剂的合成过程。
单原子催化剂由于活性位点均匀性的提高以及配位环境的高度可控性，在许多催化反应中都表现出较高的催化活性。因此将单原子Co催化剂应用于锂氧气电池中，来探究对Li2O2形成与分解反应路径的影响。我们采用原位聚合的方法，以二氧化硅作为模板，盐酸多巴胺作为碳源，并在900 °C的氮气氛围内热解。
▲图二 单原子催化剂的特性表征。a, b) 样品的SEM图像（a：1微米；b：200纳米）；c) 样品的TEM图像（主图：200纳米；插图：10纳米）；d) 样品的EDX元素分析（50纳米）；e, f) 样品的HAADF-STEM图像（e：50纳米；f：2纳米）；g) 样品及对比材料的XRD图像；h) 样品的N 1s XPS光谱；i) 样品及对比材料的氮气吸附曲线。
▲图三 单原子催化剂的原子结构分析。a) 样品的XANES光谱；b) 样品的傅里叶转换的Co-K边光谱；c, d)样品在k和R空间的EXAFS拟合曲线。
N掺杂的碳球壳作为载体是锚定Co单原子的关键步骤。高角度环形暗场球差电镜（HAADF）、能量色散谱（EDX）元素映像图表和X射线吸收光谱（XAS）测试等关键性表征技术证实了单原子Co的成功制备和CoN4高活性位点的存在。
▲图四 单原子催化剂的放电机理研究。a) 样品及对比材料的放电曲线；b) 样品及对比材料的CV曲线；c) 样品及对比材料的倍率性能；d, e, f) 样品及对比材料的放电产物的SEM图像及相应的XRD谱图（500纳米）；h, i) 样品及对比材料的放电机理图。
受益于N-HP-Co SACs最大化暴露的CoN4单原子活性位点在碳球壳上的均匀分布，电极氧化还原反应动力学得到极大提升，加快了放电产物Li2O2的形成速率，大幅提升了电池的放电容量和倍率性能。与同等含量的贵金属催化剂相比，在相同的电流密度和容量下，N-HP-Co SACs具有更多的反应活性位点，因而更有利于生成纳米片状的Li2O2，并通过“外延生长方式”进一步组装形成有利的纳米花状Li2O2。这种特殊的放电机制有利于打破电荷传输限制和放电产物电化学绝缘的本质。
▲图五 单原子催化剂的充电特性。a) 样品及对比材料在不同充电阶段的紫外可见光谱图；b) 样品的充电机理图；c-h) 样品及对比材料上的不同结构对LiO2的吸附能。
为了更全面地了解CoN4单位点催化剂的充电机理，通过密度泛函理论(DFT)计算表明复杂的配位环境可以显著改变中心金属原子CoN4对LiO2*的吸附能力，从而调控反应的活性和选择性。可以看出，CoN4活性中心对放电中间体LiO2弱的吸附能，有利于提高LiO2在电解质中的溶解度，诱导充电反应过程由两电子路径向单电子路径转变。因而有利于提高电池的充电效率。
▲图六 锂空气电池的循环稳定性。a) 样品及对比材料的循环性能；b-e) 样品及对比材料在不同循环过程中放电产物的SEM图像（b, d：1微米；c, e：500纳米）；f, g) 样品及对比材料在不同循环过程中的放电产物的XPS光谱。
单原子催化的锂空气电池可以有效的抑制副反应的发生，并展现出优异的循环稳定性，充分验证了催化剂对放电产物的精准调控对稳定电池体系的重要作用。
▲图七 单原子催化剂在循环过程中的稳定性。a) 样品在全圈循环后的XPS光谱；b) 样品在多圈循环后的EDX光谱（200纳米）；c) 样品在多圈循环后的XANES光谱；d) 样品在多圈循环后的傅里叶转换的Co-K边光谱。
N-HP-Co 在50次的循环过程中，Co的单原子结构依然被保留。Co单原子在碳载体上的固有稳定性使它们在电化学反应中具有优异的耐久性，这一显著的优势与低成本的优势相结合，为金属单原子催化剂在锂氧电池反应路线的可调性提供了新的策略。
单原子催化剂的合成受到草莓生长过程的启发，采用二氧化硅为模板，原位聚合生成氮掺杂的Co单原子催化剂。由于单原子催化的本质特征，低配位环境和单原子与碳球壳之间的协同作用能够精准的调控锂氧气电池中放电产物的生成与分解路线。与同等含量的贵金属催化剂相比，单原子催化剂不仅能够调控放电产物的形貌，同时增加了放电容量，避免了过多的副反应的发生，极大地提高了电池的电催化性能。该研究提出的单原子催化正极的概念、设计、制备及催化机制，将为锂空气电池领域新型催化剂的发展提供新的研究思路和科学依据，具有鲜明的引领性和开创性特征。
参考文献 [1] Yao, W. T. et al. Tuning Li2O2 formation routes by facet engineering of MnO2 cathode catalysts. J. Am. Chem. Soc.,2019,141,12832-12838.
徐吉静，1981年7月出生于山东省单县，现任吉林大学，化学学院，无机合成与制备化学国家重点实验室，未来科学国际合作联合实验室，教授，博士生导师。光学晶体标准化技术委员会副秘书长。主要从事多孔新能源材料与器件领域的基础研究和技术开发工作，研究方向包括锂（钠、钾、锌）离子电池关键材料及器件，锂空气（硫、二氧化碳）电池等新型化学电源，外场（光、力、磁、热）辅助能量储存与转化新体系。近5年共发表SCI学术论文50余篇，其中包括第一作者/通讯作者论文：篇、 1篇、. 2篇、篇、Energy 篇、ACS Nano 1篇、ACS 篇。迄今为止，论文被他引4000余次，单篇最高引用360次，12篇论文入选ESI高引论文，研究成果被Nature、Science等作为亮点报道。获授权发明专利和国防专利10项。曾获科睿唯安“全球高被引学者”（2019年）、吉林省拔尖创新人才（2019年）、吉林省青年 科技 奖（2018年）和吉林大学学术带头人（2018年）等奖项或荣誉。
成糊状的锌粉在阴极端和起催化作用的碳在阴极。电池壳体上的孔可让空气中的氧进入腔体附着在阴极的碳上。同时，阳极的锌被氧化，这与小型银氧或汞氧电池的化学反映类似。阴极―― 是起催化作用的碳从空气中吸收氧。阳极 ――是锌粉和电解液的混合物，成糊状。电解液―― 高浓度的氢氧化钾水溶液。隔离层――用于隔离两级间固体粉粒的移动。 绝缘和密封衬垫―― 尼龙材料。电池外表面―― 镍金属外壳，具有良好的防腐性的导体。阳极： Zn + 2OH– → ZnO + H2O + 2e–阴极： O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–综合： 2Zn + O2– + 2e– → 2ZnO通常这种反映产生的电压是伏，但放电电流和放电深度可引起电压变化。空气必须能不间断地进入到阳极，在正极壳体上开有小孔以便氧气源源不断地进入才能是电池产生化学反映。锌空电池保存的关键在封条，除非电池准备立刻使用，否则不能取下电池正极封条。模拟试验表明，在室温条件下，存放一年后电量下降到95%，存放两年后电量下降到90%，存放四年后电量仍有85%。撕下封条后，电池被激活并开始工作，在室温环境并不接负载时，根据不同的电池大小规格，3到12周后电池电量下降50%，超过20周电量下降到0-10%。因此锌空电池适用于在很少几周内耗用完电池的场合。如果一旦锌空电池的封条被撕下，空气就进入内部激活电化学反应，此时即使再贴上封条，电化学反应也会继续下去直到电量耗尽。
隔膜的高技术壁垒在整个动力锂电池原材料中相对较高，核心技术被日本、美国等一些国家的企业垄断，导致我国隔膜生产企业生产的隔膜质量对比国际水平仍存在较大差距。
一是我国锂电池隔膜行业起步较晚，隔膜行业相关技术储备不足。第二，技术壁垒高。为了满足锂离子电池高工作电压、小体积、高能量密度和高放电功率的要求，隔膜材料必须与具有高电化学活性、微孔结构和孔径分布的一致性、合适的厚度、离子渗透性、孔径和孔隙率、足够的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性等的正负材料具有优异的相容性。
锂离子电池的研究进展摘要 介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池正极材料、负极材料、电解质材料的研究进展，同时也介绍了目前存在的问题和发展前景。关键词 锂离子电池，研究进展，展望R&D of Li-ion secondary batterySun Chunwen(Department of Applied Chemistry,Tianjin University,300072)Abstract The fundamental principle of electrochemical reaction of Li-ion battery,its general properties and the progress of researches on materials for cathode,anode and electrolyte are introduced in this the same time its existing problems and prospects are also words Li-ion battery,research progress,prospect自从1859年Gaston Plante提出铅酸电池概念以来，化学电源界一直在研制新的高比能量、长循环寿命的二次电池。1990年日本索尼公司率先研制成功锂离子电池〔1〕。它是把锂离子嵌入碳中形成负极，取代传统锂电池的金属锂或锂合金作负极。负极材料是石墨和焦炭等碳材料。目前的正极材料主要是LiCoO2，其次是LiNiO2和LiMn2O4。电解质为LiAsF6+PC(碳酸丙烯酯)、LiAsF6+PC+EC(碳酸乙烯酯)及LiPF6+EC+DMC(碳酸二甲酯)。隔膜为PP微孔薄膜、PE微孔薄膜或两者双层。锂离子电池既保持了锂电池高电压、高容量的主要优点，又具有循环寿命长、安全性能好的显著特点，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等领域展示了良好的应用前景和潜在的经济效益，是近年来受到广泛关注的研究热点。1 锂离子电池的电化学反应原理及特性这种电池的正负极均采用可供锂离子(Li+)自由嵌脱的活性物质，充电时，Li+从正极逸出，嵌入负极；放电时Li+则从负极脱出，嵌入正极。这种充放电过程，恰似一把摇椅。因此，这种电池又称为摇椅电池(Rocking Chair Batteries)。以LiCoO2为正极材料，石墨为负极材料的锂离子电池，充放电反应式为锂离子蓄电池的一般特性〔2〕：(1)体积及质量的能量密度高；(2)单电池的输出电压高，为 V；(3)自放电率小；(4)在60℃左右的高温下也可以使用；(5)不含有毒物质等。2 锂离子电池的研究进展研究锂离子蓄电池的关键技术是采用能在充放电过程嵌入和脱嵌锂离子的正、负极材料及选用合适的电解质材料。 正极材料作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子的贮存库。为了获得较高的单体电池电压，应选择高电势的嵌锂化合物。一般而言，正极材料应满足〔3～7〕：(1)在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；(2)温和的电极过程动力学；(3)高度可逆性；(4)全锂化状态下在空气中稳定性好。目前研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物上(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。能作正极活性物质的主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4等。最早用于商品化的锂离子电池中的正极为LiCoO2，它属于α-FeO2型结构。其合成方法是将Li2CO3和CoCO3按摩尔比Li/Co=1∶1的比例混合，在空气中700℃灼烧而成〔8〕。其可逆性、放电容量、充放电效率、电压的稳定性等性能均很好。因此，目前正极材料主要采用LiCoO2，或在其中再添加Al、In等元素的复合钴酸锂。但是，由于钴材料成本较高，资源缺乏，因此，必须开发少用钴、不用钴或廉价易得的材料，如用镍或锰来取代钴，这样电池单价可大大降低。LiNiO2是继LiCoO2后研究较多的层状化合物，一般是用锂盐和镍盐混合在700～850℃经固态反应制备。镍与钴的性质相近，价格比钴低廉。LiNiO2目前的最大容量为150 mAh/g，工作电压范围为～ V，不存在过充电和过放电的限制，Ohzuku〔9〕认为它是锂离子电池中最有前途的正极材料之一。但由于LiNiO2的制备中存在许多问题，所以LiNiO2的实际应用还受到限制。例如，制备三方晶系的LiNiO2时容易产生立方晶系的LiNiO2，特别是当热处理温度大于900℃时，LiNiO2将全部以立方晶系形式存在，而在非水电解质溶液中，立方晶系的LiNiO2无电化学活性。尖晶石型的LiM2O4(M=Mn、Co、V等)中M2O4骨架是一个有利于Li+离子扩散的四面体和八面体共面的三维网络。其典型代表是LiMn2O4。因为在加热过程中易失去氧而产生电化学性能差的缺氧化合物，使高容量的LiMn2O4制备较复杂，现在常用的合成方法有多步加热固态合成法、溶液-凝胶法、沉淀法等。如何克服容量在循环时下降的问题是目前LiMn2O4研究的焦点。因此，尖晶石型特别是掺杂型LiMn2O4的制备及结构与性能的关系仍是今后锂离子电池电极材料研究的方向。 负极材料锂离子电池作为一种新型的高能电池在性能上的提高仍有很大的空间，而碳材料性能的提高是其中的主要关键。负极碳材料应具备大容量、良好的充放电特性、高度可逆的嵌入反应、热力学稳定以及对电解液稳定的性能。1973年就有人提出以碳作为嵌锂材料，但直到1990年索尼公司以石油焦炭作为负极，才使锂离子电池的研究进入实用化阶段，从而掀起了世界范围的研究热潮。用于锂离子电池的碳材料主要有以下几种，见下表。目前研究的碳负极材料主要有石墨、冶金焦炭、石油焦炭等。其中石墨具有层状结构，因此其层与层之间有可能嵌入原子或原子团，形成碳层间化合物。石墨用作锂离子蓄电池的负极，可用充电的方法在碳层之间嵌入锂离子，用放电的方法脱嵌锂离子。用嵌锂石墨作为负极时，研究的焦点主要有：不可逆容量损失的机理和抑制方法，石墨结构与电化学性能的关系等。石墨的结晶度、微观组织、堆积形式等都影响其嵌锂容量。有研究发现，部分无序排列的存在是石墨嵌锂容量小于理论容量的原因，通过调节热处理温度控制石墨的堆积形式是获得高容量的有效手段。日本本田研究与发展公司利用特殊处理方法解决了锂离子电池比容量低的问题。具体做法是将锂(分子)置于有序石墨板之间，材料经聚亚苯基(PPP)热处理后，再将高度取向的石墨经高压(5 000～6 000 MPa)热解。用该方法得到的石墨作负极，使负极达到了1 116 mAh/g的高比容量〔10〕。1991年日本NEC的Iijima用真空电弧蒸发石墨电极时，发现了具有纳米尺寸的碳多层管状物——纳米碳管。此后，引起了人们广泛的兴趣和深入的研究。纳米碳管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高和界面效应强等特点，其顶端开口填充已用于高效催化载体、吸波材料等。近年来，已把碳管用于锂离子电池中作为负极材料，研究发现它具有高的可逆容量等优异的电极性能。目前，对碳电极材料的研究十分活跃，今后仍是锂离子电池研究的重点。 电解质材料主要采用锂盐和混合有机溶剂所组成的材料，如LiClO4/PC(碳酸丙烯酯)+DME(二甲基乙二醇)、PC+DME、PC+DME+EC(碳酸乙烯酯)、EC+DEC(碳酸二乙酯)、LiAsF6/EC+THF(四氢呋喃)等。有些专家认为，LiClO4是强氧化剂，使用很不安全。PC在蓄电池中因反应性强，易进入碳夹层，用于锂离子电池也不可取。LiPF6是适宜的用盐，1～2 mol/L LiPF6/EC+DMC是理想的电解液〔11〕。电解质的稳定性也是当前研究锂离子蓄电池的一个关键技术。另外，提高锂离子电池的容量、电极循环寿命、电池的安全性、减小自放电和实现快充仍是今后锂离子电池研究的关键技术。3 展望近年来锂离子电池作为一种新型的高能蓄电池，它的研究和开发已取得重大进展。但由于锂离子电池是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等多学科的交叉领域，研制中还存在许多问题。运用传统的电化学研究方法结合现场、非现场的谱学方法等多种检测手段，对锂离子电池体系进行评价、优化设计，将会有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将是继镍镉、镍氢电池之后，在下世纪相当长一段时间内市场前景最好，发展最快的一种二次电池。参考文献1 Nagaura T,Tozawa Batts Sol Cells,1990(9):209～2172 李春鸿.电池，1996，26(6)：286～2903 Miure K,Yamada A,et Acta,1996,41:249～2564 Gao Y,Dahn J Soc,1996,143:100～1145 Saidi M Y,Barker J,et Acta,1996,41：199～2046 Rougier A,Gravereau P,et Electrochem Soc,1996,143:1168～11757 周恒辉，慈云祥等.化学进展，1998，10(1)：85～948 金属时评(日)，1993(1525)：29 Ohzuku T,Ueda A,et Acta,1993,38:1159～116710 任学佑.电池，1996，26(1)：38～4011 Main Trends in Li-Ion Battery,Techno Japan,1994,27(3):58～60
相对来说已经提高了他们的成本，在这方面也是需要很大的技术基础，在制作的时候也是特别安全的，使用也是更加的长久；我们可以选择凝胶或者是分离的方式去进行隔膜，相对于来说也是比较准确的，性能也是比较好的，可以很好的减少成本。
大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。 1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％－15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。 氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。 控制臭氧层破坏的途径和政策 在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。 为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的政府、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年，联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。1990年、1992年和1995年，在伦敦、哥本哈根、维也纳召开的议定书缔约国会议上，对议定书又分别作了3次修改，扩大了受控物质的范围，现包括氟利昂（也称氟氯化碳CFC）、哈伦（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烃（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的时间。根据修改后的议定书的规定，发达国家到1994年1月停止使用哈伦，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；发展中国家到2010年全部停止使用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。中国于1992年加入了《蒙特利尔议定书》。为了实施议定书的规定，1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上，决定设立多边基金，对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金，1994州年转为正式多边基金。到1995年底，多边基金共集资亿美元，在发展中国家共安排了1100多个项目。 到1995年，经济发达国家已经停止使用大部分受控物质，但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用，受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长，家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长，受控物质使用量比1986年增长了一倍以上，成为世界上使用受控物质最多的国家之一。 从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年，平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度，然后开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，可以存在50至100年，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测，大约再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象，只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。
大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。 1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％－15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。 氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。 控制臭氧层破坏的途径和政策 在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。 为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的政府、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。 1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年，联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。1990年、1992年和1995年，在伦敦、哥本哈根、维也纳召开的议定书缔约国会议上，对议定书又分别作了3次修改，扩大了受控物质的范围，现包括氟利昂（也称氟氯化碳CFC）、哈伦（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烃（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的时间。根据修改后的议定书的规定，发达国家到1994年1月停止使用哈伦，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；发展中国家到2010年全部停止使用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。中国于1992年加入了《蒙特利尔议定书》。 为了实施议定书的规定，1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上，决定设立多边基金，对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金，1994州年转为正式多边基金。到1995年底，多边基金共集资亿美元，在发展中国家共安排了1100多个项目。 到1995年，经济发达国家已经停止使用大部分受控物质，但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用，受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长，家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长，受控物质使用量比1986年增长了一倍以上，成为世界上使用受控物质最多的国家之一。 从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年，平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度，然后开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，可以存在50至100年，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测，大约再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象，只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。
臭氧层破坏环绕在地球表面至高空8～16公里范围内的一层大气称为对流层，对流层向上至大约50公里左右的范围，就是通常所称的平流层。平流层中最重要的化学组分就是臭氧（O3）。平流层中保存了大气中90％的臭氧，位於这一高度的臭氧能有效地吸收对人类健康有害的紫外线（UV－B），从而保护了地球上的生命。科学家大约在10年前，就已实际观测到臭气层的「破洞」。西元1985年，英国南极观测站(British Antarctic Survey)的科学法曼(Joseph C. Farman)等人发现，从1977~1984年，南极郝利湾(Halley Bay)上空，春季时的大气臭氧含量大约减少了40%以上。其他研究团体也迅速证实了这项发现，并指出臭氧量急遽减少的这块区域，其面积甚至大於南极大陆，高度则是介於12~24公里之间的平流层。这就是所谓的「臭氧洞」(ozone hole)。最初对南极臭氧洞的出现有过三种不同的解释，一种认为，南极臭氧洞的发生是因为对流层的低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度；第二种解释认为，南极臭氧洞是由於宇宙射线的作用在高空生成氮氧化物的结果；此外，美国科学家莫里纳（Molina） 和罗兰德（Rowland） 提出，人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化物（CFCs，俗称氟里昂）和含海龙（Halons）。越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的的危害，目前已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响 。例如，紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用，潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。紫外线之所以会损害皮肤、眼睛及免疫系统，是因为紫外线能破坏人体内的蛋白质和核酸(其为所有生物细胞组成不可或缺的要素)。此外，臭氧层破洞也会对生态造成冲击，研究人员已经测定了南极地区UV-B辐射及其穿透水体的量的增加，有足够证据证实天然浮游植物群落与臭氧的变化直接相关。另外，阳光紫外线的增加也会影响陆地和水体的生物地球化学循环，从而改变地球--大气这一巨系统中一些重要物质在地球各圈层中的循环，如温室气体和对化学反应具有重要作用的其他微量气体的排放和去除过程，包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、氧硫化碳（COS）及O3等。这些潜在的变化将对生物圈和大气圈之间的相互作用产生影响。紫外线增加也会加速建筑及材料的老化，特别是在高温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。由於这一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。 当臭氧层破坏时，很容易造成全球性的气候变迁，不仅全球的气温会持续升高；海平面持续上升；动植物的繁殖、生长速度改变；而且具危险性的昆虫或动物迁移；扩展加速病媒蚊传染病的发生；还会频繁的造成洪水、旱灾或是热浪发生。
1995年1月23日，联合国大会通过决议，确定从1995年开始，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。旨在纪念1987年9月16日签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，要求所有缔约国根据“议定书”及其修正案的目标，采取具体行动纪念这一特殊的日子。 确立“国际保护臭氧层日”的历史背景 臭氧层破坏是当前面临的全球性环境问题之一，自70年代以来就开始受到世界各国的关注。联合国环境规划署自1976年起陆续召开了各种国际会议，通过了一系列保护臭氧层的决议。尤其在1985年发现了在南极周围臭氧层明显变薄，即所谓的“南极臭氧洞”问题之后，国际上保护臭氧层的呼声更加高涨。 1976年4月，联合国环境署理事会决定召开一次“评价整个臭氧层”国际会议之后，于1977年3月在美国华盛顿召开了有32个国家参加的“专家会议”。会议通过了第一个“关于臭氧层行动的世界计划”。这个计划包括监测臭氧和太阳辐射、评价臭氧耗损对人类健康的影响、对生态系统和气候的影响，以及发展用于评价控制措施的费用及益处的方法等，并要求联合国环境署建立一个臭氧层问题协调委员会。这个计划提出了对受控物质生产和使用的控制。 1980年，协调委员会提出了臭氧耗损严重威胁着人类和地球生态系统这一评价结论。 1981年，联合国环境署理事会建立了一个工作小组，其任务是筹备保护臭氧层的全球性公约。 经过4年的艰苦工作，1985年3月在奥地利首都维也纳通过了有关保护臭氧层的国际公约----《保护臭氧层维也纳公约》，该公约从1988年9月起生效。这个公约只规定了交换有关臭氧层信息和数据的条款，但对控制消耗臭氧层物质的条款却没有约束力。《公约》的宗旨和原则是正确的，促进了各国就保护臭氧层这一问题的合作研究和情报交流。 在《保护臭氧层维也纳公约》的基础上，为了进一步对氯氟烃类物质进行控制，在审查世界各国氯氟烃类物质生产、使用、贸易的统计情况的基础上，通过多次国际会议协商和讨论，于1987年9月16日在加拿大的蒙特利尔会议上，通过了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，并于1989年1月1日起生效。 “蒙特利尔议定书”规定，参与条约的每个成员组织（国家或国家集团）将冻结并依照缩减时间表来减少5种氟利昂的生产和消耗；冻结并减少3种溴代物的生产的消耗。 5组氟利昂的大部分消耗量，将从1989年7月1日起，冻结在1986年使用量的水平上；从1993年7月1日起，其消耗量不得超过1986年使用量的80%；从1998年7月1日起，减少到1986年使用量的50%。 “蒙特利尔议定书”实施后的调查表明，根据议定书规定的控制进程并不理想。 1989年3-5月，联合国环境署连续召开了保护臭氧层伦敦会议与“公约”和“议定书”缔约国第一次会议——赫尔辛基会议，进一步强调保护臭氧层的紧迫性，并于1989年5月2日通过了《保护臭氧层赫尔辛基宣言》，鼓励所有尚未参加《保护臭氧层维也纳公约》及《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的国家尽早参加；同意在适当考虑发展中国家特别情况下，尽可能地但不迟于2000年取消受控氯氟烃类物质的生产和使用；尽可能早地控制和削减其它消耗臭氧的物质；加速替代产品和技术的研究与开发；促进发展中国家获得有关科学情报、研究成果和培训，并寻求发展适当资金机制促进以最低价格向发展中国家转让技术和替换设备。 1990年6月20-29日，联合国环境规则署在伦敦召开了关于控制消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书缔约国第二次会议。57个缔约国中的53个国家的环境部长或高级官员及欧共体代表参加了会议。此外，还有40个非缔约国的代表参加了会议。这次大会又通过了若干补充条款，修正和扩大了对有害臭氧层物质的控制范围，受控物质由原来的2类8种扩大到7类上百种。规定缔约国在2000年或更早的时间里淘汰氟利昂和哈龙。到1995年，四氯化碳将减少85%；到2000年将全部淘汰。到2000年，三氯乙烷将减少70%；2005年以前全部淘汰。 氮的氧化物同样也会破坏臭氧层例如NO2再大气中发生如下反应: 2NO2+O3=N2O5+O2 N2O5+H2O=2HNO3 4HNO3=4NO2+2H2O+O2 臭氧层与生命 1995年诺贝尔化学奖授于对臭氧层的浓度平衡机制研究卓有成效的3位大气化学家，克鲁岑、罗兰和莫里那。从1840年Soh” nbein发现臭氧气体至今已157年，在这漫长的岁月中，随着科学及测量技术的不断进步，人类对臭氧层的认识日益深入，其中有著名的Chapman臭氧层光化学理论（1930年）及罗兰-莫里那理论（1974年）。1985年，法曼发现南极臭氧层有严重损失，1995年初，美国太空总署发布了卫星遥感测量结果，证实了罗兰-莫里那理论，使人们认识到臭氧层对于生命、全球气候以及人类的未来至关重要。 在地球的大气层中，臭氧（O3）的含量极少，仅占空气的几百万分之一，主要集中在离地面10～50km的平流层，臭氧和氧气是氧元素的同素异构体，呈淡蓝色，因有一种鱼腥臭味，故名臭氧。1930年（Chapman首次提出了高空臭氧形成和破坏的理论，认为，臭氧的形成及破坏均与太阳中紫外辐射有关。 氧及臭氧层的出现是生物进化发展的一个非常重要的转折点。据考，约25亿年前，地球不存在气体氧或很少，因而太阳中的紫外辐射可直接到达地球表面，太阳辐射的总能量中，紫外区段占到近％。高能量的紫外辐射对化学进化乃至生命诞生的化学反应起到很重要的作用，尤其是240～290纳米的紫外区段对今天的生命本质物质——核酸和蛋白质有严重的破坏作用，假如没有臭氧层挡住紫外辐射，地球陆地上将荒芜一片，现在任何形式的生命在陆地上断难存在，这或许是生命诞生于原始海洋中的原因之一，有些科学家就曾提出，在原始海洋中的一定深度——足以过滤大多数紫外辐射，留下充分的紫外辐射来促成生命前驱的化学反应。 另外，有资料表明，生命在34亿年前就已发生，那时的生命只能存在于海洋中，以防止紫外辐射的灼伤致死。其次，其进化速度与后来的生物相比甚为缓慢，因为海洋环境较之陆地环境稳定而均一得多。然而，海洋中的有机物毕竟是有限的，栖息于海洋中的原始生物生息发展最终会因食物匮乏而面临灭顶这灾，在这严重的选择压力下，能进行光合作用自己制造营养的自养生物诞生了，它们固定太阳能，用CO2合成营养，同时放出O2。由于自养生物不断发展，地球大气中O2的浓度不断升高，当时地球上的原始生物，绝大多数是厌氧的，然而为了生存，有许多形式的生命被迫接受了O2。这样，O2的大量出现，改变了生物进化的过程，第一，接受了O2的生物由原来的无氧呼吸变成了有氧呼吸，呼吸效率因此而提高了大约19倍，得到迅速而蓬勃的发展；第二，大量氧气吸收紫外辐射在地球中层大气形成了臭氧层，为海栖生物登陆发展提供了前所未有的“安全”环境，确实，当初简单的动物正是有氧后出现并得到进化发展的。在这漫长的二十几亿年的发展中，生命不知经历了多少次的兴衰。然而其间无论是旧种的灭绝，还是新种的诞生，除极少数生命早期遗留下来的厌氧种外，其余无一例外都是需氧的，尤其是产氧的绿色植物的繁荣发展，使臭氧层与生物相互依赖到了今天。然而，现在，臭氧层越来越受到人类活动的威胁。1985年，英国的约瑟夫·法曼在《自然》杂志上发表了他在南极做了近30年的臭氧观测结果，南极的臭氧浓度在几年间剧降了50％。高空臭氧本身存在自然的生成和破坏的动态平衡机制，然而随着人类工业文明的高度发展，这种平衡正在被人类所打破，尤其是本世纪以来，人造的氯氟碳化物，如CFC-11及CFC-12（俗称氟城昂）等，被广泛用作气雾剂、烟雾剂的压缩气体、泡沫充填材料及冰箱等的制冷介质。这些氯氟碳化物会在产品使用过程中或寿命结束后，被排放到大气中。由于此类物质性质极稳定，唯一的损失途径是紫外辐射照射下分解。当它们飘至臭氧层上空，高能的紫外辐射破坏其碳氯键，释放出氯原子。氯原子像催化剂一样，使臭氧破坏而消耗，即 Cl+O3→ClO+O2，ClO+O→Cl+O2。据计算，平均一个氟原子可以消耗10万个臭氧分子。对臭氧层有严重影响的还有氮氧化物，最明显的是NO。NO的来源主要是微生物的活动及飞机和汽车发动机产生的。此外，甲烷也被认为是对臭氧层破坏有重要影响的物质。据科学家估算，高空臭氧每减少1％，就会有额外2％的紫外辐射到达地球表面。这些紫外辐射会严重损伤动植物，并使人类皮肤癌的患病率大大提高。 臭氧层除了屏蔽大量太阳中的紫外辐射外，还参与了大气环流。臭氧的减少，不仅直接给地球上的生命带来惨重的损失，而且使地球大气低层变暖、高层变冷，加重温室效应，从而导致地球气候和大气形式的更大变化。 近年来，大气臭氧研究在国际组织的协调下显得十分活跃。相信在21世纪人类定会为保护臭氧层做出卓有成效的努力。 相当于催化臭氧分解成为氧气，又让人类提高了生活水平。 人类不断向地球排放二氧化碳等废气，把大气弄脏了，使地球像在大热天里穿了一件脏棉袄，体温不断地升高。过往我们在冬天穿大棉袄，戴棉手袜，现在只穿一件毛衣也不觉得冷，这就是臭氧层被破坏的表现。由于各种废气的排放，使臭氧层产生了“空洞。臭氧层的作用很大：臭氧层能够吸收太阳光中的波长300 μm以 下的紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物。如何保护臭氧层: 爱护臭氧层的消费者购买带有"无氯氟化碳"标志的产品； 爱护臭氧层的一家之主合理处理废旧冰箱和电器，在废弃电器之前，除去其中的氟氯化碳和氟氯烃制冷剂； 爱护臭氧层的农民不用含甲基溴的杀虫剂，在有关部门的帮助下，选用适合的替代品，如果还没有使用甲基溴杀虫剂就不要开始使用它； 爱护臭氧层的制冷维修师确保维护期间从空调、冰箱或冷柜中回收的冷却剂不会释放到大气中，做好常规检查和修理泄漏； 爱护臭氧层的办公室员工鉴定公司现有设备如空调、清洗剂、灭火剂、涂改液、海绵垫中那些使用了消耗臭氧层的物质，并制定适当的计划，淘汰它们，用替换物品换掉它们； 爱护臭氧层的公司替换在办公室和生产过程中所用的消耗臭氧层物质，如果生产的产品含有消耗臭氧层物质，那么应该用替代物来改变产品的成分； 爱护臭氧层的教师，告诉你的学生，告诉你的家人、朋友、同事、邻居、保护环境、保护臭氧层的重要性，让大家了解哪些是消耗臭氧层物质。 有了科学的方法，再加上我们的实际行动，我相信，在不远的将来，我们将拥有一片美丽而完整的蓝天。
看下面的文章：看完相信你就可以回答了。输血简史 逍遥血液象征着生命，这对生活在今天的人们来说，是在自然不过的事了。血液的重要性无论怎么形容都不会过分，而任何一个合格的情报人员都知道，大规模的血液调度是战争马上爆发的准确信号。今天，输血是外科手术中的一个基本程序，多少人因为输血技术而获救。然而，对人类健康影响巨大的输血疗法的开端，却是肇因于彻头彻尾的错误认识，这在医学史甚至整个科学史上，恐怕都难以找到第二个类似的例子了。一切要从人类输血史上的第一个著名病人莫里（Antoine Mauroy）的故事说起。 莫里住在巴黎附近一个小村庄，当他疯病发作时会非常狂暴的痛打自己的妻子，并沿路放火烧房，这些行为让他十分出名。1667年冬天，莫里的疯病再次发作，赤身裸体的在巴黎流浪。一个贵族发现了他，出于仁慈，莫里被带到御医丹尼斯的住所，因为他正在尝试将动物的血液输入人体以治疗人类疾病尤其是精神性疾病。要了解这匪夷所思的治疗，需要知道一点西方传统医学的经典——体液学说。放血曾经是包治百病的办法…… 体液学说由西方医学之父——希波克拉底——所创建，并统治西方医学实践数千年。其要义在于将疾病的发生归因于体液的失衡，而恢复平衡的主要手段则是呕吐、发汗、泻下和放血。其中放血疗法最被推崇，作为一种主要的“无所不能”的治疗手段，在至少2500年内被狂热地忠实地实践着。从十二世纪的一首广泛流传的歌谣中，可见一斑。 身体放血改新颜 提神醒脑又亮眼 思维清晰无悲愁 运动内脏益睡眠 听力敏锐精神旺 声音洪亮每一天 今天，我们依然可以看到放血时代残留下的一些遗迹。如：理发行业的标志物——红白条纹，从前，理发师是主要的放血疗法实践者，在放血时患者手握红白条纹小木棍，白色代表绷带红色代表血液。以及今日最好的医学期刊之一《柳叶刀》的名称也是来源于放血疗法的主要工具。现在的《柳叶刀》与18世纪的柳叶刀 在那个时代，血液经常和精神、性格、灵魂等等纠缠在一起（注：现代社会仍然有不少人相信血液和性格、命运之间的神秘联系）。这激发了法国御医丹尼斯（Jean-Baptiste Denis）将动物血液输入人体以改变性格或精神状态的念头，为此丹尼斯写了一篇严谨的学术论文，从哲学假设开始，到人类获取和利用动物血液的正当性，最后动物实验显示输血的有益性，因此在论文中他建议将动物的血液输给人类，以治疗一系列由于血液的缘故所导致的疾病，比如麻风、溃疡、疯病等等。 在治疗莫里前，丹尼斯已经给一个少年和一个工人尝试性的输血，没出现太大的不良效果，但也没取得什么大的成就。对丹尼斯而言，恐怕再也没有比莫里更适合检验他理论的人选了。12月19日晚6点，丹尼斯将280ml的小牛血输入莫里体内，希望借由“温柔的小牛”血液治疗莫里的疯狂。莫里一共接受了两次输血，输入的小牛血液在他体内引发了剧烈的免疫反应，使莫里处于濒临死亡的高烧、休克状态，幸运的是他熬过来了，而且在数月内暂时恢复了平静不再疯狂。这次奇迹般的治疗，在欧洲立刻引起了极大震动，输血疗法一时成为时尚。某些医生甚至认为，通过交换怨偶彼此的血液可以彻底解决婚姻中的不和谐。然而将动物血液输给人，是非常凶险的一件事，死亡难以避免，加上很多守旧的知识分子反对变革，最终主教在全欧洲禁止了输血疗法。在此后150年中，输血只是一件奇事，仅供人们在理论上进行探索。James Blundell的输血手术。The Lancet, 年，年青的产科医生布朗德尔博士（James Blundell）无法忍受产妇因大出血而频频死亡，经周密思考和系统的动物实验后，布朗德尔博士总结出两项输血基本原则：1、只能使用人血；2、只能使用于大失血而濒临死亡的人。后来，他一共给11个大失血病人输血，使其中5人获救。布朗德尔的成功，再一次激起医学界对输血的兴趣，为了方便输血，医生们甚至发明了不少器械。虽然很多医生都遵循布朗德尔的原则，但并非每个人都如此，有人甚至把牛奶输入病人血液中，可以想象这样做将引起什么样的结果，而也有人进行不必要的输血。毫不奇怪，伴随着输血疗法的再次兴起，批评和反对它的声音也随之而起，许多著名医生指责输血疗法是哗众取宠。但1873年波兰医生基塞留斯（G. Gesellius）收集了此前数十年的所有他能获得输血记录，统计显示44%的病人因输血获救，本来他们是必死无疑的。这项研究使得支持输血的声音在医学界占据了上风。然而让输血疗法声威大噪的却是1912年的诺贝尔奖，获奖者是卡雷尔博士（Alexis Carrel）。 卡雷尔博士是法国人，但他不满于法国外科学界的保守，先去了加拿大最后定居在美国的纽约，并进入新创建的洛克菲勒医学研究中心，做血管吻合方面的研究，是他开创了今日的显微外科领域。为了进行血管吻合的研究，卡雷尔发明了特殊的针和线以及特别的吻合技术。但让他获得诺贝尔奖的直接原因，却起因于他的助手兰伯特博士（Adrian . Lambert）深夜的一次紧急求助。 1908年3月，兰伯特博士的女儿降生了，和所有初为父母的夫妻一样，兰伯特夫妇自然也十分兴奋和激动。然而好景不长，数天来婴儿原因不明的口鼻持续渗血，这让年青的父母深感惊恐，没有任何办法能够止住出血，虽然兰伯特的两个弟弟都是外科医生，可是谁也不敢也无法在这样小的婴儿身上进行输血。绝望的兰伯特想到了卡雷尔博士正在从事的血管吻合术研究，这是唯一能够给小家伙进行输血的手术了。看到自己的孩子一步步的迈向死亡，顾不得已是深夜，兰伯特和他的兄弟们赶到卡雷尔家，将他从睡梦中唤醒。虽然卡雷尔表明他在纽约并无行医执照，而且将供血者的动脉与受血者的静脉吻合，很可能导致供血者出现严重的问题。但兰伯特显然愿意为此承担一切法律责任和后果，于是卡雷尔迅速收拾好工具，赶往兰伯特家。 据卡雷尔回忆，当时场景甚是凄凉，兰伯特的妻子紧挨着她那昏迷不醒、脸色极度苍白的小女儿，似乎想把自己的生命传输给她的孩子，但她也早已经心力憔悴、极度虚弱到几乎不能动弹了。看到孩子的状况后，卡雷尔非常担心婴儿在手术前就可能死去。经过短暂的争执，卡雷尔选择了兰伯特充当供血者，他小心的分离出兰伯特左手的桡动脉，将它和婴儿身上唯一可利用的腘静脉吻合在一起，经过几次失败后，手术终于成功。婴儿获救了，兰伯特的手部循环也恢复良好没有瘫痪的迹象。满心感激的兰伯特妻子致信洛克菲勒研究中心，感激他们资助了卡雷尔博士的研究，因为正是研究的成果拯救了她的女儿。作为被人诟病的大财阀，洛克菲勒出资建立了洛克菲勒研究中心以改变世人对其集团的印象，这件事对成立不久的洛克菲勒研究中心而言简直是“飞来的横财”。信件立刻被转给了各大报社，引起了巨大哄动，卡雷尔迅速成名。而他所创立的血管吻合术，一时之间也成为输血疗法中的被竞相模仿的技术手段，虽然很难掌握。为此有人甚至发明了一些辅助器具，以帮助外科医生进行血管吻合。卡雷尔（右）与飞行家林白，还有他们共同发明的通过体外循环支持器官的装置。《时代》周刊，1938年6月13日封面 在欧洲、北美为卡雷尔所取得的成就欢呼时，一项对输血疗法具有革命性贡献的科学研究已经完成，但却默默无闻。1901年，维也纳的一位年青病理学家，兰士台纳（Karl Landsteiner）发现了人类的血型。这得从1900年说起，在一次研究中，兰士台纳发现不同人之间的血液混合时，有时候血细胞会发生凝聚现象。为此他写了一篇论文讨论此现象究竟是由于细菌污染还是由于个体间差异引起，紧接着他设计了一系列精巧的实验，抽取了自己和助手们的血液，静置到血浆和红细胞分离后，将它们分开。然后在一系列试管中，将血浆和其他所有人的红细胞混合，观察结果。兰士台纳发现，实验结果可以分为三种情况。被标记为A组的血浆可以引起标记为B组的红细胞凝聚，反之也然，既B的血浆可引起A的红细胞凝聚，但兰士台纳本人的红细胞与标记为A、B的血浆混合后都不凝聚，但他的血浆却可以将A和B组的红细胞都凝聚。起初他称第三种类型为C，后来不知什么原因，他将其改称为O。这就是今日几乎人人皆知的ABO血型系统的来源，两年后，兰士台纳的同事在更大规模的一次交叉实验中发现了AB型，人类最基本的血型系统的研究到此既告一段落。兰士台纳 兰士台纳意识到所谓输血综合症——接受输血的病人有时候会发生发热、寒战、肾脏剧痛、黑尿甚至死亡，正是因为人类有不同的血型，而某些血型之间彼此不能相容，才导致了这一切，他将此写入科研论文中。但兰士台纳过于内向，以至于这项重大成果，外科学界几乎没有人知道，只有纽约的奥藤伯格博士（Reuben Otternberg）看到他的论文后，率先在输血前进行血型匹配，从而避免了输血综合症。虽然奥藤伯格大力提倡血型匹配，但只有很少的医生响应，直到输血疗法的另外一项革命性技术的出现，将输血这个从前的大型高难度手术，转变为任何一位乡村医生都可以实施的手术后，血型匹配才真正受到重视。 输血疗法由于血液一旦离体就极容易凝固，使得输血十分困难。卡雷尔的血管吻合可以避免这个问题，但他的技术有很大的缺陷，一是对供血者的手有潜在的极大伤害，二则无法知道供血者输出了多少血，有时候甚至出现供血者失血太多差点死亡的事情。在这种情况下，很少有人愿意当供血者，并不是所有的亲属都愿意为了亲人冒如此巨大的风险的。鉴于此，两位医生发明了两套系统，通过抽取血液或者直接用针将血液引流出来后定量，然后输给受血者，这些系统的使用极大的降低了供血者的风险和痛苦。当然为了防止凝血需要医生的动作要快，而且需要诸多助手。这时候，奥藤伯格的同事卢因森博士（Richard Lewisohn）开始向血液凝固发起进攻，并在1915年发现的柠檬酸既可以防止血液凝固又对人体无害。这项关键性发现，使得输血这个从前需要专家才能做的手术，转变为一个普通的小手术。于是输血疗法在所有医院迅速开展，其结果自然是输血综合症的发病数量也急剧增加，经过无数惨痛的教训后，终于在1920年，输血前必需进行交叉配型成为标准操作。至此输血的三大障碍皆被一一克服，有了合适的输血设备，保证安全的交叉配型以及防止血液凝固的柠檬酸。而1930年，兰士台纳也获得了他应该获得的荣誉——诺贝尔生理学或医学奖。
在 放血疗法 盛行的时候，输血、以及将医学物质输入血液这种方法还没被认可。 输血实验 开始于17世纪，但一直到19世纪第一次世界大战结束之后才成为成熟医学技术中的一部分，满足了成熟医学技术的四个中心原则：简单性、确定性、安全性、有效性。 在1660年～1680年期间，人们对输血的兴趣高涨。但17世纪的医生对不同的个体和物体之间的免疫屏障还没有形成理论框架，当时有很多国家认定输血疗法是非法的，放血疗法的推崇者们对关于输血疗法的实验也 不是很支持 。 根据斯普拉特的《皇家社团史》记载，克里斯托弗 ·雷恩是第一个将各种物质注人动物静脉的人。克里斯托弗 ·雷恩是英国人当初做实验的时候他还有三个伙伴，其中一个叫 理查德·洛厄 。 在他们的实验展览期间，被实验的动物因为被注射了各种液体和药物，分别有腹泻、呕吐、中毒、死亡、起死回生等现象。实验证明，一些小动物们被放血到将死之时，从其他动物身上取血输给它有时可以起死回生。 当时的实验观察者借此猜想，说不定有一天， 把强者的血液输给病人可以改良不良血液，从而治愈他的疾病或者改变一个人的性格。 跨物种输血 就在英国人的动物输血实验做的风生水起的时候， 法国国王路易十六的一位内科医生丹尼斯 已经开始准备跨越物种，在人类身上进行治疗试验了。 1667年3月，在连续19次从狗到狗之间的输血实验成功后，丹尼斯把小牛血输到了狗身上。因为没有观察到即刻产生的副作用，他得出结论， 动物的血可以治疗人的疾病。 丹尼斯甚至觉得动物血的治疗作用可能要比人血好，因为动物没有感情、罪恶和不道德的行为，它们的血液没有被人类的天性腐蚀。 人类可以吃动物的肉，那么动物的血也可以被人类吸收。 为了验证自己的想法，丹尼斯在一个15岁的小男孩身上做了一次实验。 小男孩患有顽固热，在此前，他已经被医生在 两个月里进行了二十几次放血治疗。 综合原因导致这个小男孩迟钝、淡漠、嗜睡，医生宣布他会变成一个傻瓜，什么都做不了了。 1667年6月15日，外科医生埃默兹从这个小男孩的手臂静脉抽取了3盎司的血液，丹尼斯随后注射入了10盎司羔羊血。男孩的变化很大，他恢复了以往的神智、活泼和食欲，唯一的副作用是手臂有点儿发热。 丹尼斯觉得备受鼓舞，他又注射了大约20盎司的羊血到一个45岁的健康的有偿志愿者体内，病人除了手臂发热外，也没有其他副作用。 但在另一次试验中，一个性情躁狂者被输入了大量的小牛血。结果是治愈了躁狂，但这个病人开始手臂痛、背痛、抽搐、出汗、腹泻、尿血…… 根据这个人的健康状况和以前的治疗措施，丹尼斯觉得没有证据证明是输血出了问题。 祸不单行，在另一位病人死亡后，丹尼斯不得不结束第一阶段的输血实验。 那是一个34岁，有8年左右精神病史的男子。他在死之前接受过三次小牛血输入，前两次都让他的症状有所缓解，可在第三次输血之后死亡。这个病例引起了当时社会对输血的强烈反对。 面对这次医疗事故， 丹尼斯最初把病人的死因归于过分沉浸于烟、酒或者女人，他还暗示一个寡妇故意毒死了病人。 法庭最终没有判丹尼斯治疗不当罪，但丹尼斯和埃默兹也因此而放弃了实验医学，回归当时的正统常规医学中，虽然这也挺危险的。 英国科学家们对丹尼斯的实验持强烈反对意见，包括理查德·洛厄。虽然在他们自己的输血实验中也有过成功。 大约在丹尼斯第一次人体输血之后六个月，理查德·洛厄花钱雇了 一位堕落狂暴、脑子有点不正常的人做实验。 这次实验备受瞩目，有的人觉得这次实验能消除病人狂躁的野性，有人保持怀疑态度。微妙的是，大家都在关心到底有没有效，没有人关心实验是否危险。 理查德·洛厄的实验分为两次，第一次的报告显示病人的情况有所改善，但第二次输血让这个狂躁病人的情况迅速恶化。 实验的失败令谣言四起，英国皇家社团的学者们因为害怕被嘲笑而不断辩护，却成了诸多文学家的创作素材。 喜剧《大师》 中，业余科学家吉姆拉克把64盎司的羊血输到一个疯子身上，随后这个疯子变得像绵羊一样，喜欢咩咩的叫，长出很多羊毛，反刍食物、甚至还长出来羊尾巴。为了收获羊毛，吉姆拉克准备给更多的精神病人输入羊血。 安全输血 人们真正迎来安全输血，是在免疫学家 兰德斯坦纳 证实了 人类的血液存在着不同血型 之后。他还因为对血型的研究获得了1930年的诺贝尔奖。 兰德斯坦纳发现，所有的人分属四种不同血型A型、B型、AB型、O型中的一种。 血型可以为犯罪案例、亲子鉴定、遗传学、人类学方面提供有用的信息。 由于血液信息是从血液中收集得到的，这又导致不少人认为放血疗法又变成了医疗中不可或缺的一部分。 尽管输血已成为常规手段，迷信依旧以不同形式继续流传，不少人不敢献血或是接受输血。 因为只要血液没有俱到正确检测，受血者和血制品就可能感染梅毒、疟疾、肝炎和艾滋病甚至西尼尔热。被感染或污染了的人体组织和器官在病人中引起了严重的感染。 2002年， 四个病人同时接受了同一个感染了西尼尔病毒的捐赠者的心、肝和肾。 西尼尔病毒对于免疫系统薄弱的病人尤其危险，特别是接受器官移植手术的病人。 其实很多不需要立即施行的整形外科手术中，会涉及到移植尸体软组织，比如肌腱、韧带、软骨，还有心血管。一具尸体可以为30次整形外科移植提供足够的组织。 如果防止和检测出细菌以及真菌污染的失败，很容易导致由感染。 好在，现如今的卫生安全检测已经非常完善，输血、献血也已经普及社会。但很多时候，人们往往侧重于治疗，却忘了在生病之前的预防。 参考文献：《医学史》第二版 《中外医学史》 《生命科学史》