三聚氰胺和它的表兄弟们

声明：本人大学有机化学几乎不及格，因此文中所述仅代表本人想法，不建议以本文作为任何讨论的论据。本文对食品的选购无指导意义。引用和转载本文必须包括原 blog 链接和本声明。

现在写奶粉事件不知道是不是有点后知后觉。不过没有刻意去搜集信息的我也没有搞清楚为什么三聚氰胺会导致结石，美国 FDA 在2007年进行的风险评估（有兴趣的同学可以到译言翻译此文）表明三聚氰胺的对老鼠的半致死剂量（LD₅₀）是3161毫克/公斤体重，毒理学里这算是个很大的量，所以报告在 executive summary 里说食用含三聚氰胺的饲料喂养的动物制品并不对人体健康产生威胁。但同时，报告也注意到了对狗的喂养实验中被投喂1200毫克/千克体重/天并持续一年的狗出现了结晶尿现象（crystalluria，求正确译名），对食用了含三聚氰胺饲料而死亡的宠物的尸检则显示它们死于急性或亚慢性肾衰竭。这份报告也注意到了结石现象，指出13周的鼠类实验中不产生不良作用的最高限是63毫克/千克体重/天并将其作为对人体风险评估的指导标准。

三鹿奶粉的检测结果是2563毫克/千克，按照英国的标准，婴儿每天每公斤体重摄入的婴儿配方奶粉量应为2.5-2.7盎司，合0.070到0.076千克奶粉，也就是说三鹿奶粉的受害者每天摄入的三聚氰胺至少是179毫克/千克体重。反过来算，800毫克/千克以下含量的三聚氰胺也许还不至于在一两年内造成明显的健康问题，从这个角度看，那个奶粉吵架的段子还真有些道理，也说明三鹿曝光以后对奶粉行业的全面检验是正确的和必要的，不然这个问题可能还会被埋藏很久。

虽然在零容忍的前提下，检出三聚氰胺就已经让乳制品行业被扣分不少，但是我还是想指出仅仅检验三聚氰胺一项并不是最可靠的鉴定方法。今天的 Science Blog 里有一篇文章谈到了中国的乳制品问题，并链接了去年华盛顿邮报对宠物中毒事件发表的一篇科普文章，这篇文章指出，虽然猫狗饲料中的三聚氰胺实际上远未达到致死或产生结石的剂量，但饲料中含有的另一种毒性不及三聚氰胺的化合物氰尿酸（cyanuric acid）成了帮凶。三聚氰胺和氰尿酸两种化合物的分子结构类似（见图，取自 FDA 风险评估报告），而且据报道在猫的尿液中很容易依靠氢键作用形成三个三聚氰胺和三个氰尿酸分子构成的不溶六聚体从而造成结石，即使三聚氰胺本身的含量并不超过猫的排泄能力。据报道，32毫克/千克体重单次剂量的这种聚合物就可以在猫身上造成急性肾衰竭。所幸这种聚合物在酸性环境下很容易分解。但对于胃肠功能不佳或者不完善的人它可能造成大麻烦。牛奶本身的 pH 在6.5-6.7左右，也并不是最适合分解这种聚合物的酸度。

三聚氰胺

氰尿酸

大部分简体中文媒体似乎只注意到了三聚氰胺而没有注意到它的类似物，跟去年的华盛顿邮报相比，我们也许都有点后知后觉。氰尿酸作为副产品容易在三聚氰胺加工制备过程中被混入，去年美国在宠物饲料中也有检出，而且其氯代物三氯异氰尿酸在乳制品行业中常用作消毒剂，水解后也可产生氰尿酸。由此推出即使乳制品中没有三聚氰胺，也可能混有氰尿酸。所以，要正确评估食品和饲料中三聚氰胺的危害，还应该把氰尿酸也纳入考虑当中。我不太清楚质检总局对奶粉抽检时采用的分析方法，如果使用的是蛋白质氮含量与总氮含量的差值法，则可能给出的结果已经包括了氰尿酸，但我们也关心这二者的比例。总之我们对于三聚氰胺以外的其它有机物杂质的危害应该有一定认识。反过来说，如果能通过色谱等手段证明某些乳制品里检验出的少量“三聚氰胺”只是氰尿酸的话，则不必太过担心，因为可能只是在生产过程中从器具和生产线上无意混入，而且它的（毒理学意义上而非通俗意义上的）毒性较三聚氰胺要低得多。

Progress

Recently I have managed to derive a dynamic model for my research area, imitating a model proposed by Ludwig et al. (2002) [3.   D. Ludwig, B. H. Walker, and C. S. Holling. Resilience and the Behavior of Large-Scale Systems, chapter 2 Models and metaphors of sustainability, stability, and resilience. Island Press, Washington, D.C., 2002] for a rangeland.  Now I find that it is producing a range of interesting results.  More importantly, I think I can defy accusation that the model is manipulated to produce domains of attractions.  The hysteric behaviour and the appearance of domains of attraction/resilience are emerging from classic dynamic model functions, this is what I call fascinating.

The next step would be setting a range of scenarios, with different sets of parameters, see the behaviour and resilience of the system in these settings.

Furthermore, combining it with what I derived from remote sensing images collected for the last few decades, the model can go spatial to some extent.  Use the remote sensing image to determine the initial state for each pixel, run the model on them, with a specified parameter set for each type of pixels, the result may be very interesting.  Of course the computation would also be intense.  I need also to think about a) how do I verify the model and b) how do I parametrise the different situations for different pixels.

配额系统与优化结果

上周五出版的《科学》杂志报道了一些科学家经过对全球一百多个渔场的调查分析，得出结论认为如果将目前渔业中使用的全行业配额制度改换为个人可交易的配额（Individual Transferrable Quota, ITQ），将有利于渔业的可持续发展，并指出如果基于个体权利的管理制度从上世纪70年代开始实施的话，2003年产生崩溃（年生产量小于历史最高值的10%）的渔场将只占9%而不是实际上的27%。由于市场规律的作用，经济上最优的产量并不是鱼类种群所能支持的最大可持续捕捞量（Holling 的 resilience 理论和一些研究认为这个量实际上并不是可持续的，考虑的因素太少），而是小于这个量。真正的问题在于个体捕捞者实际上并没有受到全行业捕捞限额的限制，并且有动机尽可能增大自己的捕捞量，结果造成整体的捕捞量仍然超标。ITQ 的作用是把限额落实到个体捕捞者身上，并引入交易机制使捕捞者在某些情况下不会最大化捕捞量，而是将多余的捕捞量转让给其它人。ITQ 的另一个作用是避免了行业整体配额导致的捕鱼季节抢捕和大量渔业产品冲击市场压低价格的现象，避免了渔业的恶性竞争。

ITQ 的想法很聪明，同时也很简单，就是把个体的权责进一步明确，赋予个体经济动机同时达到改善整体水平的目的。环境管理当中采用配额系统的例子不少，但是对于稀缺资源，有时候管理者容易忽视配额是否能起到限制的作用。施加于集体的配额比较容易分配和管理，但是在个体的权利不明确时，对于个体的约束作用可能并不很大。比如黄河沿岸的用水，就我所知配额是下发到省市一级，但对于单位和个体农户而言，只要上面开闸放水，合理的行为必然是尽量把水朝自家水罐、田地里多放一点。如果能实施更为具体的配额制度，黄河沿岸的用水量也许还能进一步减小，而干流上的水库水闸也不必靠行政命令限制供水了。

这当然是一个美好的设想，真正实施起来还有不少问题。对于渔业来说，捕捞量的审计相对是容易做到的，而且渔户好像也没有什么理由要在捕捞量上作弊；而现有的河流灌溉体系要实现到户的流量精确测量似乎还有难度。另外就是权利如何转让的问题，对于河流而言，上游节省的流量只能由下游进行经济补偿，而按照现有的 ITQ 体系，下游如果也用不完自己的配额，上游就算是白省水了，除非下游因为多余的径流获得的生态和社会效益可以被合理定价纳入到体系当中来；另外个体节省的配额，如何与数百甚至上千公里以外的另一个个体进行有效和经济最优的交易，也是一个问题，需要先进的测量、审计手段和透明、广泛的水期权市场的建立。

ITQ 体系还有一个可能的应用是对车辆上路的限制。在 Google Scholar 上大概搜索了一下，大多数国家还是使用牌照税和燃油税手段限制车辆增长和使用，只有像新加坡这样严刑峻法的国家使用了硬性限制每年新增车辆数的办法，同时带来了车主不愿（不能）换新车导致车况下降的问题。那么有没有可能变车辆限额为里程限额呢？车主每年按照车型和自己使用车辆的模式交纳一定费用并获得一定的配额，并可以交易这些配额？当然这样做还是有开10公里上班的人是否应该比开8公里上班的人多花钱的问题，而且可能对城市的布局产生（积极的？）影响，不过似乎比简单的单双号上路好，还是变集体权责为个人权责。

深搜索引擎

ReadWriteWeb 介绍了一个名叫 Infovell 的深度搜索引擎，据称作用是索引那些没有被主流搜索引擎如 Google 抓过的网页，包括各大学术出版商如 Oxford University Press, SAGE, Taylor & Francis, Annual Reviews 等等。Infovell 自己的定义也是 "Research engine"。我这里由于网络质量不佳只能看到 ReadWriteWeb 上的截图，看起来 Infovell 主要的特色是结合了 Web of Knowledge 将搜索结果按学科分类的功能并提供了方便的关键词修改系统，还有些提高可用性的改进例如高亮含有搜索词的句子和显示有同一关键词的不同主题文档之间的关系。

虽然 Google Scholar 现在并不是一个好用的搜索引擎，这个 Infovell 貌似也不是特别让人激动。它在描述自己使用的技术时提到了关键词搜索的一些固有缺点，例如关键词越多，得到的结果越少而且很可能相关程度反而不高。Infovell 宣称它索引了每一段话中各种可能的词语和短语的组合，而且没有网页语言的限制，这似乎说明它使用的不是语义的方法。现在像 Google Scholar 这样的搜索引擎的问题在于它不能搞懂关键词之间的语义关系，而且只会用文章被引用次数等等指标来排序搜索结果，用户可能很难找到含有特定信息的文档。比如我想找一篇关于澳大利亚北部降水对沙漠影响的文章，Google Scholar 给出的第一页结果中可能就有澳大利亚的学者研究纳米比亚沙漠的文章，而 "precipitation" 这个词只是在其参考文献中出现了一次。对于非语义的搜索引擎能把这个问题解决到什么程度，我持相当的怀疑态度。

Infovell 将在9月22日正式上线，按收费方式提供服务，并提供了30天的免费试用。目前的数据库似乎以生物科学期刊和文献为主。这个搜索引擎是否比 Scholar + Web of Knowledge 更有价值要到下周才知道了。

小棺材升级版和空间统计

ScienceDaily 今天的一篇文章报道了美国俄勒冈州立大学利用来自多个部门的统计数据辨识该州境内的非法药物“热点”地区。其采集的数据包括服食药物致死的案例，被发现的非法药物实验室的位置和药物制造过程中排放的烟气和其它化学物质等等。目前这个成果只是在会议上发表，还没有写成论文，所以不好评论其方法和结论。不过这种方法倒是让人想起了传染病学研究早期在地图上画小棺材寻找病源的方法。

当然那种方法并没有涉及严格的统计分析。OSU 的研究者们使用的是名为 SaTScan 的空间统计软件。这个软件已经被医学界的研究人员使用了较长的时间，比较成熟。在它的主页上粗略看了一下，似乎它主要是用于在空间和时间上离散的事件的统计分析。但从2006年的7.0版本开始，正态分布模型的加入使其可以处理样本的连续属性或者大的样本中的定序数据。虽然软件本身不支持可视化，但是似乎在很多空间应用中可以提供有效的统计手段，在相对贫乏的空间统计实现中似乎还是一个很有竞争力的选择。

Ideology at first, now a supply chain problem

There is an article on Guardian's environmental website that states that the rise of organic farming and anti-GM food attitude is causing hunger in Africa.  It claims that African farmers are converting to low-intensity organic farming thus cannot produce enough food for Africa's own people.  It also advocates that African countries should learn from China and India who have managed to provide enough food for large populations through adopting modern agriculture technology.

I remember when I first came to UK I discussed with my tutor the argument around GM crops.  I said there was no perceivable attitude against GM food in China, and he was a bit surprised.  It is understandable as he was concerned about potential harm of GM crops to native species.  The assessment of risk and research on GM crops has progressed a lot since then.  GM food nowadays is accepted inside the EU after being strictly assessed.  Yet it is sad that GM food -- even after proved not harmful to local gene pool -- is still considered inferior to organic farming products and suitable only for the hungry people.

The fact that prople are "modifying" the gene of crops by selection since there is civilisation and why scientists tried to develop GM crops in the first place connote that GM crops has some desirable traits that worth promoting.  The idea is just being demonised for too long that people forgot what was the purpose of GM food to begin with.  In fact GM crops can deliver products that one cannot tell from "organic" food at larger quantities and reasonable fertiliser/pesticide use level.  The image of "Frankenstein crops" hampered the popularity and adopting of GM crops.  In this Risk Society, the disbelief and self-contradiction of plural sciences has costed people the chance to reduce famine, although they may also stopped ecological disasters.

It may help if the public relationship of GM crops can be improved.  Yet the really interesting and annoying question is now that Europe with surplus food is turning to organic farming, why Africa with a large population in hunger follows suit?  And people argue that what we really have is not a production problem, but rural development problem.

This pattern perhaps illustrates the direction of flow in globalisation: the worry about GM food is expanding from Europe to Africa, whose agricultural products is being imported into Europe.  With the European's favour of organic food, it would not be fair to ask Africans to plant GM food to feed themselves, as doing so will weaken African products' competition with European agricultural products at an already twisted price level.  The hunger problem, if has to be solved by GM food, also needs people in developed world make a choice in favour of those neglected food and their producers.

在 River Trent 边上转了一圈

因为要到曾经的一流球队 Nottingham Forest Football Club 的主场去开一个有关学生参与社区活动的会，所以坐车到市中心后步行前往，发现球场周围风景还不错。

River Trent 目前的功能似乎就是航运和休闲旅游。Trent Bridge 附近的河岸是经过加固和硬化的，但河底似乎没有。作为一条流经多个城市的河，水质看起来相当不错。