初始物料组成对堆肥理化、生物和光谱学性质的影响

在中国,厌氧发酵的渣滓——沼渣的主要处理方式是作为有机肥直接施用于土壤,此方式对土壤存在不利影响,本研究采用畜禽粪便与沼渣混和堆肥的方式处理沼渣,可避免传统沼渣处理方式的缺陷,改善土壤质量。初始原料组成对堆肥过程有显著影响。为揭示初始物料组成对堆肥理化、生物和光谱学性质的影响,进行了15组不同物料配比的沼渣、猪粪和鸡粪混合堆肥试验。对堆肥理化和生物指标进行了测定,并采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、同步和三维荧光光谱（3D-EEM）结合区域体积积分（FRI）和平行因子分析（PARAFAC）识别特征光谱参数,表征堆肥光谱学特性,采用典型对应分析（CCA）分别建立堆肥理化生物学性质和光谱学性质与初始物料组成的关系。结果显示：堆肥理化、生物学性质和光谱学性质都与初始物料组成有较高相关性,前4个排序轴分别合并解释了83.9%和97.5%的样本总变异。影响堆肥理化、生物学性质和光谱学性质的环境因子排序分别为：猪粪量＞鸡粪量＞沼渣量和沼渣量＞猪粪量＞鸡粪量。富碳原料有利于堆肥腐熟,高比例富氮原料不会导致堆肥氨氮累积。在沼渣混合物料堆肥中,低比例的沼渣有利于腐殖质形成。对沼渣与畜禽粪便混合堆肥发酵效果的评价应综合考虑理化、生物学指标和光谱学参数。     

城市生活垃圾堆肥胡敏酸动态光谱特性研究

利用城市生活垃圾中降解部分,采用工厂化工艺进行堆肥,对堆肥过程中胡敏酸动态光谱特性进行了分析。结果表明,随着堆肥进行,胡敏酸在短波长的荧光强度明显降低,并且主体峰位置发生改 变,逐渐靠近土壤胡敏酸的主峰位置。红外光谱解析显示,胡敏酸结构中多糖类脂类等小分子化合物随着堆肥时间的延长而减少,而芳族类化合则呈增加的趋势。紫外扫描光谱进一步证实,在堆肥过程中 ,胡敏酸分子共轭作用、缩合度增加,腐殖化程度明显。但与土壤胡敏酸的E₄/E₆值、光谱特性比较表明,堆肥后的胡敏酸具有相对简单的分子结构,活性较高。     

不同耕作措施对黑土腐殖酸组成与红外光谱特性的影响

选择公主岭市范家屯长达10年的耕作处理试验地,采集了不同耕作处理模式下的土壤样品,利用元素分析、可见光谱、红外光谱分析了不同处理对黑土的0～20 cm HA结构的影响。结果表明：旋耕深松、宽窄行交替休闲处理下HA的N/C,H/C,O/C值明显高于翻耕垄作、旋耕垄作处理;翻耕垄作处理下0～20 cm土壤胡敏酸E₄/E₆值最小,芳构化程度高;而宽窄行交替休闲处理下0～20 cm土壤胡敏酸的E₄/E₆值最大,其芳化度最低;旋耕深松和旋耕垄作下表层0～20 cm土壤胡敏酸的E₄/E₆值相同,与翻耕处理相比其芳化度有所降低;红外光谱吸收峰分析表明,翻耕处理下表层土壤胡敏酸中杂环氮的数量增加,宽窄行交替休闲处理下表层土壤胡敏酸结构中的含氮化合物数量、脂肪族化合物数量增加,而旋耕垄作处理增加了表层土壤胡敏酸结构中的OH基、脂肪族的CH₂官能团、氨基化合物含量;旋耕深松、翻耕垄作处理增加其表层胡敏酸结构中的CO基及C—O基数量。     

添加不同比例玉米秸秆对猪粪高温堆肥过程中胡敏酸的结构组成及红外光谱特性影响分析

以猪粪和玉米秸秆为原料高温堆肥,试验设置三个不同处理：C/N 15,C/N 25,C/N 35。堆肥周期为120天,其中通风周期为30天,采用强制连续式通风。在第0,22,30,60,90,120天取样,利用元素分析和红外光谱法研究不同木质素添加量对堆肥胡敏酸(HA)的组分及分子结构的影响。研究表明堆肥胡敏酸C的变化主要集中在堆肥前30 d,堆肥结束后,堆肥HA中O/C增大,H/C减小,N含量增加。不同处理之间低碳氮比(15)和高碳氮比(35)堆肥HA氧化程度要高于中碳氮比(25)。红外光谱吸收峰分析表明,不同木质素添加量处理堆肥过程中胡敏酸的红外光谱基本相似,但各峰吸收强度不同。研究表明堆肥腐熟化阶段更有利于堆肥HA中芳香性的增强。堆肥结束后,碳氮比15堆肥HA中多糖、脂肪类成分减少,芳香结构成分增加,相比较碳氮比25和35,碳氮比15堆肥HA腐殖化程度更高,结构更稳定。     

微生物接种堆肥胡敏酸三维荧光特性研究

为提高堆肥效率,试验采用接种微生物堆肥技术,通过对堆肥样品中胡敏酸三维荧光光谱特性进行动态分析,探讨了微生物接种对堆肥腐殖化进程的影响。在堆肥初期,胡敏酸只产生一个类富里酸荧光峰(peak a,Ex/Em为330/440)。在堆肥的336 h,与对照(RUN_ck)相比,接种微生物堆肥(RUN_mic)胡敏酸三维荧光光谱中类富里酸特征峰(peak a,Ex/Em约为350/440)荧光强度明显减少,而类胡敏酸荧光峰(peak b,Ex/Em约为390/470)强度则略有增加;并且peak a和peak b对应的激发、发射波长均有一定程度的红移。胡敏酸元素分析表明,堆肥336 h,RUN_ck胡敏酸分子中C/H和O/C依次增加9.68%和10.91%;RUN_mic中胡敏酸C/H和O/C依次增加了11.11%和20.37%,表明RUN_mic中胡敏酸分子缩合度明显。以上结果证实,接种微生物可明加快堆肥腐殖化进程,进而提高堆肥效率。     

基于荧光光谱技术研究增效肥料对土壤富里酸荧光特性的影响

为探讨施用增效肥料后对土壤富里酸(F A)荧光特性及腐殖化程度的影响,在黑龙江省黑河市嫩江县和爱辉区两个试验区采取相同施肥处理,设置5个处理组:平衡施肥(NE)、平衡施肥减量25％(CK)、平衡施肥减量25％+纳米碳增效剂(T 1)、平衡施肥减量25％+沸石增效剂(T 2)、平衡施肥减量25％+生物炭增效剂(T3),分...     

单类分类方法结合光谱分析在食品真实性鉴别中的应用

近年来,假冒伪劣食品已日益成为广大消费者密切关注的问题,食品真实性评估是缓解这一问题、保护公众健康的有力手段。在仪器设备和样品处理的高要求下,现代检测技术通常需要大量时间和金钱的成本消耗,而如今食品掺假手段不断变换,花样日益翻新,使得这类检测技术存在一定的局限性。为促进食品安全质量监管的效率和水平提高,为监管工作提供有力的科学技术支撑和保障,需要寻求新型检测技术。光谱分析技术,以操作简单、快速无损的优势近年来被广泛应用,作为一种间接分析技术,结合数据统计学中的分类方法建立模型后更能有效进行真假鉴别。在分类方法中,由于现实生活中五花八门的掺假类型以及在真假样本数量差异大的情况下,常用的分类方法效果可能出现偏差。但单类分类方法(one-class classification)是一种只针对一类实例建模分析,以特定的置信水平固定目标样本类的边界,对新样本的类别进行判定的方法,利用这一特点能有效区分不同于真实样本的数据,大大减少了检测的工作量,在食品掺假检测应用领域有一定的发展潜力。对近年来模式识别中的分类方法——单类分类方法进行了综述。通过阐述光谱分析结合分类方法用于食品掺假检测的必要性,比...     

不同海拔下青海草甸土中溶解性有机质的荧光光谱特征

溶解性有机质（DOM）是土壤中对气候变化较为敏感的组分,在重金属迁移转化、碳释放等土壤环境化学过程中占有重要地位。同时,青藏高原也是对气候变化最为敏感的地区之一。而应用荧光光谱来探明气候条件的变化对土壤DOM的影响,从而确定气候变化背景下DOM的环境化学行为方面的研究较少。通过采集青海板达山不同海拔高度下（2 800,3 000,3 300,3 600和3 900 m）的草甸土,应用三维荧光-平行因子分析的方法测定土壤中DOM的荧光光谱,揭示草甸土中DOM的来源、组成和性质对不同海拔气候条件的响应特征。结果表明：海拔对土壤理化性质有重要影响。随海拔升高,土壤pH显著降低,而有机质的平均值则从6.32%提高至13.75%,但溶解性有机碳含量未有显著性变化。同时,海拔对DOM的来源与性质也产生影响。DOM的BIX指数随海拔升高而升高,表明：微生物源对高海拔土壤中DOM的贡献更高,可能是由于高海拔下的低温限制了植物残体等的分解和有机质的矿化。而FI指数（1.332~1.621）处于自生源特征值（FI=1.9）和陆生源特征值（FI=1.4）之间,表明：DOM的来源既有自生微生物活动产生,又有植物残体与根际分泌物等陆源的输入。但HIX指数在不同海拔土壤DOM中无显著性差异,说明：海拔的升高未显著改变DOM的腐殖化程度。平行因子分析的结果显示,在青海草甸土DOM中识别出6个有机组分（C1-C6）,分别是：两个类胡敏酸组分（C2和C4）、两个类富里酸组分（C1和C3）、一个水溶微生物副产物（C5）和一个类蛋白组分（C6）。其中,类富里酸和类蛋白分别是DOM中占比最高（54.69%~59.78%）和最低（5.42%~8.47%）的组分,类胡敏酸则平均占DOM的25.08%。对不同海拔下DOM的有机组分进行主成分分析,结果显示：各海拔土壤DOM的样点基本分散开,这说明DOM的组成对海拔高度具有响应。类富里酸组分C3、类胡敏酸组分C4和类蛋白组分C6对各DOM组成差异的贡献最大。随海拔升高,C3和C6的相对比重显著升高,C4则显著降低。这说明高海拔的气候条件对类富里酸和类蛋白的生成有增强作用,但限制了类胡敏酸的产生。研究表明：不同海拔气候条件下,青海草甸土中DOM的来源、性质和组成均有重要差异,研究结果对评估青藏高原地区的土壤碳库,并为预测全球气候变化背景下DOM对土壤中重金属迁移转化和碳循环等环境化学行为的影响提供理论基础。     

大型丝状绿藻生长过程中有色溶解有机质光谱特征的变化

通过室外模拟实验研究崇明岛北湖滩涂大型丝状绿藻常见种-刚毛藻在生长过程中有色溶解有机质(CDOM)的光谱特征变化。利用三维荧光光谱(EEMS)检出的类蛋白和类腐殖酸荧光峰在对照实验中变化不大,而在培养实验中明显增加。采用平行因子模型(PARAFAC)结合三维荧光激发-发射矩阵数据分析得到的CDOM的4个组分: C₁, C₂, C₃, C₄,分别与类腐殖酸荧光峰A(C),M和类蛋白荧光峰B和T有关。培养实验中,4组分分别增加了211.5%,255.8%,75.3%和129.3%;对照实验中除C₁降低34.3%外,其他组分无明显变化。吸收系数a(355)在培养实验中增加了92.9%,并且与4组分显著正相关(P<0.01);对照实验中a(355)降低了59.8%,仅与C₁显著相关(P<0.05)。此外对表征分子量和组成的M值和S值进行比较发现,培养实验中M值和S值均低于对照实验。这说明在刚毛藻生长过程中可能有大分子和较强芳香性的CDOM产生。所有结果表明,刚毛藻的生长过程能够引起CDOM含量和组成结构的变化。     

垃圾填埋渗滤液溶解性有机物组分的光谱学特性研究

选取3个不同填埋年限的渗滤液样品,以Leenheer的分组方法为基础,采用XAD-8树脂将渗滤液中的溶解性有机物(DOM)按极性和电荷特性分为结构较为均一的不同组分,用荧光光谱和紫外光谱对其中3个组分进行分析。荧光光谱分析表明,填埋初期,疏水酸性组分(HOA)、疏水中性组分(HON)和亲水性组分(HIM)均以类蛋白物质为主,随着填埋年限增加,其分子复杂化程度增强;其中HOA组分分子量最大、复杂程度最高,同时芳烃化合物的含量也最高,HON居中,HIM组分最小。紫外光谱分析表明,HOA和HON组分芳香环上的取代基均以羰基、羧基、羟基为主;而HIM组分则以脂肪链为主,同时芳香烃化合物含量较低。研究结果表明,随着填埋年限的增加,三种组分的复杂化程度均呈上升趋势。     

光谱关键变量筛选在农产品及食品品质无损检测中的应用进展

农产品及食品的品质与安全一直以来都是人们关注的焦点,不仅关系着人们的身体健康,而且关系着社会稳定甚至国家安全.由于农产品及食品的品质不合格引发的安全事件备受社会各界的广泛关注.对农产品及食品的品质的监管长久以来都是分析检测领域的重点和难点.我国人口众多,对农产品和食品的消费量非常大.面对如此大量农产品及食品品质的无损快...