CN105070173A - 低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法 - Google Patents

Abstract

低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，首先在温雨雪冰冻环境室内模拟装置放入冰雪使其内的温度降至0℃以下，湿度维持在60-95％RH之间。将小动物送入暴露室进行暴露实验。启动无线摄像装置，观察暴露过程中小动物的耐受行为，启用外接辅助装置用于观察暴露过程中的小动物生理代谢变化特征，重复间断暴露也可借助其他设备完成暴露间歇期静止张力和游泳速度等相关信息的采集工作。本发明能准确模拟天然低温雨雪冰冻天气持续期生物暴露过程。利用本发明提供的方法，无论是暴露过程中获得的生物信号，还是暴露间歇期获得的评价指标均具有客观、方便、成本低等特点，由此获得评价资料能准确反映实际低温雨雪冰冻天气事件持续期暴露过程中生物学响应规律。

Description

低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法

技术领域

本发明涉及一种极端气候事件室内模拟暴露方法，尤其是一种低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法。

背景技术

随着气候变暖，极端气候事件发生频率和强度增强，低温雨雪冰冻天气作为一种极端气候事件在全球范围内不断出现，低温雨雪冰冻天气事件不再是北方常见的气候灾害，南方也时有发生，与极端低温、持续冻雨、强降雪相关的气候事件已成为我国冬半年常见的灾害性天气。2008年我国南方大范围低温雨雪冰冻天气发生后，人们通过受灾人群回顾分析和灾后普查等方法对低温雨雪冰冻天气暴露后产生的生物效应有了相当程度的了解，但对低温雨雪冰冻天气事件持续期间产生的生物效应了解甚少，自然低温雨雪冰冻天气直接暴露实验可满足人们对低温雨雪冰冻天气事件持续期间产生的生物效应评价需要，由于低温雨雪冰冻天气直接暴露实验具有条件真实、结果可靠的优点，但实际操作过程中存在诸多技术难题和不足，不能根据实际需要进行实验，低温雨雪冰冻天气直接暴露实验存在的上述技术难题和不足严重制约了低温雨雪冰冻天气暴露效应的生物学整体评价研究的进程。因此，客观上需要提供低温雨雪冰冻环境小鼠直接暴露室内模拟技术。近10年来几乎每年都有持续性大范围低温雨雪冰冻灾害不断袭扰我国南北方，低温雨雪冰冻极端气候事件暴露产生的生物学效应评价是未来大气科学和生物学领域高度关注的热点问题，由于低温雨雪冰冻极端气候事件暴露产生的生物学效应评价是灾情评估急需的基础资料，有关低温雨雪冰冻极端气候事件暴露产生的生物学效应评价也是政府相关职能部门高度关注的问题。

低温雨雪冰冻天气事件发生过程中往往有多种气候要素量值或统计量显著偏离其平均态，由此构成的天气环境非常恶劣，致使低温雨雪冰冻极端气候事件暴露过程中生物学信号采集困难，目前拥有的数据多由灾后调查和回顾分析提供，迄今为止人们对暴露过程中生物效应所知甚少，目前这一领域的研究尚处于起步阶段。然而，有关流行病学调查均证实低温雨雪冰冻天气暴露后各器官系统均会遗留不同程度的功能障碍，人们迫切需要了解低温雨雪冰冻极端天气事件暴露过程中对人体的影响及伤害，客观上对低温雨雪冰冻极端天气事件暴露过程中产生的生物效应数据有很大需求，低温雨雪冰冻极端天气事件暴露过程中生物学信号采集及其评价是值得探索的方向。

通过受灾人群回顾分析和灾后普查等方法收集到的生物学评价资料在灾情评估、应急方案制定等方面具有重大参考价值，但不能满足低温雨雪冰冻极端天气事件暴露过程中生物学评价需要。与受灾人群回顾分析和灾后普查等方法比较，自然低温雨雪冰冻天气直接暴露实验具有条件真实、结果可靠的优点，可满足人们对低温雨雪冰冻天气事件持续期间产生的生物效应评价需要，然而，由于天然低温雨雪冰冻天气直接暴露实验生物信号采集困难，研究条件恶劣，而且还受季节、地域的限制，不能根据实际需要进行实验。低温雨雪冰冻天气直接暴露实验存在的上述技术难题严重制约了低温雨雪冰冻天气暴露效应评价研究的进程。由于目前国内外关于低温雨雪冰冻天气事件生物效应数据采集、模拟研究存在诸多技术难题和不足，与自然低温雨雪冰冻天气事件十分相近的室内暴露装置缺乏，在一定程度上限制了相关研究的开展，提供低温雨雪冰冻环境小鼠直接暴露室内模拟技术可有效解决上述亟待解决的难点技术问题。

目前国内外关于低温雨雪冰冻天气事件生物效应数据采集、模拟研究中存在的困难、不足和亟待解决技术难题可归纳为四点。

1.天然低温雨雪冰冻环境直接暴露过程中生物信号采集存在诸多困难。天然低温雨雪冰冻环境直接暴露观测成本高，操作复杂，运行成本高，操作人员工作环境恶劣，很难保证数据的准确采集，而且某些指标的观测在野外几乎是很难完成的，而且，由于极端气候事件在统计意义上属于较少发生的小概率事件，因而，室内直接暴露实验技术在极端气候事件研究领域有很大需求，特别是在低温雨雪冰冻天气事件生物暴露效应评价方面有很大的发展空间。

2.低温雨雪冰冻天气事件由多种气象事件构成，与单一气象要素构成的极端气候事件比较，低温雨雪冰冻天气事件生物学模拟研究存在诸多困难。2008年我国南方大面积持续性低温雨雪冰冻天气事件发生后，我国针对低温雨雪冰冻天气事件的模拟研究取得重大进展，但这些模拟研究主要以数据模拟、云物理模拟、降水相态模拟为主，生物学模拟研究相对不足。相比之下，我国在寒潮生物学模拟研究方面有很大进展，究其原因，主要与寒潮天气过程只与极端低温事件相关，在模拟研究中只要满足持续低温这一气象要素即可，现有的大气科学模拟实验装置均能满足寒潮模拟研究的需要，而低温雨雪冰冻天气过程是由极端低温、持续冻雨、强降雪等系列相关的气候事件构成，在室内模拟研究中必须同时满足上述三种气候要素才能符合低温雨雪冰冻天气事件的环境特征要求。

3.低温雨雪冰冻天气事件暴露室内模拟研究重点应放在冰冻持续期，而现有的气候模拟技术多以模拟低温、降雪、冰冻事件为主，不能满足低温雨雪冰冻天气持续期生物学效应研究需要。低温雨雪冰冻天气过程分为冰冻形成期和冰冻持续期，一般来讲冰冻形成期在1-3天之间，冰冻形成前温度尚未将至0℃，只有冰冻形成过程中温度才能降至0℃以下，而冰冻持续期的特点是温度持续低于0℃，冰冻持续存在，冻雨事件和降雪事件已结束，只是低温事件持续存在而已，而现有的气候模拟技术和装置旨在模拟低温、降雪、冰冻事件，对低温雨雪冰冻天气事件冰冻持续期环境特征模拟关注不够。根据低温雨雪冰冻天气事件冰冻形成期和冰冻持续期的持续时间和环境特征看，需要在科学层面上回答冰冻持续期产生的生物学效应，低温雨雪冰冻天气事件暴露室内模拟研究重点应放在冰冻持续期。

低温雨雪冰冻天气事件持续期生物学模拟研究需要首先确定其湿度特征。与正常气候条件比较，低温雨雪冰冻天气事件持续期其环境湿度也会发生显著变化，低温雨雪冰冻天气事件暴露过程中生产的生物学效应多由温湿度的复合胁迫作用所致，低温雨雪冰冻天气事件构成的湿度特征在生物学效应中的的贡献率不可忽视。然而，在以往有关低温雨雪冰冻天气事件的定义中只对低温雨雪冰冻天气事件构成的温度特征进行了明确标定，对低温雨雪冰冻天气事件构成的湿度特征没有进行明确标定，在已有研究中也较少涉及低温雨雪冰冻天气事件的湿度特征。直到近期低温雨雪冰冻天气发生的湿度特征开始受到关注，有学者以1962年至2012年我国南方260个常规气象观测站的逐日资料为依据，对南方地区形成低温雨雪冰冻天气的几个气象要素的阈值条件进行了研究,研究发现，低温雨雪冰冻天气多在低温、高湿、寡照的气象条件下出现，其中，相对湿度在98-100％区间范围达到最大的概率13.1％，相对湿度是100概率为4.0％，≧80％的模糊概率达83.7％，说明低温雨雪冰冻天气事件具有高湿特征。这些研究积累为低温雨雪冰冻天气事件的湿度特征的确认提供了基础数据，因而，在低温雨雪冰冻天气事件持续期模拟研究中湿度特征是不可忽视的气象因素。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，首先在温雨雪冰冻环境室内模拟装置放入冰雪使其内的温度降至0℃以下，湿度维持在60-95％RH之间。将滤纸铺在木质动物暴露台上，边角放置100克钠石灰后，将小动物送入暴露室进行暴露实验。启动无线摄像装置，观察暴露过程中小动物的耐受行为，启用外接辅助装置(U型压力计、气体分析仪)，用于观察暴露过程中的小动物生理代谢变化特征，重复间断暴露也可借助其他设备(斜板、吊绳、泳池、摄像仪等)完成暴露间歇期静止张力和游泳速度等相关信息的采集工作。

优选的，所述的小动物为10只。

优选的，所述的小动物为哺乳动物。

优选的，所述的哺乳动物为小白鼠。

优选的，所述暴露实验的暴露时间为每天一小时，重复7次。

优选的，所述暴露实验的暴露时间为每天二小时，重复7次。

优选的，所述暴露实验的暴露时间为每天三小时，重复7次。

优选的，所述暴露实验的暴露时间为每天四小时，重复7次。

本发明能准确模拟天然低温雨雪冰冻天气持续期生物暴露过程。利用本发明提供的方法，无论是暴露过程中获得的生物信号，还是暴露间歇期获得的评价指标均具有客观、方便、成本低等特点，由此获得评价资料能准确反映实际低温雨雪冰冻天气事件持续期暴露过程中生物学响应规律。由于操作方便、结果可靠、成本低，特别适于极端环境研究领域科研和教学过程中使用，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是温雨雪冰冻环境室内模拟装置的结构示意图。

图2是个体暴露行为特征采集技术路线图。

图3是群体暴露运动特征测定技术路线图。

具体实施方式

如图1所示：低温雨雪冰冻环境室内模拟装置，包括储冰室1和动物暴露室2。动物暴露室2处于储冰室1的上端，两者之间设有带孔隔板4。动物暴露2室内设有温湿度传感器7和摄像头8。动物暴露室2通过外接口8与气体采集、检测装置10连接。所述储冰室1的两侧设有聚苯乙烯泡沫保温板3。所述储冰室1上设有冰雪入口9。所述动物暴露室2上设有动物人舱口5。所述储冰室1的下面设有散热降温室11，其顶部设有导热层。

如图2和图3所示：将模拟环境的温度设定在0℃以下，湿度设定在60-95％RH之间，向储冰室填充人工冰雪，当动物暴露室温度降至0℃以下，湿度维持在60-95％RH之间时关闭冰雪入口的舱门。当动物暴露室环境温湿度达到低温雨雪冰冻天气模拟要求时，将2张滤纸铺在木质动物暴露台上，边角放置100克钠石灰后，可将小白鼠送入暴露室。个体持续暴露实验和群体间断暴露实验暴露过程中可根据需要启动无线摄像装置，观察暴露过程中小白鼠的耐受行为，也可启用外接辅助装置(U型压力计、气体分析仪)，用于观察暴露过程中的小动物生理代谢变化特征，重复间断暴露也可借助其他设备(斜板、吊绳、泳池、摄像仪等)完成暴露间歇期静止张力和游泳速度等相关信息的采集工作。

以上发明均为本发明典型实施案例，并不局限于本发明，凡在本发明的原则和意图之内做的任何修改、等同替换、改进均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：首先在温雨雪冰冻环境室内模拟装置放入冰雪使其内的温度降至0℃以下，湿度维持在60-95％RH之间；将滤纸铺在木质动物暴露台上，边角放置100克钠石灰后，将小动物送入暴露室进行暴露实验，启动无线摄像装置，观察暴露过程中小动物的耐受行为，启用外接辅助装置，用于观察暴露过程中的小动物生理代谢变化特征，重复间断暴露也可借助其他设备完成暴露间歇期静止张力和游泳速度相关信息的采集工作。

2.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述的外接辅助装置为U型压力计和气体分析仪。

3.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述的其他设备为斜板、吊绳、泳池或摄像仪。

4.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述的小动物为10只。

5.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述的小动物为哺乳动物。

6.如权利要求5所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述的哺乳动物为小白鼠。

7.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述暴露实验的暴露时间为每天一小时，重复7次。

8.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述暴露实验的暴露时间为每天二小时，重复7次。

9.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述暴露实验的暴露时间为每天三小时，重复7次。

10.如权利要求1所述的低温雨雪冰冻持续期小动物直接暴露室内模拟方法，其特征在于：所述暴露实验的暴露时间为每天四小时，重复7次。