?? 8 ． 7 化學形態分布模擬計算.htm
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<TD class=most align=left width="70%"> <IMG height=9
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/circ.gif" width=9 border=0> 8 ． 7
化學形態分布模擬計算</TD>
<TD align=right width="30%"><A
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style="FONT-SIZE: 10.5pt"><BR></FONT></B>
<P align=center><B><FONT lang=EN-US>8</FONT></B><B><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">．</FONT><FONT
lang=EN-US>7 </FONT></B><B><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">化學形態分布模擬計算</FONT><FONT
lang=EN-US></FONT></B></P>
<P align=center><B><FONT lang=EN-US><FONT style="mso-spacerun: yes">
</FONT></FONT></B></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em; TEXT-ALIGN: justify"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">人們知道，痕量有害元素的毒性常常不是取決于其總量，而是與其存在的化學形態具有密切的關系，鉻（Ⅵ）是水體中的重要污染元素，有包括致癌作用在內的多種毒性，而鉻（Ⅲ）則是維持生物體內葡萄糖平衡以及脂肪蛋白質代謝所必需的元素之一。盡人皆知，砷和汞是有毒元素，其對生物與人體毒性的大小與其存在的形態密切相關，其毒性大小的順序為：</FONT><FONT
lang=EN-US>AsH</FONT><SUB><FONT size=2>3</FONT></SUB><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">＞亞砷酸＞</FONT><FONT
lang=EN-US>Ax</FONT><SUB><FONT size=2>2</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>O</FONT><SUB><FONT size=2>3</FONT></SUB><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">＞砷酸鹽＞砷酸＞砷；砷甜菜堿與砷膽堿的毒性小于甲基砷和乙基砷；甲基汞的毒性大于苯基汞和乙基汞。元素不同化學形態不僅直接影響它的毒性與生態效應，而且也影響它們在生物體內、生態環境中的遷移轉化的過程。為了科學地說明元素的生態效應，準確地判斷藥物的效果，正確地評價環境質量，只檢測元素的總量是遠遠不夠的，還必須分析元素的化學形態。元素化學形態分析能為人們提供更多的有用信息，在生命科學、藥物學、環境生物學、環境地學、環境工程學、環境質量評價等的研究中具有重要的意義。然而，要直接測定復雜體系中痕量元素存在的化學形態往往會遇到很大的困難。困難就在于，體系中元素的各種化學形態處于動態平衡中，進行任何處理，比如加熱或冷卻、調節</FONT><FONT
lang=EN-US>pH</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">值、加入某些試劑等，都會影響和破壞體系中原有的平衡關系，這時所測得的元素形態分布已非原有的形態分布了。于是人們就想，能否采用模擬計算方法來獲取化學形態分布的信息呢？要想用模擬計算方法來獲得化學形態的信息，一是要想方設法得到表征各種化學形態平衡的特征常數（平衡常數、累積穩定常數、絡合常數等），二是要選擇一種合適的算法（如反向傳播算法、模擬退火算法、遺傳算法等）計算在體系能量最低的平衡態時各種化學形態的濃度。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">在體系中，金屬離子</FONT><FONT
lang=EN-US>M</FONT><SUP><FONT size=2>n+</FONT></SUP><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">與配體</FONT><FONT
lang=EN-US>L</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">之間存在平衡，陽極溶出峰電位和累積穩定常數β之間的關系是</FONT></P>
<P align=center><FONT lang=EN-US><SUB><IMG height=48
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_1.gif" width=368></SUB> </FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">式中Δ</FONT><FONT
lang=EN-US>E</FONT><SUB><FONT size=2>p</FONT></SUB><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">是陽極溶出峰的電位差。人工神經網絡的線性網絡模型是</FONT></P>
<P align=center><FONT lang=EN-US>y=w</FONT><SUB><FONT size=2>1</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>x</FONT><SUB><FONT size=2>1</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>+w</FONT><SUB><FONT size=2>2</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>x</FONT><SUB><FONT size=2>2</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>+</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">…</FONT><FONT
lang=EN-US>+w</FONT><SUB><FONT size=2>n</FONT></SUB><FONT
lang=EN-US>x</FONT><SUB><FONT size=2>n</FONT></SUB></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT lang=EN-US><SUB><IMG height=45
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_2.gif" width=476></SUB> </FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">線性網絡可以獲得表征各種化學形態平衡的特征常數。當反饋網絡體系達到穩定態時，體系能量函數值最低：</FONT></P>
<P align=center><FONT lang=EN-US><SUB><IMG height=57
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_3.gif" width=171></SUB> </FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">式中</FONT><FONT
lang=EN-US>V</FONT><SUB><FONT size=2>i</FONT></SUB><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">（</FONT><FONT
lang=EN-US>i=1</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">，</FONT><FONT
lang=EN-US>2</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">，…，</FONT><FONT
lang=EN-US>n</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">）代表金屬離子的各種化學形態濃度，</FONT><FONT
lang=EN-US>V</FONT><SUB><FONT size=2>0</FONT></SUB><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">為金屬離子游離態濃度，</FONT><FONT
lang=EN-US>[M</FONT><SUP><FONT size=2>n+</FONT></SUP><FONT
lang=EN-US>]r</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">是金屬離子的總濃度，</FONT><FONT
lang=EN-US>A</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">為懲罰項，其作用是加快計算的收斂速度。由于化學平衡體系也是一種具有能量交換的物質體系，因此，可以將反饋網絡體系的能量函數應用于化學平衡體系，當體系中各物種的濃度達到平衡時，體系的能量函數</FONT><FONT
lang=EN-US>E=0</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">。通過對能量函數式求導，可以計算穩定體系中金屬離子各種化學形態的平衡濃度。由此可見，利用人工神經網絡模擬方法可以獲得體系中有關元素化學形態的重要信息。有人曾用陽極溶出伏安法獲取實驗數據，用人工神經網</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT lang=EN-US><SUB><IMG height=27
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_4.gif" width=500></SUB> </FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">所形成的各種化學形態分布。圖</FONT><FONT
lang=EN-US>8</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">．</FONT><FONT
lang=EN-US>8</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">和</FONT><FONT
lang=EN-US>8</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">．</FONT><FONT
lang=EN-US>9</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">分別是模擬計算的形態分布曲線。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">以上講的只是人工神經網絡在化學中的應用的幾個例子，其實它的應用是很廣泛的，可以用于色譜保留值的預測、模式識別、重疊譜峰的解析、核磁共振</FONT><SUP><FONT
size=2>13</FONT></SUP><FONT lang=EN-US>C</FONT><FONT
style="FONT-FAMILY: 宋體; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'">譜分類、類似物構效關系研究等等。人工神經網絡在化學中的應用范圍非常寬廣，前景光明。</FONT></FONT></P>
<P align=center><FONT lang=EN-US><IMG height=193
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_5.gif" width=272></FONT></P>
<P align=center><FONT lang=EN-US><IMG height=231
src="8 ． 7 化學形態分布模擬計算.files/20000040ZW_0063_6.gif" width=233></FONT></FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT lang=EN-US></FONT> </P><B><FONT
style="FONT-SIZE: 10.5pt"><BR></FONT></B>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT lang=EN-US></FONT> </P><!-- 相關資源欄開始 -->
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