为充分提取复杂掺伪食用油的特征信息, 提出并建立一种掺伪芝麻油的判别方法.采集40个纯芝麻油和40个掺入不同浓度玉米油的芝麻油的常规一维近红外透射光谱和中红外衰减全反射光谱.对两样本采用二维相关谱技术进行相关计算, 得到每一样品的同步和异步二维近红外相关谱和中红外相关谱, 并进行预处理, 得到其对应的同步-异步二维近红外相关谱和中红外相关谱.采用多维主成分分析法提取其特征, 并将其得分矩阵进行融合.基于融合的得分矩阵, 以及单一近红外、中红外相关谱得分矩阵分别建立纯芝麻油和掺伪芝麻油偏最小二乘判别分析模型, 三个模型对预测集样品的判别正确率分别为100%、96.2%和96.2%.研究结果表明, 所提出的方法可提取更多的特征信息, 提供更好的分析结果.

近年来, 随着世界经济的快速发展, 大量有害物质排放到环境中, 全球环境问题日益严重。 光谱检测分析技术由于其快速、 便捷、 可实现实时现场原位分析检测的特点, 已经广泛的应用于水质、 大气和土壤环境的检测分析。 环境系统是一个开放复杂的体系, 容易受到很多因素的影响, 常规一维光谱技术难以从复杂的环境体系中提取感兴趣组分的特征信息。 二维相关谱技术表征的是随特定外扰变化的信息, 不仅能提取复杂环境中微弱的、 被覆盖的特征光谱信息, 而且还可以提供这些特征信息之间的关系。 在综述二维相关谱技术近些年新发展的基础上, 详细介绍了该技术在水、 土壤和空气环境分析中的应用, 其中包括水中农药残留、 水中有机污染物定性定量分析、 海洋黏液物质和海洋泡沫的形成机理; 土壤中有机污染物定量分析、 土壤污染物修复吸附机理; 大气中气溶胶形成机理, 污染气体定性定量分析。 最后, 详细介绍了二维相关谱在环境中有机质分子特性及与其他金属离子相互作用机理研究中的应用, 指出二维相关谱在环境科学领域研究中具有广阔的应用前景。

传统荧光光谱技术已被用于土壤中多环芳烃（PAHs）的检测, 但由于土壤体系的复杂性、 PAHs污染物的多样化和微量化, 传统的荧光光谱技术无法有效提取土壤中PAHs的特征信息。 为了解决上述问题, 提出并建立一种基于二维相关荧光谱土壤中多环芳烃的检测方法。 以土壤中典型的多环芳烃蒽和菲为研究对象, 配置38个蒽菲混合标准土壤样品（蒽和菲的浓度范围均为0.000 5～0.01 g·g-1）, 在激发波长265～340 nm, 发射波长350～500 nm范围内采集了所有样品的三维荧光谱。 以激发波长为外扰, 对外扰变化的动态一维荧光谱进行相关计算, 得到每一样品的同步二维相关荧光谱。 研究了浓度均为0.005 g·g-1蒽菲混合土壤样品的三维荧光谱和同步二维相关荧光谱特性, 在同步谱主对角线398, 419, 444和484 nm处存在自相关峰, 其中, 398和484 nm荧光峰来自土壤中的菲, 419和444 nm荧光峰来自土壤中的蒽; 在主对角线外侧, 蒽和菲两组荧光峰之间存在负的交叉峰, 进一步验证了其来源不同; 同时, 在（408, 434） nm和（434, 467） nm处出现交叉峰, 其中408和434 nm荧光峰来自土壤中的菲, 467 nm荧光峰来自土壤中的蒽。 指出与三维荧光谱表征的信息相比, 二维相关荧光谱不仅能提取更多的特征信息（408和467 nm的特征峰在三维荧光谱中未被表征）, 而且还能提供荧光峰之间的相互关系, 对其来源进行有效解析。 在上述研究二维相关荧光谱特性的基础上, 基于同步相关谱矩阵（38×151×151）建立了定量分析土壤中蒽和菲污染物浓度的多维偏最小二乘（N-PLS）模型, 对蒽的校正和预测相关系数分别为0.986和0.985, 校正均方根误差（RMSEC）和预测均方根误差（RMSEP）分别为4.33×10-4和5.55×10-4 g·g-1; 对菲的校正和预测相关系数分别为0.981和0.984, RMSEC和RMSEP分别为5.20×10-4和4.80×10-4 g·g-1。 为了比较, 基于三维荧光光谱矩阵（38×16×151）建立了定量了分析土壤中蒽和菲的N-PLS模型, 对蒽的校正和预测相关系数分别为0.981和0.972, RMSEC和RMSEP分别为5.09×10-4和6.74×10-4 g·g-1; 对菲的校正和预测相关系数分别为0.957和0.956, RMSEC和RMSEP分别为7.36×10-4和7.77×10-4 g·g-1。 指出, 对于土壤中的蒽和菲检测, 基于二维相关荧光谱的N-PLS模型的相关系数r, RMSEC和RMSEP都要优于基于三维荧光谱的N-PLS模型。 研究结果表明: 所提出和建立的方法—二维相关荧光谱直接检测土壤中PAHs污染物不仅可行, 而且能提供更好的分析结果。 该研究为激光诱导荧光结合相关谱技术现场直接检测土壤中多环芳烃污染物提供了理论和实验基础, 具有较好的应用前景。

发展了一种基于近红外自相关谱定性定量分析掺三聚氰胺奶粉的检测方法。 分别配置40个纯奶粉样品和40个不同质量百分比浓度的掺三聚氰胺奶粉(10-4%～40%, w/w)样品, 采集了所有样品的一维近红外漫反射光谱, 以奶粉中掺入的三聚氰胺浓度为外扰进行相关计算, 选择随浓度变化敏感的7 000～4 200 cm-1为建模区间。 在提取自相关谱信息的基础上, 建立了定性定量分析掺三聚氰胺奶粉的偏最小二乘模型, 并与常规一维近红外谱模型的预测结果进行了比较。 所建立的方法对未知样品的识别正确率为100%, 预测均方根误差(RMSEP)为0.63%; 而一维近红外谱的识别正确率为96.2%, RMSEP为0.84%。 研究结果表明: 相对于常规一维近红外谱, 所建立的方法能提供更好的预测结果, 其原因可能是自相关谱能提取更多的特征信息。

荧光光谱技术已被用于检测土壤中多环芳烃。 但土壤湿度对多环芳烃的荧光强度产生很强的干扰, 这对于荧光光谱技术的土壤多环芳烃快速实时检测技术的发展无疑是一种挑战。 为了研究土壤湿度对多环芳烃荧光特性的影响, 分别配置了八个不同湿度(含水量5%～40%, 间隔5%)的菲土壤样品。 采用美国PE公司的LS-55荧光分光光度计对不同湿度含量的菲土壤样品进行了检测, 得到不同湿度含量下的一维动态荧光谱, 以土壤湿度为外扰, 研究了其二维相关荧光光谱特性, 发现菲土在386, 408和432 nm处荧光强度随着土壤中湿度的增大而增强, 而333 nm处瑞利散射光强度却在减小, 提出通过建立菲荧光强度、 瑞利散射光强度与土壤湿度之间的关系, 有可能实现土壤湿度对菲荧光强度影响的校正。 同时, 也研究了土壤湿度对定量分析菲浓度标准曲线的影响, 指出土壤湿度极大影响着精准定量分析菲浓度标准曲线的建立。

将同步-异步二维中红外相关谱和多维偏最小二乘判别法相结合定性分析掺假芝麻油。 分别配置40个纯芝麻油和含有玉米油不同体积分数(3%～60%)的掺假芝麻油样品40个。 室温下, 分别采集所有样品的常规一维中红外光谱(650～4 000 cm-1)。 在研究纯芝麻油和掺假芝麻油的一维中红外光谱的基础上, 以芝麻油中掺假的玉米油浓度为外扰, 进行相关计算, 得到同步和异步二维中红外相关谱矩阵, 并对其进行标准化。 分别提取标准化的同步和异步二维中红外相关谱主对角线上部分和下部分元素进行融合, 得到同步-异步二维中红外相关谱矩阵。 在此基础上, 分别基于同步-异步二维中红外相关谱矩阵、 同步二维中红外相关谱矩阵和异步二维中红外相关谱矩阵建立了三个定性分析掺假芝麻油的多维偏最小二乘判别模型对预测集未知样品进行预测, 其识别正确率分别为100%, 96.2%和96.2%。 结果表明: 相对于同步和异步二维中红外相关谱, 同步-异步二维中红外相关谱不仅包含了完整的掺假油特征信息, 而且剔除了冗余信息, 因此能取得更好的判别结果。

为提高17-4PH不锈钢的耐水蚀性能, 利用激光熔覆方法在其表面制备了Stelite6合金涂层。研究了涂层的微观组织形貌、相组成以及元素扩散行为, 分析了涂层的硬度分布和耐水蚀性能。结果表明, Stellite6涂层微观组织由平面晶、胞状和柱状晶、树枝晶以及等轴晶组成, 物相组成包括面心立方(FCC)结构的γ-Co固溶体和M23C6、Cr7C3、CoCx等, Fe、Co元素在基体和涂层间的扩散明显。Stellite6涂层的最高硬度为561 HV, 平均硬度约为基材的1.4倍。多道多层熔覆时, 搭接区存在软化现象, 横向硬度分布出现周期性波动。在压力为80 Mpa、温度为80 ℃、水流冲蚀时间为30 h的条件下, 基材表面发生了严重的材料破坏, 而Stellite6涂层表面基本保留了初始形貌, 涂层的耐水蚀性能相比基材的有了显著提高。

为了准确检测土壤中的多环芳烃, 以土壤中典型多环芳烃污染物蒽为检测对象, 研究了土壤粒径大小对其荧光特性的影响, 并提出了一种校正土壤粒径大小对多环芳烃标准曲线影响的方法。研究了蒽在土壤中的荧光特性, 指出蒽在421 nm、442 nm和470 nm处出现较强的荧光峰。接着, 制备7种不同粒径大小的蒽土壤样品, 并以土壤粒径大小为外扰, 构建了同步和异步二维相关荧光谱, 研究了蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强随土壤粒径大小的变化。结果显示, 随着土壤粒径增大, 蒽荧光强度和304 nm处瑞利散射光强度都有增强。最后, 分别建立了80目和160目土壤粒径下定量分析土壤蒽浓度的标准曲线, 并通过304 nm处瑞利散射光对蒽荧光进行校正。结果表明: 该方法有效降低了土壤粒径大小对蒽标准曲线的影响。

多环芳烃为优先控制污染物, 但是由于其含量很低, 多组分多环芳烃荧光峰相互重叠, 所以常规荧光光谱法无法对其荧光峰进行有效解析。 采用二维荧光相关分析方法对三种多环芳烃, 蒽、 菲和芘的混合溶液进行荧光峰解析。 根据研究目标, 按照三种多环芳烃浓度比的不同配制了三种混合物体系, 共27个样本, 每种体系的三种溶液浓度彼此间按规律递增和递减。 在此基础上, 以浓度为外扰, 构建了各体系的同步和异步二维荧光相关谱。 同步谱中, 在425, 402, 381, 373, 365, 393及347 nm处产生自相关峰。 以未被覆盖的菲在347 nm处荧光峰为线索, 通过其与各波长处荧光交叉峰的正负, 判断出了402, 381, 425和452 nm处荧光峰源于混合溶液中的蒽; 373与393 nm处荧光峰源于混合溶液中的芘; 365, 356及347 nm处荧光峰源于混合溶液中的菲。 通过异步谱解析出菲的385 nm处荧光峰, 证明了异步谱比同步谱具有更好的光谱分辨率。 研究结果表明, 采用二维荧光相关方法对光谱严重重叠的多组分多环芳烃的解析是可行的, 并具有一定的优势, 可推广到对环境中其他污染物质的检测。