土壤有机质的重要性和复杂性一直是国内外学者研究的热点。 土壤腐殖质作为土壤有机质的主体, 是土壤肥力的重要物质基础, 在土壤养分循环和土壤结构方面发挥着重要作用。 胡敏素是土壤腐殖质重要组分, 它占土壤有机C和有机N的绝大部分, 同时也是较稳定的腐殖质组分, 对营养元素(C, N, S等)固持和有效性, 以及在土壤肥力和生态环境等方面起着重要作用。 以黑土长期定位试验(始于1979年)为基础, 利用差热分析、 红外光谱和核磁共振光谱分析Hu分子结构变化特征。 结果表明, 各施肥处理可以明显增加土壤有机碳含量, 以有机无机肥配施增加效果最为显著, 各施肥处理土壤Hu含量之间有差异, 但不显著。 土壤Hu的热性质表明, 土壤施入有机肥后具有较高的可分解有机质和脂族结构, 而单施化肥处理具有较高可分解有机质的同时, 芳香结构较多。 Hu的红外光谱也表明, 单施有机肥和有机无机肥配施均可提高土壤Hu的2 920/1 620比值, 其脂族性增强, 芳香性减弱, 单施有机肥处理增加土壤Hu分子中脂族链烃的比例效果高于其他处理。 13C核磁共振波谱分析显示, 与CK相比有机无机肥配施可以提高土壤有机碳稳定性, 而单施化肥处理有机质分解程度增加, 稳定性降低。

研究不同液体酸酸析对碱溶酸析法提取腐植酸的光谱学特性的影响, 进而优选酸析液体酸, 解析泥炭甲烷发酵、 腐植酸提取耦合的泥炭利用新工艺机理。 泥炭甲烷发酵, 将发酵后泥炭残渣和未发酵的泥炭, 采用碱溶酸析法提取腐植酸, 提取时采用不同液体酸酸析, 对得到的腐植酸进行傅里叶红外光谱分析、 荧光光谱分析、 E4/E6的表征。 碱溶酸析法提取泥炭腐植酸, PHA1腐植酸产率最高, PHA2腐植酸产率有所降低。 PHA1和PHA2硝酸酸析腐植酸产率为45.30%和35.00%, 且硝酸酸析腐植酸纯度较大, PHA1是54.83 mg·L-1, PHA2为61.03 mg·L-1, 综合产率与纯度, 硝酸是碱溶酸析法提取泥炭腐植酸的最佳液体酸。 傅里叶红外光谱分析显示, 硝酸酸析得到的腐植酸含O—H基团最多, 存在较多的脂肪碳链结构、 烷基、 醇羟基。 PHA1和PHA2腐植酸的红外谱图相似, PHA1腐植酸饱和碳明显高于PHA2, PHA2腐植酸羰基、 苯环较多。 三键和累积双键、 羟基、 PHA1和PHA2差别不大。 荧光光谱分析表明, 泥炭腐植酸均在450 nm附近出现峰值, 以PHA1腐植酸峰值最高, PHA2峰值最低。 磷酸酸析腐植酸峰值最高, 硝酸酸析峰值次之, 表明不同液体酸酸析得到的腐植酸官能团数目不同。 E4/E6分析显示, PHA1腐植酸的E4/E6比值均较大, 芳香缩合程度低, 发酵后PHA2的E4/E6均降低, 芳香缩合程度高。 表明甲烷发酵会消耗低芳香缩合度的腐植酸, 而复杂芳香结构无法被降解, 提取的腐植酸芳香缩合程度明显增大。 碱溶酸析法提取泥炭腐植酸光谱学变化特征研究表明, 不同液体酸、 甲烷发酵对碱溶酸析法提取泥炭腐植酸产率、 纯度、 官能团有明显影响, 泥炭联产甲烷和腐植酸的工艺可行。

研究添加褐煤对羊粪有机肥中水溶性有机物(DOM)光谱学特性的影响, 为高腐殖酸有机肥的腐熟度评价提供依据。 以内蒙古褐煤、 羊粪为原料, 添加10%褐煤进行羊粪有机肥发酵, 对不同阶段有机肥样品的DOM进行紫外可见光谱、 荧光光谱、 FTIR的表征。 紫外-可见吸收光谱分析显示, 有机肥样品的E4/E6值随着有机肥发酵的进行呈现出先下降后上升的趋势, 由有机肥开始时的9.110 4降至最低为4.647 7, 再升为有机肥结束时的5.390 1; A1呈现先减小后增大趋势, A2和A3均呈现先增大后减少的趋势, 峰值出现在12 d。 同步荧光光谱显示, 荧光峰光强的比值(I470/I435) 由有机肥起始的0.452 8上升至有机肥结束的0.655 2; AHLR/AFLR呈现上升趋势, 从有机肥开始的0.673 9上升至有机肥结束的1.040 8。 经过18 d的有机肥发酵后, 有机肥发酵结束后样品荧光强度小于有机肥起始时的荧光强度, 而且10%褐煤添加的羊粪有机肥的相对荧光强度明显高于未添加褐煤的荧光强度。 FTIR显示, 18 d的有机肥发酵过程中DOM中的碳水化合物、 蛋白质被逐渐分解, 而羧基、 含苯环的物质含量明显增加。 随着发酵的进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质, 不饱和结构的多聚化或联合程度变大, 稳定度增加; 添加褐煤可以有效促进羊粪中木质素类物质的分解, 提高羊粪有机肥DOM的芳构化程度, 促进羊粪有机肥腐熟。

对来自坦桑尼亚Merelani地区的坦桑石样品, 分别采用电子探针、 EMXPLUS型ESR谱仪、 同步热分析仪、 紫外可见光谱仪以及傅里叶变换红外光谱仪进行了测试与分析。 结果表明: 坦桑石样品的主要成分为SiO2, Al2O3和CaO, 微量成分中V2O5含量相对最多, 平均含量为0.36%; 坦桑石样品本身不含吸附水, 结晶水, 加热至780 ℃附近时, 脱失结构水, 样品中结构水大约占总质量的2%; ESR实验结果中显示出明显Fe3+和Mn2+的电子顺磁信号; 紫外-可见光谱显示, 样品在385 nm处出现吸收窄带, 575和750 nm处分别出现较为宽缓的吸收; 红外光谱测试表明, 样品在6 500~9 000 cm-1波段的倍频振动区, 基本没有吸收。 在4 000~6 500 cm-1波段主要为和频振动, 5 956 cm-1附近呈较宽缓的吸收峰, 5 413, 5 184, 4 336和4 046 cm-1处出现较尖锐的吸收峰, 主要可能由O—H, 矿物内的Si—O, 以及空气里面的H2O分子和CO2振动所引起。 综合EPMA以及ESR分析结果, 蓝-紫色坦桑石颜色可能主要由V3+和V5+共同引起, Fe3+晶体场的d—d电子跃迁、 Fe2+→Ti4+的电荷转移辅助致色。

近年来大量的墨玉在国内外玉石市场上陆续出现, 广西大化墨玉是最新发现的墨玉新品种。 为了探究广西大化墨玉的矿物学及谱学特征, 针对产自广西大化瑶族自治县的墨玉样品进行了常规检测, 以及采用Ｘ射线粉末衍射仪、 激光拉曼光谱仪、 傅里叶红外变换光谱仪和激光剥蚀等离子体质谱仪等现代谱学仪器测试分析, 从矿物组成、 拉曼光谱和红外光谱以及化学元素组成进行了研究分析。 常规宝石学特征测试显示广西大化墨玉的折射率为164(点测), 比重为312。 偏光显微镜观察显示广西大化墨玉的主要矿物为阳起石, 含量大于98%, 结构为显微毛毡状结构。 XRD测试明确样品主要成分为阳起石, 其特征面网间距为8498 3和3145 9 。 傅里叶红外变换光谱仪测试结果显示样品的红外光谱与透闪石理论值接近, 主要的特征峰为1 078, 1 026, 925, 765, 703, 659, 584, 485, 436 cm-1, 其中1 078, 1 026, 925 cm-1为O—Si—O和Si—O—Si的反对称伸缩振动及O—Si—O对称伸缩振动, 765, 703, 659 cm-1为Si—O—Si对称伸缩振动, 584, 485, 436 cm-1为Si—O弯曲振动。 激光拉曼光谱测试测试结果显示样品的图谱基本集中在3 500～3 800和119～1 054 cm-1这两个区域内, 样品的拉曼光谱119～1 054 cm-1的特征峰中1 055, 1 029和930 cm-1为闪石类矿物特征的Si—O伸缩振动, 744和671 cm-1为Si—O—Si伸缩振动, 且在671 cm-1是强度最大的特征峰位, 代表硅氧四面体结构单元中桥氧的对称伸缩振动； 在3 800～3 500 cm-1区间为M—OH伸缩振动区域, 反映了M1和M3位置的阳离子与结构中的OH－成键的振动信息, 位于3 628, 3647, 3 664, 3 678 cm-1, 这是由于OH－伸缩振动导致。 通过激光剥蚀质谱仪测试分析发现样品的主要化学成分为SiO2(524%), FeO(2195%), CaO(125%)和MgO(124%)。 此外还含有少量Al2O3, MnO, Na2O, P2O5, K2O和TiO2, 由于样品富含Fe元素, 计算Mg/(Mg+Fe)=0504, 因此大化墨玉为软玉中的阳起石玉, 并由此推断大化墨玉的黑色由含铁量较高所致。

3～5 μm中红外激光处于大气传输窗口，在分子光谱学、环境遥感、工业加工、空间通讯、光电对抗等领域有重要的应用前景。过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体可以直接实现中红外激光输出，是最有前途的技术途径之一。具有优良物理特性和光谱特性的Fe:ZnSe晶体是高效、宽带可调谐中红外激光介质的有力竞争者，介绍并分析了Fe:ZnSe晶体的光谱特性及其制备方法，综合评述了Fe:ZnSe激光技术的发展历程和最新研究进展，指出制备高光学质量的Fe:ZnSe晶体和研制3 μm波段高效、高能窄脉冲泵浦源是发展实用室温Fe:ZnSe激光器当前面临的挑战。并对实现室温高能、高功率Fe:ZnSe激光的关键问题进行了讨论。