光谱学与光谱分析

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2024年 44卷 12期刊出日期：2024-12-01

论文

论文

	3301	XPS数据用于计算薄膜厚度时的处理方法
		刘涵，陈萌^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3301-05
		X射线光电子能谱(XPS)技术能够提供样品表面各化学状态的元素的峰位、峰强等信息。通过这些信息以及光电子信号表达式，可以计算出薄膜厚度。介绍了三种光电子信号表达式的处理方法：直接求解法，基底-比值法和角度-比值法；分析了其推导过程。研究结果表明三种处理方式具有不同的精确度和适用范围。直接求解法没有适用限制，但精确度低；基底-比值法适用范围较小，仅适用于计算厚基底上的薄膜厚度，要求薄膜和基底组成成分具有相近的有效衰减长度λ，而这种方法受到仪器项和碳污染项误差的影响最小，具有最高的计算精确度；角度-比值法的适用范围和计算精确度适中，无需考虑基底层的限制条件，但出射角θ的变化幅度对计算精确度有较大影响。因此在使用XPS数据计算薄膜厚度时，研究者可以综合考虑上述各因素。
		2024 Vol. 44 (12): 3301-3305 [摘要] ( 80 ) RICH HTML PDF (2970 KB) ( 130 )

	3306	基于太赫兹技术的肿瘤诊断与治疗研究进展
		刘恒，沈莉然，管含笑，曹雨齐^*，黄平捷，侯迪波，张光新
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3306-09
		肿瘤的诊断与治疗一直以来都是医学界的热点研究领域。太赫兹技术因其光子低能性、无需标记、高时间分辨率等特点，在生物医学领域具有巨大的应用前景。文章围绕太赫兹技术在肿瘤诊断与治疗领域的应用研究开展介绍，在太赫兹肿瘤诊断方面，主要基于太赫兹光谱技术和成像技术，利用太赫兹光谱技术获取光谱特征信息，并结合先进的模式识别和机器学习算法，进行高维特征的提取与分析，完成对肿瘤的检测与诊断，太赫兹成像技术主要利用肿瘤细胞与组织之间的组分差异来实现对肿瘤的区分与鉴别。首先从太赫兹技术在肿瘤诊断方面的研究进行介绍，包括生物大分子、细胞和组织三个维度。生物大分子的研究重点是蛋白质、核酸和糖类等肿瘤标志物。细胞检测的研究进展重点针对肿瘤细胞的识别和血细胞的检测方面进行阐述。在组织检测与诊断方面，主要从成像与太赫兹时域光谱技术两个维度对多种癌症组织的检测与诊断进行了介绍。基于太赫兹技术的肿瘤治疗研究方面，主要从生物效应对肿瘤细胞进行消融和调控基因表达以改善人体机能的积极作用上实现对肿瘤的治疗。最后讨论了太赫兹技术目前在生物医学应用中的局限性和未来展望，为之后太赫兹在相关领域的研究提供思路。
		2024 Vol. 44 (12): 3306-3314 [摘要] ( 75 ) RICH HTML PDF (19472 KB) ( 131 )

	3315	湖南沃溪Au-Sb-W矿床多期黄铁矿拉曼光谱特征及其指示意义
		张健，许德如^*，代俊峰
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3315-06
		测定沃溪金矿三期黄铁矿（Py1、Py2、Py3）特征拉曼位移（A_g/cm^-1）均值分别为378.2、370.2、380.7，指示矿床形成经历了高压-低压-高压的变化过程；特征拉曼谱峰的半高宽（FWHM/cm^-1）均值分别为8.5、11.6、9.3，指示矿床的成矿温度经历了低温-高温-低温的变化过程。结合前人研究及区域构造演化，推断Py1形成于晚侏罗纪挤压应力背景下，成矿流体来源于区域变质流体；Py2形成于早白垩纪拉张应力背景下，成矿流体来源于伸展环境下大规模岩浆活动产生的岩浆期后热液；Py3形成于始新世-渐新世挤压应力背景下，成矿流体来源于区域变质流体。将不同阶段黄铁矿拉曼特征与主成矿期年龄及区域构造演化结合，可进一步限定不同阶段黄铁矿形成年龄，探究矿床的形成过程，挖掘成矿信息，拓展激光拉曼光谱技术在地矿领域的应用。
		2024 Vol. 44 (12): 3315-3320 [摘要] ( 65 ) RICH HTML PDF (8755 KB) ( 83 )

	3321	蜂蜡制样辅助激光诱导击穿光谱检测润滑油中的金属元素
		邵岩^1，2，3，吕金光^1，2，林京君⁴，郑凯丰^1，2，赵百轩^1，2，赵莹泽^1，2，陈宇鹏^1，2，秦余欣^1，2，王维彪^1，2，林晓梅⁵，梁静秋^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3321-06
		为改善激光诱导击穿光谱技术对润滑油中金属元素的检测效果，避免激光诱导击穿光谱技术应用于润滑油检测时的等离子体淬灭、油液飞溅以及光谱强度低等问题，采用蜂蜡作为基质，将润滑油样品由液相转化为固相，对润滑油中的Mg元素和Ca元素进行了定量分析。首先，提出了采用蜂蜡制备润滑油检测样品的方案。其次，对脉冲激光能量、采集延时以及激光聚焦位置等实验参数进行了优化。将激光能量从30 mJ调整到120 mJ，每次增加10 mJ，分析了激光能量对谱线强度和信背比的影响，结果表明，当激光能量为90 mJ时，实验结果最佳；选择不同的采集延迟，每次改变0.5 μs，对比采集延迟从1 μs到5 μs的实验结果，结果显示，当采集延迟为2.5 μs时，可以得到最佳实验结果；对比分析激光聚焦位置对光谱信号的影响，将激光聚焦位置从样品表面上方1 mm调整到样品表面下方5 mm处，每次移动0.5 mm，得出当激光聚焦位置位于为样品表面下方2 mm时, 目标元素的光谱信号强度和信背比最佳。然后，选取了Mg（Ⅱ）279.552 8 nm和Ca（Ⅱ）393.366 nm作为Mg元素和Ca元素的分析谱线，在最佳实验条件下，对7个不同浓度蜂蜡制样的润滑油样品进行了光谱采集，建立了Mg元素和Ca元素的定标曲线，Mg元素定标曲线的线性相关系数达到0.996 1，Ca元素定标曲线的线性相关系数达到0.995 8，计算得出Mg元素和Ca元素的检测限分别为4.08和6.11 μg·g^-1。最后，基于建立的定标曲线，对4个不同浓度润滑油样品中的Mg元素和Ca元素的浓度进行了检测，得出Mg元素的加标回收率范围为92.67%~106.15%，Ca元素的加标回收率范围为95.88%~108.57%。研究结果表明，利用蜂蜡作为基质制备样品检测润滑油中的金属元素，解决了激光诱导击穿光谱技术用于润滑油检测时的光谱强度低和油液飞溅等问题，实现了润滑油中金属元素μg·g^-1量级的检测，提出的方法对激光诱导击穿光谱技术检测润滑油中的金属元素具有重要的科学意义。
		2024 Vol. 44 (12): 3321-3326 [摘要] ( 69 ) RICH HTML PDF (2857 KB) ( 86 )

	3327	基于全光谱主成分分析的拉曼信号提取方法
		王方原^1，2，张敬义^1，2，叶松^1，2，李树^1，2，王新强^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3327-06
		拉曼光谱(Raman spectra)基于拉曼散射效应的散射光谱。由于不同种类物质的振动、转动能量特征是唯一的，由此产生的拉曼散射光谱也是唯一的，因此拉曼光谱在鉴别物质成分方面极具优势。更因为无损耗、非接触、快速、简单、可重复等特点备受青睐，被广泛应用于化学、物理、生物和医学等各个领域。但受限于被测信号微弱、光学仪器加工精度以及混合物组分之间的相互作用，混合物的拉曼光谱不但存在谱峰重叠的现象，部分较弱信号的特征峰还可能会淹没在背景噪声中，影响了对混合物进行拉曼光谱分析的精度。为了解决拉曼光谱弱信号分析识别的困难，该研究将主成分分析应用于拉曼光谱分析，提出一种基于全光谱信息的拉曼信号提取方法。将实测拉曼光谱看作不同物质组分光谱的线性叠加，通过不同组分比例的多组拉曼光谱进行主成分分析，分离背景噪声和随机噪声并提取不同物质组分的拉曼信号。根据物质组分拉曼光谱非必要满足正交性的特点，分析讨论了光谱主成分与物质组分拉曼光谱成分之间的关系，给出了采用光谱主成分修正为物质组分拉曼光谱的一般性方法。根据光谱主成分与物质组分浓度之间的线性关联特征，给出了物质组分拉曼光谱、线性误差以及随机噪声的判定依据。通过不同浓度的甲醇、乙醇混合溶液拉曼光谱进行的实验验证，实现了甲醇和乙醇拉曼信号的提取，并成功分离了背景噪声和随机噪声，最终结果与参考信号匹配良好，同时验证了对物质组分拉曼信号、线性误差以及随机噪声的判断结果。提出了采用拉曼光谱主成分提取实际光谱组分的有效方法，此方法具有快速方便，成本低，精确度高的优点，是拉曼光谱数据处理技术的一种有益补充与尝试，在物质识别和浓度检测方面具有极大的应用潜力。
		2024 Vol. 44 (12): 3327-3332 [摘要] ( 86 ) RICH HTML PDF (7844 KB) ( 150 )

	3333	基于主成分分析的空间外差干涉数据校正研究
		王新强^1，3，王祯^1，3，覃杉^1，3，熊伟^2，4，王方原^1，3，叶松^1，3，聂锟^1，3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3333-06
		空间外差光谱技术（SHS）是一种新型的高光谱遥感探测技术，被广泛应用于大气观测、天文遥感、物质识别等领域。通过空间外差光谱仪获取的二维实测干涉数据会受到多种影响因素干扰，其中高频噪声、不规则暗斑、干涉图非均匀性是其中最常见的影响。这些影响会降低复原光谱的精度，因此需要对这些影响发展有效的数据校正方法，提高反演光谱准确度。采用钾灯和氙灯两种光源产生准单色和连续光信号，以它们形成的干涉数据作为研究对象。针对这两种实测干涉图中的多种噪声影响，提出了一种基于主成分分析的空间外差干涉数据校正方法。首先采用一阶差分法对实测干涉图的所有行数据进行预处理，去除基线影响，将处理后的行数据进行傅里叶变换获得光谱数据。然后对所有行光谱数据进行主成分分析，计算出多个相互正交的主成分及每个主成分的贡献率，将贡献率小于2％的主成分当作噪声并加以扣除，保留其他主成分作为有效光谱信号进行光谱重建，重建光谱经过傅里叶逆变换得到校正后的干涉图。最后从干涉图和光谱两个维度对校正方法的有效性进行对比分析。结果表明，单色、连续两种光源实测干涉图中的暗斑得到有效扣除，非均匀性影响得到极大改善。针对暗斑影响明显的干涉图第536、600、982行数据，对比其光谱校正前后效果，结果显示：校正方法有效抑制了光谱中的高频噪声，使光谱变得平滑、清楚，特征峰等细节获得凸显，信噪比得到改善，三行光谱的均方误差分别由校正前的0.037 77、0.027 33、0.030 99降低到校正后的0.013 31、0.012 20、0.012 34，定量说明了方法的有效性。
		2024 Vol. 44 (12): 3333-3338 [摘要] ( 78 ) RICH HTML PDF (18231 KB) ( 56 )

	3339	不同特征选择方法结合激光诱导击穿光谱量化不锈钢镍、钛和铬元素含量
		吴卓^1，2，苏晓慧³，范博文⁴，朱惠会^1，2，张宇博^1，2，方彬³，王一帆^1，2，吕涛^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3339-08
		激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为物质成分分析的一种有效工具，具有广泛的应用价值，但由于LIBS可重复性差以及受基体效应和自吸收效应影响等，导致光谱数据中包含大量对定量分析无用的冗余特征。为了克服使用原始全光谱数据作为模型输入时导致预测精度难以提高的不足，利用两种特征工程技术（最小绝对收缩和选择算子回归 LASSO和顺序后向选择SBS）结合机器学习实现对不锈钢样品中镍（Ni）、钛（Ti）和铬（Cr）三种元素的量化分析。研究使用购自钢研纳克检测技术股份有限公司的7种元素含量相异的不锈钢样品为研究对象，实验得到70个LIBS光谱，比较了四种不同的数据预处理方法包括最大最小归一化（MMN）、标准正态变换（SNV）、Savitzky-Golay平滑滤波（SG）以及内标法（IS），以均方根误差（RSME）检测预处理结果，最终选择Savitzky-Golay平滑滤波进行光谱预处理，在使用LASSO算法和SBS算法选择特征时，针对不同量化元素独立进行有效变量的选取，然后使用全光谱、LASSO选择特性、SBS选择特征三种不同的特征组合，作为模型的输入，为了验证特征选择方法的有效性，在偏最小二乘法（PLS）、支持向量机（SVM）两种不同机器学习模型中进行对比。使用平均相对误差（ARE）和相对标准偏差（RSD）来评估不同模型的性能。结果显示，两种特征选择方法选择的模型输入相比全光谱输入在不同的机器学习模型中都显示出更加优秀的预测精度和稳定性，其中LASSO-PLS模型在Ni、Ti、Cr元素的量化分析上得到最佳的预测准确度，ARE分别为3.50%、2.66%、0.93%，RSD分别为4.55%、5.23%、2.04%。因此，本文提出的LIBS结合LASSO和SBS算法能够准确稳定地对不锈钢中的Ni、Ti、Cr元素进行量化分析，对进一步发掘LIBS结合机器学习在不锈钢元素量化分析场景提供参考。
		2024 Vol. 44 (12): 3339-3346 [摘要] ( 61 ) RICH HTML PDF (5531 KB) ( 124 )

	3347	近红外光谱和XGBoost的流化床干燥过程水分含量在线检测
		何帅，周杰，张福林，穆国庆^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3347-06
		含水量对化学和制药颗粒产品的属性(例如稳定性和可压缩性)具有重要影响。传统的流化床干燥过程水分检测是采用传统仪表检测过程中的湿度、温度等表征变量进而推测水分含量，这种方法常存在检测不准确、具有滞后性等，已经很难满足现代生产的需求。近红外(NIR)光谱作为一种新型传感器技术可以从分子层面获取过程信息，操作简单，分析速度快，无需对样本预处理等优点被广泛应用于很多领域。目前NIR光谱分析方法主要基于采集样本做离线检测，难以体现生产过程的实时状态。多数情况下采集的NIR光谱的吸收峰严重重叠，导致NIR 光谱的有效信息被各种噪声掩盖。需要采用合适的分析工具进行近红外数据分析和有效信息的提取。传统的算法模型多采用线性或单模型方法，难以有效解决NIR光谱有效信息提取。采用批次颗粒流化床干燥（FBD)过程为检测对象，将近红外光谱应用于流化床制粒干燥过程中，联合XGBoost算法建立颗粒含水量在线测量模型。通过白鲸优化算法获得了模型的最佳参数，进而通过真实的流化床干燥实验验证了该方法的有效性。验证实验中，选取包括水分特征峰且信号较为稳定的波数（4 798～9 423 cm^-1）进行建模。采集的4个批次数据中3个独立批次数据作为训练集来训练模型，第4个批次数据用于测试模型。以均方根误差（RMSE）和决定系数(R²）两个指标评价对建立的模型并进行评估，结果表明优化后的XGBoost模型在各项指标上表现优于PLS和BP-ANN算法建立的模型。所提出的基于近红外光谱和XGBoost的水分含量在线检测模型为流化床干燥过程水分含量的在线检测提供了新思路。
		2024 Vol. 44 (12): 3347-3352 [摘要] ( 69 ) RICH HTML PDF (2373 KB) ( 84 )

	3353	过饱和硼酸镁溶液结晶过程的原位FTIR研究
		贾力凡^1，2，宋露露^1，2，杜以法³，张韫宏⁴，潘建明⁵，周永全¹，朱发岩^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3353-11
		基于自制的湿度连续可调装置，结合衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）技术，深入探究了镁硼酸盐体系的动态行为，包括章氏硼镁石、三方硼镁石和多水硼镁石三种硼镁石过饱和溶液的相转变与结晶过程。实现了样品池内环境相对湿度的连续调节，在蒸发过程中能够连续监测到镁硼酸盐过饱和溶液的动态化学行为，基底表面所制备的过饱和溶液液膜逐渐蒸发水分浓缩为超浓态，最终形成包含多种镁硼酸盐晶体的多相混合物。对基底表面镁硼酸盐过饱和溶液及相转化、结晶得到的镁硼酸盐晶体的红外光谱的连续测量，结合基于密度泛函理论计算的多种镁硼酸盐晶体的红外振动模式，阐明三种镁硼酸盐过饱和溶液中多聚硼酸根的存在形式、相变过程中多聚硼酸根离子的分布变化及最终结晶形成的镁硼酸盐晶体种类，总结了三种镁硼酸盐体系的硼酸盐物种分布变化的区别，给出相转变结晶全过程的反应机理并对比“稀释成盐”现象进行解释。研究结果：(1)在三种硼镁石过饱和溶液中，主要存在的多硼酸根离子是B₃O₃(OH)^2-₅。三种硼镁石过饱和溶液随着蒸发结晶后晶体中均可观察到章氏硼镁石[B₄O₅(OH)^2-₄]，这是B₃O₃(OH)^2-₅发生聚合反应形成的稳定物种；(2)镁硼酸盐晶体中的三配位硼氧键非对称伸缩振动ν_as(B₍₃₎-O)主要表现为向内伸缩，而溶液中的硼酸根离子主要表现为向外伸缩，这一振动方向的差异可以作为区分晶体和溶液中硼酸根离子存在的依据；(3)“稀释成盐”得到的镁硼酸盐中不存在B₅O₆(OH)^-₄，本研究中B₅O₆(OH)^-₄仅在章氏硼镁石过饱和溶液相转变结晶过程中出现，解释为章氏硼镁石过饱和溶液中B₄O₅(OH)^2-₄更易发生聚合反应生成B₅O₆(OH)^-₄。研究拓展了硼酸盐体系研究的传统浓度范围，详细刻画了镁硼酸盐的动态演化过程，为相变过程中镁硼酸盐体系的红外光谱研究提供了全新的认识。
		2024 Vol. 44 (12): 3353-3363 [摘要] ( 77 ) RICH HTML PDF (9980 KB) ( 62 )

	3364	斩波器研制及其应用于光声光谱测量CO₂的研究
		彭杰^1，2，王瑞峰¹，曹渊^1*，梅教旭¹，王贵师¹，刘锟¹，高晓明^1，2，程刚³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3364-07
		在光声光谱中，产生光声信号的必要条件之一就是需要对光源进行周期性的调制。针对一些光源，如宽带光声光谱所用的红外热辐射光源，对其进行调制只能通过机械斩波的方式实现。然而商用的斩波器由于存在体积较大、成本高昂等问题，无法适用于小型化光声光谱仪的应用。本文开展了光学斩波器的设计研发及其应用于光声光谱系统探测二氧化碳（CO₂）的研究。首先基于STM32单片机技术设计了斩波器控制电路，开展了自制斩波器与商业斩波器的对比测试实验。测量结果表明两者产生的光声信号具有很好的一致性，验证了研制的光学斩波器的可靠性，使其能够满足光声光谱系统的应用需求。然后基于研制的光学斩波器开展了光声光谱探测CO₂的研究，分析了湿度对CO₂光声信号的影响。研究表明水汽会明显加速CO₂的分子弛豫速率，从而明显改善CO₂的光声信号幅值。Allan方差分析表明，在平均时间为200 s时，光声光谱系统对CO₂的检测灵敏度为5 μL·L^-1。相比于加湿前的CO₂探测极限，加湿后的CO₂最低检测限提高了2.4倍。研制的斩波器具有体积更小、成本低廉的优势，对研发高灵敏度光声光谱仪器具有参考或应用价值。
		2024 Vol. 44 (12): 3364-3370 [摘要] ( 65 ) RICH HTML PDF (7506 KB) ( 89 )

	3371	左/右圆极化波操控的多功能太赫兹超表面
		蒋铭阳，李九生^*，郭风雷
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3371-07
		太赫兹波是指频率位于0.1~10 THz之间的电磁波，介于微波和红外之间，具有穿透力强、分辨率高、无电离辐射等优势，在安全检测、医学诊断、材料分析等领域有广泛应用前景。太赫兹技术发展与应用对太赫兹波多功能调控器件的需求日益增长，传统介质在太赫兹波段响应微弱，超表面因其能够在波长尺度对太赫兹波进行调控，而且在加工和设计方面具有低成本、小体积等优势，受到研究人员广泛关注。目前已报道超表面太赫兹功能器件，或多或少存在着功能单一，而且受单一偏振波限制。当前，研究人员提出方案主要是改变亚波长超表面结构的几何形态和排列方式引入传输相位或通过旋转单元结构引入几何相位实现对电磁波参数调控，但是单种调控方式仍然存在可调谐性差等问题，因此设计基于传输相位和几何相位理论协同调控的超表面电场调控器件显得更具前瞻性和意义。引入一种全新对角双十字结构超表面，该超表面单元结构由顶层金属图案、中间介质层和底层金属板组成，结合传输相位与几何相位协同作用，完成对左圆偏振波和右圆偏振波独立调控。在频率为1.1 THz的左/右圆偏振波入射时，该超表面展现出多种功能，包括不同拓扑荷数的涡旋波束、波束分束、涡旋波分束、聚焦波束等。这种创新结构设计为多功能、多偏振的太赫兹调控器件研究提供了崭新的思路，为太赫兹无线通信领域的应用场景提供了潜在的可能性，同时也为太赫兹技术的不断发展提供了强大的推动力。在未来的研究中，可以通过改变超表面尺寸将其进一步拓展到微波和光学领域。
		2024 Vol. 44 (12): 3371-3377 [摘要] ( 57 ) RICH HTML PDF (29397 KB) ( 25 )

	3378	采用两种神经网络进行光谱校正及涂饰木材树种光谱分类识别研究
		王承琨¹，陈广胜²，杨忠³，赵鹏^2，4*，丁浩天¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3378-09
		根据不同木材表面的光谱反射率差异可以对木材树种进行分类识别。在木制家具及工艺品的生产实践中，考虑到防止木材腐败、开裂，美化木制品外表及延长木制品使用寿命等原因，经常需要在木材表面涂抹某种涂饰。涂抹涂饰将导致木材表面光谱反射率曲线产生漂移和变形，经实验验证无法使用原始木材表面的光谱反射率训练出的分类器模型对涂饰木材光谱曲线进行分类识别。相对于原始木材光谱曲线，涂饰木材光谱曲线的漂移和变形可以用非线性模型来拟合；而这种非线性拟合一般使用神经网络来实现。为了能够继续使用原始木材光谱反射率训练的分类器模型，使用全连接神经网络拟合了原始木材光谱反射率和涂饰木材光谱反射率之间的关系模型，通过该模型对涂饰木材光谱反射率进行校正，实现使用原始木材光谱所训练的分类器模型对涂饰木材进行分类识别的目的。此外，还使用卷积神经网络对光谱反射率提取卷积特征，引入表征原始木材光谱反射率和涂饰木材光谱反射率的卷积特征之间关系的隐藏层，将涂饰木材光谱反射率的卷积特征进行校正，并通过输出层输出其分类结果。为了验证所提出的校正模型的有效性，本文以20种木材样本的近红外光谱(950~1 650 nm/near infrared spectra, NIR)和可见光/近红外光谱(350~1 000 nm/visible and near infrared spectra, VIS/NIR)为研究对象，对比了8种不同涂饰建立的校正模型性能。实验结果表明，NIR的校正分类效果要好于VIS/NIR的校正分类效果；卷积神经网络的校正模型可以将涂抹透明涂饰木材表面的NIR分类正确率提高至70%以上；全连接网络模型可以将涂抹透明涂饰木材表面的NIR分类正确率提高至80%以上，但两种模型都无法对非透明涂饰进行校正。从模型的训练速度和识别效率上看，卷积神经网络的校正模型要好于全连接神经网络的校正模型。综上所述，通过神经网络建立起的原始木材光谱反射率和涂饰木材光谱反射率之间的非线性关系模型，可以对涂抹透明涂饰的木材光谱曲线进行校正。进而实现直接使用原始木材光谱反射率所训练出的分类器模型对涂抹透明涂饰木材光谱曲线进行分类识别，使得木材树种分类识别应用领域从原始木材扩展到涂抹透明涂饰木材，具有较好的实际应用意义和前景。
		2024 Vol. 44 (12): 3378-3386 [摘要] ( 63 ) RICH HTML PDF (17169 KB) ( 45 )

	3387	半胱氨酸保护的荧光铜纳米簇快速检测对硝基苯酚
		何璇，欧丽娟^*，谢钰丹，罗建新，杜聪，张春燕
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3387-04
		对硝基苯酚（4-NP）是一种酚类化合物，具有致癌、致畸、致细胞突变的“三致”作用，成为全球关注的对象。以半胱氨酸保护的铜纳米簇（Cys-CuNCs）为荧光探针，采用4-NP和铜纳米簇的荧光猝灭效应，建立了一种新型、快速、准确、灵敏的荧光传感策略用于4-NP的检测。以抗坏血酸保护的非发光铜纳米粒子作为前驱体，采用半胱氨酸刻蚀法制备发光铜纳米簇。合成的铜纳米簇具有优异荧光性能和稳定性，在最佳激发波长370 nm激发下，于464 nm处发射出强烈的蓝色荧光。当体系中存在4-NP时，4-NP可明显猝灭铜纳米簇的荧光发射。以检测体系中缓冲溶液的pH、4-NP与铜纳米簇反应时间为单因素，优化检测4-NP的最佳分析条件，并建立相应的标准曲线。结果表明，最佳缓冲液体系为磷酸盐缓冲溶液（10 mmol·L^-1 PB，pH 8.0）；4-NP能够快速猝灭CuNCs的荧光，两者之间的反应仅需简单混匀即可进行荧光光谱扫描。以铜纳米簇荧光猝灭信号（F₀-F/F₀）为纵坐标，4-NP浓度为横坐标，实现了4-NP的灵敏检测。4-NP浓度在1～100 μmol·L^-1范围内呈良好的线性关系，线性回归方程为y=0.004 2x+0.016 2，检出限为0.31 μmol·L^-1。选择4种其他4-NP同系物和8种其他有机物作为干扰物质，对铜纳米簇的荧光几乎都没有影响，表明该方法具有良好的抗干扰能力。此外，该方法在湖水实际样品检测中具有可行性，加标回收率为97.0%～101%，相对标准偏差（RSD）为2.71%～3.60%。说明该方法准确、可靠，有望用于实际环境样品中对硝基苯酚检测。
		2024 Vol. 44 (12): 3387-3390 [摘要] ( 73 ) RICH HTML PDF (2472 KB) ( 20 )

	3391	基于三维荧光光谱的原酒品质评价模型建立
		孙雍荣^1，2，权志熙^1，2，丁林志^1，2，冯守帅^1，2，龙凌凤^1，2，杨海麟^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3391-08
		酒厂的生产主要采用传统的“看花摘酒”工艺，依靠工人的主观经验进行评价。实际生产中受到诸多因素的影响，导致接酒过程的不确定性，原酒品质的稳定性难以得到保证。通过采集原酒样本并配制掺加不同浓度酒尾（0.0%~2.0%）的复合原酒，进行荧光扫描得到三维荧光光谱，建立物质变化与荧光数据变化之间的联系：采取切除散射、拉曼归一化、Savitzky-Golay平滑、去除异常值等方法进行光谱预处理，通过平行因子分析将其分解为四个互不相关的组分，结合单物质荧光光谱特点进行综合相似度分析，对各组分进行了初步鉴别。结果表明，大部分酸类和酯类物质的荧光光谱与组分二相关性更大，组分二的荧光特性受酸类和酯类物质影响更大；数据集大小由781×61×164简化为4×164，达到了数据降维的效果。建立了支持向量机模型（SVM）对原酒品质进行评价，采取遗传寻优算法（GA）对支持向量机模型优化。GA-SVM模型较原始SVM模型性能有所提升，优化后的模型准确率由88.64%提升至95.45%，模型精确率由0.94提升至1.00。三维荧光结合化学计量学可以作为一种快速检测的有效手段对原酒质量进行评价，为酒厂摘酒过程实现在线检测提供支持。
		2024 Vol. 44 (12): 3391-3398 [摘要] ( 72 ) RICH HTML PDF (5948 KB) ( 65 )

	3399	迁移成分分析结合直接校正的模型传递方法
		李灵巧¹，王卓健¹，陈江海¹，卢丰¹，黄殿贵²，杨辉华³，李泉^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3399-07
		近红外光谱因快速、不破坏样品等优点，被广泛应用。近红外光谱仪之间存在一致性现象会导致主机模型预测其从机仪器光谱时准确度不够，如果重新建模则会成本较高。为解决上述问题，提出了一种迁移成分分析直接校正算法(TCADS)，首先采用改进后的TCA算法对服从不同分布的主机光谱和从机光谱进行变换，将其映射到高维的再生核希伯尔特空间，再将两者的光谱矩阵进行降维，最后对经过TCA变换后的主机光谱和从机光谱再次采用直接校正算法，进一步提高模型传递性能。该算法将非线性校正与线性校正相结合，相比于传统的线性校正算法有效缓解了过校正问题，具有较好的鲁棒性。为验证算法有效性，在公开数据集进行实验, 并与传统的直接校正法(DS)、分段直接校正法(PDS)、斜率偏差校正法(SBC)进行比较。研究表明所提出的TCADS算法有效降低了不同仪器之间的光谱差异，相比于传统的模型传递算法进一步提高了模型传递效果，实现了主机上建立的近红外光谱模型在从机上共享。
		2024 Vol. 44 (12): 3399-3405 [摘要] ( 74 ) RICH HTML PDF (3425 KB) ( 62 )

	3406	X80管线钢焊缝区金属元素原位定量分析研究
		韩美^1，2，3，贾云海^1，戴联双⁴，胡净宇¹，赵雷¹，张熹^5，韦晨^2，3，王海舟¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3406-08
		X80高钢级管线钢是我国长距油气输送管线的主要用材，应用过程中发现不同厂家钢板焊后焊缝金属韧性差异较大，严重影响油气储运安全。迫切需要一种能对沿焊缝厚度方向的元素分布进行快速、准确原位定量分析的方法，帮助探索X80管线钢母材与焊材的共同作用对焊缝金属韧性的影响机理。提出一种用LA-ICP-MS法对钢材焊缝中Mn元素、Ni元素、Cr元素、Al元素及Nb元素进行原位定量分析的方法。通过优化激光脉冲频率20 Hz、激光能量100%（激光输出Imaged Aperture模式）、剥蚀孔径100 μm及离焦距离0 μm等提升质谱信号的强度及稳定性。实验采用基体匹配的标准样品进行校准，以基体元素⁵⁷Fe作为内标辅以校正。通过对相关质谱干扰进行分析，优选同位素²⁷Al、⁵³Cr、⁵⁵Mn、⁶⁰Ni及⁹³Nb。该方法线性相关系数达0.992 7~0.999 6，定量限0.23~2.57 μg·g^-1。将建立的LA-ICP-MS微区原位定量分析方法应用于分析焊材相同而母材成分不同的2种X80管线钢焊缝中的元素含量分布。发现在两种母材中含量接近的Mn、Cr、Al、Nb元素在焊缝根部表现的稀释情况相当，而在两种母材中含量差异较大的Ni元素在距焊缝根部8.4 mm以内的含量差异显著。冲击试验结果显示，母材中Ni元素含量高的焊缝韧性相对明显高。对焊缝根部进行SEM分析，发现Ni元素含量提高利于生成板条状贝氏体组织。分析结果表明，X80管线钢中加入0.14%的Ni元素可减少母材对根部焊缝金属中Ni元素的稀释作用，较高的Ni元素含量通过促进低温板条贝氏体相变而提高焊缝冲击韧性。所建立的LA-ICP-MS原位定量分析方法对保障X80长输管线的安全运行有借鉴意义。
		2024 Vol. 44 (12): 3406-3413 [摘要] ( 66 ) RICH HTML PDF (9372 KB) ( 65 )

	3414	鹤壁集窑宋金粗白瓷的烧制工艺与成分研究
		李季鸿¹，赵维娟^1，2*，张斌³，牛和斌⁴，王兵¹，刘海东¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3414-08
		鹤壁集窑作为北方中原地区著名的民间窑场，其生产规模宏大，种类繁多，工艺精湛，以白釉瓷器为主，同时也生产黑釉、钧釉、黄釉、豆青釉等多种釉色瓷器。通过质子激发X射线荧光分析（PIXE）、偏光显微镜（OM）、分光光度计（UV-Vis-NIR）和热膨胀仪（TD）等技术，对鹤壁集窑宋代粗白瓷、刻划花粗白瓷以及金代粗白瓷的胎釉化学成分、微观结构、反射光谱等进行了测试和分析。研究结果显示，鹤壁集窑三类粗白瓷中大多数呈现微弱的黄绿色调，并以黄色调为主，大部分样品的反射率分布在43.4R%~57.2R%，釉面明度值L^*普遍偏高，分布在72.3~90.3。宋金时期粗白瓷的釉料配方比较稳定，其中金代和宋代粗白瓷的釉料配方基本一致，刻划花白瓷釉中除了助熔剂总量相对另外两类偏低外，其余化学成分基本相同。三类粗白瓷釉都属于钙碱釉系，并且釉层与胎体之间都存在厚度不同的化妆土层。三类粗白瓷胎体都具有北方高铝低硅的特征，金代粗白瓷胎中助熔剂含量略低于宋代的两类粗白瓷，原料特征相近。宋代粗白瓷的烧成温度普遍较高，其中粗白瓷的主要集中在1 250~1 340 ℃，刻划花的在1 310~1 390 ℃，这两种样品都存在“生烧”和“过烧”两种状态，胎体致密性普遍较好；而金代粗白瓷的烧成温度较低，范围在1 220~1 250 ℃，普遍处于“生烧”状态，烧结程度较差。鹤壁集窑金代粗白瓷与宋代粗白瓷相比它的制瓷工艺有所下降。该研究全面分析了鹤壁集窑粗白瓷的工艺特征与发展趋势，对于认识其与其他窑口的关系具有重要价值，为未来进一步弄清楚它与其他窑口的关系奠定了科学基础。
		2024 Vol. 44 (12): 3414-3421 [摘要] ( 70 ) RICH HTML PDF (14797 KB) ( 54 )

	3422	光纤模式散斑对天文光纤光谱测量精度影响及其抑制方法
		王安之¹，金玲玉¹，王佳斌¹，甘兆虚¹，岳罡¹，杨浩杰¹，胡冬生¹，陈传奇¹，闫奇^1，2，严云翔^1，3，汪盛佳¹，耿涛¹，孙伟民^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3422-07
		在利用多模光纤进行太阳表面磁场、视向速度测量等高分辨率天文光谱探测时，获得的光谱图像存在明显的能量分布不均匀的现象，出现了散斑。分析其原因可知，光纤光谱成像时，成像系统收到的是光纤出射端不同波长的像沿色散方向的展开。而光谱仪的高色散率使成像系统的每个像元所对应的光谱范围都非常窄，具有非常好的相干性。多模光纤内存在多种传输模式，每个波长的各个模式之间干涉形成的散斑图样的能量中心会偏离光纤几何中心，降低了光谱测量准确度。为了解决这一问题，设计了一种抑制散斑影响的多维机械扰模系统，用来提高光纤光谱测量精度。多维机械扰动装置由三个不同方向、不同频率运动的机械结构组成。通过调节三个机械装置以不同的频率振动，使光纤中的传导模式产生接近随机的相位漂移，从而使光纤出射端的散斑图样发生随机改变，经过长时间曝光（对应多幅散斑图样叠加平均）可以消除散斑的影响。为了检验系统的扰模效果，使用芯径为35 μm的光纤研究了650 nm激光的出射散斑场能量分布，并提出以能量中心偏移位置的标准偏差作为光纤模式散斑能量分布离散度以及对天文光纤光谱测量精度影响的评价函数。首先，对比分析了不扰模、手动扰模、一维扰模和多维扰模下的各1 000张散斑图叠加平均效果，结果显示手动扰模和多维机械扰模效果较好，散斑平均叠加图能量分布较为均匀。然后，又比较了散斑图叠加数量（等效于不同曝光时间）的多维扰模效果。实验结果表明，经过多维机械扰模的100张散斑图叠加平均后，标准偏差仅为单张散斑图的1/13。最后，对扰模装置频率和振幅对扰模效果的影响进行了测试。结果表明较高的频率和振幅都有益于散斑抑制。对于本次实验中光纤而言，频率选为1.2 Hz、振幅选为6 cm最为合适。在此条件下，散斑的平均质心偏移距离最小，为0.21个像素。
		2024 Vol. 44 (12): 3422-3428 [摘要] ( 81 ) RICH HTML PDF (17265 KB) ( 54 )

	3429	基于高光谱成像技术的“达碧兹”电气石光谱与可视化研究
		陈程¹，闫冰¹，尹作为^1*，曹维宇²，王文婧¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3429-06
		“达碧兹”电气石是比较少见的电气石品种，使用常规宝石鉴定仪器、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪及高光谱成像技术对其进行测试分析。旨在探讨高光谱成像技术在复杂样品中的应用，丰富“达碧兹”电气石的多角度研究。“达碧兹”电气石内部存在丰富的平行排列的管状包裹体和黑色固体包裹体。视觉上呈现的边界差异来源于平行管状包裹体的多方向性分布。六方柱a区的平行管状包裹体近乎垂直于c轴排列；而在三方单锥r区，由“达碧兹”三条黑臂划分的三个菱形区域的管状包裹体沿c轴方向分别呈现10°～30°向外辐射的夹角。“达碧兹”现象的出现，来源于黑色包裹体从中部向外三个方向延伸，大量附着于管状包裹体的外部或包裹在其内部。使用高光谱成像技术，获取“达碧兹”电气石的感兴趣区域的平均反射率谱线与可视化图像。高光谱图谱与选区明暗变化一致，出现位于紫区440 nm、橙红区610 nm为中心的宽吸收带。结合成分分析致色元素Cr、V含量较高，认为绿色是由于Cr³⁺的d—d电子跃迁和V³⁺的d电子自旋允许跃迁共同作用所致。可视化图像显示样品的测试状态，沿c轴方向，边缘六方柱a逐渐消失，中心三方单锥r逐渐占据整个平面。计算像元比，绿区与整个平面的像元数比值范围在16.81%~49.96%。切片双面的黑臂占比不一致，晶体两端的黑色包裹体数量不呈现线性关系，而是沿+c轴方向，变化率提高。所提出的方法能够快速识别和分析“达碧兹”电气石中不同成分的分布和浓度以及提供矿物内部结构和晶体取向的详细信息；识别矿物中的微小包裹体，对于了解矿物的成因过程和环境条件具有重要意义。
		2024 Vol. 44 (12): 3429-3434 [摘要] ( 65 ) RICH HTML PDF (24915 KB) ( 121 )

	3435	不同干耕措施下紫云英还田水稻土中DOM组成特征与CH₄排放的关联
		刘晗^1，2，马停停¹，万里¹，陈晓芬¹，周国朋³，孙晋鑫³，朱安繁⁴，李燕丽²，刘佳^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3435-08
		为研究不同水分管理下（先干耕再复水）紫云英还田水稻土中可溶性有机质（DOM）组成结构与甲烷（CH₄）排放量之间的关系，采用室内培养法，以不添加绿肥（紫云英）不干耕（DW-0）为对照，设置不同水分管理处理（不干耕、干耕5 d、干耕10 d），运用三维荧光光谱（3DEEM）和平行因子分析（PARAFAC）评估土壤DOM组成、荧光光谱对CH₄排放的影响。结果表明，添加紫云英干耕5 d（G+DW-5）处理下DOM含量与CH₄累计排放量均显著降低；随着干耕时间延长，DOM含量与CH₄累计排放量都呈上升趋势。通过3DEEM-PARAFAC法得到三种荧光组分，包括类富里酸（C1）、类腐殖酸（C2）、类蛋白质（C3），且不同水分管理措施下土壤DOM荧光组分组成存在明显差异。G+DW-5处理下土壤DOM中类腐殖质组分（C1+C2）含量最高，占比可达79.88%；限制性主成分分析表明，不同水分管理下土壤DOM组分分异明显。G+DW-5处理下DOM腐殖化指数（HIX）为5.11，显著高于其他水分处理。相关性分析表明，CH₄排放量与C1组分、HIX指数显著负相关，而与C2组分、自生源指数（BIX）显著正相关，说明短期干耕可通过增加C1组分含量及土壤DOM腐质化程度来降低CH₄排放。不同水分管理措施下紫云英还田水稻土DOM组成和结构特征与CH₄排放量密切相关，可为稻田减排提供科学依据。
		2024 Vol. 44 (12): 3435-3442 [摘要] ( 61 ) RICH HTML PDF (9565 KB) ( 73 )

	3443	基于无人机多光谱和多波段组合纹理的马铃薯LAI估算
		郭立笑^1，2，陈志超^1，马彦鹏^1，2，边明博^1，2，樊意广²，陈日强²，刘杨²，冯海宽^2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3443-12
		叶面积指数(LAI)是表征作物生长状况的重要指标，因此高效、准确地估算作物LAI可为田间生产管理提供指导。光谱特征能够提供作物反射和吸收波长的信息，而纹理特征则可提供关于作物灰度属性和空间位置关系。以往研究表明仅使用光谱特征估算作物LAI存在一定的局限性，在高LAI水平时，会出现“饱和现象”，使得LAI被低估。为充分发掘无人机多光谱影像信息，对多个波段的纹理信息进行组合，得到多波段组合纹理，探究光谱特征融合多波段组合纹理能否提高LAI估算精度。首先获取马铃薯三个关键生育期的多光谱数据和地面实测LAI数据；然后使用灰度共生矩阵(GLCM）提取各生育期的纹理特征，将多个波段的纹理特征组合；然后分析植被指数、纹理特征和多波段组合纹理与LAI的相关性，并综合相关性和方差膨胀因子优选植被指数；最后融合多波段组合纹理，使用带有参数调优的偏最小二乘回归(PLSR)、岭回归(RR)和K近邻回归(KNR)估算各生育期马铃薯LAI，并与仅使用植被指数的模型进行对比，验证利用多波段组合纹理反演LAI的可行性。结果表明：（1）单波段纹理、双波段组合纹理和三波段组合纹理与LAI的相关性依次增大；（2）马铃薯各生育期优选后的多波段组合纹理与LAI呈现极显著相关，相关系数在0.79~0.83之间；（3）与仅使用植被指数的模型相比，加入多波段组合纹理可以显著提高模型的精度和稳定性。块茎形成期KNR模型的马铃薯LAI估算精度最高，建模R²为0.83，RMSE为0.23 m²·m^-2，验证R²为0.75，RMSE为0.25 m²·m^-2；块茎增长期PLSR模型的估算精度最高，建模R²为0.73，RMSE为0.26 m²·m^-2；验证R²为0.87，RMSE为0.20 m²·m^-2；淀粉积累期PLSR模型估算精度最高，建模R²为0.73，RMSE为0.31 m²·m^-2，验证R²为0.84，RMSE为0.25 m²·m^-2。该方法可为无人机多光谱组合纹理特征估算马铃薯LAI提供参考。
		2024 Vol. 44 (12): 3443-3454 [摘要] ( 99 ) RICH HTML PDF (26492 KB) ( 114 )

	3455	荧光高光谱成像技术对甜瓜叶片过氧化氢酶活性的无损检测
		王静¹，马玲¹，马思艳¹，马燕¹，张祎洋¹，吴龙国^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3455-08
		为达到及时监测植株生长状况，快速检测不同光强下甜瓜叶片过氧化氢酶活性分布的差异是至关重要的。采用不同光照强度对甜瓜叶片进行处理，进而采用荧光高光谱成像技术对叶片扫描，提取出300个叶片样本的平均光谱反射率，通过4种预处理方法对原始光谱进行了预处理和优化。运用区间变量迭代空间收缩法（iVISSA）、竞争性自适应加权算法（CARS）、遗传偏最小二乘算法(GAPLS）、迭代保留有效信息变量法（IRIV）和变量组合集群分析法（VCPA）五种方法提取了特征波长，采用偏最小二乘回归（PLSR）模型筛选出最优特征波长。基于优选的特征波长建立了主成分回归（PCR）模型、多元线性回归（MLR）模型、卷积神经网络（CNN）模型、最小二乘支持向量机（LSSVM）模型，结果表明Baseline-IRIV-MLR模型识别准确率最高，训练集和预测集的准确率均为0.852。本研究结果为荧光高光谱成像技术应用于瓜类作物质量评价提供理论依据，为精准农业的发展提供技术支持。
		2024 Vol. 44 (12): 3455-3462 [摘要] ( 62 ) RICH HTML PDF (8777 KB) ( 94 )

	3463	基于波峰波谷特征提取技术的檀香紫檀光谱识别
		庄鹏燕¹，牛佳顺¹，程俊³，卢静宜¹，孙建平^1，何拓^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3463-10
		伴随着经济水平的飞速增长，人们对红木产品的需求日益增大，而檀香紫檀作为一种珍贵红木因其在精神层面上符合人们的追捧且价格昂贵，具有巨大的商业价值而被不法分子替代和假冒。为维护木材市场的秩序和消费者的利益、实现对檀香紫檀的快速无损检测以及鉴别，有必要建立一种快速、可靠的檀香紫檀木材智能识别方法。采用近红外光谱（NIR）分析技术提取檀香紫檀及其相似血檀的光谱信息，利用定性分析方法、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和误差反向传播人工神经网络（BPNN）对光谱信息建立校正模型，进而对檀香紫檀及其相似木材血檀进行识别；通过分析比较这三种模型对这两类木材识别的优缺点和识别准确率，验证该方法对檀香紫檀和血檀识别的可行性。研究发现三种判别模型均能够快速识别木材光谱图像，具有对檀香紫檀和血檀进行快速无损分类识别的能力，在选取不同图像处理方法的情况下，三种判别模型显示的结果各不相同，识别结果也存在差异。进一步分析表明，在使用BPNN模型对光谱数据进行建模时，通过预处理将原始光谱数据波长范围866～2 533 nm的波峰波谷特征值作为输入，当输入层节点数为24个特征值，隐含层13个神经元时，模型的均方根误差最小，准确率达到96.43%。此外，缩短光谱范围并不会提高模型的识别率，而在三种模型中，全波段范围的BPNN模型具有最高的识别率。实验结果表明，基于人工神经网络模型结合NIR特征提取技术识别檀香紫檀木材有着较高的识别准确率，其效果相较于前人有一定的提升。该研究有利于减少人工识别的主观性，使用计算机更能够缩短识别时间，较高的准确率可以帮助维护木材市场的秩序和消费者权益。同时，这也为实现檀香紫檀智能视觉识别提供了参考，为红木产业的可持续发展提供技术支持。
		2024 Vol. 44 (12): 3463-3472 [摘要] ( 74 ) RICH HTML PDF (16612 KB) ( 61 )

	3473	油中溶解丙酮的银纳米线-金纳米星SERS检测
		罗文萱¹，万福^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3473-07
		油纸绝缘设备是电力系统中的关键设备之一，准确掌握电气设备油纸绝缘老化状态，是保证电网安全生产的重要因素之一。丙酮是绝缘纸老化的重要指标，快速、灵敏、准确地测定绝缘油中溶解丙酮含量，对评估油-纸绝缘系统的老化具有重要意义。通过离子溅射法成功在硅-金(Si-Au)膜表面制备了银纳米线(AgNWs)-金纳米星(AuNSts)表面增强拉曼散射(SERS)基底，并将其用于快速评估绝缘油中丙酮的含量。根据扫描电子显微镜显示的基底进行形貌表征表明：在比表面积较大的AgNWs表面溅射小尺寸的金纳米颗粒，形成的双金属星环绕结构既可以有效提高表面等离激元共振，又可以为AgNWs提供了一层保护屏障，使得基底整体的抗氧化性能显著增加。SERS检测结果表明：相较于Si-Au，Si-Au-AgNWs，Si-AgNWs-AuNSts基底，Si-Au-AgNWs-AuNSts的SERS性能更优异，采用水(H₂O)萃取后，绝缘油中溶解丙酮的最低检测限为40 mg·L^-1。且基底具有较高的一致性和稳定性，RSD值为4.87%，30 d后目标峰信号仅仅衰减了6.14%。该方法为实现油中溶解丙酮高可靠现场检测提供了一种有效途径。
		2024 Vol. 44 (12): 3473-3479 [摘要] ( 60 ) RICH HTML PDF (24145 KB) ( 25 )

	3480	利用预训练模型提升光谱特征提取性能的有效性研究
		任菊香¹，刘忠宝^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3480-05
		观测技术的发展带来了海量的光谱数据。如何对这些数据进行自动分类受到广大研究人员的关注，其关键是光谱数据的特征提取。鉴于人工处理方式的局限性，主流研究大多采用机器学习算法进行光谱数据的特征提取。然而，这些机器学习算法由于时空复杂度过高无法处理海量光谱数据。近年来涌现的预训练模型具有优良的特征提取能力，但目前鲜有文献对该模型对光谱数据有效性问题进行探讨。因此，将恒星光谱数据作为研究对象，分别引入BERT、ALBERT、GTP等预训练模型和卷积神经网络（CNN）来对恒星光谱数据进行特征提取和分类处理，通过比较实验结果来检验这几类预训练模型在恒星光谱特征提取方面的有效性。利用Python编程语言编写光谱分类程序。在预训练模型特征提取的基础上，利用TensorFlow1.14中的CNN模型进行光谱类型判定。实验用到的数据集是SDSS DR10恒星光谱数据集，包括K型、F型、G型。利用网格搜索和5倍交叉验证法获得实验最优参数。在相同训练数据集条件下，与ALBERT、GPT相比，BERT模型的分类正确率均最高。从平均正确率看，在K型、F型、G型恒星数据集上，BERT模型的平均正确率比ALBERT分别高0.025 1、0.021 5和0.022 5，比GPT分别高0.049 7、0.042 4和0.043 2。分析实验结果可以得出如下结论：（1）恒星光谱分类正确率随训练数据规模的增大而提高；（2）在训练数据规模占比相同的情况下，同一模型在K型恒星数据集上的分类正确率最高，其次是F型恒星数据集，G型恒星数据集最低；（3）与ALBERT、GPT相比，BERT模型具有具有更优的特征提取能力。
		2024 Vol. 44 (12): 3480-3484 [摘要] ( 65 ) RICH HTML PDF (1497 KB) ( 49 )

	3485	基于高光谱技术的古书法文物隐藏字迹识别
		高宇^1，2，孙雪剑^1，3*，李广华^3，4，张立福^1，3，曲亮^3，4，张东辉⁵
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3485-09
		古书法文物中的字迹内容是记载中国古人社会文明的重要信息，获取并识别其纸面中的隐藏字迹对于文物的历史背景研究和人文典籍搜集具有重要的意义。然而，传统的书法文物隐藏字迹识别方法依赖于人工经验判读，对研究人员的经验积累要求较高，且分析过程耗时较长，易对文物产生二次损伤。针对这一困难，高光谱遥感凭借非接触、高效的特点，在采集纸质文物表面空间属性的同时，也获取了其文物丰富的光谱信息，从光谱维实现了书法文物的数字化存储。首先，使用最小噪声分离（MNF）变换发现了书法文物中隐藏的模糊信息，设计出了一种基于线性差异增强（LDE）的光谱变换方法对其进行进一步识别，并统计其变换前后的光谱特征参量、以及MNF提取的成分图像，采用熵评价以获取其中信息丰度最高的光谱图像，有效识别出了该文物的隐藏字迹内容。研究结果表明：（1）书法文物高光谱影像在进行MNF变换处理后，得到的第一信息成分图像中显示出了隐藏在文物字迹中的模糊图案，其光谱形态与该文物其他内容要素之间存在相似性，但幅值存在差异；（2）通过LDE算法能有效扩大文物中隐藏信息与字迹光谱之间各个波段的相对差异，并且增强后隐藏字迹的大部分光谱特征也得到了显著增强；（3）文物数据经过LDE处理后，分别在波长范围、光谱特征和MNF子成分中的图像熵值得到了一定程度的提升，其中以LDE处理后的光谱方差（SV）图像的熵值最高，为6.74 bit；（4）在文物经过LDE处理后SV图像中，有效识别出隐藏在文物中的字迹内容，为不属于《心经》中的佛经，证明了该文物所用纸张为写经纸。研究结果有效发现并识别出了隐藏在乾隆墨宝背后的隐藏字迹，丰富了该文物的历史人文背景，为后续古书法文物中的隐藏字迹信息提取提供了科学的理论与技术支撑。
		2024 Vol. 44 (12): 3485-3493 [摘要] ( 64 ) RICH HTML PDF (41063 KB) ( 64 )

	3494	基于高光谱图像的鞍山式铁矿品位反演方法研究
		曹旺¹，毛亚纯^1*，文杰¹，丁瑞波¹，徐梦圆¹，付艳华²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3494-10
		铁矿品位是评价铁矿贫富程度和经济价值的重要指标，铁矿品位的检定效率对铁矿开采效率具有重大影响。鉴于高光谱图像在物质分类与含量反演等领域具有分析速度快、准确性高、无破坏性等优势，分别在可见光-近红外（VIS-NIR）与短波红外（SWIR）两个波段范围内采集鞍山式铁矿的高光谱图像，探讨基于高光谱图像实现鞍山式铁矿品位反演的可行性。首先，提取高光谱图像感兴趣区（ROI）中的平均光谱代表对应样本的光谱数据，分别采用多元散射校正（MSC）与标准正态变量变换（SNV）对其进行光谱变换。然后，分别利用蒙特卡洛无信息变量消除（MCUVE）、竞争性自适应重加权采样（CARS）和连续投影算法（SPA）提取变换前后光谱数据的特征波段。最后，利用径向基函数神经网络（RBFNN）和极限学习机（ELM）分别建立鞍山式铁矿品位的定量反演模型。结果表明，在VIS-NIR范围内的光谱数据，经MSC变换后，利用CARS提取的特征波段建立的ELM品位反演模型效果最优（R²=0.90，RPD=3.02，RMSE=3.27，MAE=2.77）。将MSC-CARS-ELM模型应用于鞍山式铁矿样品的VIS-SWIR高光谱图像，能够生成像素级的铁矿品位分布图。该研究为快速、有效地实现鞍山式铁矿品位反演及可视化提供了一种新方法，在地质采矿领域具有重要的应用价值。
		2024 Vol. 44 (12): 3494-3503 [摘要] ( 68 ) RICH HTML PDF (44886 KB) ( 73 )

	3504	中红外大气强吸收波段地气杂波全球空间分布研究
		姚前^1，2，李正强^1，2，樊程¹，许华¹，王思恒^3*，陈震霆⁴
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3504-09
		中红外大气强吸收波段(2.7和4.3 μm附近)具有抑制背景杂波信号的特点，常被用于红外探测卫星载荷上，实现目标的稳定探测与跟踪。背景杂波起伏水平对红外目标探测具有重要影响，研究中红外2.7和4.3 μm波段附近的地气杂波空域起伏具有重要意义。首先，利用MODTRAN辐射传输模型迭代求解6种标准大气模式下水汽和CO₂的光学厚度(OD)，根据OD>1的准则筛选强吸收波段，并对各种大气模式下的波段计算结果取交集，最终确定的强吸收波段为：2.52～2.83和4.18～4.47 μm。然后，根据遥感卫星数据产品、数据同化资料生产出背景地表和大气的全球月均产品。其中，结合MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05 μm)的月均地表反射率/发射率产品(MYD09A1/MOD11C3)，采用非负矩阵分解(NMF)的方法重建出强吸收波段处的全球地表反射率产品；根据ERA5再分析数据生产全球地表温度月均产品；水汽和云光学厚度(COT)全球月均产品分别由MODIS大气产品(MOD05_L2和MOD06_L2)拼接融合得到；CO₂全球月均产品来自OCO-2卫星的数据同化产品；为了各类数据产品的空间匹配和节约计算资源，将全球产品限制在南北纬60°区间范围内并重采样至1°×1°的空间分辨率；接着，在有云和无云情况下，分别逐像元仿真计算两个强吸收波段的背景杂波强度，分析杂波的空间分布规律。最后，利用11×11方窗邻域统计法，对仿真结果进行杂波空域起伏的计算，换算95%概率下的杂波起伏，并进行直方图统计，从杂波抑制的角度，给出两个吸收波段的红外目标探测性能对比。研究结果表明：有云情形下，2.52～2.83 μm波段背景杂波起伏水平具有“点状峰值、区域增强、整体低值”的特征；4.18～4.47 μm波段杂波起伏水平呈现“区域高值、片状增强、高纬低值”的特征。无云情形下，2.52～2.83 μm波段背景杂波起伏水平在水汽含量低值区，有较大增幅；4.18～4.47 μm波段杂波起伏水平总体较低，大部分控制在2×10^-4 W/m²/sr/μm以内。在全球尺度上，有云时，2.52～2.83 μm波段的红外目标探测性能较优，无云时，4.18～4.47 μm波段的红外目标探测性能较优；研究结果能够为探测红外目标提供空域规律和谱段优选的参考依据，对增强目标的可探测性具有重要价值。
		2024 Vol. 44 (12): 3504-3512 [摘要] ( 78 ) RICH HTML PDF (31547 KB) ( 70 )

	3513	基于绿被覆盖率上推的天然草地冠层SPAD值高光谱反演方法
		张爱武^1，2，3，李梦南^1，2，3，史剑聪^1，2，3，庞海洋^1，2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3513-11
		叶绿素是评估草地光合作用能力和生理状况的重要指标。高光谱遥感包含丰富的光谱信息，已经成为无损估算草地叶绿素含量的重要手段。然而，通常获取的草地冠层高光谱数据与实测叶片的叶绿素含量存在尺度不匹配问题，导致高光谱反演叶绿素的精度低。为此，提出基于绿被覆盖率上推的天然草地冠层叶绿素高光谱反演方法。以内蒙古呼伦贝尔典型天然草地为研究对象，利用ASD高光谱仪获取的地面冠层高光谱数据、SPAD叶绿素仪采集的叶片叶绿素相对含量实测值和样方手机数码相片，以绿被覆盖率为媒介，将叶片尺度的叶绿素相对含量实测值上推到冠层尺度。结果表明植被指数与SPAD相关性（-0.74~0.76）普遍高于场平均法上推SPAD（-0.63~0.50）。通过原始冠层光谱反射率、一阶导数光谱和42种常用叶绿素光谱指数构建基于绿被覆盖率上推的天然草地冠层叶绿素高光谱反演模型（SPAD_cover）。单变量的最优草地冠层叶绿素反演模型R²=0.689，RMSE=2.714，RPD=1.752；多元线性逐步回归的最优草地冠层叶绿素反演模型R²=0.833，RMSE=2.019，RPD=2.354。实验表明基于绿被覆盖率将草地叶片叶绿素含量实测值上推至冠层尺度，可以有效提高天然草地冠层叶绿素高光谱反演精度。
		2024 Vol. 44 (12): 3513-3523 [摘要] ( 73 ) RICH HTML PDF (12562 KB) ( 68 )

	3524	基于高光谱数据的纸张粘度反演模型构建
		王飒^1，2，曲亮^1，2*，张立福³，高宇³，李广华^1，2，常晶晶^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3524-10
		纸质文物对我国历史文化传承和民族精神延续具有重要意义，而纸张老化严重损害了文物寿命。纸张粘度是反映纸张老化程度的重要指标，传统粘度测量方法是一种有损的破坏性实验，对珍贵文物造成不可避免的二次伤害。针对这一问题，高光谱遥感技术能够实现无损快速分析，是建立纸张粘度反演的有效途径。以干热和湿热纸张老化为研究对象，获取了110组测定粘度含量的模拟纸张老化样本，通过光谱滤波处理，建立了纸张老化的高光谱数据库。在此基础上，对比分析了原始光谱的一阶微分、二阶微分、倒数对数、倒数对数一阶微分以及多元散射校正、多元散射校正光谱一阶微分、多元散射校正光谱二阶微分、多元散射校正光谱倒数对数和连续小波变换9种数据处理方法，将其与基于竞争自适应重加权采样算法（CARS）和相关系数法（R）组合作为模型的输入，通过数据集划分验证优选出最优模型。研究结果表明：（1）原始光谱430 nm处光谱数据与粘度相关性最高，R为0.75，经过原始光谱倒数对数一阶微分变换后，430 nm处的R为0.874，显著增加了光谱中纸张粘度信息；（2）原始光谱二阶微分变换后，578 nm处的相关性最高，R为0.57，远低于原始光谱数据的最高R（0.75），说明二阶微分不适应于纸张粘度估算，同时其他变换方法的最大相关系数均大于原始光谱，表明了光谱变换的有效性；（3）对于原始光谱，随着分解尺度的增加，光谱中包含的纸质粘度信息有所减少，最大相关系数出现在分解尺度2的484 nm处，为0.873；（4）在不同的输入组合中，原始光谱倒数对数一阶微分作为输入时的模型精度最高，基于CARS方法的支持向量机回归（SVR）、随机森林（RF）和AdaBoost模型在验证数据集中的R²分别为0.96、0.93和0.93，RMSE分别为14.80、18.33和19.79 mL·g^-1，建议在纸张粘度反演中，优先选择原始光谱倒数对数一阶微分作为输入，CARS特征选择算法的SVR模型。以上研究结论表明了高光谱技术在纸张粘度无损分析的适用性，能够对纸质文物的修复工作提供科学依据。
		2024 Vol. 44 (12): 3524-3533 [摘要] ( 68 ) RICH HTML PDF (16576 KB) ( 58 )

	3534	优化稀疏表示的迷彩伪装目标高光谱识别方法研究
		徐景余¹，包妮沙^1，2*，郎洁双³，刘善军^1，2，毛亚纯^1，2，贺黎明^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3534-09
		目前利用稀疏表示算法提取高光谱影像中伪装目标时，背景字典的选择受到伪装目标“异物同谱”的影响，导致无法准确检测伪装目标。为探索解决这一问题，以草地伪装网、荒漠伪装网为研究对象，分别采集伪装网可见光-近红外反射率光谱和机载高光谱影像，分析室外测得的伪装网、机载影像中背景像元与伪装目标像元的光谱特征。利用室外测得的伪装网与机载影像中的背景光谱具有差异性、相邻像元属于同一地物可能性大的特点，提出基于欧式距离和影像同质性特征约束的背景字典选择方法，进一步利用背景字典稀疏表示方法识别目标。结果表明：(1)对于草地伪装：在750～1 000 nm波长范围内，影像中背景像元光谱的反射率高于伪装网光谱的反射率。对于荒漠伪装：在550～700 nm范围内，影像中背景像元光谱反射率高于伪装网光谱的反射率。(2)通过建立与目标像元光谱欧式距离最大，且与邻域像元同质性最高的空谱特征约束条件，选取了草地伪装影像413个背景像元和荒漠伪装影像507个背景像元作为背景字典。(3)基于改进的背景字典选择方法，利用稀疏表示算法对伪装目标进行识别，结果可以精确判别伪装目标的位置与数量。对草地伪装目标与荒漠伪装目标检测的接受者操作特征的曲线下面积(AUC)分别达到了0.96和0.98，表明该算法针对草地伪装目标、荒漠伪装目标均具有良好的检测性能。
		2024 Vol. 44 (12): 3534-3542 [摘要] ( 112 ) RICH HTML PDF (41862 KB) ( 66 )

	3543	基于深度学习的梨树养分含量高光谱监测
		黄林峰¹，蒋雪松^1，2*，贾志成¹，周宏平^1，2，周磊¹，戎子凡¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3543-10
		为了实现梨树生长和结果时期对于梨树养分的精准和及时地监测，进一步为梨树施肥管理及梨果品质提升提供保障和调整策略，养分监测十分重要。使用ASD FieldSpec3高光谱仪获取梨树果实膨大期和成熟期的叶片高光谱数据，采集叶片氮磷钾含量信息。对比分析原始反射率、一阶导数变换（FD）、卷积平滑算法（SG）、标准正态变量变换法（SNV）等光谱预处理方法对于高光谱反射率监测模型拟合效果的影响。利用主成分分析（PCA）、竞争自适应重加权抽样（CARS）和连续投影算法（SPA）选择高光谱数据的特征波段。之后，使用偏最小二乘法回归（PLSR）、支持向量回归（SVR）、随机森林（RF）、梯度提升树（GBDT）、卷积神经网络（CNN）、深度森林（DF）算法建立基于特征波段的监测模型，筛选梨树氮磷钾3种营养元素的最优高光谱监测模型。结果表明，深度学习算法DF具备较好的处理高光谱数据的能力。氮元素的最佳建模组合为SG-SNV预处理的PCA特征波段的DF回归模型（R²=0.928 3，RMSE=0.238 1 g·kg^-1）；磷元素的最佳建模组合为SG-SNV预处理的SPA特征波段的GBDT回归模型（R²=0.936 7，RMSE=0.043 1 g·kg^-1）；钾元素的最佳建模组合为SG-SNV预处理的PCA特征波段的DF回归模型（R²=0.954 4，RMSE=0.276 7 g·kg^-1）。基于高光谱特征波段的监测模型拟合效果良好（R²>0.9），可以实现梨树果实膨大期和成熟期氮磷钾含量的准确监测。
		2024 Vol. 44 (12): 3543-3552 [摘要] ( 74 ) RICH HTML PDF (6657 KB) ( 92 )

	3553	煤成焦过程胶质体演变及交互作用的FTIR定量分析
		铁维博¹，汪琦^1*，甘秀石²，王旭²，黄浚宸¹，杨松陶¹，张松¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3553-07
		胶质体作为成焦过程重要的中间相，其结构演变及配煤过程不同结构之间的干扰对于认识煤的性能和交互作用机理具有重要意义。采用自制的煤焦化关联性能测定装置对不同比例混合物进行焦化实验，通过中断冷却法获取胶质体演变产物-软化层（SFZ）、熔融层（MPBZ）、流动层（MZ）及再固化层（RSZ）。对所获原料进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定。将FTIR分成3 600～3 000、3 000～2 800、1 800～1 000和900～700 cm^-1四个波段进行分峰拟合解析，以I-芳香度、DOC-芳香环的缩聚程度、—CH₂—脂肪族结构、A’-原岩生烃能力和C-含氧官能团探索其在成焦过程的变化以及在不同质量比共混物的同一演变产物之间的交互作用。结果表明：在特殊温度场内，I和DOC逐渐增大，在MZ到RSZ阶段变化尤为显著。伴随着挥发分及焦油的不断析出，脂肪族—CH₂—和A’整体呈现下降趋势。C的含量在MPBZ和MZ出现小范围波动，但整体也为降低趋势。脂肪族结构和含氧官能团的分解与芳香碳结构的缩聚互为变化诱因。胶质体中MZ到RSZ是成焦过程的重要环节。不同质量比混合煤料的同一演变产物的I₁和DOC在SFZ、MPBZ和MZ阶段具有良好加和性，拟合度R²分别达到0.744、0.71、0.775和0.74、0.266、0.773。其余结构交互作用由于热解黏结过程多因素影响而不具有加和性。因此，芳香碳结构在固化阶段及脂肪族结构和杂原子的无加和性成为影响焦炭性质差异的重要因素。
		2024 Vol. 44 (12): 3553-3559 [摘要] ( 70 ) RICH HTML PDF (5054 KB) ( 38 )

	3560	煤系石墨微晶结构各向异性和非均质性的拉曼光谱表征
		李焕同^1，2，邹晓艳^3*，夏炎⁴，张卫国¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3560-08
		煤对温度和压力等地质环境条件十分敏感，在构造应力驱动下煤中“石墨微晶”结构取向生长，物理化学和结构呈现各向异性。采用X射线衍射和拉曼光谱对不同石墨化程度样品进行表征，结果表明：在高温主导，剪应力作用参与下，煤层顺层滑动，构造变形使石墨微晶旋转、择优取向，随着沿C轴方向堆砌高度的增加。以堆砌度L_c≤5 nm划分为无烟煤阶段，为碳层随机定向或无规则排列的紊层结构，光学各向同性；以L_c≥30 nm时视为较完善石墨结构形成的标志，光学各向异性显著；在10~20 nm间属于石墨化结构不够完善的过渡态结构（半石墨阶段）。石墨阶段样品SXL100、SXL130层理面、边缘面和粉末的拉曼光谱中1 350 cm^-1带（D₁）、1 620 cm^-1带（D₂）都较明显，但是石墨边缘面拉曼光谱中D₁峰半高宽、D₁与G峰强度比（I_D1/I_G，R₁）、D₂峰与G峰强度比（I_D2/I_G，R₃）显著高于层理面，显示强度比等拉曼参数依赖于煤系石墨边缘面的取向。D₁峰强度依赖样品缺陷或无序程度，边缘面D₂峰具有非对称特征，双峰结构显著，并且D′₁峰随D₂峰变化，亦显示边缘面缺陷的光谱行为。用煤系石墨缺陷密度或有序度表征指标R₁划分无烟煤（R₁≥1.0）、半石墨（1.0＞R₁≥0.5）和石墨（R₁＜0.5）等阶段，并评价煤系石墨均匀程度及不同石墨化程度组分的比例及分布，发现变质无烟煤CM130N样中超前演化达到半石墨结构占比达3.52%，半石墨BC210样中无烟煤结构占比46.40%，SXL130样整体石墨化，但其中无烟煤结构占比仍有3.84%，层理面和边缘面结构中仍存在缺陷，建立的方法在区分无烟煤、半石墨更具优势。在拉曼激光入射方向一定时，可利用R₁、R₃参数来探讨受构造应力影响的煤系石墨层理面拉曼光谱特征，分别评价了石墨化不均一性和石墨微晶取向。
		2024 Vol. 44 (12): 3560-3567 [摘要] ( 67 ) RICH HTML PDF (12065 KB) ( 57 )

	3568	太湖藻华高发区DOM的组成和时空分布特征
		韩子怡^1，2，周永强²，耿春女^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3568-08
		随着太湖周边城市社会经济的快速发展，大量工农业和生活废水进入太湖，氮磷营养盐富集，尤其是太湖北部湖区，藻华频发。在2015年春、夏、秋3个季节对太湖北部藻华高发区24个点进行了6次野外采样，结合吸收光谱与三维荧光-平行因子分析法，揭示藻类生消影响下太湖DOM光谱参数的时空分异特征及DOM光谱指标与水质参数的协同变化机制，为太湖生态系统的治理修复及保障太湖水供给安全提供科学支撑。在取样时间段（从5月12日—10月20日），3个湖区水体均经历了一个非常明显的藻华生消过程，藻华的暴发与外源营养盐的输入密切相关。夏季期间，藻类生物量的快速增长显著消耗了水体中的NO^-₃-N，生成了NH⁺₄-N，抑制了微生物的反硝化作用。平行因子分析得出4种荧光组分，即2种类蛋白质组分（类色氨酸C1、微生物源类酪氨酸C3）和2种类腐殖质（微生物源类腐殖质C2、陆源类腐殖质C4）。西北部的外源输入影响了太湖北部整体的DOM组成及结构，DOM丰度、芳香性和陆源腐殖化程度均呈现出由西向东递减的趋势。此外，外源输送的大量高芳香性陆源DOM也为浮游藻类生长提供了重要碳源，进一步影响DOM的组成和结构，使微生物活性强的内源DOM（C2和C3）更多地参与湖泊碳循环过程。研究进一步发现，北部三个藻华区存在着差异性，这三个湖区的藻华治理需因地制宜，西北部应减少外源输入，梅梁湾处应加强藻华监测和生态修复，东北部需要保护和恢复生态多样性，增强自然净化能力。
		2024 Vol. 44 (12): 3568-3575 [摘要] ( 66 ) RICH HTML PDF (18935 KB) ( 29 )

	3576	结合支持向量机回归应用于水体中两种喹诺酮类抗生素的荧光检测
		王艺霏¹，王晓东¹，Zakhar Maletskyi²，王莎莎¹，马继平^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2024)12-3576-07
		喹诺酮类抗生素（QNs）因其高效的抗菌作用被广泛应用于疾病治疗和动物养殖，过量使用的QNs随着污水排放在自然水体中累积，导致自然水体中抗性细菌和抗性基因过量滋生，对环境生态以及人类健康构成严重威胁。传统的QNs检测方法的检测灵敏度高、准确度好，但时间消耗较久、仪器设备价格昂贵、现场检测较困难，而荧光分析技术检测时间短，尤其是三维荧光光谱技术能够在短时间内通过一次检测获得大量的目标物特征信息，通过与数据统计及机器学习模型相结合，利用数学手段可以在短时间内对多种QNs进行检测。充分利用QNs的荧光光谱信息，结合支持向量机回归（SVMR）分别创建以氧氟沙星（OFL）和诺氟沙星（NOR）为代表的QNs预测模型，再将未知样品的荧光光谱信息代入到创建的模型中，即可快速获得测定结果。在构建模型的过程中将偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）和SVMR这两种监督学习方式作比较，发现SVMR具有良好的预测效果，通过调整参数与核函数，可使OFL和NOR在2～600 μg·L^-1范围内具有良好的线性范围，线性相关系数均为0.992 0，最低检出限在0.064～0.080 μg·L^-1之间。将该方法应用到青岛市近岸海水和水库水的QNs检测，OFL在海水中的平均加标回收率为98.62%，在水库水中的平均加标回收率为103.90%，NOR在海水中的平均加标回收率为104.01%，在水库水中的平均加标回收率为105.89%，两种QNs在实际水体中的标准偏差均不超过9.21%。该方法检测速度快，在3 min内即可完成对一个未知样品的定量分析，可以快速筛查环境中是否存在QNs的风险因素。创新性的采用SVMR与荧光光谱技术相结合的方法，研发了一种可以用于实际水体中QNs现场快速检测的新方法，为实现环境水体中QNs的现场快速检测提供了一种科学可靠的新思路。
		2024 Vol. 44 (12): 3576-3582 [摘要] ( 123 ) RICH HTML PDF (5970 KB) ( 104 )

	3583	《光谱学与光谱分析》2024年(第44卷)总目次(第1～12期)
		《光谱学与光谱分析》编辑部

		2024 Vol. 44 (12): 3583-3600 [摘要] ( 57 ) PDF (1200 KB) ( 154 )

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