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2009年 29卷 07期
刊出日期:2009-07-01

光谱学与光谱分析
 
         光谱学与光谱分析
1729 L-抗坏血酸的太赫兹波时域光谱研究
曹丙花,张光新,侯迪波,黄平捷,周泽魁
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1729-03
文章从理论分析和实验研究两方面探讨了L-抗坏血酸分子在0.2~2.4 THz波段的光谱特性。应用密度泛函理论的Becke-3-Lee-Yang-Parr(B3LYP)方法计算了L-抗坏血酸分子在THz波段的振动吸收谱,同时利用THz时域光谱系统(THz-TDS)测得了L-抗坏血酸在此波段的吸收谱和折射率谱。根据理论计算结果,借助于Gaussian View软件对L-抗坏血酸的THz吸收谱进行了指认。最后将L-抗坏血酸分子和市售维生素C药片的THz吸收谱进行了比较。研究表明,L-抗坏血酸分子在THz波段存在吸收峰,理论计算结果与实验结果符合较好,且这些吸收是由分子内和分子间振动共同引起的。与市售维生素C药片的吸收谱比较表明,L-抗坏血酸的吸收峰在维生素C药片的太赫兹吸收谱中均有反映。研究结果有助于进一步理解L-抗坏血酸的生物作用,为应用THz-TDS技术进行L-抗坏血酸的定量分析提供了依据。
2009 Vol. 29 (07): 1729-1731 [摘要] ( 1863 ) PDF (1362 KB)  ( 659 )
1732 Rb-He光学碰撞中精细结构分支比的测量
吕磊,李琳,邓玉华,张岩文,戴康,沈异凡*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1732-04
脉冲激光激发Rb+He混合系统, 激光频率(ν)调离Rb(51/2)→Rb(5PJ)共振频率(νres)Δ(Δ=ν-νres)。研究了光学碰撞Rb(5S1/2)+He+→Rb(5PJ)+He转移过程。激光激发RbHe分子态。RbHe激发态解离到5P1/2或5P3/2态,其布居数密度分别为n1n2,定义分支比为n1/n2。为得到分支比,在-180 cm-1Δ<200 cm-1范围内测量了I(D1)(5P1/2→5S1/2)与I(D2)(5P3/2→5S1/2)的相对时间积分强度比R,解速率方程组,得到一个与气压成线性关系的直线方程,从该直线的截距及斜率得到5P1/2→5P3/2的碰撞转移截面及分支比, 在D2线蓝翼,分支比随失谐量Δ的增加而增加到0.2。在D1线红翼分支比近似为40而与失谐量无关。从翼激发测量得的精细结构碰撞转移截面为(1.1±0.3)×10-17 cm2, 与从共振激发得到的截面值是一致的。测量结果表明, 原子相互作用势和非绝热效应在分子解离动力学中起关键作用。
2009 Vol. 29 (07): 1732-1735 [摘要] ( 1708 ) PDF (1319 KB)  ( 455 )
1736 硅基掺锰富硅氧化硅薄膜的电致发光
文杰,陈挺,冉广照*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1736-04
硅光子学中的关键问题是研制高效率的硅基光源,文章为此提出了一种实现硅基发光的方法。采用共溅射的方法在n+型重掺杂硅衬底上制备了富硅氧化硅(SiO2∶Si)薄膜,然后用热扩散法进行了锰(Mn2+)掺杂和光学活化。高分辨透射电镜观察表明薄膜中形成了3~5 nm的硅纳米晶体。该薄膜在紫外光照射下发射出明亮的绿光,光致发光谱峰位在524 nm(2.36 eV),一般认为这是来自Mn2+能级4T16A1基态跃迁的绿光辐射;其荧光寿命为0.8 ms。将该掺锰富硅二氧化硅(SiO2∶Si∶Mn2+)做成电致发光结构,在低反偏电压下观察到近乎白色的电致发光(EL),光谱范围覆盖了400~800 nm。研究表明,该电致发光谱来源于薄膜中的Mn2+以及氧化硅中的缺陷发光中心两者光谱的叠加;Mn2+的发光是靠薄膜中的热电子来激发的;并由此探讨了薄膜中的硅纳米晶体在电致发光过程中的作用。
2009 Vol. 29 (07): 1736-1739 [摘要] ( 1762 ) PDF (1448 KB)  ( 464 )
1740 双叔丁基苯并噁唑噻酚在多孔二氧化硅中发光的研究
王俊玲1,何志群1*,王永生1,穆林平1,叶柿2,荆西平2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1740-05
利用溶胶凝胶法制备了用有机荧光染料2,5-双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑-2-基)噻酚(2,5-bis(5-tert-butyl-2-benzoxazolyl)thiophene, BBOT)的高浓度掺杂的纳米多孔二氧化硅固态薄膜,该薄膜呈现明亮的蓝色发光。通过紫外-可见光谱、瞬态-稳态荧光光谱、光学显微镜技术的研究表明:(1)在掺杂浓度低于6×10-3 mol·L-1时,薄膜中荧光染料BBOT的光强比值随浓度呈线性增加;(2)在掺杂浓度低于6×10-3 mol·L-1时,显微镜观察可见薄膜发光均匀、没有相分离产生;(3)固体薄膜中分子的荧光寿命比在1,4二氧六环稀溶液中的1.957 ns延长。在掺杂浓度为6×10-3 mol·L-1的样品中随着凝胶化程度逐渐升高荧光寿命从固化温度为50 ℃样品的2.45 ns提高到固化温度为90 ℃样品的3.04 ns。在掺杂浓度高达6×10-3 mol·L-1时,该体系并不产生分子荧光的浓度猝灭。通过对比固态掺杂体系中和相同浓度下1,4二氧六环溶液中BBOT的荧光寿命随浓度和二氧化硅体系凝胶化程度变化的规律,发现多纳米孔二氧化硅基质可以有效地抑制BBOT荧光的浓度猝灭,获得了具有稳定荧光的有机无机杂化材料。
2009 Vol. 29 (07): 1740-1744 [摘要] ( 2269 ) PDF (1488 KB)  ( 445 )
1745 分子印迹流动注射化学发光法测定盐酸强力霉素
周艳梅1,张成丽1,雷建都2,马同森1,马光辉2,苏志国2,晁阳1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1745-05
研究发现在碱性条件下,盐酸强力霉素对鲁米诺-铁氰化钾体系化学发光反应具有明显的增敏作用,据此建立了分子印迹-流动注射化学发光法定量分析盐酸强力霉素的新方法。以甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂合成了盐酸强力霉素的分子印迹聚合物。以此分子印迹聚合物为分子识别物质,利用盐酸强力霉素-鲁米诺-铁氰化钾化学发光体系,结合流动注射化学发光分析技术,建立了测定盐酸强力霉素高选择性的分子印迹-流动注射化学发光分析方法。方法的线性范围为9.0×10-7~6.0×10-5 g·mL-1,检出限为3.2×10-7 g·mL-1。对6.0×10-6 g·mL-1的盐酸强力霉素水溶液进行分析,9次平行测定的相对标准偏差为3.5%。利用此方法测定尿样和盐酸强力霉素药片中盐酸强力霉素的含量,结果令人满意。
2009 Vol. 29 (07): 1745-1749 [摘要] ( 503 ) PDF (1188 KB)  ( 616 )
1750 傅里叶变换红外光谱用于胆囊癌细胞及其细胞核结构的基础研究
孙学军1,孙丰雷1,杜俊凯1,潘庆华2,张元福2,徐怡庄2,石景森1*,吴瑾光2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1750-04
应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对体外培养胆囊癌细胞、细胞核进行检测,对照胆囊癌组织光谱特征,研究胆囊癌细胞株及细胞核的光谱表现;为红外光谱法诊断胆囊癌奠定细胞学基础。应用美国Nicolet(尼高力)公司5700-Ⅱ型红外光谱仪,组织标本放置于OMNIC采样器表面进行检测,记录红外光谱;体外培养胆囊癌细胞株(GBC-SD)及提取的细胞核涂于欧米采样器表面进行红外检测,记录红外光谱,得到时间轴上体外培养细胞株及细胞核的光谱图;选择特征性光谱与胆囊癌组织光谱进行比对。结果发现胆囊癌细胞株红外光谱特征与相应癌组织光谱特征存在异同。从而可得出结论:将体外培养肿瘤细胞株及提取的肿瘤细胞核,进行FTIR测定是行之有效的细胞红外光谱检测手段,能得到体外培养细胞的红外谱图;胆囊癌组织所表现的红外光谱特征具有胆囊癌细胞本身的红外光谱特征,同时也具有组织自身的复杂特点;FTIR为应用于胆囊癌的定性诊断提供了更加丰富的细胞学基础。
2009 Vol. 29 (07): 1750-1753 [摘要] ( 1653 ) PDF (1272 KB)  ( 708 )
1754 基于近红外传感器和面向对象光谱分割技术的田间棉株识别与提取
邓劲松1,2, 石媛媛1,2,陈利苏1,2,王珂1,2*,祝锦霞1,2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1754-05
实时、高效、可靠的田间目标作物识别是精确农业中作物科学管理的基础,也是精确农业的关键技术之一。而传统的基于象元的信息提取方法已难以胜任复杂图像处理和高精度目标识别的需要。文章利用高分辨率的传感器获取可见-近红外影像,运用面向对象光谱分割技术和最邻近分类器,根据高分辨影像丰富的空间和光谱特征,利用对象的光谱、形状、拓扑等信息准确地进行田间棉株的识别。最后随机选取了300个样点,利用误差分析矩阵方法对识别结果进行了精度评价。结果表明田间棉株识别的总体精度高达96.33%,而KAPPA系数也达到0.926 7。尽管识别类型中棉株与背景(土壤,杂草等)有少量的混淆,而研究的识别精度完全可以满足精确农业自动化管理和决策的要求。
2009 Vol. 29 (07): 1754-1758 [摘要] ( 1903 ) PDF (4422 KB)  ( 555 )
1759 土壤质地分类的近红外光谱分析方法研究
曾庆猛1,孙宇瑞1*,严红兵2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1759-05
依据所收集的25种土样,采用两种不同精度仪器、三种光谱方法以及3个不同谱区,在四种分类标准条件下进行土壤质地分类分析方法研究。结果表明:(1)土壤化学组成的信息主要体现在近红外光谱的谱峰特征,而质地等物理信息主要反映在光谱的斜率、截距参数上,且二者在不同谱区的相对强度不同;(2)近红外光谱方法对土壤质地的分辨能力较低,随着分类粗化而有所提高;(3)在4组分类标准中土壤质地最高预测准确度为72%,其中在砂粒<70%和粘粒<40%条件下,预测准确度达到85%;(4)样本顶部漫反射光谱方法与扩展谱区范围均可有效提高质地预测准确度,而高精度仪器并不具备明显优势。
2009 Vol. 29 (07): 1759-1763 [摘要] ( 1269 ) PDF (1659 KB)  ( 607 )
1764 使用圆二色性光谱和红外光谱研究冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构
张超1, 2,张晖2*,赵晓燕1,马越1,姚惠源2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1764-04
使用圆二色性光谱和红外光谱技术对冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构进行了研究。由于冬小麦麸皮抗冻蛋白在酰胺Ⅰ带和Ⅲ带位置中,各个特征峰相互叠加,因此采用Gausse峰型对圆头峰进行拟合、解析,判断其α-helix,β-sheet,β-turn和Random coil的相对含量;同时对圆二色性光谱获得的结构信息,采用按照Chen-Yang原理和最小二乘法编写的程序计算了冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构。最后,讨论了两种检测方法结果差异的原因,为冬小麦麸皮抗冻蛋白抗冻机理的研究奠定基础。
2009 Vol. 29 (07): 1764-1767 [摘要] ( 1229 ) PDF (1476 KB)  ( 605 )
1768 近红外光谱预测猕猴桃硬度模型的简化研究
吕强,汤明杰,赵杰文,蔡健荣*,陈全胜
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1768-04
为简化猕猴桃硬度的预测模型,利用标准正态变量变换对猕猴桃1 000~2 500 nm近红外光谱进行预处理,在优选建模波段和采用净分析物预处理(NAP)降低建模主因子数两个方面简化猕猴桃硬度偏最小二乘(PLS)模型。结果表明,优选5 189~5 370 cm-1,4 549~4 620 cm-1,6 049~6 230 cm-1,6 999~7 730 cm-1,6 249~6 614 cm-1等5个波段进行建模,NAP/PLS模型性能最佳,主因子数为5,校正集相关系数R2和均方根误差RMSECV分别为0.819 41和0.701 77,预测集相关系数R2和均方根误差RMSEP为0.780 67和0.882 71。与简化前的PLS模型相比,模型不仅更加简洁,而且预测能力和精度均有所提高。
2009 Vol. 29 (07): 1768-1771 [摘要] ( 1898 ) PDF (1344 KB)  ( 744 )
1772 基于粪便可见-近红外反射光谱的高山麝慢性肠炎诊断
梁亮1, 2, 刘志霄1, 2*, 潘世成3, 张学炎3, 白振清3, 汪承华2, 杨敏华1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1772-05
提出了一种利用粪便可见-近红外反射光谱进行高山麝慢性肠炎诊断的新方法。以FieldSpec®3地物光谱仪采集了125份高山麝粪便(正常粪样70份,慢性肠炎患者粪样55份)的光谱数据,将其随机分成训练集(95份)和检验集(30份)。光谱经S.Golay平滑与一阶导数处理后以主成分分析法(PCA)降维。以前6个主成分(含原始光谱95.16%的特征信息)作为新变量,利用训练集样本,分别以模糊模式识别、BP-神经网络、Fisher线性判别以及Bayes逐步判别四种方法建立高山麝慢性肠炎的诊断模型。对检验集30个未知样的预测表明,Fisher线性判别的准确率为86.7%,模糊模式识别与BP-神经网络模型判别的准确率为90%,Bayes逐步判别的准确率最高,达93.3%。进一步分析发现所有误诊都源于将正常样误判为病样,四种方法对病样的检出率均达100%。说明利用粪便的可见-近红外反射光谱进行高山麝慢性肠炎的快速、非接触性诊断是可行的,且PCA 结合Bayes逐步判别是一种优选方法。
2009 Vol. 29 (07): 1772-1776 [摘要] ( 1900 ) PDF (1271 KB)  ( 549 )
1777 全光纤傅里叶变换光谱仪的关键技术研究
王安,朱灵*,张龙,刘勇,朱震,李志刚,巫建东,范彦平
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1777-04
研究一种基于光纤Mach-Zehnder干涉仪结构的全光纤傅里叶变换光谱仪(fiber fourier transform spectrometer, FFTS)。设计了光程调制范围可达2 cm的压电陶瓷光纤相位调制器,代替传统傅里叶变换光谱仪中的动镜产生光程扫描。实验中采用1 310 nm DFB激光器作为参考光源,对测试光干涉图进行等光程间隔采样,以消除压电陶瓷非线性光程调制产生的误差。通过对测试光干涉图做傅里叶逆变换得到测试光光谱图。利用该FFTS系统测量了ASE宽带光源的光谱,并将测量结果和光栅光谱仪测量结果进行了对比,结果表明两者所测ASE光谱线型一致。最后,利用光纤光栅作为样品,对FFTS系统的光谱分辨率进行了检测,光谱分辨率达到了0.78 cm-1
2009 Vol. 29 (07): 1777-1780 [摘要] ( 2426 ) PDF (1418 KB)  ( 521 )
1781 红外光谱在线监控对二苯脲合成反应进程的研究
姚洁,康涛,胡晓佳,陈彤*,雷永诚,王公应*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1781-03
利用ReactIRTM4000实验室在线红外分析系统对脲和苯胺合成二苯脲反应进行在线监控,通过监测反应物脲(1 420 cm-1)和苯胺(1 270 cm-1)、中间产物苯基脲(1 339 cm-1)及产物二苯脲(1 312 cm-1)特征峰的变化,推断出反应体系中各组分浓度的变化,从而清楚地了解了该反应的进程。研究的结果证明脲和苯胺合成二苯脲的过程是脲和苯胺先生成中间产物苯基脲,苯基脲再和苯胺生成二苯脲。结果表明在线红外分析能够快速、简便、准确地确定出反应的最佳时间,从而达到对合成反应的进程进行控制的目的。
2009 Vol. 29 (07): 1781-1783 [摘要] ( 1215 ) PDF (1369 KB)  ( 472 )
1784 BP神经网络与近红外光谱定量预测杉木中的综纤维素、木质素、微纤丝角
丁丽1,相玉红1,黄安民2,张卓勇1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1784-04
利用近红外光谱(NIR)技术结合BP神经网络定量预测了杉木中的综纤维素、木质素和微纤丝角。首先对杉木的原始近红外光谱数据进行卷积(Savitzky-Golay)平滑和二阶导数处理,然后利用小波变换压缩,将由171个数据点组成的近红外光谱压缩为86个数据点,最后用BP神经网络建模,采用Leave-n-out交叉验证法对模型进行验证,并讨论了隐含层神经元个数、学习速率、动量因子和学习次数对所建BP网络的影响。用所建的网络模型预测了测试集中杉木样本的综纤维素、木质素和微纤丝角 ,预测的相关系数R2值分别为0.91, 0.90, 0.87,预测均方根误差RMSEP分别为:0.86%, 0.33%, 4.99%。结果表明该方法快速,无损,基本能满足定量分析的要求。
2009 Vol. 29 (07): 1784-1787 [摘要] ( 1842 ) PDF (1450 KB)  ( 541 )
1788 干废弃啤酒酵母菌对铅离子的吸附及FTIR分析
代群威1, 2,董发勤1*,张伟1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1788-05
以啤酒厂废弃啤酒酵母菌为原料,利用原子吸收光谱(AAS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM/EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段,研究其对Pb2+的生物吸附规律,并对吸附机理进行了探讨。结果发现实验条件下,啤酒酵母菌对Pb2+的吸附是一个快速过程,实验进行30 min时酵母菌的吸附量为47.6 mg·g-1,吸附效率已达到91.6%,90 min时基本达到吸附平衡,此时酵母菌实验吸附量为48.8 mg·g-1,吸附效率接近94.0%以上。SEM分析发现吸附Pb2+后部分酵母菌出现细胞壁破裂和脱离现象,且认为胞内的溶出物质为酵母菌对Pb2+后期吸附有一定贡献。EDS分析进一步证明Pb2+被吸附到酵母菌细胞上。FTIR分析发现,不同pH和吸附时间红外光谱图均有所差异,特别是羟基、羧基及酰胺的氨基等基团变化显著,认为细胞上的多糖、蛋白质酰胺更多地参与了对Pb2+的化学吸附过程。利用啤酒厂废弃啤酒酵母菌菌体为原料处理工业污水中的Pb2+是一种价格低廉,吸附效果理想的有效途径。
2009 Vol. 29 (07): 1788-1792 [摘要] ( 2400 ) PDF (1687 KB)  ( 503 )
1793 一种基于流形学习的近红外光谱分析建模方法
洪明坚1, 2, 3, 4,温志渝1, 2, 3,张小洪4,温泉4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1793-04
近红外光谱分析的重要内容之一是基于校正样品集建立光谱和化学成分或类别之间的回归模型。流形学习是一类新的机器学习方法,它能够揭示出复杂数据的本质维数,提取最重要的特征信息,并用于建立回归或分类模型。文章以近红外光谱为研究对象,针对近红外光谱数据维数高、谱带归属难以确定等特点,基于流形学习中局部线性嵌入(LLE)算法的思想,提出了一种最小二乘局部加权回归(LS-LWR)建模方法。最后,利用各种浓度葡萄糖溶液的近红外光谱,对该方法进行了验证。同时建立主成份回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)模型,通过计算预测标准偏差(SEP)与LS-LWR模型进行比较。实验结果表明,LS-LWR模型有更好的预测效果,而且具有模型简单、稳定性好和计算省时等优点。
2009 Vol. 29 (07): 1793-1796 [摘要] ( 730 ) PDF (1284 KB)  ( 622 )
1797 黄连-吴茱萸药对不同配伍方式的红外光谱研究
武彦文1,孙素琴2,肖小河3,张经华1,金城3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1797-04
中药复方配伍规律是中医药研究的重点,该文将红外光谱技术特有的宏观指纹特性与中医辨证施治的整体理论相结合,旨在建立一种既能反映中医药整体观的整合调节作用,又具有普遍适用于中药复方和快速、经济特点的研究模式。左金丸与其类方反左金、甘露散和茱萸丸是寒热配伍的经典方剂,它们都是由黄连和吴茱萸以不同比例组成的对药。文章通过分析比较单味药黄连、吴茱萸及其以不同配伍方式组成的黄连-吴茱萸类方的红外光谱图,对这4个药对复方的红外谱图进行特征峰指认,结果发现单味药黄连不仅在左金丸和甘露散中占绝对优势,而且在茱萸丸的水提物中贡献率也比吴茱萸大;此外,在茱萸丸和反左金的醇提物中,黄连亦表现出高于吴茱萸的整体贡献率。
2009 Vol. 29 (07): 1797-1800 [摘要] ( 1240 ) PDF (1728 KB)  ( 474 )
1801 红外光谱法研究聚苯乙烯磺酰氯树脂功能基团的均一性
林弦,魏荣卿,刘晓宁*,周蕊
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1801-04
利用380FTIR型红外光谱研究了聚苯乙烯与氯磺酸在不同时间及投料比条件下的氯磺化反应。以1 601.5 cm-1苯环特征峰作为内标峰,1 377.4与3 476.8 cm-1处的磺酰氯和磺酸特征峰作为参比峰,以朗伯-比耳定律为理论依据,利用红外光谱法测定了特征频率强度A,将 A1 377.4A3 476.8A1 601.5进行比较,并以A1 377.4A3 476.8的大小表示聚苯乙烯磺酰氯树脂均一性的高低。结果表明:(1)当反应1 h之后A1 377.4A3 476.8随时间的延长而增大。(2)在投料比为1∶1之前,A3 476.8∶A1 601.5随投料比的增大而增大,之后则随投料比的增大而减小,同时出现了磺酰氯吸收峰且A1 377.4A1 601.5随投料比逐渐增大,在4∶1之后A1 377.4A1 601.5A3 476.8A1 601.5呈现稳定。在一步法反应条件下,当投料比为4∶1时,反应5 h,可获得均一性较好的聚苯乙烯磺酰氯树脂 (磺酰氯的担载量为4.0 mmol·g-1)。结果证明红外光谱法可方便、快捷地检测聚苯乙烯磺酰氯树脂的均一性,具有一定的实用性及推广性。
2009 Vol. 29 (07): 1801-1804 [摘要] ( 1910 ) PDF (1357 KB)  ( 516 )
1805 用酒精水溶液NIRS模型预测葡萄酒发酵液酒精度
耿朝曦,孙谦,田磊,韩东海*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1805-04
稳定性好,实用性强的NIRS模型,需要收集代表性强的样品并进行大量的化学值检测工作,为了减少建模的工作量,本文尝试用酒精水溶液的NIRS模型预测葡萄酒发酵液中酒精度的含量。通过遗传算法选择相关性高而且受其他干扰因素影响少的波段(2 245~2 320 nm)建立模型,并根据斜率/截距校正法原理,在预测集中选择能够代表样品酒精度变化范围的样品,对其进行校正,得到新模型的Slope=0.9808和Bias=0.5233。最后,对葡萄酒发酵液剩余样品的酒精度进行预测,预测的相关系数r达到0.99以上,预测相对分析误差(RPD)为11.71,相对标准差(RSD)为3.11%。由此表明,用酒精水溶液的NIRS模型,通过波段选择以及模型校正,预测葡萄酒发酵液的酒精度具有良好的可行性。此方法大大减小了NIRS技术建模的工作量。
2009 Vol. 29 (07): 1805-1808 [摘要] ( 305 ) PDF (1503 KB)  ( 654 )
1809 傅变光谱仪数据处理中相位误差非线性的分析及对Mertz相位修正方法的讨论
刘岳,赵永超,耿修瑞,唐海蓉,丁赤飚
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1809-04
傅里叶变换成像光谱仪在遥感应用中是一种很重要的科学仪器,在傅里叶变换光谱仪信号处理中存在相位误差的问题,文章阐述了相位误差产生的原因,分析了由零点采样偏移带来的相位误差的非线性,说明了产生这种非线性的原因是干涉图为有限长的离散序列,从一个新的角度通过数学推导的结果给出了这种非线性的解释和表达。接着由相位误差的非线性讨论了Mertz相位修正方法中的相位插值可能存在的误差,分析了已有的研究中的较好的处理方法,并提出了一种改进这种误差的补零变换的方法。使用通过标准光谱库中的源光谱数据仿真的干涉数据,对方法进行了比较和验证,说明了补零变换法可以改善相位插值的误差以及在一些情况下的相位突变,得到质量更好的复原光谱。
2009 Vol. 29 (07): 1809-1812 [摘要] ( 674 ) PDF (1229 KB)  ( 527 )
1813 近红外光谱分辨率对液体样品近红外定量模型影响的研究
王冬, 叶升锋, 闵顺耕*, 韩晨, 黄越
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1813-05
以四种组分的液体混合样品为实验对象,研究了不同分辨率下(1,4,16,32和64 cm-1)的近红外光谱模型,采用偏最小二乘法建立校正模型,全交互验证法进行检验。用目标函数值来评价定量模型性能。对于原光谱所建立的模型,苯和苯甲醛在分辨率1 cm-1时的目标函数值最大,甲苯在4 cm-1时的目标函数值最大,而氯苯在16 cm-1时的目标函数值最大;对于一阶导数光谱所建立的模型,四种组分的目标函数值均在1 cm-1时最大。结果表明,首先,仪器分辨率对近红外光谱定量分析结果有影响,对于光谱重叠严重的组分,提高分辨率对定量分析有利;但在分析对象的真实带宽较大的定量分析中,可采用较低分辨率以保证信噪比。其次,仪器分辨率对不同的组分的影响是不同的。此外,原光谱的信噪比及样品中不同组分光谱的带宽共同影响定量结果,在保证光谱信噪比的前提下,高分辨率对定量模型有利。
2009 Vol. 29 (07): 1813-1817 [摘要] ( 278 ) PDF (1734 KB)  ( 628 )
1818 GA-PLS结合PC-ANN算法提高奶粉蛋白质模型精度
孙谦,王加华,韩东海*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1818-04
提出一种偏最小二乘法(PLS)和人工神经网络(ANN)结合用于近红外光谱(NIRS)的分析方法,以提高奶粉蛋白质模型的预测精度。首先采用基于遗传算法的波长选择法(RS-GA)优化光谱数据,建立GA-PLS模型预测奶粉蛋白线性部分;然后在RS-GA法选择的波段上进行主成分分析(PCA),以主成分的得分矩阵作为ANN模型输入层,以GA-PLS预测值与真实值之差作为输出层,建立PC-ANN模型预测其非线性部分。最终预测结果为两个模型预测值之和,以模型的预测标准偏差(RMSEP)作为评价指标,以便考察新方法的有效性。同时建立线性的全谱模型(Fr-PLS),其Fr-PLS、GA-PLS和GA-PLS+PC-ANN模型的RMSEP分别为0.511,0.440和0.235。结果表明:考虑奶粉蛋白含量近红外模型的非线性部分,可以显著提高模型的预测精度,该方法也可为其它复杂体系模型精度的提高提供借鉴。
2009 Vol. 29 (07): 1818-1821 [摘要] ( 2079 ) PDF (1175 KB)  ( 591 )
1822 基于FTIR反射光谱-化学计量学方法的三种车前草分析研究
孙贡磊1,余鹏1,阮琴1,李丹婷1,2,程存归1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1822-04
利用傅里叶变换红外光谱(FTIRS)法测定了同科同属不同种及不同产地的车前、平车前及北美车前草的FTIR,筛选出35个比较典型的吸收峰后结合化学计量学方法进行了亲缘关系的分析研究。系统聚类分析结果表明,在距离系数约为0.036的水平上三种车前草可划分为2个类群,其中,平车前在0.033的距离水平上首先与车前聚在一起,随即约在0.042的距离水平上与北美车前草一大组,该聚类结果与依据形态特征的传统分类学结果相一致。而对不同产地车前的FTIRS主成分分析结果表明,相同生态环境下采集的车前FTIR三维散点图中距离较为相近;而地域相差比较远的样品,在三维散点图上则显示较为分散。研究方法直观、科学,简单方便,具有很好的理论与应用价值。
2009 Vol. 29 (07): 1822-1825 [摘要] ( 571 ) PDF (1424 KB)  ( 465 )
1826 近红外技术在真菌生物量和真菌毒素检测中的研究与应用
易永艳1,李德荣1,张蕴薇2,杨富裕2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1826-04
几丁质、麦角甾醇和真菌毒素可以反应真菌侵染程度和危害性。对几丁质、麦角甾醇和真菌毒素进行监测,可有效控制霉变的发生。传统检测方法耗时、繁琐,而且不能及时有效地反映检测结果。近红外光谱技术以其简便、快捷等优越性广泛应用于不同领域,在品质检测中有巨大的应用潜力和前景。文章在介绍近红外技术(NIRS)的发展状况、特点及其在品质分析上的应用的基础上,着重阐述了近红外技术(NIRS)在真菌生物量(几丁质、麦角甾醇)和真菌毒素检测中的研究和进展,并对其应用前景进行了展望。随着不同模型的定标方程的建立和模型数据库的不断完善,NIRS将会在真菌研究领域发挥越来越大的作用。
2009 Vol. 29 (07): 1826-1829 [摘要] ( 1208 ) PDF (1001 KB)  ( 859 )
1830 运用RBF径向基神经网络识别基于小波变换的淫羊藿苷红外光谱指纹特征
张晓明1,周群2,郭宝林3,孙素琴2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1830-05
运用RBF径向基神经网络对基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)法、相关系数比对法及多层次小波变换所提取的淫羊藿药材样本有效成分指纹特征进行识别。样品包括药典选用的5个物种(淫羊藿Epimedium brevicornu Maxim.、箭叶淫羊藿E.sagittatum(Sieb. et Zucc.) Maxim.、柔毛淫羊藿E.pubescens Maxim.、朝鲜淫羊藿E.koreanum Nakai和巫山淫羊藿E.wushanense T.S.Ying)和其他物种共计250个样本。淫羊藿指标成分淫羊藿苷在原药材和甲醇提取物的红外光谱图上,具有较明显的1 259 cm-1特征峰,经典的HPLC法的定量分析结果也佐证了淫羊藿苷的含量与1 259 cm-1峰的位置具有很好的一致性。为此该峰可以用来作为判别各物种淫羊藿药材是否含有淫羊藿苷的重要依据。在此基础上,采用相关系数比对法和多层次的小波变换法消除了因淫羊藿苷含量低、吸收峰弱,信号和噪声大的问题,增强了RBF径向基神经网络的识别效果。初步建立了基于小波变换和RBF径向基神经网络淫羊藿原药材红外光谱快速识别淫羊藿苷指标成分的一种新方法。
2009 Vol. 29 (07): 1830-1834 [摘要] ( 1762 ) PDF (1544 KB)  ( 544 )
1835 利用二维相关红外光谱方法确定气体最优定量波数区间
汪曣,杨杰文*,李宁,郑伟
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1835-05
气体检测中需选用最优波数范围来进行气体光谱的定量分析。传统波数范围的选取主要根据标准光谱的特征吸收,存在抗干扰性较差、在实际情况中容易出现较大偏差的问题。文章将二维相关红外光谱方法用于气体检测,对SO2,NO及NO2进行光谱结构分析和光谱信息发掘,以确定最优定量波数区间。以浓度值为微扰量,用含不同浓度某气体成分的一组红外吸收光谱,做二维相关得到SO2,NO及NO2的动态光谱,利用同步相关光谱和异步相关光谱来分析对气体浓度变化最敏感的波数区间,确定了被测气体定量分析的优选波数范围,包括一系列独立的波数点和连续的波数区间。作为一种新颖的最优定量波数区间选取方法,其得到的结论与理想的分析谱带选取的结果相吻合,证明了此方法的有效性。
2009 Vol. 29 (07): 1835-1839 [摘要] ( 1242 ) PDF (2759 KB)  ( 434 )
1840 基于OSC-PLS算法对大麦蛋白质含量进行定量分析的研究
侯瑞1,2,吉海彦1*,张录达3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1840-04
用色散扫描型仪器采集大麦样品的近红外光谱,扫描出的光谱携带了大量样品化学值信息,采用正交信号校正(OSC)预处理方法对这些原始光谱进行处理,剔除噪声等不相关因子以后建立偏最小二乘(PLS)近红外光谱分析模型(OSC-PLS),预测大麦蛋白质的含量,并与传统PLS建模方法进行对比。基于OSC-PLS算法的蛋白质含量近红外光谱分析模型的测定系数R2为0.901,检验集的化学值与模型预测值的相关系数r达到0.971 7,分析模型的预测标准偏差SD为0.545 0,相对标准偏差RSD为4.2%。结果表明,OSC-PLS回归方法能在较大程度上消除无关因素的影响,在简化模型的同时提高了模型的可解释性,能够建立准确的大麦蛋白质含量近红外预测模型,可代替经典分析方法,满足农产品快速分析的需要。
2009 Vol. 29 (07): 1840-1843 [摘要] ( 1759 ) PDF (1172 KB)  ( 876 )
1844 太空育种射干的FTIR分析
张红梅1,关颖1,史锦山2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1844-03
对我国首创的第4代太空育种射干与地面组射干的非晶成分从整体上进行了测定和对比分析,以期为更全面地了解太空射干品质的变化和深入研究积累资料,探索建立太空射干质量标准。结果表明两组样品的FTIR谱的主要吸收峰的峰位、峰形大致相同,但峰的强度却有明显差异。与地面组相比,太空射干在1 642 cm-1处酮类的CO伸缩振动峰增强,表明太空射干中的主要活性成分异黄酮类化合物含量明显增加,在1 318 cm-1处一水草酸钙吸收峰增加,在1 541,1 456 cm-1处分子中苯环的环伸缩振动峰、1 417 cm-1处亚甲基的C—H键弯曲振动峰以及1 051 cm-1处伯醇的C—O的伸缩振动峰都明显减弱。太空诱变育种有利于筛选出活性成分含量提高的射干新品种。预期太空射干的药效比地面组的有所增强,有待于深入研究来证实。
2009 Vol. 29 (07): 1844-1846 [摘要] ( 491 ) PDF (1155 KB)  ( 463 )
1847 麻黄与桂枝混合汤剂的红外光谱
林文硕1,2,郭绍忠2,黄浩3,陈荣1*,冯尚源1,李永增1,陈伟炜1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1847-04
测试了单味药麻黄、桂枝及麻黄+桂枝混合汤剂红外光谱,标示其吸收峰,并确认其归属。在麻黄+桂枝汤剂中保留了麻黄、桂枝单味药物汤剂中的某些成分,见麻黄+桂枝光谱1 205和1 074 cm-1处等;麻黄、桂枝光谱中的某些成分并未在麻黄+桂枝光谱中出现,见麻黄+桂枝光谱1 394和678 cm-1处等;在麻黄+桂枝汤剂光谱中,出现了新的吸收峰,见麻黄+桂枝光谱757和1 407 cm-1处等。同时,因吸收峰位置有所改变,说明各基团在麻黄、桂枝、麻黄+桂枝汤剂中所处的化学环境不同。在麻黄+桂枝汤剂中可能新生成了麻黄、桂枝单味药物汤剂中所没有的化学成分。麻黄+桂枝汤剂所包含的药物成分并非是单味麻黄、桂枝汤剂所含药物成分的简单相加。文章在研究麻黄+桂枝混合汤剂红外光谱的基础上提出了方剂光谱学的概念。
2009 Vol. 29 (07): 1847-1850 [摘要] ( 1650 ) PDF (1280 KB)  ( 588 )
1851 不同产地葛根红外光谱的三级鉴定
韩明霞1, 2,周群2,李全宏1*,孙素琴2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1851-05
运用红外光谱法和二维相关光谱技术对天津八仙山、湖南壶瓶山、重庆金佛山三种产地的葛根样本进行了分析鉴定。分析结果表明:不同产地葛根的红外光谱(一级鉴定)和二阶导数谱(二级鉴定)具有一定的相似度,与淀粉和葛根素的谱图比对,三个样本都富含淀粉和一定量的葛根素,不同的是天津葛根在1 048 cm-1波数处的最强峰与淀粉在986 cm-1处的最强峰相差了62个波数,说明淀粉的含量较低,而在891,835和797 cm-1的特征峰与葛根素的指纹特征更一致,可见葛根素的含量要高一些。在二维相关谱图(三级鉴定)上,三种产地的葛根形成的峰簇的位置和数量不同,可以进行产地的鉴别。结果表明,对于不同产地葛根的分析,红外光谱法的三级鉴定是一种有效和快速的检测方法。
2009 Vol. 29 (07): 1851-1855 [摘要] ( 1262 ) PDF (2554 KB)  ( 609 )
1856 近红外光谱检测技术在害虫检测中的应用
刘桂霞, 王新谱,李秀敏
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1856-04
近红外光谱是20 世纪80 年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。以其快速、无损伤、操作简单、稳定性好、效率高等特点,在仓储害虫检测、种子害虫侵染检测和林草害虫危害检测中的应用已成为一个活跃的研究领域。而近红外光谱技术在我国害虫检测中的研究和应用则较少,处于刚刚起步阶段。因此,文章介绍了利用近红外光谱技术检测的基本原理, 综述了国内外利用近红外光谱技术检测农林业害虫的应用情况,并对近红外检测技术在害虫检测上的应用进行了展望,以期推动近红外光谱技术在我国害虫检测科技和生产中的应用。
2009 Vol. 29 (07): 1856-1859 [摘要] ( 1210 ) PDF (988 KB)  ( 558 )
1860 红外光谱与聚类分析法无损快速鉴别肉苁蓉
徐荣1,孙素琴2,刘友刚3,于晶1,周峰1,刘同宁4,陈君1*,陈士林1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1860-04
应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了栽培和野生肉苁蓉,以450~2 000 cm-1范围内的吸收峰吸光度为指标,以红外光谱图为对象,应用SMICA聚类分析(Cluster analysis)法对栽培和野生肉苁蓉进行了聚类分析。结果表明,红外光谱结合聚类分析技术可对不同来源的肉苁蓉进行鉴别,识别率和拒绝率达到90%以上,盲样检测的准确率也在95%以上。因此,红外光谱与聚类分析法相结合可以快速、无损识别中药材。
2009 Vol. 29 (07): 1860-1863 [摘要] ( 231 ) PDF (1308 KB)  ( 541 )
1864 毛竹材表面光化降解的FTIR和XPS分析
王小青,任海青*,赵荣军,程强,陈勇平
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1864-04
竹材光变色和光化降解过程比较复杂。该文以我国资源丰富的毛竹为研究对象,利用氙光衰减仪对竹材进行表面劣化处理,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对竹材表面化学组成和结构的变化进行表征。XPS测试结果表明,竹材表面光劣化处理后其O元素含量及氧碳比(O/C)明显增加;从C原子结合形式来看,C1(C—C)含量减少,C2(C—O)含量增加,C3(CO)和C4(OCO)含量增加明显,C的氧化态显著升高。FTIR分析表明,光劣化处理使得与木质素有关的吸收峰(如1 604,1 512及1 462 cm-1)强度明显降低,木质素发生降解,同时1 735 cm-1处非共轭羰基吸收峰强度明显增强,表明有新的羰基类物质生成,竹材表面发生光氧化反应。竹材表面的多糖物质(纤维素和半纤维素)受光劣化影响较小,其表面多糖相对含量在劣化处理后明显提高。
2009 Vol. 29 (07): 1864-1867 [摘要] ( 1317 ) PDF (1329 KB)  ( 864 )
1868 毛竹化学成分光谱分析的快速建模方法研究
李改云,黄安民,秦特夫*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1868-04
研究了毛竹综纤维素和木质素含量近红外光谱定量分析方法的建立。选用不同竹龄、纵向和横向部位的54个竹材粉末样品,用湿化学方法测定其综纤维素和木质素含量。在综纤维素和木质素含量的分布范围内,从低值、中间值和高值中挑选11个代表性样品,11个样品按预定比例混合得到21个混合样品,混合样品的综纤维素和木质素含量计算得到,再挑选22个目标成分含量不同的样品组成54个样品的校正集。用偏最小二乘法分别建立样品综纤维素含量、木质素含量和近红外漫发射光谱之间的相关模型。结果表明,综纤维素含量的预测模型的相关系数(Rp)为0.92,标准偏差(SEP)为1.04%;木质素含量的预测模型的Rp为0.93,SEP为0.91%,与常规方法建立的模型预测精度相似。说明利用样品混合的方式可快速增加校正集样品的数量、改善校正集样品的分布状况,继而建立稳定可靠的近红外定量分析模型。
2009 Vol. 29 (07): 1868-1871 [摘要] ( 1757 ) PDF (1265 KB)  ( 529 )
1872 FTIR光谱法测量不同化肥的氨挥发
童晶晶,魏秀丽,刘志明,徐亮,张天舒,刘文清,高闽光
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1872-04
氨挥发是化肥损失的重要途径,同时加剧了温室气体排放和水体富营养化。限于技术和资金条件,国内外氨挥发研究主要使用静态闭路箱法、半开放法、间歇通气法、质量平衡法及风洞法。文章利用FTIR光谱法,基于HITRAN数据库采用非线性最小二乘拟合气体浓度反演算法,测量对比了不同化肥的氨挥发,并简单分析了原因。试验表明,FTIR分析技术用于化肥的氨挥发测量,是一种操作简单,分析效率高,能满足实时、连续、准确要求的测量技术,可以满足野外田间作业的需要。
2009 Vol. 29 (07): 1872-1875 [摘要] ( 1191 ) PDF (1378 KB)  ( 435 )
1876 近红外光谱技术在肉品检测中的应用和研究进展
徐霞,成芳*, 应义斌
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1876-05
近红外光谱(NIRS)作为新型光学检测技术在食品行业中得到广泛应用。该技术能实现肉品在线、快速、无损检测,是肉和肉制品品质分析的重要技术之一。文章综述了近红外光谱技术在肉类行业中的重要应用以及近年来的研究进展,主要包括蛋白质、脂肪及水分等影响肉类品质的化学组成成分分析,肉品感官品质如嫩度、保水性、肉色及新鲜度等指标的评价以及肉品的产地、品种等方面的鉴定。同时列举了近红外光谱技术在几种常见肉制品品质检测中的应用实例,并针对目前发展趋势展望了该技术的前景:近红外光谱技术在进一步深入研究提高肉品检测精度的基础上,通过与机器视觉技术等新型无损检测技术的融合以实现全面评价肉类品质的目标。
2009 Vol. 29 (07): 1876-1880 [摘要] ( 938 ) PDF (1072 KB)  ( 567 )
1881 人肝癌组织细胞的激光光镊拉曼光谱研究
王雁军1,姚辉璐2,王桂文2,汪蕴1,丰美福1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1881-03
激光光镊与拉曼光谱相结合形成的激光光镊拉曼光谱系统(LTRS)已用于分析生物组织标本,可对单个活细胞进行操控和光谱收集。从拉曼光谱特征峰位置、强度和线宽可得到有关细胞的组成、结构及细胞内物质相互作用的信息。文章应用LTRS系统,分析了来自人的恶性肝癌组织的不同病变部位标本,包括肝癌组织细胞、肝癌癌旁细胞和远离肝癌组织的肝脏正常的组织细胞,观察到了随肝癌的病变部位变化所出现的一些有趣的拉曼光谱峰的变化。正常的肝组织细胞在1 070和1 266 cm-1处的峰很明显,而肝癌和肝癌癌旁组织细胞的这两个峰则不明显,肝正常组织细胞的1 445 cm-1峰明显高于肝癌和肝癌癌旁组织细胞。已知1 070 cm-1峰代表脂类和核酸,1 266和1 445 cm-1峰代表脂类和蛋白。引起这些峰变化的物质很可能参与了肝癌的发生。上述初步研究结果表明:单细胞激光光镊拉曼光谱可以区分肝癌的不同病变部位,将是检测和分析肝癌组织标本的一种很好的方法。
2009 Vol. 29 (07): 1881-1883 [摘要] ( 1894 ) PDF (1677 KB)  ( 526 )
1884 钠磷酸盐精细结构的拉曼光谱解析
赵思杰,尤静林*,陈辉,蒋国昌
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1884-05
构建了钠磷酸盐精细结构团簇,应用量子化学从头计算方法,采用闭壳层Hatree-Fock(RHF)方法和6-31G(d, p)基组优化构型,进行了拉曼光谱的模拟计算。引入SIT应力指数标识磷酸盐局部微观精细结构,讨论和分析了磷酸盐在高频区的非桥氧对称伸缩振动的特征谱峰。结果表明SIT值与相应结构特征谱峰的拉曼位移呈良好相关性。采用高温拉曼光谱仪测定了Na5P3O10固态及熔体的变温拉曼光谱,观察到了Na5P3O10在873~1 073 K间的相变。Na5P3O10晶体的微结构单元为Q21Q112, 其理论含量比例为2∶1。随着温度升高,Na5P3O10的主要峰包中心向低频移动,熔融后体系中出现了Q0,Q11,Q21,Q112,Q122,Q222等多种精细结构单元,导致其拉曼光谱的展宽与不对称性的出现。这些概念的建立和运用为磷酸盐熔体及玻璃的拉曼光谱的定量分析奠定了基础。
2009 Vol. 29 (07): 1884-1888 [摘要] ( 677 ) PDF (1941 KB)  ( 553 )
1889 胸腺嘧啶在改进银溶胶溶液中的表面增强拉曼散射光谱信号与浓度的定量关系
张磊1,张玉兰1,张伟1,王文明1,杜一平1*,Yukihiro Ozaki2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1889-03
尝试使用高分子材料作为银溶胶的稳定剂,以吡啶作为内标化合物研究胸腺嘧啶浓度与其SERS信号强度的关系。在胸腺嘧啶的浓度为2×10-4~1×10-3 mol·L-1的范围内,谱峰强度之比与胸腺嘧啶的浓度之间呈现良好的线性关系,线性回归方程为y=3.143x+0.348 7, 线性相关系数R2=0.975 4。
2009 Vol. 29 (07): 1889-1891 [摘要] ( 1717 ) PDF (1380 KB)  ( 478 )
1892 氯化亚锡抑制吡啶分子表面增强拉曼光谱测定中的碳化现象
褚幼萍1,陈述2,郑菊芳1,李则林2*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1892-04
碳化是表面增强拉曼光谱中难以避免的干扰现象,特别是对于活性有机和生物分子的检测。作为一种最常用的探针分子,吡啶同样也存在碳化的问题。然而,作者发现通过引入SnCl2,可以有效地抑制表面增强拉曼光谱测定中吡啶分子的碳化现象。该方法操作简单,所引入的SnCl2只在谱图低波段处出现少而易区分的特征峰,不干扰被测样品的光谱分析。有别于文献中所采用的真空、惰性气氛、低温和低激光功率等物理方法,此法是解决碳化问题的一种崭新的化学方法,可望应用于其他易碳化的有机和生物分子的表面增强拉曼光谱检测。
2009 Vol. 29 (07): 1892-1895 [摘要] ( 1150 ) PDF (1332 KB)  ( 504 )
1896 利用拉曼光谱研究60Co γ射线对EC9706细胞的辐射损伤
齐健,郭郑元,张广水,吴电勇,唐伟跃*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1896-05
将EC9706细胞经不同剂量60Coγ射线辐照后继续培养24 h。利用激光拉曼光谱分析EC9706细胞内部蛋白质、核酸、脂类等生物大分子的构象和含量变化。分析结果发现,各剂量组拉曼谱的峰强和频移与空白对照组之间存在较大的差异,主要表现是蛋白质酰胺Ⅲ带1 244 cm-1谱带在中等剂量组(4、5Gy)β折叠结构向无规卷曲转化;色氨酸残基的吲哚环振动谱带1 341 cm-1在各剂量组中出现不同程度的红移;782 cm-1谱带在大剂量组(7、8Gy)红移2~3 cm-1,说明大剂量γ射线辐照导致DNA中的磷酸二酯(O—P—O)基团的非氢键化程度增强。脂类的CH2和CH3弯曲振动谱带1 446 cm-1在2、4Gy组蓝移4 cm-1,其他剂量组频移不大,这与60Coγ射线对EC9706细胞的生物膜造成一定损伤有关。拉曼特征峰在不同剂量组中的变化,为进一步研究60Coγ射线辐照损伤EC9706细胞的最佳剂量提供了一定实验依据。
2009 Vol. 29 (07): 1896-1900 [摘要] ( 1874 ) PDF (1677 KB)  ( 485 )
1901 利用天顶光光谱和天空光光谱测量大气NO2含量和角空间分布
赵晓艳,杨经国,龚敏*,何捷,曹婷婷,梁慧敏,孙鹏
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1901-05
研究了一种用地基天顶光-天空光光谱数据反演大气NO2倾斜柱体密度的有效方法。利用该方法计算了同一方位不同倾角(10°~85°)下的倾斜柱体密度(在0.5~11×1016 molecule·cm-2范围),以及同一倾角不同方位的NO2倾斜柱体密度(1016~1017molecule·cm-2量级)。结果与实际大气状况有很好的相关性。不同方位及倾角的NO2倾斜柱体密度不同,体现出角空间分布特征。该方法中,由同一仪器同时采集天顶光光谱和其他方向的天空光光谱,提高了测量准确度。该方法有利于实时监测空间任意方向NO2的含量,尤其靠近地面的NO2局部污染,更适合多阴雨地区(在地面上很难采集到良好的直射太阳光谱)的污染监测。
2009 Vol. 29 (07): 1901-1905 [摘要] ( 1235 ) PDF (1582 KB)  ( 517 )
1906 基于支持向量机的玉米苗期田间杂草光谱识别
邓巍1,张录达1,何雄奎1*,Mueller J2, 曾爱军1, 宋坚利1,刘亚佳1,周继中1,陈吉1,王旭1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1906-05
田间全面积均匀喷施除草剂不经济,还污染环境,精准喷施除草剂意义重大,其关键是正确识别杂草。用便携式野外光谱仪,在田间测量了玉米、马唐和稗草植株冠层在350~2 500 nm波长范围内的光谱数据,经过数据预处理,数据分析波长选为350~1 300和1 400~1 800 nm。数据处理采用支持向量机(SVM)模式识别方法。SVM具有可实现对小样本建模结构风险最小化、结果最优化、泛化能力强的优点。用线性、多项式、径向基和多层感知核函数对玉米和杂草建立二分类模型,结果表明,三阶多项式核函数SVM分类模型的正确识别率最高,达到80%以上,且支持向量比例较小。以二分类模型为基础,利用投票机制,建立了玉米、马唐和稗草的一对一多分类SVM模型,正确识别率达80%。田间光谱测量受光照、背景和仪器测量精度等条件的影响较大,但结果仍表明SVM结合光谱技术在田间杂草识别中应用潜力很大,此研究为田间杂草识别及传感器的建立提供了一种研究思路和应用基础。
2009 Vol. 29 (07): 1906-1910 [摘要] ( 536 ) PDF (1334 KB)  ( 491 )
1911 大豆苷元与人血清白蛋白的相互作用研究
吴秋华,王东跃,周欣,张志恒,刘伟华,王志*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1911-04
采用荧光猝灭光谱、同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱,研究了大豆苷元与人血清白蛋白(HSA)之间的结合反应。大豆苷元对人血清白蛋白有较强的荧光猝灭作用,猝灭机制属于静态猝灭,并发生了分子内非辐射能量转移。利用Stern-Volmer方程处理实验数据,得到大豆苷元与HSA之间的结合常数KA为0.34×104(23 ℃),1.10×104(30 ℃)和4.36×104 L·mol-1(40 ℃)。根据Förster非辐射能量转移理论,求出了大豆苷元与HSA之间的结合距离为1.50 nm(23 ℃),1.46 nm(30 ℃)和1.42 nm(40 ℃)。通过计算相应的热力学参数,可知大豆苷元与人血清白蛋白的相互作用是一个吉布斯自由能降低的自发过程,且二者之间的主要作用力类型为疏水作用力,同时用同步荧光光谱考察了大豆苷元对HSA构象的影响。
2009 Vol. 29 (07): 1911-1914 [摘要] ( 1198 ) PDF (1461 KB)  ( 491 )
1915 叶酸与人血清白蛋白结合作用的光谱研究
刘慧娟,李鹏,张亚东,郭操,邓畯元,蔡健炜,刘伯里*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1915-05
在不同温度下的pH 7.4的Tris-HCl缓冲溶液体系中, 采用荧光光谱、紫外吸收光谱和同步荧光光谱研究了人血清蛋白与叶酸的相互作用。研究表明,这种相互作用使人血清白蛋白发生内源荧光猝灭,属于静态猝灭机制。通过计算得到人血清蛋白与叶酸在17和37 ℃下静态猝灭的猝灭速率常数分别为7.396 6×104和7.2652×104 L·mol-1、结合常数分别为7.50×104和1.98×105 L·mol-1、结合位点数均为1。根据Förster非辐射能量转移机理,求算出给体(HSA)与受体(叶酸)间的作用距离和能量转移效率分别为1.77和0.052 65 nm,并结合热力学参数说明了叶酸分子与人血清白蛋白的作用以疏水作用为主,同时也存在静电引力。利用同步荧光光谱研究了人血清蛋白与叶酸的相互作用中HSA的构象变化,发现色氨酸残基所处环境的疏水性降低,说明叶酸分子进入了人血清白蛋白的疏水腔中。
2009 Vol. 29 (07): 1915-1919 [摘要] ( 597 ) PDF (1624 KB)  ( 863 )
1920 应用荧光探针研究菠菜叶绿体膜对低强度电磁场的辐射敏感性
习岗1,杨运经2,卢洪3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1920-05
应用ANS渗入菠菜叶绿体膜后的ANS荧光光谱和光合细胞Chla荧光参数的变化研究了菠菜叶绿体膜对辐射功率密度为5 mW·cm-2以下的300 MHz低强度电磁场的辐射敏感性。研究发现,在1~5 mW·cm-2的低强度电磁场作用下,菠菜叶绿体ANS荧光光谱的位置没有明显变化,但ANS荧光强度明显增大,表明低强度电磁场使菠菜叶绿体膜流动性变小。1~5 mW·cm-2低强度电磁场的作用还使菠菜叶绿体发出的Chla荧光参数F0减小,fVF0,FVFm和ΔFVT增大,FVIFV减小,表明低强度电磁场使菠菜叶绿体膜发生了光系统Ⅱ(PSⅡ)无活性中心向有活性中心的转变,PSⅡ潜在活性提高、光合电子传递过程加快,原初光能转换效率增强。菠菜叶绿体膜ANS荧光和Chla荧光对低强度电磁场的这种辐射敏感性说明了低强度电磁场能对菠菜光合作用系统产生非热效应,并且,菠菜光合细胞有可能通过PSⅡ活性中心异质性的转变来适应电磁辐射增强的环境。
2009 Vol. 29 (07): 1920-1924 [摘要] ( 1902 ) PDF (1395 KB)  ( 404 )
1925 色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱特征参量提取
李朕,尚丽平*,邓琥,职统兴
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1925-04
氨基酸是维持生命活动的重要物质,而色氨酸和酪氨酸又是天然氨基酸中重要的发光组分,应用荧光光谱法对其进行测量和分辨具有重要的意义。文章用美国Pekin-Elmer LS55型荧光分光光度计,对色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱进行了测量。将测量的数据用激发-发射-荧光强度的三维坐标表示,得到三维荧光谱图,但色氨酸和酪氨酸存在共性峰,通过波峰位置简单地来辨别两种混叠的物质很有难度。以数理统计概念为基础,提取该三维荧光光谱的特征参数,得到两种物质荧光光谱中最相关的信息,可以解决两种物质光谱混叠的分辨问题。结果表明,色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱平均值、标准差、原点矩、混合中心矩等参数差值百分比分别为330.37%, 102.86%, 329.16%, 329.63%,区别较大;而边际分布、相关系数值差值百分比仅为10.61%和2.40%。因而平均值、标准差、原点矩、混合中心矩可作为敏感特征参数,用其分辨谱图混叠的色氨酸和酪氨酸是可行的。这种“数学预提取”的三维光谱分析法可以找出组分之间的敏感特征参量,能够取代传统的三维荧光光谱分析法。
2009 Vol. 29 (07): 1925-1928 [摘要] ( 1810 ) PDF (1274 KB)  ( 979 )
1929 稀土配合物RE(TPTZ)Cl3的合成、表征及荧光性能研究
赵艳芳1, 2,赵永亮1*,白峰1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1929-04
首次以2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ)与Sm, Eu, Tb和Dy氯化物反应,合成四种单一稀土配合物以及Tb分别1∶1掺Gd, Y, La的三种异核配合物。经元素分析、稀土络合滴定、摩尔电导率、红外光谱、紫外光谱和差热-热重测定表明,配合物的组成分别为RE(TPTZ)Cl3·3H2O(RE=Sm, Eu, Tb, Dy)和Tb0.5Ln0.5(TPTZ)Cl3·3H2O(Ln=Gd, Y, La);TPTZ作为三齿配体与稀土离子配位,即中心环提供一个N原子,两个吡啶环分别提供一个N原子;配合物中3个水分子与稀土离子配位,1个Cl-在外界,2个在内界,为1∶1型电解质;配合物内外界可能为[RE(TPTZ)(H2O)3Cl2] Cl,稀土离子的配位数为8。配合物的荧光光谱测试表明,四种单一稀土配合物中,Tb配合物发光最强;三种1∶1掺杂异核Tb配合物荧光强度大于纯Tb配合物,表明Y3+, La3+和Gd3+都可以敏化Tb3+的发光,其中Gd3+的敏化作用最强,Y3+次之,La3+最差。
2009 Vol. 29 (07): 1929-1932 [摘要] ( 1822 ) PDF (1245 KB)  ( 474 )
1933 喹啉水溶液真空紫外降解过程中的吸收光谱分析
朱大章1,孙冬梅2,汪世龙2*,孙晓宇2,倪亚明1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1933-04
在以低压石英汞灯为真空紫外光源降解喹啉水溶液的过程中,通过监测体系吸收光谱的变化,绘制不同时刻吸收光谱图,探讨了用紫外-可见吸收光谱作为在线检测反应进程的可行性。结合体系中底物浓度、COD、TOC和pH的变化,分析了各吸收光谱的变化特征和机制。研究表明,受吡啶环上N原子的影响,喹啉在不同pH环境下以不同的形式存在,吸收光谱也有较大的差异。在降解的过程中,体系的吸收光谱受到底物降解、中间产物生成和体系pH的共同影响。由于中间产物质子酸的生成,使喹啉以质子化的形式存在,当质子化产生的吸收增加与降解导致的吸收减少相等时,特征吸收峰313 nm处的吸收在1~3 min会出现平台,然后持续衰减。254 nm处的吸收先在5 min时增加到一个极大值,然后持续衰减,至30 min时衰减至0,而且此时溶液的吸收仅在220 nm以下区域,说明底物已降低得比较彻底。文章的研究结果表明,可以用吸收光谱来在线监测喹啉真空紫外降解的进程。
2009 Vol. 29 (07): 1933-1936 [摘要] ( 882 ) PDF (1423 KB)  ( 523 )
1937 基于光谱分析的果树树种辨识研究
邢东兴1, 2,常庆瑞1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1937-04
利用冠层光谱反射率数据(Rλ),对处于果实成熟期的七种挂果果树的树种进行了辨识研究。通过光谱数据重采样、植被指数求算等相关数据处理,比较了六种卫星传感器与四种植被指数对果树树种的辨识效能,并在优选数据形式、优化模型参数的基础上,建立了辨识果树树种的BP神经网络模型。主要结论为:(1)六种卫星传感器辨识果树树种的效能由强到弱的排列顺序为:MODIS,ASTER,ETM+,HRG,QUICKBIRD,IKONOS;(2)在四种植被指数中,RVI对果树树种的辨识效能最强,其次是NDVI,SAVI与DVI的辨识效能相对较弱;(3)用MODIS或ETM+传感器的近红外通道与红光通道上的反射率数据,求算的RVI与NDVI对果树树种的辨识效能相对较强;(4)在Rλ及其22种变换数据中,波长间隔设为9 nm的d1[log(1/Rλ)] ,是建立BP神经网络模型的首选数据形式;(5)利用波长间隔设为9 nm的d1[log(1/Rλ)] 这一数据形式,建立了辨识果树树种的3层BP神经网络模型。
2009 Vol. 29 (07): 1937-1940 [摘要] ( 2800 ) PDF (1346 KB)  ( 585 )
1941 小波分析及其在高光谱噪声去除中的应用
周丹1,王钦军1,田庆久2,蔺启忠1,傅文学1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1941-05
为了消除高光谱遥感图像中光谱曲线的锯齿型噪声,提高利用光谱曲线进行信息提取研究时的精度,文章使用USGS(united states geological survey)光谱库中的植被光谱进行模拟,添加了信噪比为30的噪声后采用小波阈值法进行噪声去除,并利用信噪比、均方误差和光谱角三项指标以及综合评估系数η来对去噪效果进行评估,寻找出最佳的参数组合。实验表明,使用db12,db10,sym9,sym6等小波对含噪光谱进行3~7层分解,采用软阈值函数处理小波变换系数并使用Heursure阈值方案进行阈值估计,然后根据第一层小波分解的噪声水平估计进行阈值调整可以得到满意的去噪效果。不过该方法对噪声水平有一定的依赖性,针对不同噪声水平时需探索更合适的参数组合。
2009 Vol. 29 (07): 1941-1945 [摘要] ( 1609 ) PDF (1282 KB)  ( 855 )
1946 混合光谱中已知组分光谱的自加强方法研究
王志平,唐延林*,张芙蓉,刘芸
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1946-04
通过数学变换手段将混合物光谱中某待测组分(已知纯光谱组分)所包含的信息集中于原点,使得待分析组分光谱在变换结果曲线的原点处贡献最大,称之为纯光谱组分的自加强作用;在杂质光谱所包含谱带中心位置与待分析组分纯光谱差别较大的假设基础之上,通过理论分析可认为杂质光谱在变换结果曲线原点处贡献最小,因而可选择变换结果曲线原点处的小波变换系数作为待测组分定量分析的依据,降低了分析位置选择的人为性,增强了分析手段的可靠性与适应性。模拟对比了理想曲线与含加性高斯白噪声信号的变换结果,证明该方法具有好的抗噪特性。模拟分析结果表明,该方法相比以往文献报道的单纯利用小波系数作为定量分析依据的做法在分析误差方面有很大改善。
2009 Vol. 29 (07): 1946-1949 [摘要] ( 1548 ) PDF (3537 KB)  ( 542 )
1950 一种突出构造信息的多光谱遥感变换方法
王钦军1,蔺启忠1,黎明晓2,魏永明3,王黎明1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1950-04
为突出多光谱遥感图像中的构造信息,提出了用主成分分析、最大噪声变换和原始数据联合进行信息增强的方法。首先对原始数据进行主成分分析和最大噪声变换,然后对变换结果与原始数据进行归一化处理的基础上进行波段选择,最后进行假彩色合成并输出结果。利用新疆哈图地区的ETM数据进行构造增强的效果表明,该方法不仅丰富了遥感图像的颜色、拉大了不同类地物间的色彩差异,为提取不同类地物信息提供了一条有效的途径,而且还有力增强了宏观构造、凸现了小构造和肠状构造,为展现研究区构造格局、建立遥感找矿模式提供了一套行之有效的方法。
2009 Vol. 29 (07): 1950-1953 [摘要] ( 237 ) PDF (1498 KB)  ( 566 )
1954 高光谱遥感图像的小波去噪方法
孙蕾,谷德峰,罗建书
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1954-04
高光谱遥感图像是由二维空间信息和一维光谱信息组成的三维数据。普通的去噪方式通常是分别对空间信息或光谱信息进行去噪,其主要缺点是忽视了高光谱图像强烈的谱间相关性和图谱合一的特点。针对这些特点,文章提出一种基于小波变换的高光谱遥感图像去噪方法。该方法对各波段高光谱图像逐一进行二维小波变换,根据含噪声大的波段与噪声小的波段的波长关系,对小噪声波段的高频系数加权求和,代替噪声大的波段的高频系数,通过小波逆变换得到去噪后的重构图像。该方法运算速度快,能有效地降低噪声。对机载可见红外成像光谱仪数据(AVIRIS)实验表明,与经典的BayesShrink图像去噪方法相比,方法重构图像的信噪比(SNR)高出3.8~10.6 db,节省运算时间一半以上。
2009 Vol. 29 (07): 1954-1957 [摘要] ( 1345 ) PDF (1983 KB)  ( 692 )
1958 可见光谱法研究肌红蛋白血红素铁与金属离子相互作用(Ⅰ)
唐乾1, 2,郑学仿1*,王静云3,刘媛媛1, 2,袁玉莲2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1958-04
肌红蛋白(Myoglobin,Mb)是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质, 由一条多肽链和一个血红素辅基构成,其血红素铁在氧气的传递和运输中起到关键作用。文章利用紫外-可见光谱法对肌红蛋白的血红素铁和外加金属离子M(Ⅱ)[Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)] 的直接相互作用进行了研究。结果发现, 金属离子M(Ⅱ)与肌红蛋白活性中心的Fe(Ⅱ)发生了直接相互作用,外加金属离子将铁离子从肌红蛋白中“拖拽”出来,形成部分空位肌红蛋白衍生物。同时研究了外界条件,如离子浓度对这种相互作用的影响,发现随着外加金属离子量的增加这种相互作用逐渐增强,其作用强度依次为Co(Ⅱ)>Zn(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)。 研究证实了肌红蛋白的血红素铁与金属离子之间存在直接相互作用,并且离子浓度对这种相互作用有影响。
2009 Vol. 29 (07): 1958-1961 [摘要] ( 1672 ) PDF (1439 KB)  ( 557 )
1962 新基激复合物探针检测指定序列DNA
李庆勇,祖元刚,吕宏艳,王丽敏
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1962-05
研究目的是拓展基激复合物荧光探针方法在检测指定序列DNA中的应用。实验选择细胞色素P450 CYP2C9基因中容易发生突变的包含24个碱基的基因片段作为靶点DNA,选择两个分开的与靶点碱基相对应的包含12碱基的寡核苷酸作为探针,将荧光集团连接到探针末端3′或5′磷酸基上形成荧光探针,两个荧光探针与靶点DNA杂交后自动装备基激复合物荧光系统,实验考察芘的新衍生物与不同荧光团配对、荧光团连接不同位置、不同激发波长对基激复合物形成及发射光谱的影响,芘的新衍生物探针形成的基激复合物在505 nm的特征发射光谱最强,伴随着单体荧光的猝灭和大约120~130 nm的Stokes位移,大大减少了DNA检测过程中的背景干扰,灵敏度高,而且这对荧光物质形成的基激复合物对所处的空间位置及微环境非常敏感,可尝试用于基因遗传多态性的识别。
2009 Vol. 29 (07): 1962-1966 [摘要] ( 2171 ) PDF (1648 KB)  ( 427 )
1967 PC-88A为载体的大块液膜体系迁移Pb(Ⅱ)动力学研究
余晓皎1,姚秉华1,周孝德2,郑怀礼3,张建丰2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1967-05
采用2-乙基己基膦酸-2-乙基己基单酯(PC-88A)-CHCl3大块液膜体系,研究了搅拌速度、载体浓度、反应体系温度对Pb离子迁移的影响,原子吸收光谱法测定料液相和解析相中Pb离子浓度,获得了不同反应温度下的表观反应速率常数、Pb离子在膜相中的最大值以及出现最大值的时间、Pb离子在萃取与反萃取反应中进入和流出液膜的最大通量、萃取与反萃取表观反应活化能分别为 31.65和23.11 kJ·mol-1。结果表明,实验值与理论值能够很好地吻合,Pb离子的迁移过程可以用两个串联的准一级不可逆过程描述,化学反应为控速步骤。
2009 Vol. 29 (07): 1967-1971 [摘要] ( 1226 ) PDF (1373 KB)  ( 432 )
1972 江西相山铀矿区与非铀矿区稻谷中天然放射性核素含量对比研究
刘平辉1, 2,叶长盛1,2,谢淑容1,2,芮玉奎3*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1972-04
文章对比分析研究了江西相山铀矿区和非铀矿区稻谷中天然放射性核素U和Th的含量特征。样品分别采自江西省相山铀矿区及远离铀矿区的抚州市郊丘陵水稻种植区。结果表明相山铀矿区稻谷中天然放射性核素U的含量显著高于非铀矿区的稻谷,铀矿区内稻谷中放射性核素U含量平均值是非铀矿区的5.30倍;但铀矿区内稻谷中放射性核素Th的含量却较非铀矿区稻谷含量低,仅为其Th含量的50%。另外,相山铀矿区内稻谷中放射性核素U和Th之间存在较为显著的线性关系,稻谷中放射性核素Th的含量随U含量的增加而升高。铀矿区内稻谷中放射性核素U含量显著高于非铀矿区的原因还有待于进一步深入研究,然而加强该领域的研究对于保证我国区域稻谷质量和食品安全是非常重要和有意义的。
2009 Vol. 29 (07): 1972-1975 [摘要] ( 647 ) PDF (1106 KB)  ( 559 )
1976 北京城市污泥中铅砷镉形态浓度的ICP-MS分析
陈思杨,王娟,李丽娜,韩文轩*,江荣风
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1976-03
城市污泥中重金属的难降解和高毒性限制了污泥的资源化利用。以北京G和Q污水处理厂的压滤出厂污泥为实验材料,采用BCR三步浸提法对污泥中铅砷镉Pb,As,Cd的三种形态进行提取,以HNO3-HClO4进行全量消解,利用ICP-MS检测Pb,As,Cd的全量和各形态的含量,从而为北京城市污泥的资源开发研究提供基础数据。实验结果表明,北京城市污泥中Pb和Cd含量比上世纪末明显降低:其中,G污泥中Pb,As,Cd的全量(干重)分别为19.60,37.96和1.34 mg·kg-1,而Q污泥中分别为19.58,23.46和2.30 mg·kg-1;两种污泥中Pb含量相差甚微,G污泥中As明显高于Q污泥,而Cd则显著低于后者;两种污泥中相应金属的三种形态的变化趋势基本一致:Pb与As以HAc酸溶态为主,H2O2可氧化态最少;而Cd主要以NH2OH-HCl可还原态存在,HAc酸溶态最少。三种重金属中生物毒性大的形态均占70%以上。
2009 Vol. 29 (07): 1976-1978 [摘要] ( 209 ) PDF (1189 KB)  ( 433 )
1979 甲烷电离特性的等离子体发射光谱法研究
李金平1,2,代斌2*,范婷1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1979-04
应用等离子体发射光谱法,用CCD(charge coupled device)光栅光谱仪记录并标识了脉冲电晕甲烷等离子体370~1 100 nm的发射光谱,确定了常温常压下高纯甲烷(99.99%)经100 kV, 100 Hz脉冲高压电离后的产物为H,C+,CH,C,C2,C3, C4,C5和烃等。通过分析实验检测到的甲烷等离子体发射光谱,给出了甲烷经脉冲高压电离形成电晕等离子体的机理和自由基CHn(n=3,2,1)、碳、烃等产物的电离途径。结果显示甲烷分子经高能电子非弹性碰撞后脱氢程度很高,大量氢原子及其离子和甲烷自由基在进一步被高能电子作用下合成了烯烃、炔烃、烷烃和高聚碳化物。实验所获得的脉冲甲烷等离子体发射光谱及其机理分析可为甲烷及其转化研究提供相关依据。
2009 Vol. 29 (07): 1979-1982 [摘要] ( 1504 ) PDF (1423 KB)  ( 578 )
1983 ICP-MS测定木薯生产副产物的矿质元素和有害重金属元素
陶海腾1,张春江1,陈晓明1,吕飞杰2*,台建祥2,李开绵3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1983-03
木薯是我国广泛种植的热带作物,其块根富含淀粉,近年来常被用来生产燃料乙醇,是热门的生物质能源作物。木薯生产的同时产生了茎叶皮等大量副产物,长期以来被看成是废弃物,得不到充分的利用。木薯生产副产物含有很多营养成分,可以开发成高附加值的食品。采用ICP-MS技术对木薯生产副产物的矿质元素和有害重金属元素进行了研究,表明其含有丰富的人体必需矿质元素,大量元素的含量从高到低是K>Ca>P>μg>S>Mn>Zn>Na>Fe>B>Cu,尤其Fe,Mn,Zn和B含量达到10~800 μg·g-1(DW,干重),微量元素Mo,Co,Se和Ge的含量均在0.01~0.2 μg·g-1(DW)。除了上述有益矿质元素以外,副产物中重金属元素含量均达到国家标准,只是茎皮中Pb含量稍微偏高,达到2.19 μg·g-1(DW)。
2009 Vol. 29 (07): 1983-1985 [摘要] ( 2052 ) PDF (978 KB)  ( 504 )
1986 东北地区三种鸟的繁殖特征与蛋壳微量元素的关系
张卓1,2,5,高玮3*,王颖4,詹德江4,陈芳4
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1986-04
采用火焰原子吸收方法,对栗斑腹鹀、大山雀、[树] 麻雀蛋壳中微量元素含量及其与繁殖特征之间的关系进行了研究。对五种微量元素的仪器工作条件进行了优化,并证实五种元素之间无干扰。加标回收率实验表明Mn, Mg, Cu, Fe和Zn五种元素回收率均在95%~104%之间,表明此方法具有较高的准确度。微量元素测定表明栗斑腹鹀蛋壳Zn和Mn元素的含量均大于大山雀和[树] 麻雀,但Cu,Fe和Mg含量均小于大山雀和[树] 麻雀。栗斑腹鹀的繁殖成功率和繁殖成活率最低,[树] 麻雀的繁殖成功率和繁殖成活率最高,大山雀居中。方差分析表明,栗斑腹鹀、大山雀和[树] 麻雀的五种微量元素含量、繁殖成功率和繁殖成活率均达到显著或极显著差异。相关分析表明,三种鸟繁殖成功率和繁殖成活率与Zn和Mn含量之间达到显著或极显著负相关,表明栗斑腹鹀、大山雀、[树] 麻雀繁殖特性受到蛋壳微量元素Zn和Mn的影响。栗斑腹鹀蛋壳Mg,Cu和Fe含量低,影响其幼鸟在蛋壳内的生长发育,导致极低的繁殖成功率。
2009 Vol. 29 (07): 1986-1989 [摘要] ( 2160 ) PDF (1006 KB)  ( 400 )
1990 (Au)(Ag)纳米微粒-火焰原子吸收光谱法测定过氧化氢
蒋治良1, 2, 汤亚芳2, 梁爱惠2,龚琦3
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1990-03
在90 ℃水浴条件下,以粒径为10 nm的纳米金做晶种,用柠檬酸三钠还原硝酸银,制备了平均粒径为30 nm的(Au)(Ag)纳米微粒,用高速离心纯化除去过量的柠檬酸三钠获得了较纯的(Au)(Ag)纳米微粒。在pH 3.8的HAc-NaAc缓冲溶液中,Fe2+催化H2O2反应产生的羟基自由基可氧化(Au)(Ag)纳米微粒生成银离子。离心后,离心液中的银离子可用火焰原子吸收光谱法在328.1 nm波长处测量。随着H2O2浓度增大,离心液中银离子浓度增加,其吸光度值增加。H2O2浓度在2.64~42.24 μmol·L-1范围内与上清液中银离子的原子吸收值ΔA呈良好的线性关系,回归方程为ΔA=0.014c-0.013 1, 相关系数为0.998 4,检出限为0.81 μmol·L-1 H2O2。当用于水样中H2O2的测定,获得了满意的结果。
2009 Vol. 29 (07): 1990-1992 [摘要] ( 293 ) PDF (990 KB)  ( 476 )
1993 微波消解-FAAS法测定维药唇香草中十种金属元素
田树革1,周晓英2,徐暾海1,3,丁剑冰1,单丽娟1,施洋1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1993-04
金属元素与药物的疗效关系日益引起人们的关注,测定维吾尔药材中各种金属元素的含量具有一定的意义。采用硝酸作为消解液,利用微波消解的方法处理常用维吾尔药材唇香草,原子吸收分光光度法测定K, Na, Ca, Mg, Fe, Cr, Ni, Mn, Cu和Zn十种微量、常量元素的含量,方法的标准曲线线性关系良好(r=0.999 0~0.999 8), 回收率(n=6) 在95%~108%之间, RSD值(n=6)在0.45%~1.53%, 能用于维吾尔药材唇香草多种金属元素的同时测定。该法具有检出限低、灵敏度高、快速、准确的特点, 用于实际样品测定的结果令人满意。结果显示维吾尔药唇香草中富含K, Ca,Mg,以及Fe, Zn, Na, Mn, Ni, Cr和Cu。从微量元素的角度为维医利用唇香草治疗心脑血管疾病提供了有用的数据。
2009 Vol. 29 (07): 1993-1996 [摘要] ( 1673 ) PDF (1044 KB)  ( 437 )
1997 十二种花类药材中八种微量元素的含量测定及比较研究
牛迎凤1,2,韩春梅3,邵赟1*,陶燕铎1
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-1997-04
选取藏药中极为常见的12种花类药材葛花、千日红、菊花、桃花、美人蕉、雪梨花、月季、鸡冠花、槐花、雪莲、马蔺花和秦艽花,利用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定其Ca,Cu,Fe,Mn,Zn,K,Mg和Na八种微量元素的含量。通过对这些花类药材中微量元素含量的测定,观察不同药材中微量元素的含量差别。该方法的加标回收率在96.76%~102.93%之间,RSD值在1.13%~3.46%之间,具有较好的准确度和精密度。研究结果表明这12种花类药材中微量元素含量丰富,且K,Mg,Na的含量普遍较高。不同药材中各元素的含量均有差异,含微量元素较丰富的是雪莲、马蔺花、美人蕉、鸡冠花;含量较少的是槐花和秦艽花。本试验为这些花类药材的合理药用及进一步的开发利用提供了可靠依据。
2009 Vol. 29 (07): 1997-2000 [摘要] ( 2198 ) PDF (997 KB)  ( 564 )
2001 X射线荧光光谱法测定增产丙烯助剂中磷和铁的研究
杨一青1, 2,陈慧1*,王亚红2,吕红2,潘志爽2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-2001-04
使用X射线荧光光谱仪,采用人工合成标样,设计合成了一套标准样品,采用数学校正法中的经验系数法校正元素间的互相干扰,样品不经任何处理,粉末直接压片,经验系数法校正基体效应,建立了分析测定增产丙烯助剂中磷和铁含量的方法。讨论了样品制作方法,合适的测量条件,探讨了试样中元素间的相互影响。实验结果表明,该方法重现性好,准确度和精密度较高,测定磷和铁的相对标准偏差为:0.34%和0.59%;测定范围磷为0.01%~2.5%,铁为0.01%~2.5%。分析结果与化学法、等离子发射光谱法测定结果吻合。该方法快速、简便,样品处理简单,可以不分解;分析速度远快于其他分析方法,结果准确,单次测量一个样品只需要5 min,适用范围广,满足了科研和工业生产的需要。
2009 Vol. 29 (07): 2001-2004 [摘要] ( 2031 ) PDF (1070 KB)  ( 513 )
2005 不同因素影响下Fe(Ⅲ)水解中和法制备FeOOH矿相的光谱分析
熊慧欣1,梁剑茹1,徐轶群2,周立祥1*
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-2005-05
羟基氧化铁(FeOOH)作为重金属等污染物的吸附材料倍受关注,但不同因素作用下形成的FeOOH产物矿相、结构性质的差异及其对环境功能的影响,却少有报道。采用X射线衍射仪,红外光谱仪,扫描电子显微镜和激光粒度分析仪,系统考察了Fe(Ⅲ)溶液水解中和形成FeOOH时,不同作用因素如铁盐种类、pH和温度等对产物矿相的影响。结果表明,pH 8条件下,Fe(Ⅲ)溶液水解产物均为二线水铁矿(Fe5HO8·4H2O);随着pH升高,Fe5HO8·4H2O会向α-FeOOH相转化。Cl-和NO-3离子的存在分别有利于β-FeOOH和α-FeOOH的形成;SO2-4会阻碍Fe5HO8·4H2O向α-FeOOH相转化;Fe2+存在时,会促进Fe5HO8·4H2O向α-FeOOH相转化。加热陈化,可促进Fe5HO8·4H2O转化为α-FeOOH,且利于良好结晶α-FeOOH的形成。但pH≤5,富含Cl-的Fe(Ⅲ)溶液加热水解利于β-FeOOH的生成。不同因素影响下形成的FeOOH,在矿相、表面基团、颗粒形貌和粒径大小上存在一定的差异。
2009 Vol. 29 (07): 2005-2009 [摘要] ( 1967 ) PDF (2185 KB)  ( 535 )
2010 基于稀疏表示的谱线自动提取方法
赵瑞珍1,王飞1,罗阿理2,张彦霞2
DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2009)07-2010-04
谱线提取在光谱分析中起着非常重要的作用,它对后续的光谱分类和参数测量有着直接的影响。文章提出了一种基于稀疏表示的谱线自动提取方法。首先,用基于稀疏表示的小波去噪方法去除噪声,该方法通过对光谱信号对应的小波系数进行稀疏化处理来达到去噪的目的,其优点是在处理小波系数时虽然将其作为整体进行考虑,但依然能保持小波系数的局部特性不变,所以在去噪的同时很好地保持了特征谱线的信息。其次,利用小波变换与样条拟合相结合的方法拟合出较为满意的伪连续谱,该方法在拟合过程中,先将强谱线扣除掉,从而使得拟合结果非常接近真实的连续谱。最后,通过对归一化后的谱线光谱设置自适应局部阈值来提取特征谱线。实验结果表明该方法切实有效。
2009 Vol. 29 (07): 2010-2013 [摘要] ( 577 ) PDF (1467 KB)  ( 712 )