低溫雨雪冰凍持續(xù)期小動(dòng)物直接暴露室內(nèi)模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種極端氣候事件室內(nèi)模擬暴露方法，尤其是一種低溫雨雪冰凍持續(xù)期小動(dòng)物直接暴露室內(nèi)模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著氣候變暖，極端氣候事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度增強(qiáng)，低溫雨雪冰凍天氣作為一種極端氣候事件在全球范圍內(nèi)不斷出現(xiàn)，低溫雨雪冰凍天氣事件不再是北方常見(jiàn)的氣候?yàn)?zāi)害，南方也時(shí)有發(fā)生，與極端低溫、持續(xù)凍雨、強(qiáng)降雪相關(guān)的氣候事件已成為我國(guó)冬半年常見(jiàn)的災(zāi)害性天氣。2008年我國(guó)南方大范圍低溫雨雪冰凍天氣發(fā)生后，人們通過(guò)受災(zāi)人群回顧分析和災(zāi)后普查等方法對(duì)低溫雨雪冰凍天氣暴露后產(chǎn)生的生物效應(yīng)有了相當(dāng)程度的了解，但對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件持續(xù)期間產(chǎn)生的生物效應(yīng)了解甚少，自然低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)可滿(mǎn)足人們對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件持續(xù)期間產(chǎn)生的生物效應(yīng)評(píng)價(jià)需要，由于低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)具有條件真實(shí)、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際操作過(guò)程中存在諸多技術(shù)難題和不足，不能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)存在的上述技術(shù)難題和不足嚴(yán)重制約了低溫雨雪冰凍天氣暴露效應(yīng)的生物學(xué)整體評(píng)價(jià)研究的進(jìn)程。因此，客觀上需要提供低溫雨雪冰凍環(huán)境小鼠直接暴露室內(nèi)模擬技術(shù)。近10年來(lái)幾乎每年都有持續(xù)性大范圍低溫雨雪冰凍災(zāi)害不斷襲擾我國(guó)南北方，低溫雨雪冰凍極端氣候事件暴露產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)評(píng)價(jià)是未來(lái)大氣科學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域高度關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，由于低溫雨雪冰凍極端氣候事件暴露產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)評(píng)價(jià)是災(zāi)情評(píng)估急需的基礎(chǔ)資料，有關(guān)低溫雨雪冰凍極端氣候事件暴露產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)評(píng)價(jià)也是政府相關(guān)職能部門(mén)高度關(guān)注的問(wèn)題。
[0003]低溫雨雪冰凍天氣事件發(fā)生過(guò)程中往往有多種氣候要素量值或統(tǒng)計(jì)量顯著偏離其平均態(tài)，由此構(gòu)成的天氣環(huán)境非常惡劣，致使低溫雨雪冰凍極端氣候事件暴露過(guò)程中生物學(xué)信號(hào)采集困難，目前擁有的數(shù)據(jù)多由災(zāi)后調(diào)查和回顧分析提供，迄今為止人們對(duì)暴露過(guò)程中生物效應(yīng)所知甚少，目前這一領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。然而，有關(guān)流行病學(xué)調(diào)查均證實(shí)低溫雨雪冰凍天氣暴露后各器官系統(tǒng)均會(huì)遺留不同程度的功能障礙，人們迫切需要了解低溫雨雪冰凍極端天氣事件暴露過(guò)程中對(duì)人體的影響及傷害，客觀上對(duì)低溫雨雪冰凍極端天氣事件暴露過(guò)程中產(chǎn)生的生物效應(yīng)數(shù)據(jù)有很大需求，低溫雨雪冰凍極端天氣事件暴露過(guò)程中生物學(xué)信號(hào)采集及其評(píng)價(jià)是值得探索的方向。
[0004]通過(guò)受災(zāi)人群回顧分析和災(zāi)后普查等方法收集到的生物學(xué)評(píng)價(jià)資料在災(zāi)情評(píng)估、應(yīng)急方案制定等方面具有重大參考價(jià)值，但不能滿(mǎn)足低溫雨雪冰凍極端天氣事件暴露過(guò)程中生物學(xué)評(píng)價(jià)需要。與受災(zāi)人群回顧分析和災(zāi)后普查等方法比較，自然低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)具有條件真實(shí)、結(jié)果可靠的優(yōu)點(diǎn)，可滿(mǎn)足人們對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件持續(xù)期間產(chǎn)生的生物效應(yīng)評(píng)價(jià)需要，然而，由于天然低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)生物信號(hào)采集困難，研究條件惡劣，而且還受季節(jié)、地域的限制，不能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。低溫雨雪冰凍天氣直接暴露實(shí)驗(yàn)存在的上述技術(shù)難題嚴(yán)重制約了低溫雨雪冰凍天氣暴露效應(yīng)評(píng)價(jià)研究的進(jìn)程。由于目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于低溫雨雪冰凍天氣事件生物效應(yīng)數(shù)據(jù)采集、模擬研究存在諸多技術(shù)難題和不足，與自然低溫雨雪冰凍天氣事件十分相近的室內(nèi)暴露裝置缺乏，在一定程度上限制了相關(guān)研究的開(kāi)展，提供低溫雨雪冰凍環(huán)境小鼠直接暴露室內(nèi)模擬技術(shù)可有效解決上述亟待解決的難點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于低溫雨雪冰凍天氣事件生物效應(yīng)數(shù)據(jù)采集、模擬研究中存在的困難、不足和亟待解決技術(shù)難題可歸納為四點(diǎn)。
[0006]1.天然低溫雨雪冰凍環(huán)境直接暴露過(guò)程中生物信號(hào)采集存在諸多困難。天然低溫雨雪冰凍環(huán)境直接暴露觀測(cè)成本高，操作復(fù)雜，運(yùn)行成本高，操作人員工作環(huán)境惡劣，很難保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，而且某些指標(biāo)的觀測(cè)在野外幾乎是很難完成的，而且，由于極端氣候事件在統(tǒng)計(jì)意義上屬于較少發(fā)生的小概率事件，因而，室內(nèi)直接暴露實(shí)驗(yàn)技術(shù)在極端氣候事件研究領(lǐng)域有很大需求，特別是在低溫雨雪冰凍天氣事件生物暴露效應(yīng)評(píng)價(jià)方面有很大的發(fā)展空間。
[0007]2.低溫雨雪冰凍天氣事件由多種氣象事件構(gòu)成，與單一氣象要素構(gòu)成的極端氣候事件比較，低溫雨雪冰凍天氣事件生物學(xué)模擬研究存在諸多困難。2008年我國(guó)南方大面積持續(xù)性低溫雨雪冰凍天氣事件發(fā)生后，我國(guó)針對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件的模擬研究取得重大進(jìn)展，但這些模擬研究主要以數(shù)據(jù)模擬、云物理模擬、降水相態(tài)模擬為主，生物學(xué)模擬研究相對(duì)不足。相比之下，我國(guó)在寒潮生物學(xué)模擬研究方面有很大進(jìn)展，究其原因，主要與寒潮天氣過(guò)程只與極端低溫事件相關(guān)，在模擬研究中只要滿(mǎn)足持續(xù)低溫這一氣象要素即可，現(xiàn)有的大氣科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)裝置均能滿(mǎn)足寒潮模擬研究的需要，而低溫雨雪冰凍天氣過(guò)程是由極端低溫、持續(xù)凍雨、強(qiáng)降雪等系列相關(guān)的氣候事件構(gòu)成，在室內(nèi)模擬研究中必須同時(shí)滿(mǎn)足上述三種氣候要素才能符合低溫雨雪冰凍天氣事件的環(huán)境特征要求。
[0008]3.低溫雨雪冰凍天氣事件暴露室內(nèi)模擬研究重點(diǎn)應(yīng)放在冰凍持續(xù)期，而現(xiàn)有的氣候模擬技術(shù)多以模擬低溫、降雪、冰凍事件為主，不能滿(mǎn)足低溫雨雪冰凍天氣持續(xù)期生物學(xué)效應(yīng)研究需要。低溫雨雪冰凍天氣過(guò)程分為冰凍形成期和冰凍持續(xù)期，一般來(lái)講冰凍形成期在1-3天之間，冰凍形成前溫度尚未將至0°C，只有冰凍形成過(guò)程中溫度才能降至0°C以下，而冰凍持續(xù)期的特點(diǎn)是溫度持續(xù)低于0°C，冰凍持續(xù)存在，凍雨事件和降雪事件已結(jié)束，只是低溫事件持續(xù)存在而已，而現(xiàn)有的氣候模擬技術(shù)和裝置旨在模擬低溫、降雪、冰凍事件，對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件冰凍持續(xù)期環(huán)境特征模擬關(guān)注不夠。根據(jù)低溫雨雪冰凍天氣事件冰凍形成期和冰凍持續(xù)期的持續(xù)時(shí)間和環(huán)境特征看，需要在科學(xué)層面上回答冰凍持續(xù)期產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，低溫雨雪冰凍天氣事件暴露室內(nèi)模擬研究重點(diǎn)應(yīng)放在冰凍持續(xù)期。
[0009]低溫雨雪冰凍天氣事件持續(xù)期生物學(xué)模擬研究需要首先確定其濕度特征。與正常氣候條件比較，低溫雨雪冰凍天氣事件持續(xù)期其環(huán)境濕度也會(huì)發(fā)生顯著變化，低溫雨雪冰凍天氣事件暴露過(guò)程中生產(chǎn)的生物學(xué)效應(yīng)多由溫濕度的復(fù)合脅迫作用所致，低溫雨雪冰凍天氣事件構(gòu)成的濕度特征在生物學(xué)效應(yīng)中的的貢獻(xiàn)率不可忽視。然而，在以往有關(guān)低溫雨雪冰凍天氣事件的定義中只對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件構(gòu)成的溫度特征進(jìn)行了明確標(biāo)定，對(duì)低溫雨雪冰凍天氣事件構(gòu)成的濕度特征沒(méi)有進(jìn)行明確標(biāo)定，在已有研究中也較少涉及低溫雨雪冰凍天氣事件的濕度特征。直到近期低溫雨雪冰凍天氣發(fā)生的濕度特征開(kāi)始受到關(guān)注，有學(xué)者以1962年至2012年我國(guó)南方260個(gè)常規(guī)氣象觀測(cè)站的逐日資料為依據(jù)，對(duì)南方地區(qū)形成低溫雨雪冰凍天氣的幾個(gè)氣象要素的閾值條件進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，低溫雨雪冰凍天氣多在低溫、高濕、寡照的氣象條件下出現(xiàn)，其中，相對(duì)濕度在98-100%區(qū)間范圍達(dá)到最大的概率13.1 %，相對(duì)濕度是100概率為4