电感耦合等离子体质谱法研究乌梁素海上覆水-沉积物-植物-鱼体系中重金属的分布和评价（英文）

重金属污染已经成为全球性问题,由于其毒性、持久性和在食物链中的生物富集特点,对水生环境构成严重威胁。本研究选取乌梁素海为研究区域,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定、分析了该湖泊中上覆水、沉积物、龙须眼子菜、芦苇和四种鱼类样品中重金属的含量,以探究其空间分布、富集特征、风险评估和可能的来源。结果表明:(1)Cr,Ni,Cu,Mn,Pb和Zn的平均含量大小顺序为:沉积物龙须眼子菜(沉水植物)芦苇(挺水植物)鱼类上覆水;但是上覆水中As的浓度高于芦苇和鱼类。芦苇中Cd的含量几乎是普通植物的50倍,且鱼类中Cd的含量是中国允许标准阈值的3.3倍。因此,推测Cd可能通过食物链生物累积对鱼类和人类的健康造成潜在危害。(2)在沉积物中,As和Cd属于中度严重的富集程度。龙须眼子菜具有较高的生物富集因子(BCF)和较低的生物-沉积物积累因子(BASF),表明该物种更有可能从上覆水中积累重金属,并可以作为超积累植物去除乌梁素海的重金属。(3)沉积物中的Er i和RI值表明,Cd具有相当高的生态风险,可能对周围环境产生高风险。由于湖泊的入口、出口处及西北部重金属污染程度较高,因此应被当作金属污染监测和管理的优先区域。(4)重金属源解析结果表明,Zn和Cd是来自采矿和工业废水,而As与农业的面源污染有关。本研究结果可为改善水环境质量、减少重金属污染对乌梁素海和黄河水质管理带来的风险提供重要信息。     

应用ICP-MS测定KCI肥料中重金属元素含量

肥料是重金属的重要污染源之一,重金属可以通过作物直接进入人类食物链对人体产生危害,研究肥料中重金属含量对于农产品安全溯源意义重大.文章选用北京市场上销售的进口KCI肥料作为实验材料,全面分析了其中的10种重金属元素含量,分别为,Cr 0.00,Ni 65.54,Cu 238.85,As 190.60,Cd 0.98,Sn 14.98,Sb 2.97,Hg 10.04,Tl 1.28,Pb 97.42 ng·g-1.上述结果表明,KCI肥料中重金属含量普遍比较低,特别是Cr没有检测到,其余四中主要重金属(As,Cd,Hg,Pb)的含量除了As(190.60 ng·g-1)以外,也都在100 ng·g-1以下,不会对土壤环境造成重大污染,含量最高的重金属是Cu,为238.85 ng·g-1.由此看来,KCI肥料与磷肥相比重金属含量较低,对农产品是相对安全的.     

应用ICP—MS测定KCl肥料中重金属元素含量

肥料是重金属的重要污染源之一,重金属可以通过作物直接进入人类食物链对人体产生危害,研究肥料中重金属含量对于农产品安全溯源意义重大。文章选用北京市场上销售的进口KCl肥料作为实验材料,全面分析了其中的10种重金属元素含量,分别为,Cr0.00,Ni65.54,Cu238.85,As190.60,Cd0.98,Sn14.98,Sb2.97,Hg10.04,Tl1.28,Pb97.42ng·g-1。上述结果表明,KCl肥料中重金属含量普遍比较低,特别是Cr没有检测到,其余四中主要重金属(As,Cd,Hg,Pb)的含量除了As(190.60ng·g-1)以外,也都在100ng·g-1以下,不会对土壤环境造成重大污染,含量最高的重金属是Cu,为238.85ng·g-1。由此看来,KCl肥料与磷肥相比重金属含量较低,对农产品是相对安全的。     

HR-ICP-MS研究丰水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属的形态分析与污染评价

为连续、系统地研究不同年份丰水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属的含量、污染状况和潜在生态风险,在前期工作的基础上,采用三级四步提取法(BCR)和高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)对2012年丰水期黄河甘宁蒙段包头浮桥(S2)、石嘴山陶乐镇(S6)和乌金峡(S9)等10个采样点水体表层沉积物中Cd,Pb,Cr,Ni,Cu,V,Co,Zn和Mn九种重金属元素进行含量测定和形态分析,并对重金属元素的污染作出评价。结果表明：各重金属元素在每个采样点分布趋势相同,平均含量顺序依次为：Mn＞V＞Zn＞Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞Co＞Cd;表层沉积物中重金属主要以残渣态形式存在,表明重金属的生物有效性低,对环境影响较小;地积累指数法 (I_geo) 的评价结果显示Cd元素的I_geo值最高,对环境污染程度较高,其余元素对环境影响较小,其中Mn元素影响最小;富集因子法(EF)评价结果表明,Cd和Cu元素在某些采样点表现为显著富集,尤其是Cd在S5点处EF值高达4.69,表明该点处Cd受人类活动影响较为明显,其余元素均为非富集元素,这与I_geo评价结果吻合;潜在生态风险指数法(RI)表明,黄河甘宁蒙段S1,S2和S5点的RI值在150~300之间,为中等危害范畴,其余各采样点RI值均小于150,为轻微危害。研究结果为相关部门提供可信的实验数据和理论依据,也为建立该河段泥沙-污染物输移数学模型和系统研究持久性有毒污染物迁移转化规律及环境评价提供技术支撑。     

温州河网沉积物中重金属分布特征与污染评价

为了调查温州河网沉积物中重金属的分布特征与污染程度,共采集了29个样,用AFS-9230原子荧光光度计和ICP-OES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测定样品中重金属元素含量,克里格插值图反映重金属元素的空间分布,根据内梅罗指数法建立综合地累积指数进行污染评价,利用Pearson系数法,主成分分析法进行源分析。结果表明：在不同样点重金属含量差异明显,其中Cd和Zn含量最高点为主河道城市与工业集中区,As,Pb,Hg,Cu,Ni,Cr含量最高点为机械工业园区,沉积物受到Hg,Cd,Cu,Zn,Ni和Cr污染,区域污染程度机械工业园＞主河道城市区＞三垟湿地区＞城市周边区＞水源地区,Hg,Cd,Cu,Zn,Ni和Cr具有相似的源,且以人为源为主。     

HR-ICP-MS研究黄河三个连续区域段表层沉积物中重金属污染的空间分布和季节变化（英文）

采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)和地积累指数法(I_(geo))对黄河甘肃、宁夏和内蒙古自治区连续三段表层沉积物中重金属(Cr,Pb,Cd,Cu,Zn和Ni)的空间分布和季节性波动(丰水期、枯水期和平水期)以及污染状况进行系统研究分析,研究结果表明:内蒙古段三个季节中沉积物重金属含量都高于甘肃和宁夏段,同时,除Cd外,丰水期所有点的沉积物重金属含量都高于枯水期和平水期,而枯水期和平水期的重金属含量相近。I_(geo)结果显示丰、枯水期的Cd,Cu和Cr元素的I_(geo)值在内蒙古段最高,而在甘肃段最低;所有重金属的I_(geo)值在丰水期高于枯水期,除Cd外,都在平水期降低,而I_(geo)~(Cd)在平水期各采样点明显上升;丰水期的甘肃段、枯水期的甘肃和宁夏段以及平水期的所有采样点中的Pb,Zn和Ni的I_(geo)值都小于0,表明这些元素在这些点几乎无污染。就研究区域而言,内蒙古段的重金属含量以及生态风险最高,Cr,Cd和Cu是最具有潜在风险的三个元素;就研究季节而言,丰水期的重金属含量和潜在风险高于枯水期和平水期,可能是跟丰水期沉积物的pH和总有机碳(TOC)含量较高有关。相关性分析(CCA)用来探究重金属与pH/TOC间的关系以及重金属的潜在来源。CCA的结果表明Pb,Cu,Zn和Ni互相相关,并且这四种元素容易受到周围环境pH和TOC的影响,除此之外,Cr,Cd以及TOC三者相关,且这两种元素受到人类活动影响较严重。该研究工作可为研究区域表层沉积物重金属在不同季节的环境行为提供有效的信息,同时,研究重金属、pH和TOC之间的相关性可有效揭示重金属的潜在来源。     

膨化食品中铝和重金属污染的评价

建立了微波消解电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)测定膨化食品中铝和重金属含量的方法,并采用该法测定了20种膨化食品中Al、As、Pb、Cd和Ni等有害金属元素的含量。该方法的加标回收率为95.0%—110.0%,相对标准偏差(RSD)值不大于6.85%。实验结果表明,膨化食品中A1含量超标较多,重金属Pb污染较为严重,As、Cd和Ni含量普遍较低,Al和Cd呈现显著性相关性。     

双价抗虫棉(Bt+CpTI)苗期重金属分配特性

随着转基因植物的推广应用,人们越来越关心其生态安全性。应用ICP-MS测定了转基因棉花及其亲本苗期各个器官中重金属Cr,As,Cd和Pb的含量。结果显示,棉花不同器官中重金属的含量差异较大,含量顺序分别是：根系>叶片>茎部。双价转基因(Bt+CpTI)抗虫棉叶片、茎部和根系中As、Cd都低于常规棉亲本;Cr在地上部两个器官低于对照,但是在根系累积增加;Pb在叶片和根系都高于对照,但是茎部下降。     

ICP-OES研究黄河三角洲贝壳堤岛土壤中有效态重金属的含量与空间分布特征

采用电感耦合等离子体发射光谱法高效、快速地测定了黄河三角洲贝壳堤岛土壤中重金属As,Cd,Cu,Fe,Hg,Mn,Pb,Se和Zn的有效态浓度,研究了它们在贝壳堤岛土壤中的空间分布特征,并对土壤中有效态重金属的分布规律、影响因素及保护区土壤环境状况进行了分析。结果表明：黄河三角洲贝壳堤岛土壤样品中9种有效态重金属的含量除镉(Cd)和汞(Hg)稍高外,其余均远远低于国家土壤环境质量标准中的一级背景含量,贝壳堤岛土壤整体处于清洁水平。从水平分布来看,由于背海侧受人类干扰较多,且海水淋洗较少,七种重金属(As,Cd,Cu,Fe,Mn,Pb,Zn)有效态含量背海侧明显高于向海侧,且呈显著差异(p≤0.05)。从纵向土壤剖面分析,受土壤机械组成、人为取沙和地形与水流方向的影响,有效态重金属浓度平均值随剖面样品中<0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而增加,随>0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而减小;贝壳堤岛土壤中的重金属有向下运动的趋势,大部分有效态重金属含量的最大值都位于表层以下各层,但各层重金属含量整体上变化不大。贝壳堤岛土壤中重金属As,Cd,Cu,Fe,Pb,Zn可能有大致相同的来源,而与Hg,Mn和Se的来源不同。综合来看,黄河三角洲贝壳堤岛土壤环境未受到明显外源污染,贝壳堤岛土壤中有效态重金属主要来源于土壤母质滤食性贝类对海水中重金属的富集、风化过程中土壤颗粒对环境中重金属的吸附,以及外源工业区重金属污染物的迁移转化。     

罗布泊“大耳朵”地区L07-11剖面沉积物重金属赋存形态研究

罗布泊“大耳朵”地区具有典型的干盐湖特征,研究该地区重金属形态分布特征,对丰富干盐湖重金属地球环境化学资料具有重要意义。首次以罗布泊“大耳朵”地区L07-11剖面沉积物中重金属Cd,Pb,Ni,Cu为研究对象,利用Tessier连续提取法对沉积物中重金属Cd,Pb,Ni,Cu的五种赋存形态进行提取,并用火焰(AAS-990)原子吸收分光光度法和石墨炉(GF-990)原子吸收分光光度法对其进行检测,并做了相关性分析。结果表明：L07-11剖面沉积物中Cd浓度的变化范围在1.10～2.54 mg·kg-1;Pb浓度的变化范围在9.18～20.02 mg·kg-1;Ni浓度的变化范围在9.88～17.15 mg·kg-1;Cu浓度的变化范围在4.43～21.11 mg·kg-1;有机质的变化范围在8.71～54.72 g·kg-1。这四种重金属的生物有效态占各重金属总含量的比例大小顺序为: Cd＞Pb＞Cu＞Ni,其中Pb和Cd主要以可交换态(包括水溶态)形式存在;Ni主要以残渣态形式存在;Cu以铁锰氧化物结合态和残渣态存在的比例较大。表层沉积物中四种重金属的有效态含量均超过了80%,除重金属Cu外,其余3种重金属可交换态含量均超过60%。重金属Cd和Pb具有较高的二次释放潜力,各重金属与沉积物中有机质之间存在一定的相关性。结果揭示了罗布泊“大耳朵”地区L07-11剖面沉积物中重金属Cd, Pb, Ni, Cu各赋存形态的分布特征,为了解该地区Cd, Pb, Ni, Cu的地球化学特征及分布状况提供了基础资料。     

ICP-MS研究太湖过滤水和表层沉积物中重金属的含量水平及污染评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对太湖22个采样点过滤水和18个采样点表层沉积物中镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)六种重金属元素含量进行测定。同时,采用单因子指数法(I_i)、内梅罗综合指数法(I)、地质累积指数法(I_geo)、潜在生态风险指数法(RI)和平均可能影响浓度商法(mPEC-Q)分别对过滤水和表层沉积物进行了污染评价。结果表明, 除S₃,S₄,S₂₀,S₂₂采样点外过滤水中Cu,Ni和Zn元素含量最高。其重金属平均含量水平大小排序为：Zn>Ni>Cu>Cr>Cd>Pb。研究区域的I_i和I值均小于1, 表明所有采样点五种重金属元素(Ni无标准限值)均处于清洁状态。而在表层沉积物中六种元素含量均超过当地背景值, 其平均含量大小排序为：Zn>Cr>Pb>Ni>Cu>Cd, 其中S₁₂采样点(渔民生态园)六种元素含量最高,且它们具有最大的I_geo,RI(327)和mPEC-Q(0.605),表明沉积物存在不同程度的污染。源分析的结果表明, 六种重金属具有较大的相关性,且Cd,Cu,Pb和Zn受电镀、冶炼工业生产及农业活动中化肥使用的影响较大。研究结果对追溯太湖重金属来源、迁移规律、生物效应和综合治理提供可信的实验依据。     

蜈蚣草孢子囊元素组成的X射线光谱分析

砷超富集植物蜈蚣草具有超强的砷吸收和富集能力,生物量大,被认为是修复砷污染土壤的理想植物材料。基于砷超富集植物蜈蚣草的植物修复技术已经推广应用到了我国20多个污染区的土壤修复实践中。目前所报道的所有蜈蚣草均具有砷超富集能力,并且该特性能够得到稳定遗传。蜈蚣草是如何通过仅仅几十个微米的孢子将这种砷超富集能力传递给下一代？ 与其他微区分析手段相比,基于同步辐射X射线的荧光光谱和吸收光谱分析灵敏度高、操作简便,近年来被广泛应用到超富集植物的研究中,它也使得研究几十个微米的孢子中砷及其他元素的分布成为可能。为了揭示砷超富集植物蜈蚣草孢子的化学元素组成,该研究采用同步辐射X射线荧光探针分析技术首次揭示了蜈蚣草的生殖细胞--孢子中砷、铜、锌等微量元素的浓度分布,以及钾、钙等大量元素的浓度分布;并将砷的分布趋势与大量营养元素钾、钙、铁、硫,以及微量元素铜、锌的分布趋势进行对比。蜈蚣草的微区元素分布研究表明,孢子囊中砷和钙、砷和硫的分布特征具有相似性,砷和硫、钙更有可能同时聚集在孢子中。这表明,在孢子产生和萌发过程中,砷、硫和钙可能发挥着重要作用。为了揭示变价元素砷在孢子中的存在形式,采用同步辐射X射线吸收光谱首次揭示了蜈蚣草孢子中砷的微区形态,结果表明,蜈蚣草孢子中砷的存在形态与羽叶一致,以低价态的AsⅢ为主。AsⅢ是活性和毒性都相对较强的一种砷存在形式。这表明蜈蚣草孢子对于高毒性高活性的三价砷具有较强耐性。通过采用高分辨率低检测限的X射线荧光探针和X射线吸收光谱技术,揭示砷超富集植物蜈蚣草孢子中砷的分布和存在形式,研究结果为了解蜈蚣草砷富集能力的遗传特性提供基础信息。     

FTIR结合SVR对三七总多糖含量快速预测

对中药进行快速质量控制,从整体层面反映中药的安全性与有效性具有重要意义。通过硫酸-苯酚显色反应测定三七总多糖含量,傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合支持向量机回归(SVR)建立三七总多糖含量预测模型,以期为三七提供快速准确的质控方法。采集云南省12个产地60个三七样品的红外光谱,紫外分光光度法(UV-Vis)检测样品中总多糖含量。红外光谱经过二阶导数(2D)、正交信号校正(OSC)、小波变换(WT)和变量投影重要性(VIP)筛选等数据优化处理。SPXY算法将所有样本按2∶1的比例划分为训练集与预测集。训练集数据用于建立SVR预测模型,网格式搜索、遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)对SVR预测模型进行参数优化,预测集进一步对SVR模型的预测能力进行验证。结果显示：(1)葡萄糖标准品与三七总多糖在490 nm处存在最大共有吸收峰,490 nm可作为三七总多糖检测的定量波长;(2)文山丘北、曲靖师宗及红河蒙自等产地的三七总多糖含量较高,平均含量在25 mg·g-1以上;(3)分析3种参数优化模型的校正均方根误差(RMSEE)与预测均方根误差(RMSEP),与PSO优化模型相比,网格式搜索优化模型欠学习,GA优化模型过学习;(4)PSO-SVR模型对预测集数据预测效果最好,RMSEP=3.120 6,R2_pre=83.13%,预测值与紫外检测值接近。表明FTIR结合PSO-SVR模型能够对三七中总多糖含量进行快速准确的预测,为保证三七稳定、安全与有效用药提供数据。     

木蜡油涂饰对檀香紫檀易混树种的红外光谱影响分析

卢氏黑黄檀和染料紫檀木材特征与檀香紫檀相似,特别是两者经过加色精的木蜡油涂饰后,用肉眼很难与珍贵的檀香紫檀分辨。市场上销售的很多红木家具为了达到防腐、防尘、防开裂的性能以及提高红木表面光泽度和显现珍贵木材的纹理,大都进行了木蜡油表面涂饰加工,因而只研究木材本身的鉴别不能满足市场需求。借助红外光谱（FTIR）结合二阶导数红外光谱（SDIR）和二维相关红外光谱（2D-IR）技术,对经过木蜡油涂饰的檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）、染料紫檀（P.tinctoricus Welw）和卢氏黑黄檀（Dalbergia louuelii）进行了红外光谱分析。通过打磨-涂底油-打磨-涂面油-干燥的涂饰工艺对3个树种进行表面涂饰。分别取3个树种素材的木粉和经过表面涂饰的木材表面的木粉进行FTIR,SDIR和2D-IR三级鉴别分析,同时测定了木蜡油的FTIR谱图。结果表明：(1）木蜡油FTIR谱图在2 925,1 733,1 465和1 378 cm-1较强的特征峰出峰位置与3个树种木材本身的出峰位置基本重合,且在2 854 cm-1处归属于亚甲基C-H对称伸缩振动,1 233 cm-1处归属于羧基C-O伸缩振动,729 cm-1处归属于长链的亚甲基C-H弯曲振动的特征峰在涂饰后三种样品的FTIR谱图中有相同的体现,说明木蜡油涂饰未对3个树种红外谱图的特征峰产生影响;3个树种表面涂饰前后FTIR谱图的相关系数同时可以对木蜡油涂饰未对3个树种的特征峰产生影响进行佐证;(2）FTIR谱图在1 595,1 060和836 cm-1处可以将染料紫檀与檀香紫檀和卢氏黑黄檀两个树种区分开;SDIR谱图可以在1 551 cm-1将卢氏黑黄檀区分开,并能进一步对染料紫檀的特征峰进行验证;在2D-IR光谱中,在1 425~1 800和850~1 300 cm-1两个波段范围,檀香紫檀的自动锋明显区别于其他两个树种,在1 250 cm-1处归属于醚类化合物的吸收峰可以将檀香紫檀区分开。目前红木识别主要利用木材解剖方法,表面涂饰大多集中在木材材色变化研究。借助红外光谱技术,最终利用各个树种和木蜡油在红外光谱谱图中不同的特征峰体现的官能团差异直接推测特征成分的含量差异,无须测定其特征成分的具体物质,进而实现准确、快速地把经木蜡油表面涂饰的檀香紫檀及与其易混淆的染料紫檀和卢氏黑黄檀区分鉴别。     

基于三维荧光技术的艾比湖流域地表水盐分快速诊断研究

如何快速获取干旱区地表水盐分含量是干旱区绿洲地表水有效管理的关键问题。研究以艾比湖流域为研究区,三维荧光光谱技术为诊断手段,利用荧光激发发射矩阵(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)法,提取艾比湖流域地表水水体荧光组分,构建干旱区地表水三维荧光光谱指数。通过线性回归方法,建立基于三维荧光光谱技术的地表水盐分含量的诊断模型。结果表明： (1)艾比湖流域地表水溶解性有机质含有四种荧光组分即： 微生物腐殖质(C1),腐殖酸等有机物质(C2,C4),蛋白质类有机物质(C3)。(2)通过三维荧光指数分析发现,流域地表水有机污染类型为“陆源型”,受人类干扰比较严重,水体有机污染差异较大,且三维荧光指数、荧光组分分别与地表水水体含盐量呈显著相关性,W2,W4,W7,F355,HIX和BIX与水体盐分含量的关系显著,0.516<r<0.915,其中HIX与水体盐分含量呈明显负相关,相关系数r为-0.57。(3)利用三维荧光指数和荧光组分建立水体盐分估算模型,模型拟合系数大于0.7,模型验证精度符合统计学要求,估算模型的RPD值均大于1.4,模型估算能力较强。因此,基于三维荧光光谱技术实现艾比湖流域地表水水体含盐量诊断研究是可行的。该研究不仅探讨了干旱区艾比湖流域地表水三维荧光的特点,而且将为三维荧光应用于干旱中亚地区地表水有机污染监测提供一定的科学依据。     

纳米银溶胶和微腔型光纤SERS基底的制备及其性能比较

通过化学法制备了纳米银溶胶基底和微腔型光纤表面增强拉曼散射（SERS）基底,其中光纤SERS基底的微腔结构是通过氢氟酸（HF）腐蚀得到的。实验采用湿法检测,首先将纳米银溶胶基底与罗丹明6G（R6G）混合,找到增强效果最强时的裸光纤微腔结构,在此结构的基础上采用溶胶自组装法制备银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS基底（Ag/光纤-x,其中x为自组装时间,分别为10,20,30,40,50和60 min）。以10-3 mol·L-1的R6G为探针分子,对Ag/光纤-x基底进行初筛,得到增强效果最强的Ag/光纤-30基底。通过检测不同浓度的R6G溶液,对纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的SERS性能进行研究。实验结果表明,在相同的实验条件下,纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底对R6G的检测限（LOD）分别为10-6和10-9 mol·L-1;在1 362 cm-1拉曼位移处对两种基底的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合,Ag/光纤-30基底的拟合优度R2达0.975 3,远高于纳米银溶胶基底;拉曼信号的再现性检测结果表明,两种基底在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内,但Ag/光纤-30基底的RSD值范围更小,范围最大值仅为10.94%;两种基底的稳定性测试结果表明,纳米银溶胶基底35 d后,在1 362 cm-1位置处的综合拉曼强度下降了45.90%,而Ag/光纤-30基底35 d后,综合拉曼强度仅下降了17.58%,说明Ag/光纤-30基底具有长期稳定性。同时,对两种基底增强因子（REF）进行计算,对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液,纳米银溶胶基底和Ag/光纤-30基底的REF数值分别为3.49×106和2.14×107,说明对于同一浓度的R6G溶液,Ag/光纤-30基底具有更强的增强效果,且比纳米银溶胶基底高出一个数量级。通过对比两种基底的SERS性能,表明Ag/光纤-30基底具有更高的灵敏度、更好的再现性以及长期稳定性。因此,基于银纳米颗粒包覆的光纤SERS基底在农残化学分析、生物医学检测等痕量检测方面有潜在的应用价值。     

激光诱导荧光光谱快速检测食源性致病菌

近年来,由微生物污染引起的食品安全问题对人类健康构成威胁。微生物的快速检测对食品安全具有重要意义。目前,微生物快速检测技术存在操作困难,成本高的不足。激光诱导荧光光谱(LIFS)具有灵敏度高、操作方便、设备相对便宜等优点,为微生物的快速检测提供了一种潜在技术。利用便携式405 nm激光激发三种常见食源性致病菌(粪肠球菌、鼠伤寒沙门氏菌和铜绿假单胞菌)的荧光,并利用微光纤光谱仪检测光谱。通过调节激光器功率(10～100 mW)得到粪肠球菌的荧光强度,验证了激光器功率(Power,P)与细菌荧光强度的关系,结果表明最佳激光器功率范围为50～80 mW。测量了在激光器功率P=50 mW时细菌样品的荧光光谱,并讨论了细菌种类和荧光光谱之间关系。结合文献分析粪肠球菌在528 nm处出现黄酮的荧光峰,铜绿假单胞菌中的原卟啉发射634 nm荧光峰。实验结果表明：(1)铜绿假单胞菌在634和703 nm处的荧光峰,可作为直接识别特征;(2)基于多元统计,将粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的光谱划分为9个特征区,采用动态聚类法得到粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的识别率均达到100%。结果表明,激光诱导荧光光谱法可有效检测铜绿假单胞菌、粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌。相较于其他微生物快速检测技术,LIFS方法操作方便,检测速度快,识别率高,对食源性致病菌的快速检测具有重要的应用价值。     

红外光谱结合化学计量学快速鉴别云南重楼不同炮制品

中药炮制是根据中医学理论,改变中药的性味和功效,以达到缓和药性、减毒增效等作用。炮制对中药的活性成分、药效、毒副作用影响甚大,建立一个系统鉴别和评价中药不同炮制品的方法,可为中药质量和临床用药安全提供重要支撑。采用红外光谱法对9种云南重楼不同炮制品进行对比分析,结合化学计量学建立主成分-马氏距离(PCA-MD)判别模型进行鉴别分析。云南重楼不同炮制品的红外光谱经自动基线校正和纵坐标归一化预处理后,取其平均光谱图。九种重楼不同炮制品的平均红外光谱和二阶导数光谱显示：(1)其主要特征吸收峰为3 387,2 923,1 745,1 463,1 338,1 240,1 207,1 158,1 180,1 080,1 048,1 020,988,921,895,859,833,765,708,572和529 cm-1;(2)重楼不同炮制品红外图谱的峰形基本相似,可显示出重楼所特有的红外光谱特征;(3)重楼不同炮制品红外图谱中少数特征吸收峰数目、位置和吸收强度存在差异,表明重楼经不同炮制后化学成分和含量发生了改变。红外光谱经多元散射校正(MSC),标准正态变量(SNV),一阶求导(1st Der),二阶求导(2nd Der)和平滑(SG)优化处理后,采用Kennard-Stone算法筛选训练集和预测集(3∶1),建立PCA-MD判别分析模型。结果显示,重楼不同炮制品的最佳预处理方法为1st Der+SG(11∶3)。提取前5个主成分,变量特征的解释能力为88.2%,以PC1,PC2和PC3为坐标轴建立PCA-MD三维得分图可知,九种炮制品可完全区分;其中重楼I,H,G和F的聚类效果最好,且前三种炮制品距离较近,表明晒干和烘干处理重楼与传统炮制重楼所含化学成分相似;重楼D和E空间距离较近,推测其经过微波和蒸汽高温处理后化学成分变化相似。预测集样本可准确的归属于训练集,PCA-MD判别模型的准确率为100%。红外光谱结合PCA-MD判别分析可准确区分云南重楼的不同炮制品,为云南重楼炮制品的临床应用提供参考,同时为中药炮制品的鉴别提供了借鉴。     

分光光度法对白洋淀各形态氮磷分布特征及源解析的研究

氮磷是引起湖泊富营养化的关键限制因子,对于水体和底泥中各形态氮磷的分布特征和源解析的研究能有效地揭示水体富营养化的过程与机制并分析其污染来源。白洋淀作为雄安新区最重要的水源之一,其水体富营养化状况严重,氮磷污染不容乐观。对于各形态氮磷含量分布特征及源解析的研究有助于全面分析该地区氮磷污染状况及污染来源,而目前同时研究底泥和水体两种介质各形态氮磷的分布规律,并利用模型定量分析各污染源对于各形态氮磷贡献的研究较少。利用分光光度法研究白洋淀水体和底泥两种介质各形态氮磷分布特征,利用主成分分析法综合评估白洋淀各区域氮磷综合污染状况,基于绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型分析不同污染源对于各形态氮磷的贡献量。研究结果表明,白洋淀水体中总氮(TN)含量(1.41～4.64 mg·L-1)严重超标,均为重富营养化;水体中总磷(TP)含量(0.043～0.273 mg·L-1)污染也相对严重,95.8%的采样点为Ⅳ类及以上水质。水体中可被藻类和植物直接吸收利用的氨氮(NH+₄-N)和硝态氮(NO-₃-N)总占比达到54.9%;另外,对水体富营养化贡献大的溶解性无机磷(DIP)和溶解性有机磷(DOP)两种磷形态总占比达到52.8%。水体氮磷总量和形态的分布规律表明：白洋淀的水体富营养化状况不容乐观,对水体富营养化影响大的各形态氮磷占比大,其中白洋淀景区和淀边缘区污染相对严重。底泥生物可利用性氮(EN和HCl-N之和)占TN的比例为17.9%～66.4%,生物可利用性磷(BAP)的含量占TP的比例为8.50%～28.0%。以上结果表明,白洋淀底泥存在较大氮磷释放风险。主成分分析结果表明,白洋淀景区相较于其他区域氮磷污染严重。APCS-MLR模型分析结果表明生活源污染对于各形态氮磷(尤其底泥中)的贡献量大,农业污染、动植物残体分解、养殖业对各形态氮磷含量也有较大贡献。     

北京市平谷区桃林土壤重金属元素含量反演估测

矿产资源开采中产生的废渣废液长期堆存后产生的渗滤液向土壤中扩散易造成周围土壤的重金属污染,影响作物生长;人类通过食物链食用含重金属元素的果实后,会引起神经系统的神经衰弱、手足麻木,消化系统的消化不良,血液中毒和肾损伤等症状;这种对生态环境和人身安全的污染和损害是十分严重的。因此如何快速有效摸清矿区周围农作物土壤污染情况尤为重要。多光谱遥感由于具备光谱分辨率高、实时无损、大面积监测等优势,在突破植被屏障监测土壤重金属上具有巨大的潜力。以平谷区主要的农作物桃树为研究对象,利用桃叶的高光谱数据、土壤采样数据,分析桃叶光谱曲线的响应特性,对桃叶反射光谱进行一阶／二阶微分、标准正态、连续去统等四种变换,结合相关分析及多元线性回归模型确定光谱特征变量,构建植被指数HMSVI;结果表明HMSVI与土壤中Cd,AS和Pb含量的相关性较常用植被指数高。运用线型回归方法进行元素含量与植被指数HMSVI建模后,选取拟合较好的模型,实现了叶片高光谱与土壤重金属含量的统计建模, 最后利用Sentinel-2遥感影像反演三种重金属含量空间分布,并对结果进行精度验证。结果表明：受重金属胁迫叶片的平均光谱反射率高于正常叶片且红边位置发生了“蓝移”现象。780,945和1 375 nm三个波段对三种重金属污染都较为敏感,利用三个波段构建的植被指数建立的反演模型能较好的用于桃林土壤重金属元素含量预测,其预测模型分别为Y=0.44X+0.193,Y=7.436lnX+13.161,Y=-15.359X+13.583X2+23.541,且具有较好稳定性和适宜性。空间反演结果表示,三种重金属高值区均大面积的分布在平谷区刘家店尾矿库、万庄尾矿库、金海湖尾矿库附近,西部相比东部矿区重金属污染更为严重。研究结果可以为北京平谷区桃林重金属污染的预防与治理提供基础数据支持。