光谱检测方法在危险化学品识别中的应用

分析了不同光谱检测方法在危险化学品识别领域的应用现状,包括荧光光谱法、磷光光谱法、红外光谱法、拉曼光谱法,讨论了各方法的原理、仪器组成、应用场景及适用性,最后对光谱检测方法识别危险化学品的应用进行了总结和展望。     

拉曼光谱在水质分析中的应用进展

近年来,水污染事件频发并带来严重的社会后果,如何才能行之有效的检验水质的好坏,采取何种水质分析技术至关重要。传统水质分析方法存在步骤繁琐等弊端。拉曼光谱是一种研究物质结构快速有效的方法,目前广泛应用于多个领域,但在水质分析中的应用讨论依然为数不多。拉曼光谱能够在不破坏水样的前提下快速准确的检测水质,为日常水质监督检测及水污染事件发生后快速找到污染源提供积极有效的帮助。本文概述了拉曼光谱用于水质分析的原理及优势,详细评述了拉曼光谱在水质分析领域中的研究成果,并对拉曼光谱用于水质分析的未来进行展望。     

火山玻璃的拉曼光谱研究

本文分析了浙、闽、赣地区产于玄武岩、安山岩、流纹岩、黑曜岩及珍珠岩中玻璃相的拉曼光谱特征,认为酸性火山岩中的玻璃相分子团结构基本上由类似于结晶学上的、但在三维方向完全无序的链状、层状、架状及纯架状网络体组成,而中基性火山岩中的玻璃相结构仅由前三者组成。玻璃相分子团结构与其断健程度(DBB)间受一维延长的链状网络体(Ch)的含量正向控制及三维扩展的纯架状网络体(Ne~*)的含量负向控制,一元回归线性方程、相关系数R、拟合度F,分别是: 经研究,其中的黑曜岩可能是岩浆喷发间歇后的另一次爆溢产物。     

不同腐蚀体系中低合金钢锈层的拉曼光谱研究

利用激光拉曼光谱法研究了舰船用镍铬系低合金钢在天然海水以及分别添加双氧水、高氯酸钾和过硫酸钠的NaCl（3.5％）溶液等4种体系中浸泡后腐蚀锈层的物相组成。结果表明：在含双氧水体系和天然海水体系中,钢样的内外锈层物相主要是α-Fe2O3、γ-FeOOH和Fe3O4。高氯酸钾和过硫酸钠腐蚀体系,其腐蚀锈层的外锈层除了含有α-Fe2O3和γ-FeOOH外还出现了γ-Fe2O3,内锈层只含有α-Fe2O3和γ-FeOOH,未发现Fe3O4。说明镍铬系低合金钢在含双氧水体系和天然海水体系中的腐蚀锈层物相组成差异最小。     

溶解无机碳的拉曼光谱定量分析可行性研究

海水溶解无机碳(DIC)的平均浓度约为2.05mmol/L,其中HCO3-占93%, CO32-为6%,CO2和H2CO3共1%.HCO3-的拉曼散射活性太弱,而其他成分的浓度又过低,使得海水中DIC组分不能产生明显的拉曼散射强度,目前还未见有关溶解无机碳拉曼光谱定量分析的报道.为突破这一局限,本研究探索了一种碱化辅助的拉曼定量分析方法,以海水DIC中拉曼活性最低、占比例最大的HCO3-为研究对象进行了可行性实验研究.通过碱化处理(100mL样品中添加NaOH试剂15mg)将HCO3-转化为拉曼活性更强的CO32-,有效提高了拉曼光谱系统对HCO3-的检出限(<3mmol/L).定量分析使用内标定法,选取水在~1635cm-1附近的O—H弯曲振动谱带作为标定物.实验结果显示,该方法对与海水中浓度相当的低浓度HCO3-溶液的定量分析具有良好的精度(相对误差<6.5%).     

拉曼光谱及其理论模拟在砷吸附过程中的应用

由于全球砷污染问题日益严重,迫切需要开发新型砷污染物形态及浓度的快速检测分析方法。拉曼光谱是一种强大的材料表征及分析工具,表面增强拉曼光谱(SERS)技术已应用在砷污染物吸附形态和络合结构分析等方面。文章综述了近年利用拉曼光谱对水介质中无机砷和有机胂定性及定量的相关研究,讨论了SERS基底的类型、砷的拉伸模式、拉曼光谱峰位移等相关因素,提出了拉曼光谱在砷环境分析中的发展趋势。当以纳米银为SERS基底,As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的As-O拉曼位移差较大(～60 cm^-1),能够分别测定地下水样中的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)污染物。而且,可以通过有机砷污染物特定化学键拉曼位移来识别砷污染物种类。砷污染物浓度与拉曼光谱强度呈线性相关,因此可通过测定拉曼光谱对无机和有机砷污染物进行定量分析。通过密度泛函理论进行分子建模,可以预测无机和有机砷污染物特定化学键拉曼位移。研究结果可以为拉曼光谱在砷吸附过程中的应用提供重要参考。     

基于拉曼光谱的铅致肝细胞生物分子变化研究

利用拉曼光谱技术采集不同铅离子暴露时间(0.5,1.5,3,6,12,24h)、暴露浓度(0.05,0.1,0.5,1,5mg/L)下HepG2细胞的光谱数据,欲探究在不同铅暴露条件下肝细胞的分子变化及其相关机制.研究结果发现,在不同条件下各组细胞的光谱形态基本相同,但部分特征峰的吸光度强度存在差异.经多元统计分析发现,除6h外,同一暴露时间下不同暴露浓度细胞的光谱数据在LD1上均存在离散趋势,并在暴露24h时最明显.细胞内蛋白质、脂质、核酸、类胡萝卜素、碳水化合物等生物分子的特征峰表现出明显差异,但不同类型生物分子发生显著变化的时间并不相同.由此可见铅暴露可损伤肝细胞蛋白质、脂质、核酸、类胡萝卜素的结构并影响其正常功能,这种毒性效应呈剂量-效应关系,且随暴露时间的增加而增加.本研究说明拉曼光谱可以实现铅对肝细胞生物分子变化的相关检测,这不仅为之后的细胞毒理研究提供了新的思路,同时也为环境污染物的安全评价提供了理论依据.     

光谱表征评价2种不同预处理工程对DOM去除特征

为探究不同类型微污染水源预处理工程对水中溶解性有机物的去除特征,采用光谱表征结合多元统计方法,对盐龙湖预处理工程和通榆河预处理工程夏季各处理单元进出水水质进行研究。结果表明:夏季蟒蛇河及通榆河原水DO含量低于Ⅲ类水标准,蟒蛇河原水中a(254)较高,而通榆河原水中COD_Mn、BOD₅较高。盐龙湖预处理工程与通榆河预处理工程对COD_Mn、BOD₅、a(254)的去除率分别为4.19%、37.50%、1.55%和10.31%、23.49%、24.88%;从分子结构来看,盐龙湖预处理工程的预处理单元与通榆河预处理工程的高密度沉淀单元对DOM的改变最为明显,使DOM的浓度下降、分子量变小、苯环C的聚合程度增加。差异性分析表明:S_R与E₄₆₅/E₆₆₅、A₂/A₁、A₃/A₁呈显著正相关,a(355)与E₂₅₀/E₃₆₅呈显著负相关。该研究结果可为微污染水源预处理工程的优化运行及保障城市饮用水安全提供数据参考。     

重水标记-单细胞拉曼光谱表征反硝化菌代谢活性与电子传递

细菌内部电子传递快慢及其代谢水平是其外在活性的决定因素之一.然而,目前对于细菌活性、电子传递及代谢水平三者之间的关系鲜有报道.本研究针对氮循环的经典过程—反硝化过程,以施氏假单胞菌为模式反硝化菌,系统探究了不同电子供体条件(不同C/N比)下电子传递对反硝化脱氮效率的影响,并通过重水标记(DIP)-拉曼光谱在单细胞水平上分析了代谢活性与电子传递、脱氮相关因素的潜在联系.结果表明,在反硝化前期(0～9 h),NADH脱氢酶活力均处于较高水平,导致电子传递系统活性(ETSA)迅速升高,加速了反硝化脱氮效率,NADH脱氢酶平均活力相对于C/N为5时分别增加50.97%(C/N=10)和83.40%(C/N=20),同时NADH/NAD+比率分别增加43.98%(C/N=10)和65.27%(C/N=20).在反硝化后期(9～24 h),碳源的消耗降低了ETSA,导致脱氮活性降低.同时,在反硝化过程中,C—D键的拉曼特征峰变化表明微生物代谢活性与NO₃^--N还原量呈负向的线性关系,揭示了反硝化菌代谢和脱氮活动的不同步性.     

不同预处理方法促进剩余污泥发酵制氢研究进展

综述了剩余污泥发酵制氢的底物预处理方法,主要包括物理法（热水解法、微波法、超声波法、冻融法）;化学法（酸碱预处理、臭氧氧化法）;生物法（生物强化技术、生物酶法）,分析比较了不同预处理方法的剩余污泥发酵制氢体系的氢气含量及产率,污泥处理后溶解性化学需氧量、挥发性脂肪酸含量的变化和工程应用的优缺点,并指出目前研究存在的一些不足和对未来应用前景的展望,以期为剩余污泥发酵制氢预处理方法的研究与应用提供依据.     

生活垃圾填埋短期好氧预处理工艺优化研究

以模拟有机生活垃圾为底物,通过实验研究了通风和温度协同控制作用下,填埋短期好氧预处理过程垃圾VS、含水率和有机组分的代谢情况.结果表明,好氧预处理过程VS降解主要发生在反应前期(0~6d),占实验全过程降解量的68%~85%;同时垃圾含水量的15%~26%以渗滤液和气体的形式被去除,并且延长通风时间能够增加后者所占比例.反应前期堆体自发升温到高温状态(50~55℃)比控制堆体温度维持在中温状态(42~47℃)更利于碳水化合物的代谢,但对粗蛋白降解的影响不明显.而在中温状态下粗脂肪和木质纤维素的降解率更高.继续延长预处理时间至14d,不同通风和温度的组合对VS和水分总体去除差距不大.控制填埋好氧预处理周期在6d并尽量维持堆体温度在50~55℃,成本-效益较高.     

基于表面增强拉曼光谱技术的饮用水中痕量恩诺沙星和环丙沙星快速检测

近年来,抗生素的滥用引发抗生素抗性基因在环境中的传播和扩散,对生态系统与人类健康构成潜在威胁,特别是饮用水中抗生素污染事件的相关报道引发社会极大关注.因此,如何实现应急公共卫生事件中的痕量抗生素快检成为研究热点.基于表面增强拉曼光谱（SERS）技术,并结合磁性固相萃取（MSPE）样品前处理方法,构建了饮用水水样中ng ·L^-1水平喹诺酮类抗生素的快速检测方法.借助于磁性氧化石墨烯复合纳米材料（Fe₃ O₄@SiO₂-GO）的高吸附容量所提供的高富集能力,成功实现了饮用水中1.0 ng ·L^-1恩诺沙星（ENR）和5.0 ng ·L^-1环丙沙星（CIP）的加标检出,回收率在77.5%~91.5%之间,满足当前饮用水水质检测的要求.对于有机基质复杂的湖水等环境水样,萃取材料的选择性尚有待于进一步提升.     

污水厂深度处理过程中有机物三维荧光光谱的平行因子分析研究

基于三维荧光光谱考察了污水厂深度处理过程中溶解性有机物(DOM)的荧光组分特征,结合平行因子分析(PARAFAC)解析出3个荧光组分,包括2个腐殖质类物质(C1、C3)和1个色氨酸类蛋白物质(C2).臭氧工艺对组分C1、C2、C3去除率分别为69.1%、71.5%和66.5%,表明臭氧对DOM有较好去除效果.三维荧光光谱结合PARAFAC分析能够较好反映水中DOM的去除情况,有利于污水处理效果的定性分析、定量评价,易于实时在线监测.     

膜分离稀土废水预处理中钙镁去除的研究进展

稀土废水成分复杂,硬度高,利用膜法处理时,进膜之前必须进行预处理.介绍了降低稀土废水硬度传统的和新型的方法.经过分析得出,根据具体水质情况,选择适当的互补处理方法,稀土废水完全可达到膜分离装置进水水质要求.     

强还原处理和生物炭对设施蔬菜土壤DOM数量和光谱特征的影响

土壤强还原处理(Reductive Soil Disinfestation,RSD)可以有效地修复设施蔬菜土壤的连作障碍,但实施过程中亦会引起可溶性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)数量和质量的变化.本研究通过培养实验,设置未修复对照(CK)、RSD修复(RSD)、生物炭修复(BC)及R...