基于连续小波变换、SHAP和XGBoost的土壤有机质含量高光谱反演

针对土壤有机质含量高光谱反演中存在的光谱有效信号薄弱和光谱信息冗余问题,提出结合连续小波变换、SHAP和XGBoost的土壤有机质含量高光谱反演框架.以北京市延庆区和房山区永久基本农田土壤为研究对象,首先,基于连续小波变换处理的土壤光谱反射率数据构建初始XGBoost模型;然后,利用SHAP方法分析模型中各波段的贡献度以筛选特征波段;最后,基于特征波段重新构建和优化XGBoost模型,实现土壤有机质含量高光谱反演.发现连续小波变换尺度为25时,利用SHAP方法选取的40个特征波段构建的XGBoost模型准确性最高,有机质含量反演值和实测值之间的R²为0.80,RMSE为3.60g·kg^-1;随着连续小波变换尺度的增大,R2呈现先升高后降低的趋势,25尺度下的R2比21尺度的高0.37;SHAP方法选取的特征波段比Pearson相关分析法少682个,RMSE低0.69 g·kg^-1;XGBoost模型的R2分别比随机森林和支持向量机模型高4%和8%.验证了结合连续小波变换、SHAP和XGBoost在土壤有机质含量高光谱反演...     

不同类型堆肥中腐殖酸与富里酸的光谱特性和分子量分布

以中药渣(HR)、小麦秸秆(WS)和稻壳(RH)为辅料工业化生产的鸡粪堆肥中的腐殖酸(HA)和富里酸(FA)为研究对象,系统对比分析了不同类型堆肥腐殖质(HSs)的光谱特性和分子量分布。结果表明,3类堆肥中HA的芳香性均高于FA,HR和RH堆肥中HA和FA的芳香化程度均高于WS堆肥。三维荧光区域体积积分结果显示,HA的类腐殖质含量(Ⅲ+Ⅴ,86%～91%)高于FA(56%～64%),而FA的类蛋白物质(Ⅰ+Ⅱ,28%～37%)远高于HA(5%～9%),表明HA具有更高的腐殖化程度和分子量特征;其次,RH和WS堆肥中FA分别含有更多的类富里酸和类腐殖酸,而HR堆肥中FA的类络氨酸组分更多。傅里叶红外光谱分析发现,FA比HA含有更多的酰胺和羧酸,其中HR、WS和RH堆肥中FA分别富含芳香族羧酸、酰胺和多糖结构。元素分析结果显示,与FA相比,堆肥HA具有较高的C/N比和较低的O/C比,表明HA具有更多的不饱和结构,而FA具有更多的含氧官能团。添加不同辅料的堆肥中,WS堆肥HSs的脂肪化程度最高。高效体积排阻色谱结果显示,HA比FA具有更宽的高分子量分布(>2×10⁴     

蘑菇渣和稻秸堆肥中DOM与Cu2+的络合机制

堆肥中溶解性有机质(DOM)对重金属具有显著的络合作用,影响其在环境中的迁移和转化。研究采用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)结合二维相关光谱(2DCOS)分析方法,系统解析蘑菇渣堆肥(MRC)及水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM与Cu²⁺的络合机制。EEM-PARAFAC结果表明,MRC-DOM和RSC-DOM主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类蛋白质(C3)组成,各组分分别占MRC-DOM总荧光强度的43%、32%和25%,占RSC-DOM的39%、29%和32%。2种堆肥DOM与Cu²⁺作用过程中,3类组分荧光强度均呈不断降低趋势,表明它们均与Cu²⁺发生了显著的络合作用。2种堆肥中不同荧光组分(C1～C3)与Cu²⁺的有效猝灭常数(lg K)在4.54～4.76之间,均表现为C3>C1>C2,表明类蛋白组分(C3)与Cu²⁺结合能力最强,其次为类腐殖酸(C1),类富里酸(C2)最低。2DCOS结果显示,堆肥DOM中类蛋白荧光组分与Cu^...     

巢湖湖滨带不同土地类型土壤DOM光谱研究

以巢湖北部湖滨带为研究区域,采集潮间带、植物湿地、林地和田地4种类型土地0～20cm表层土壤,利用紫外吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子法探讨不同土地类型土壤溶解性有机质(DOM)光谱特征。结果表明巢湖北部湖滨带4种土地类型土壤溶解性有机碳(DOC)与有色溶解性有机质(CDOM)、荧光溶解性有机质(FDOM)具有显著正相关关系(P<0.05),CDOM和FDOM也呈显著正相关关系(P<0.05);相较于其他3种类型土壤,植物湿地土壤DOC、CDOM和FDOM含量均为最高。紫外吸收光谱参数共同表明林地和田地土壤DOM分子量相对较大、疏水组分较高、芳香化程度较强。4种类型土壤光谱斜率比值(S_R)均小于0.70,荧光指数(FI)在1.40～1.90之间,表明土壤腐殖化程度较好,DOM具有内源与外源双重特征,以外源为主。植物湿地土壤自生源指数(BIX)和Fn(280)高于其他3种类型土地,且腐殖化指数(HIX)最低,表明自生源和类蛋白的组分高于其他3种土地类型,腐殖化程度最低。4种类型土地土壤DOM由类富里酸(Ex/Em=245, 320/420 nm)、类色...     

胶州湾赤潮暴发水体中溶解有机物质荧光特征

利用荧光激发-发射矩阵光谱(Excitation-Emission Matrix Spectroscopy,EEMS)技术研究了胶州湾2004-02赤潮暴发期间水体中溶解有机物类蛋白和类腐殖质荧光特性,探讨了各种荧光性质与浮游植物增殖、溶解有机碳、盐度、溶解氧和pH的关系,并对切向超滤前后类蛋白和类腐殖质荧光的变化进行了初步评估.结果表明,赤潮过程中溶解有机物类蛋白荧光较强而类腐殖质荧光较弱,并且高和低激发波长类蛋白荧光同源;类蛋白和类腐殖质荧光强度与叶绿素a的对应关系与浮游植物的增殖阶段有关,但整体趋势上却是随着浮游植物量的增大而增强,并且浮游植物量越大,新生成的有机物质占的比例也越大;类蛋白荧光以及类蛋白和类腐殖质荧光强度之比与溶解有机碳具有较好的正相关性,表明赤潮过程中溶解有机物主要由新生成的物质组成;盐度、溶解氧和pH对类蛋白和类腐殖质荧光的影响很小;切向超滤前后类蛋白和类腐殖质荧光峰的位置基本一致,切向超滤前后荧光平衡差于溶解有机碳平衡,在切向超滤的评价上,荧光只能作为溶解有机碳平衡的一个补充.     

外源一氧化氮对亚心形扁藻的生长效应及光谱研究

对海洋绿藻亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)分别进行了不同一氧化氮(NO)浓度和光照强度的培养实验,并进行了叶绿素a和类胡萝卜素含量测定,及室温吸收光谱和荧光光谱测定.结果表明,不同NO浓度、不同加入方式对亚心形扁藻生长有明显不同的促进或抑制作用,NO对亚心形扁藻生长的影响存在阈值.不同浓度NO在不同光照下对微藻生长的作用是一致的,外源NO可以弥补弱光照对藻生长的限制.NO对亚心形扁藻光合色素含量的影响和对藻密度的影响是一致的.NO对藻细胞中叶绿素复合蛋白组成没有显著影响,但对色素含量及其相对组成会产生一系列影响.NO能使藻细胞激发能的传递效率提高,从而提高光合作用速率,表现为细胞生长加快,藻细胞生物量增加.     

非金属材料的氙灯曝露试验概述

氙灯曝露试验是非金属材料的耐候性和耐光性测试的主要方法之一,本文着重介绍了氙灯曝露试验的原理、试验条件在当前的氙灯曝露试验设备上的物理实现、主要的氙灯试验标准以及氙灯曝露试验应考虑的因素.     

典型降雨过程中河流饮用水源地水质高频监测研究

降雨径流会造成流域和城市点面源污染物快速输入河道,显著影响河流水质变化。因此阐明降雨对河流饮用水源地水质快速变化的影响规律,对明晰地表水环境动态变化特征以及加强河流污染防治与饮用水源地保护具有重要意义。然而,目前地表水质监测难以实现高频连续观测,很难捕捉强降水事件对河流水质的冲击。利用监测频率为1 min的陆基高光谱多参数水质近感监测仪,精准刻画了典型降雨过程中重要河流饮用水源地章水的水质快速动态变化过程。2021年11月6日、7日、8日分别经历了3次典型的降雨过程。6日的初期大雨过程中,总悬浮物、总氮、氨氮和总磷分别由5.05、0.86、0.27、0.08mg·L^-1快速增至62.78、3.40、1.04、0.23 mg·L^-1。在强降雨初期逐时累积降雨量与总悬浮物(r=0.93,P<0.01)、总氮(r=0.92,P<0.05)、氨氮(r=0.92,P<0.01)、总磷(r=0.92,P<0.01)存在显著正相关,而在中后期总氮、氨氮浓度有所降低而总悬浮物和总磷浓度仍维持较高水平。降雨引起的流域面源污染、城市点面源...     

萃取－同步荧光光谱法测定大气飘尘中苯并(a)芘

提出用浓Ｈ２ＳＯ４从大气飘尘样品的环己烷提取液中一次萃取后,用同步荧光光谱测定苯并（ａ）芘的方法,选用△λ为２０ｎｍ时可获最佳效果,用浓硫酸萃取的时间仅１ｍｉｎ,苯并（ａ）芘在浓硫酸相中１ｈ内稳定,样品加标的回收率为８５％,其它多环芳烃化合物在５３０－６００ｎｍ的测定波长范围不干扰苯并（ａ）芘的测定,用乙酰化滤纸层析－荧光分光光度的统一方法作为对比对实际样品进行了测定,结果与后者的偏差在±１５％以     

伯胺N1923萃淋树脂吸萃汞(Ⅱ)机理的研究

研究伯胺Ｎ１９７３萃淋树脂在萃取剂Ｎ１９２３成盐和不成盐时不吸吸附汞的反应机理,通过等摩尔系列法、斜率法、饱和容量法等确定吸萃物在成盐和非成盐时的组成分别为：（ＲＮＨ３）２ＨｇＣｌ４和（ＲＮＨ）２ＨｇＣｌ２。并通过红外光谱和核磁共振光谱分析吸萃过程中的不同机理,成盐时为离子交换机理,非成盐时为配位机理。