太湖有色可溶性有机物荧光的空间分布及其与吸收的关系

利用紫外分光光度法和荧光法测定了2004年12月到2005年3月太湖不同湖区有色可溶性有机物(CDOM)的吸收和荧光,分析了CDOM荧光发光光谱、空间分布及其与吸收系数、溶解性有机碳(DOC)浓度之间的关系。结果表明,在355 nm光激发下,CDOM在450 nm处荧光峰值相当明显。CDOM荧光值存在明显空间差异,高值出现在竺山湾、梅梁湾、五里湖等湖区,低值出现在东太湖、贡湖湾等湖区,污染严重的北部湖区一般高于南部湖区。定标后的荧光值Fn(355)、CDOM吸收系数a(355)、DOC浓度4个月均值分别为(11.87±3.49)N.FL.U、(3.45±1.33)m-1、(9.50±2.79)mg.L-1。Fn(355)与CDOM吸收系数、DOC浓度存在非常显著的线性关系,并且随波长降低相关性逐渐增加。4次观测到的a(355)与Fn(355)线性关系式的斜率值相差很小,相对比较稳定,a(355)与Fn(355)的比值在30%左右。     

太湖流域湖荡湿地有色溶解有机物特征分布与来源解析

基于2015年秋季太湖流域10个典型湖荡野外调查数据,运用平行因子法(PARAFAC)解析三维荧光光谱(EEMs),对水体中有色溶解有机物(CDOM)的分布特征及来源进行了分析研究。结果表明,湖荡CDOM吸收系数a(350)存在空间差异。CDOM吸收系数与CODMn、DOC分布规律相似,三者之间相关性显著。采用平行因子法分析CDOM的荧光光谱,解析出3种组分,即紫外光类腐殖质荧光组分C1 (250 nm/430 nm)、类酪氨酸荧光组分C2(265 nm/305 nm)以及类色氨酸荧光组分C3(280 nm/330 nm),且C2、C3为极显著正相关关系。各湖荡内源物质(C2、C3)对CDOM荧光强度贡献率大小依次为尚湖(97. 47%)昆承湖(95. 77%)阳澄湖(88. 62%)澄湖(86. 96%)宜兴三氿(81. 34%)长荡湖(80. 77%)淀山湖(79. 51%)傀儡湖(77. 43%)元荡(75. 81%)滆湖(68. 44%),显示湖荡均偏内源主导。荧光指数BIX、HIX及类蛋白组分与类腐殖质的荧光强度的比值也显示相同的结果,均显示湖荡CDOM来源于自生微生物、藻类等新近自生源,整体呈弱腐殖质特征。     

南京玄武湖有机物特性研究

以玄武湖为例,利用三维荧光分析法,结合紫外可见光吸光度分析和分子量分布分析,研究湖泊中有色可溶性有机物(Chromo-phoric dissolved organic matter,CDOM)的组成特征,并分析从引水口到出水闸门不同位置CDOM的变化,明确湖泊中CDOM的变化规律及其性质特征。     

对-香豆酸、咖啡酸和绿原酸荧光特性的研究

以对-香豆酸、咖啡酸和绿原酸标准品为材料,研究溶液pH、溶剂、浓度对这三种酚酸荧光特性的影响.结果表明:影响它们荧光图谱的因素为pH和溶剂种类,随溶液碱性的增强其荧光峰均发生了明显的红移;这三种酚酸与溶剂(水、甲醇、二甲基亚砜)之间有明显的氢键效应,导致其荧光图谱不同:与水溶剂相比,当以甲醇或二甲基亚砜为溶剂时,其Stoke位移值均明显变小.影响这三种酚酸荧光强度的因素主要是pH和浓度,若以水为溶剂,对-香豆酸(λex/λem=350/440 nm)溶液在pH10、浓度为10 mg/L时的荧光强度最强;咖啡酸(λex/λem=385/465 nm)在pH8.5、浓度300 mg/L时的荧光强度达到最大值;绿原酸(λex/λem=380/490 nm)在pH11.5、浓度90 mg/L时的荧光强度最大.     

园林植物水溶性有机物与Hg(Ⅱ)配位机理的三维荧光特性研究

为研究园林植物水溶性有机物(DOM)与Hg(Ⅱ)的配位机理以及检验修正型方程的优越性,研究采用三维荧光光谱技术对高温好氧堆肥后的园林植物水溶性有机物(DOM)与Hg(Ⅱ)结合的荧光特征进行研究。结果表明,园林植物DOM组成简单,主要成分为纤维木质素分解产生的类富里酸物质。可见区富里酸荧光峰(C)Ex/Em=330 nm/427 nm,紫外区富里酸荧光峰(A)Ex/Em=240 nm/430.5 nm。三维荧光光谱表明,在DOM与Hg(Ⅱ)络合过程中产生猝灭效应,随着Hg(Ⅱ)浓度的增加,园林植物可溶性有机物的荧光强度依次降低。修正型Sten-Volmer方程更能准确的计算出DOM与重金属Hg(Ⅱ)的配位能力以及配位稳定性。     

川产道地药材三叶黄连HPLC指纹图谱研究

[目的]建立川产道地药材三叶黄连的指纹图谱检测标准。[方法]以盐酸小檗碱为参照物,采用依利特SinoChrom ODS-BP(250mm×4.6 mm,5μm)色谱柱,以乙腈-浓度0.1%乙酸和10 mmol乙酸铵溶液为流动相梯度洗脱,流速为1.0 ml/min,检测波长为345nm。[结果]药材有14个共有峰,共有峰的参数符合"中药注射剂指纹图谱技术要求"的有关规定。[结论]该方法准确、重复性好,建立的指纹图谱检测标准,可作为川产道地药材三叶黄连质量评价与品种鉴别的重要依据之一。     

基于3 DEEM-PARAFAC的短期稻虾共作土壤DOM荧光光谱分析

稻虾共作模式已在中国长江中下游地区广泛应用.为研究短期稻虾共作对土壤溶解性有机物(DOM)组成和腐殖化的影响,采用三维荧光光谱耦合平行因子法(3DEEM-PARAFAC)分析土壤DOM荧光组分和各组分变化规律,利用腐殖化指数(HIX)、腐殖酸与色氨酸荧光比值(A:T)、新鲜指数(β:α)、McKnight荧光指数(MFI)、Y型荧光指数(YFI)等多种荧光光谱指数表征DOM腐殖化程度,并通过皮尔逊相关系数进行相关性分析.研究发现,土壤DOM包括3个荧光组分,C1为较低相对分子质量的腐殖质类物质,C2为较高芳香度的UVC类腐殖质,C3为酪氨酸类物质,未发现高相对分子质量腐殖质类物质.在0～20.0 cm表层土壤中,C1、C2组分荧光强度随采样时间的推迟呈先上升后下降趋势,峰值出现在水稻分蘖期或抽穗期,而C3组分荧光强度无明显变化规律.皮尔逊相关系数分析结果显示,腐殖质类物质C1荧光强度与C2荧光强度呈显著正相关性(r=0.99,P<0.001),蛋白质类物质C3荧光强度与其他荧光指数(强度)相关性均较弱(r<0.40).HIX与C1荧光强度、A:T呈显著正相关,均可被线性函数拟合.相较于MFI,YFI更能反映土壤中DOM的腐殖化变化特性,YFI与HIX可被指数函数较好拟合.研究认为,短期稻虾共作土壤的腐殖化特征主要受内源有机质降解影响,而受外源蛋白质类物质输入的影响较小,且难以通过分析溶解性有机碳含量来监测土壤有机质腐殖化程度.     

辽东湾近海鱼卵、仔稚鱼种类组成和保护分析

2008年5、7、9、10月采用浅水Ⅰ型浮游生物水平和垂直拖网对辽东湾鱼卵、仔稚鱼种类组成开展了调查,在相同的46个站位进行了4个航次调查,每站表层水平拖网10 min,拖网速度为2.5~3.0 kn;垂直拖网由底到表,拖网速度约0.5 m/s。结果表明:2008年辽东湾近岸海域5、7、9、10月4个航次调查共捕获鱼卵7724粒、仔稚鱼229尾,32种;能鉴定到种的有29种,隶属9目、21科、28属,有两种鉴定到科,有一种未能鉴别;短吻红舌鳎Cynoglossus joyneri、鳀Engraulis japonicus、皮氏叫姑鱼Johnius belengerii、小黄鱼Larimichthys polyactis、斑鰶Konosirus punctatus、青鳞小沙丁鱼Sardinella zunasi和蓝点马鲛Scomberomorus niphonius是主要产卵群体;辽东湾北部海域、长兴岛周边海域为主要产卵区域。研究表明,与1998年5、8、9月历史调查数据相比,产卵物种数量稍有下降,但鱼卵、仔稚鱼数量下降较大;控制捕捞强度、开展人工鱼礁建设、建立种质资源保护区、规范用海生态损害赔偿标准是保护辽东湾产卵场的有效措施。     

四川省凉山烟区烟粉虱发生规律研究

为明确四川凉山主要烟区烟粉虱(Bemisia tabaci)的发生规律,分别于2015~2016年采用五点调查法调查了凉山5个主要植烟县烟草(Nicotiana tabacum)上烟粉虱的始发期和发生量及持续危害时间等重要参数。结果表明,烟粉虱的发生具有明显的时序动态,且各县2015年均表现为单峰型,2016年冕宁县和德昌县为单峰型,其余各县为双峰型,同时,冕宁县和盐源县烟粉虱2年间的最大值均未达到1.00头/株;烟粉虱的始发期除冕宁县在6月中旬外,其余各县均在5月中、下旬发生,其在各县的持续危害时间主要集中在6月下旬至8月中旬。     

亚深型水库水体季节性分层特征研究

【目的】探究亚热带亚深型水库的热分层结构、水质响应特征以及形成机制。【方法】对2018年的长潭水库(位于台州市境内)的水温、溶解氧(DO)、pH和叶绿素a的垂直方向变化进行现场测定和实验室测试。然后分析热分层的季节性物理结构特征,探讨其对于水质的影响。【结果】长潭水库在5—6月为3层结构分层期,7—11月为2层结构分层期。相对水体稳定性(RWCS) 8月最高,为521;温跃层厚度8月最大,占水深的85.19%,强度6月最大,为0.70℃/m。DO的垂直方向分布在7—9月呈现3峰特征,10—11月呈现2峰特征。表层水体在5—9月呈弱碱性,其他月份呈中性,底层水体在7—11月呈弱酸性,其他月份呈中性。叶绿素a垂直方向分布在12月、1月和2月以及6月离散性较大,其他月份呈现单峰特征。【结论】长潭水库全年呈现单循环的混合模式,在分层稳定期内呈现了不同于深水型水库的结构特征。亚深型水库特殊的分层结构对于水体中DO、pH和叶绿素a的垂直方向变化产生了一定的影响。     

生活垃圾堆肥水溶性有机物荧光特性变化

利用城市生活垃圾进行堆肥,对堆肥前后水溶性有机物的荧光光谱进行分析。结果表明,水溶性有机物发射光谱相对简单,堆肥前在400 nm附近分别形成一个较强的荧光强度峰,而激发光谱与同步扫描光谱则由几个特征峰及肩峰组成。堆肥结束后,水溶性有机物在440 nm新形成一个较强的荧光强度峰;荧光激发与同步扫描光谱主峰的位置也发生明显的改变。对水溶性有机物发射、激发及同步扫描光谱的特征峰进行分析证实,堆肥结束后,水溶性有机物中含有较高的分子缩合度与芳构化程度,并与富里酸类物质相似,表明堆肥产品施入土壤后活性较高。     

北京沙尘天气期间气溶胶光学特性分析

利用全球地基气溶胶观测网(AERONET)资料,分析了北京地区2001—2013年沙尘天气期间气溶胶的光学特性。结果表明,北京沙尘天气期间受沙尘粒子的影响,气溶胶光学厚度值(AOD)较大,且随波长增大而减小,在波长440 nm处平均值约为1.2;气溶胶Angstrom波长指数97.62%都聚集在0.7以下,说明北京沙尘天气期间粒子较大;沙尘天气期间单次散射反照率随波长增加而增加,平均值约为0.93;复折射指数实部在波长675 nm处最大,平均约为1.55,虚部在440 nm处最大,平均值达到0.006;总的不对称因子平均值约为0.72;北京地区沙尘天气期间气溶胶粒子谱型呈双峰分布,且以粗模态粒子为主,其峰值随光学厚度的增大而增大,粗模态粒子的峰值半径平均约为2.6μm。这些参数对于深入研究沙尘气溶胶的辐射效应和气候效应都是必不可少的。     

某酵母厂污水3DEEMs特性的影响因素分析

【目的】 以某城市酵母厂污水为研究对象,利用三维荧光光谱技术(3DEEM),确定该厂水体DOM的三维荧光光谱特性,研究不同浓度以及pH条件对溶解性有机物的三维荧光指纹特性影响。【方法】 取该厂污水处理的进水与出水水样,并且采用单因素试验的方法分别改变进、出水的浓度(稀释倍数1-6)和pH(2-12),测定原水样的荧光光谱以及改变条件后水样的荧光光谱,分析不同环境因素对水体DOM三维荧光特征的影响。【结果】 (1)该厂污水处理进水具有2个明显荧光峰,分别为类蛋白峰B峰和类腐殖酸峰C峰;出水只检测到类腐殖酸荧光峰A峰与C峰。(2)类腐殖酸峰和类蛋白质峰的荧光强度随着进、出水稀释倍数的增加而降低,除了出水的C峰位置没有明显偏移,其他各荧光峰位置都出现了不同程度的红移和蓝移。(3)pH值的变化对荧光特性的影响比较显著,随着pH值的增大,进、出水的荧光峰都发生不同程度的红移或者蓝移;进水水样B峰与C峰的荧光强度随着pH值的增大都呈现先上升后下降的趋势,只是B峰荧光强度最大值出现在pH=6时,而C峰荧光强度最大值出现在pH=10时。出水的A峰与C峰变化趋势比较相似,水样呈酸性时,荧光强度随pH的增加而增大,上升幅度比较强烈;水样在碱性条件下,荧光强度随pH的增加而减小,但是下降的幅度却非常平缓;A峰的最大值出现在pH=8,C峰的最大值出现在pH=6。【结论】 水体浓度以及pH值的变化会改变DOM溶液中带电离子与官能团之间的相互作用而使得荧光峰位置的偏移和荧光强度的增减。     

基于分形维数差模法的荧光光谱识别

提出一种基于分形理论的光谱分形特征识别光谱曲线的分析方法,选取50个待测血清样品,分别测量血清样品在波长为260、290、350和580 nm激发光下产生的荧光光谱。应用分形理论计算光谱曲线的分形维数,利用分形维数的差模识别不同血清(正常、高甘油三脂、高胆固醇、高血糖)的荧光光谱。结果表明,高甘油三脂血清光谱识别率88%,高胆固醇血清识别率81%,正常血清识别率为75%,高血糖血清识别率为60%,为分形理论在光谱识别上应用作了初步探索。     

异硫氰酸荧光素标记壳聚糖的研究

[目的]探究FITC和壳聚糖不同物料比对反应产物标记率和特性粘数的影响,并研究2种不同pH值下FITC-Chitosan吸收光谱和荧光光谱的变化。[方法]采用异硫氰酸荧光素对壳聚糖进行荧光标记,考查不同物料比时荧光素与壳聚糖的结合情况、产物的特性粘数以及标记物在pH值1.0、6.0的吸收光谱和荧光光谱。[结果]结果表明,物料比在小于0.5%时,标记物的特性粘数变化较小,适合用于标记壳聚糖;FITC-Chitosan在pH值1.0时可见吸收波长为438 nm,荧光激发波长440 nm,发射波长520 nm;在pH值6.0时可见吸收波长为488 nm,荧光激发波长493 nm,发射波长515 nm。[结论]该研究为FITC-Chitosan获得更深入的关注和更广泛的应用提供了试验依据。     

青藏高原季节湖土壤光谱特征研究

为了使用便捷快速的方法对高海拔地区资料稀缺地方的土壤进行理化研究,在2009年7月的青藏高原野外考察实验中,在海拔为4 480m的一个季节湖采集了土壤样品.使用ASD公司的FieldSpec3地物光谱仪对这些土壤进行光谱测试,同时在实验室做了成分检测,分析研究土壤反射光谱特征和土壤中有机质、铁和水溶性盐含量之间的关系.发现土壤的光谱特征不受有机质含量的影响,但是有机质含量会影响光谱反射率的大小;铁在1960～2 040nm之间,和反射率倒数的相关系数最大达到-0.911 4,呈显著性相关;水溶性盐对土壤的反射特征随着波长的增加表现出负相关的关系,特别是在1 940～1 980nm和2 390～2 460nm波段,表现出显著相关.水溶性盐含量达到50%以上,使反射光谱曲线从1 400nm开始表现出强吸收,而且在这之后的反射率明显低于1 400nm之前,在1 400和1 950nm因为土壤中吸附水和羟基引起的吸收谷更加明显.在土壤中铁和水溶性盐对反射光谱特征的影响非常一致,铁是水溶性盐中的主要成分.     

Hyperspectral image analysis for water stress detection of apple trees

Plant stress significantly reduces plant productivity. Automated on-the-go mapping of plant stress would allow for a timely intervention and mitigation of the problem before critical thresholds were exceeded, thereby maximizing productivity. The spectral signature of plant leaves was analyzed by a hyperspectral camera to identify the onset and intensity of plant water stress. Five different levels of water treatment were created in young apple trees (cv. ‘Buckeye Gala’) in a greenhouse. The trees were periodically monitored with a hyperspectral camera along with an active-illuminated spectral vegetation sensor and a digital color camera. Individual spectral images over a 385-1000 nm wavelength range were extracted at a specific wavelength to estimate reflectance and generate spectral profiles for the five different water treatment levels. Various spectral indices were calculated and correlated to stress levels. The highest correlation was found with Red Edge NDVI at 705 and 750 nm in narrowband indices and NDVI at 680 and 800 nm in broadband indices. The experimental results indicated that intelligent optical sensors could deliver decision support for plant stress detection and management.     

毛竹叶片重要营养元素的光谱敏感波段分析

以毛竹叶片为研究对象,利用ISI921VF-256野外光谱辐射仪获取毛竹叶片光谱反射率,分析毛竹叶片N、P、K含量和高光谱反射率的相关性,筛选N、P、K的光谱敏感波段与光谱敏感波长。结果表明,毛竹叶片N、P和K的敏感波段分别为700～850、600～750nm和450～560nm波段。毛竹叶片N含量在二阶导数光谱的光谱敏感波长为832nm;P含量在一阶导数光谱的光谱敏感波长为631nm;K含量在二阶导数光谱的光谱敏感波长为498nm。通过毛竹叶片的N、P、K含量与光谱敏感特性的相关性分析,对毛竹叶片重要营养元素的最佳光谱敏感波段研究以及高光谱预测反演具有重要意义。     

基于连续统去除法的枸杞叶片含水率高光谱估算

为探讨连续统去除法估算枸杞叶片含水率的潜力,以宁夏枸杞主栽品种宁杞7号为研究对象,采用自然失水法和烘干法测定枸杞叶片含水率,采用连续统去除法对原始光谱反射率进行处理,分析连续统去除光谱对含水率的响应特征,分析连续统去除光谱、吸收特征参数与叶片含水率的相关性,并建立枸杞叶片含水率估算模型.研究表明:连续统去除光谱能放大吸...