辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060702
1 西南林业大学园林园艺学院, 云南 昆明 650233
2 北京市园林绿化科学研究院, 北京 100102
儿童沙坑是学龄前儿童重要的户外游乐场所, 同时具有较好的雨水下渗性能, 导致伴随周边地表径流而来的污染物容易在其中富集。 因此儿童在沙坑内玩耍时, 面临重金属类污染物进入体内的健康风险。 研究利用X射线荧光光谱法（XRF）快速、 无损的检测特点, 对北京市儿童沙坑重金属污染特征进行调查。 结果表明: （1）XRF对自制标准试样中Pb, Cu, As和Cd的测量值与理论值的准确度为-1.3%～7.5%, 精确度在1.1%～5.3%范围内, 均符合相关环境质量检测技术规范中规定的仪器检测准确度和精密度要求（均小于10%）; （2）4种重金属测量值与理论值之间均呈现极显著正相关关系（p<0.001）, 其决定系数（R2）分别为0.999, 0.999, 0.996和0.998, 基于结果建立了测量值和理论值的拟合方程; （3）应用XRF对北京市17家公园和13个居民小区内儿童沙坑重金属含量进行测定, 两组样点中Pb和As含量差异显著, 而Cu和Cd含量无显著差异。 4种重金属标准差的变异系数范围在0.24～0.43, 其中除Cd的变异系数小于0.3外, 其余重金属均大于0.3, 表明空间变异明显; （4）与北京市土壤元素背景值相比, 样点儿童沙坑4种重金属平均含量除As外, Pb, Cu和Cd明显高于背景值, 分别是背景值的1.87和1.53, 1.79和2.23, 12.02和11.68倍。 由此可见, 采样点儿童沙坑内Pb, Cu和Cd都有不同程度的富集, 其健康风险不容忽视。 XRF可以为儿童活动场所管理和维护提供准确、 快速的数据支撑。
便携式X射线荧光光谱仪 重金属 儿童沙坑 快速测定 Portable X-ray fluorescence spectrometer Heavy metals Children’s sandpits Rapid determination 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3879
1 天津大学环境与工程学院, 天津 300072
2 北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）, 北京 100089
钙元素含量直接影响牛奶的品质, 牛奶作为人体摄入钙营养素的一种重要食品来源, 其钙含量分析样品量巨大, 传统基于消解、 灰化等复杂前处理的实验室方法分析效率较低, 因此迫切需要建立牛奶中钙含量的快速及现场分析方法。 近年来, 液体阴极辉光放电-原子发射光谱（SCGD-AES）因无需真空条件和燃气、 载气等附加气体而受到关注。 自主开发了一套采用CCD检测器的便携式液体阴极辉光放电-原子发射光谱仪, 采用牛奶样品直接稀释进样, 考察了该仪器对牛奶中钙含量分析的适用性, 建立了稀酸稀释进样-大气压液体阴极辉光放电-原子发射光谱法快速测定牛奶中钙含量的分析方法。 对该法测定牛奶中钙含量的主要工作条件与参数进行了优化, 结果表明: 酸度对钙元素测定灵敏度的影响显著, 采用1%（V/V）硝酸介质, 该方法对钙元素测定具有最佳的灵敏度和稳定性。 该方法将1%（V/V）硝酸作为牛奶样品的稀释液。 系统考察了稀释倍数对牛奶样品中钙含量测定的影响, 结果表明: 采用100倍以上1%（V/V）稀硝酸稀释, 牛奶中钙含量的测定准确度良好, 未发现显著的基体干扰。 将该方法应用于实际牛奶样品中钙含量的测定, 稀释倍数选取100倍时, 方法检出限为35 mg·L-1, 牛奶样品中钙含量能够准确测定的同时, 无需进一步稀释; 加标回收率在89.0%~109.7%之间; 对同一牛奶样品中钙含量6次重复测试的相对标准偏差低于5%, 且单一样品测试时间小于1 min。 结果表明: 该方法可以满足牛奶中钙含量的实验室快速测定和现场快速分析或筛查要求。
液体阴极辉光放电 原子发射光谱 牛奶 钙 快速测定 Solution cathode glow discharge Atomic emission spectrometry Milk Calcium Rapid determination 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3797
农业农村部环境保护科研监测所, 天津 300191
快速准确测定粪水/沼液中的氮磷养分含量, 是现阶段我国规模化奶牛场在种养结合道路上亟需破解的技术瓶颈。 针对传统的实验室湿化学检测方法难以满足奶牛场粪水还田前任一节点氮磷快速定量的现实问题, 研究开发了基于近红外、 中红外及近-中红外光谱融合技术, 实现规模化奶牛场粪水运移全链条环节氮磷含量的本土化快速检测方法。 采集了天津地区27家种养结合型规模化奶牛场粪水流经全程环节(集粪沟、 集污池、 氧化塘等)共计144个样品, 使用傅里叶变换近红外光谱仪和中红外光谱仪分别采集了12 000~4 000和4000~650 cm-1区间的光谱数据, 对所有样品的近红外光谱、 中红外光谱及近-中红外光谱融合数据进行归一化、 基线校正、 SNV等预处理, 分析了近红外光谱和中红外光谱特征, 采用浓度梯度法进行样品分集, 运用偏最小二乘(PLS)、 间隔偏最小二乘(IPLS)和联合区间偏最小二乘(SIPLS)法, 构建了粪水总氮(TN)、 总磷(TP)的近红外模型和中红外模型。 粪水TN模型预测结果较好, 近红外和中红外最佳模型趋近一致;粪水TP模型的预测性能不理想, 近红外和中红外SIPLS最佳模型的$R^{2}_{pred}$仅分别为0.790和0.631, RPD分别为2.213和1.479, 四分位数间隔(RPIQ)分别为3.616和2.351, 难以用于实际检测;为实现粪水氮磷同步有效的测定分析, 进一步提升模型整体预测性能, 综合近红外光谱和中红外光谱数据建立了粪水氮磷近-中红外融合模型, 光谱区间为12 000~650 cm-1, 预测性能整体表现良好, 以近-中红外融合IPLS模型预测结果最为理想, 其$R^{2}_{pred}$分别为0.970和0.861, RPD分别为5.615和2.684, RPIQ分别为12.874和4.394, 总体优于单一近、 中红外模型, 尤其TP的最佳融合模型, 其$R^{2}_{pred}$相比近、 中红外最佳单一模型分别高出0.071和0.170。 研究表明, 近-中红外光谱融合技术可以实现对规模化奶牛场粪水运移全链条环节氮磷含量的准确速测, 为粪水科学还田提供技术支撑。
粪水运移 全链条环节 近-中红外光谱 速测 氮磷含量 融合模型 Slurry movement Full chain links Near-mid infrared spectroscopy Rapid determination Nitrogen and phosphorus contents Fusion model 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3092
1 江苏省大气海洋光电探测重点实验室(南京信息工程大学), 江苏 南京 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
3 中南民族大学电子信息工程学院, 湖北 武汉 430074
激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy)作为一种极具前景的分析和测量技术应用日益广泛。 对四种香(艾草香、 藏香、 檀香、 沉香)样品进行了激光等离子体光谱测量和分析, 得到了样品中元素的成分; 并且对四种香样品中的Cu, Mn, Ca和Fe四种金属元素典型谱线的强度进行了统计分析和元素含量的对比。 基于等离子体的局域热动力学的平衡模型, 计算了Ca元素的等离子体温度。 实验结果为采用激光诱导击穿光谱对香品成分进行快速检测和分析的可行性提供了依据。
激光诱导击穿光谱 快速检测 元素分析 等离子体 Laser-induced breakdown spectroscopy Rapid determination Elemental analysis Plasma 光谱学与光谱分析
2018, 38(9): 2957
1 广东药科大学中药学院, 广东 广州 510006
2 国家中医药管理局中药数字化质量评价技术重点研究室, 广东 广州 510006
3 广东高校中药质量工程技术研究中心, 广东 广州 510006
4 广东省药品检验所, 广东 广州 510180
以96批栀子不同炮制品为研究对象, 高效液相色谱测定栀子苷含量为参考值, 利用近红外光谱仪积分球漫反射测定其光谱图, 建模波段取8 660~7 500, 6 650~5 600和4 900~4 000 cm-1, 以标准正态变换（SNV）和二阶导数法（2nd derivative）为预处理方法, 主成分数为8, 采用偏最小二乘法（PLS）对83批栀子样品建立栀子苷的定量校正模型, 最终以13批栀子不同炮制品对模型进行验证。 结果, 定量模型的内部交叉验证决定系数（R2）为0992 85, 校正均方差（RMSEC）为0240, 预测均方差（RMSEP）为0254, 内部交叉验证均方差（RMSECV）为0386 91, RMSEP/RMSEC=106。 模型验证得到的相对分析误差（RPD）为881, 绝对偏差范围-039%~023%, 说明模型预测性较好。 通过相关系数法, 优选样品装样量、 扫描次数、 重复次数、 分辨率实验条件; 并由近红外一阶导和二阶导图, 除去温湿度和样品水分影响波段, 结合栀子苷对照品近红外光谱图, 确定建模波段。 首次利用NIRS法建立栀子不同炮制品栀子苷定量校正模型, 方法简单快速, 模型稳定可靠、 准确性高, 可同时应用于不同炮制品栀子中栀子苷含量的预测。
近红外光谱法 栀子 定量模型 炮制 栀子苷 快速测定 NIRS Gardenia jasminoids Quantitative model Processed Geniposide Rapid determination 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1771
上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
折射率是食用油品质的一项重要指标。为测量食用油折射率,基于泰曼-格林干涉仪,在室温20 ℃、光源波长632.8 nm条件下,通过面阵CCD相机拍照获取食用油的干涉条纹图像,并利用图像处理技术,快速测量出不同食用油样品干涉条纹的移动量,进而求得其折射率。对几种常见的食用油进行了测量,得到花生油、玉米油、大豆油、菜籽油、橄榄油以及葵花和玉米油1∶1混合后的折射率分别为1.470 9、1.473 5、1.472 9、1.471 8、1.469 4、1.473 8。结果表明,利用该方法能够对食用油折射率进行快速测定,同时实验结果精度高,能为食用油品质及地沟油的现场检测提供一种简便有效的手段。
光干涉测量 折射率 食用油 快速测定 optical interference measurement refractive index edible oil rapid determination
中国科学院城市环境研究所,城市环境与健康重点实验室,厦门 361021
吡啶硫酮锌(ZPT)是一种低毒生物抑菌剂,被用于去屑洗发水和船舶油漆的原料,但近年来的研究表明它也是一种潜在的有害物质,容易诱发人体过敏性接触性皮炎和鱼的畸变。本文首次采用拉曼光谱法和红外光谱法对ZPT进行表征,确定ZPT在 361~366 cm-1,422~427 cm-1,587~591 cm-1,825~828 cm-1,1035~1037 cm-1,1219~1220 cm-1,1543~1547 cm-1 和1599~1601 cm-1具有拉曼特征光谱,并基于此建立快速定性检测洗发水样品中ZPT的方法。我们同时采用电感耦合等离子体光谱法和高效液相色谱法进行锌含量和ZPT含量的测定,检测结果证明了拉曼光谱鉴定法的可行性。本研究为ZPT的快速检测提供了新的技术方法。
吡啶硫酮锌 拉曼光谱 快速检测 Zinc Pyrithione Raman spectrum Rapid determination
中国中医科学院中药研究所, 中药质量控制技术国家工程实验室, 北京 100700
建立近红外光谱(near infrared spectroscopy, NIRS)法快速测定复方苦参注射液原料药材苦参和白土苓中多指标成分含量的方法, 探讨其在中成药原料质量保障系统中的应用可行性。 以HPLC法测定苦参中氧化苦参碱、 氧化槐果碱、 苦参碱和槐果碱以及白土苓中大泽米苷的含量为对照值; 采用近红外漫反射模式采集样品光谱, 比较不同建模波段及光谱预处理方法的建模效果, 优选出最佳建模参数; 采用偏最小二乘法分别建立白土苓中大泽米苷和苦参中氧化苦参碱与苦参碱总量、 槐果碱与氧化槐果碱总量的近红外定量分析模型, 并对模型进行评价。 结果显示, HPLC测定的88批白土苓中大泽米苷和75批苦参中氧化苦参碱与苦参碱总量、 槐果碱与氧化槐果碱总量分别0.36～12.88, 8.87～66.31和2.30～15.11 mg·g-1。 所建立的三组指标成分的NIRS定量校正模型性能良好, 各模型校正集内部交叉验证R2为0.902 5, 0.949 1, 0.913 7, RMSECV为0.961, 2.45, 0.724 mg·g-1; 验证集外部验证R2 0.981 7, 0.982 6, 0.960 9, RMSEP为0.693, 2.27, 0.658 mg·g-1。 建立了快速定量苦参和白土苓中多指标成分的含量的近红外分析方法, 所建立的定量分析模型能够满足复方苦参注射液大生产对大批量原料样品化学信息快速获取的需求。
近红外漫反射光谱 苦参 白土苓 大泽米苷 苦参生物碱 快速测定 Near infrared diffused reflectance spectroscopy Sophorae flavescens radix Heterosmilacis japonicae rhizoma Macrozamin Kushen alkaloids Rapid determination 光谱学与光谱分析
2014, 34(10): 2652
江西农业大学工学院/生物光电及应用重点实验室, 江西 南昌 330045
以表面增强试剂OTR202 和OTR103 作为表面增强拉曼光谱（SERS）的活性基底，探索建立甲萘威水溶液的SERS 检测方法。首先对比分析了甲萘威水溶液的普通拉曼光谱与SERS。然后分析了表面增强试剂与待测样本的加入量对甲萘威水溶液的SERS 的影响。最后分析了质量浓度在0.1~15.0 mg/L 范围内的甲萘威水溶液的SERS，并以1374 cm-1 处的特征峰强度与甲萘威水溶液浓度进行线性回归，得到线性方程为y=414.5x+481.59，决定系数R2=0.9864。试验结果表明该研究方法对甲萘威水溶液的检测限可达到0.1 mg/L，说明以表面增强试剂OTR202 和OTR103 为SERS 活性基底的SERS 检测方法可用于水中甲萘威残留检测。
光谱学 甲萘威 表面增强拉曼光谱 快速检测 表面增强试剂 激光与光电子学进展
2014, 51(7): 073004
