基于联产工艺的橙皮精油气相色谱-质谱指纹图谱的构建及成分分析

目的构建果胶精油联产工艺获得的橙皮精油的指纹图谱,并进行成分分析。方法通过气相色谱-质谱法采集20批次橙皮精油样品的总离子流图(total ions current,TIC),运用“中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)”寻找共有峰并建立对照指纹图谱,采用美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)谱库检索结合保留指数技术对共有峰进行成分鉴定,运用SPSS 29.0软件对共有峰进行主成分分析。结果指纹图谱的精密度、重复性和稳定性等方法学考察符合要求,所有样品TIC图相似度均大于0.998,提炼出9个共有峰,经过质谱鉴定,在共有峰中,D-柠檬烯相对含量最高,占82.77%,其次为月桂烯、烩烯、右旋α-蒎烯等,依次占比8.79%、3.62%、3.27%;经主成分分析,前两个主成分因子的累积方差贡献率为67.4%,微量成分烩烯和3-蒈烯对主成分因子的贡献最大。结论对由果胶精油联产工艺获得的橙皮精油建立了气相色谱-质谱指纹图谱,探明其共性化合物成分及影响力,为其质量控制提供了科学依据。

考虑近断层强震影响的铁路站房结构地震易损性分析

由于铁路选线限制,部分铁路站房修建在高烈度区,且靠近地震断层。为保障铁路站房结构的抗震安全,以某站房结构为研究对象,分析考虑近断层强震影响的站房结构地震易损性。首先,分别采用近断层抗震设计谱和规范抗震设计谱对铁路站房结构进行抗震设计,建立相应的站房结构数值模型,并对模型进行验证;然后,选取24组近断层脉冲型地震动,分析铁路站房的地震响应,并分别定义站房结构中混凝土框架、钢屋架和砌体填充墙的损伤指标;最后,对2种设计谱设计的铁路站房局部及整体地震易损性进行评估。结果表明:在8度罕遇地震作用下,考虑近断层强震影响的站房结构相较于不考虑的,其混凝土框架和砌体填充墙出现毁坏的超越概率分别下降58.26%和19.82%,整体结构出现毁坏的超越概率上下界分别下降17.27%和19.83%;考虑近断层强震影响的抗震设计能够降低站房结构发生损伤的概率,提高其抗震性能;考虑近断层强震影响的站房结构损伤概率由大到小依次为砌体填充墙、混凝土框架、钢屋架。基于此,地震断层附近的铁路站房结构抗震设计应考虑近断层强震的影响,并加强砌体填充墙的抗震构造措施。

基于实测光谱和国产高分五号高光谱卫星的铁尾矿表层含水率遥感反演方法研究

尾矿库作为高势能的人造泥石流危险源,在尾砂含水量过高时有溃坝风险,低含水量状态下产生扬尘则会危害周围环境。尾砂含水量实时、动态监测对于尾矿库安全状况及矿区环境保护具有重要意义。相比传统采样化验手段,高光谱遥感拥有观测面积大、数据实时易获取、光谱信息丰富的特点,为快速、高精度尾矿水分监测提供了手段。以鞍山-本溪铁矿群中的高硅型铁尾矿为研究区,实地采集尾砂样品77个,利用可见光-近红外(350~2500 nm)光谱仪获取其光谱数据,分析不同含水率尾砂光谱特征及机理;引入竞争性自适应加权重采样法(CARS)筛选水分敏感波段,并基于敏感波段建立三维波段光谱指数(TBI),结合随机森林(RF)、粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)及卷积神经网络(CNN)算法建立尾砂水分反演模型,以国产高分五号高光谱卫星为数据源进行模型应用,获取尾矿库表层含水时空分布特征。结果表明:(1)尾砂光谱反射率随含水率升高明显下降,在1455和1930 nm处出现O—H吸收特征,吸收深度随含水率减小而逐渐减小;(2)基于CARS方法能够对高光谱数据(305波段)有效降维,筛选出18个水分敏感波段,进一步利用敏感波段构建不同形式的尾砂含水率TBI指数集,其中三维差值指数TBI5=(R1097.47-R1990.67)-(R1990.67-R437.39),与水分含量相关性最高,达到0.84;(3)对比RF,PSO-ELM及CNN方法以及不同形式的输入数据,基于尾砂含水率TBI指数联合反射率数据集作为输入数据进行CNN建模,室内光谱模型达到验证精度R2=0.92,相对分析误差RPD=3.43,基于该模型利用高分五号卫星数据反演可获取研究区尾砂含水率空间分布结果,实地验证R2达到0.79,相对分析误差RPD=2.20,获得较好的预测效果。可为基于高光谱技术的铁尾矿水分含量大面积实时快速监测提供参考。

小麦叶面积指数与冠层反射光谱的定量关系

在分析不同氮素水平下小麦叶面积指数（I棚）和冠层光谱反射率随生育期变化模式的基础上，确立了LAI与冠层光谱反射率及光谱参数的相关关系，提出了小麦LAI的敏感光谱参数及预测方程．结果表明，小麦LAI和近红外短波段（760—1220nm）反射率都随施氮量的增加呈上升趋势，可见光波段反射率则相反；从拔节期到成熟期，LAI和近红外短波段反射率均表现为先上升后下降的趋势，而可见光波段（460—710nm）反射率随生育期的推进先降低后升高，以孕穗期反射率最低，近红外长波段区域（1480-1650nm）反射率的变化与可见光部分相同．LAI与可见光波段反射率呈负相关，与近红外短波段反射率呈极显著正相关，其中以810nm相关性最好．可以选择RVI（810，510）和DVI（810，560）作为反演小麦LAI的光谱参数．另外，在证明垂直植被指数PVI和转换型土壤调整指数TSAVI对LAI预测能力的同时，发现利用RVI（810，510）、DVI（810，560）和PVI3个植被指数共同推算小麦LAI的准确度更高．

基于地面高光谱数据的东亚飞蝗危害程度监测

20世纪80年代以来东亚飞蝗在中国再度猖獗,及时、准确地监测东亚飞蝗的危害程度,对于东亚飞蝗的有效防治有重要意义。本研究以河北省黄骅市为研究区,利用地面高光谱数据,分析和比较了正常生长芦苇和受蝗虫危害芦苇的冠层反射光谱和高光谱特征参数的差异,并建立了高光谱特征参数与芦苇叶面积指数(LAI)的关系模型。结果表明,其中的虫害光谱指数(DSI)最适用于反映研究区芦苇受蝗虫危害的程度。在此基础上,利用DSI对研究区蝗虫的危害程度进行了划分,即:DSI>62.856未受危害;41.254≤DSI≤59.496轻度危害;DSI<41.254严重危害。

小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱指数的定量关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据,研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型,近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好,因此可用760、810、870、950和1 100 nm反射率的平均值与660nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测,但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础,研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种,叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI(1 220,710)和红边位置均有密切的定量关系,决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种,均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化,对于低蛋白类型品种,采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。

小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征的关系

以宁麦9号(低蛋白质含量)、淮麦20(中蛋白质含量)和豫麦34(高蛋白质含量)为试材,设0～300kghm-2不同施氮水平,经2003—2004年和2004—2005年田间试验,对小麦顶部4张叶片叶绿素荧光参数和反射光谱特征的变化规律及其相互关系进行了分析。结果表明,小麦叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo随施氮水平提高呈上升趋势,同时叶片光谱反射率在不同施氮水平、叶位和生育期均有明显差异。小麦植株顶1叶和顶2叶反射光谱在可见光区(520～680nm)和近红外区(750～850nm)与叶绿素荧光参数稳定相关。顶端2张叶片的植被指数DVI(750,550)、DVI(735,690)和TVI(750,670,550)与荧光参数Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、Fs、F′m、F′o、F′v、F′v/F′m的相关性均较好,其中DVI(750,550)的相关性最好,且回归系数在不同品种和不同生育期之间没有显著差异。表明利用小麦叶片反射光谱监测其叶绿素荧光参数是可行的。

小麦冠层反射光谱与植株水分状况的关系

研究了不同土壤水、氮条件下小麦冠层光谱反射特征与叶片和植株水分状况的相关性 .结果表明 ,在小麦主要生育期 ,冠层叶片含水率与 4 6 0～ 5 10、6 10～ 6 80和 14 80～ 15 0 0nm波段范围内的光谱反射率有较高的相关性 ,植株含水率与 810～ 870nm波段范围内的光谱反射率密切相关 .在整个生长期内 ,小麦冠层叶片含水率与 4 6 0～ 15 0 0nm波段范围内的光谱反射率均有良好相关性 ,植株含水率与 5 6 0～ 14 80nm波段范围内光谱反射率的相关性均达到极显著水平 .冠层叶片 (CL)、上层叶 (UL)和下层叶片(LL)含水率与光谱指数的相关程度为CL >LL >UL .冠层叶片和植株含水率与比值指 (R(6 10 ,5 6 0 ) )和光谱指数 (R (6 10 ,5 6 0 ) /ND (810 ,6 10 ) )呈极显著线性负相关 ,与归一化指数 ((R810 -R610 ) / (R810 +R610 ) )呈极显著线性正相关 .其中 ,用光谱指数 (R(6 10 ,5 6 0 ) /ND(810 ,6 10 ) )监测不同生育期小麦冠层叶片和植株含水率的效果最好 .

基于水稻冠层光谱特征构建粳型水稻籽粒蛋白质含量预测模型

水稻籽粒蛋白质含量是评价稻米品质的主要指标之一。本文以不同施氮水平下的4年田间试验为基础,系统分析了水稻成熟籽粒蛋白质含量与不同时期冠层反射光谱的相关性。结果显示,籽粒蛋白质含量与可见光波段(460～710nm)反射率呈负相关,与近红外波段(760～1220nm)反射率呈正相关,其中孕穗期冠层单波段反射率与成熟籽粒蛋白质含量的相关性最高,在16个波段中以760nm波段反射率与籽粒蛋白质含量的拟合效果最好,复相关系数达0.795。进一步分析比值植被指数、差值植被指数、归一化植被指数和红边参数等光谱参数与成熟籽粒蛋白质含量的相关性,运用线性逐步回归分析方法对相关拟合较好的16个参数进行筛选,建立了水稻成熟籽粒蛋白质含量(GPC)监测模型,GPC=-0.15×DVI(1500,950)+3.00。利用不同年份不同品种及不同施氮水平下的观测数据对模型进行检验,预测值和实测值的精确度为0.56～0.86,准确度为0.85～1.18,根均方差(RMSE)为3.51%～19.91%,表明模型预测值与实测值之间符合度较高,对水稻成熟籽粒蛋白质含量具有较好的预测性。

水稻冠层反射光谱特征与籽粒品质指标的相关性研究

系统分析了水稻籽粒加工品质、外观品质、营养品质等与水稻冠层反射光谱特征之间的相关性。结果表明 ,成熟期冠层反射光谱指数与水稻籽粒加工品质呈显著负相关 ,尤其是 16 5 0nm和 6 6 0nm的比值和归一化组合 ,决定系数高达 0 .8以上。籽粒的外观品质与冠层光谱特征之间的关系不明显。籽粒蛋白质含量则与大多数生育时期的冠层光谱比值指数和归一化指数呈极显著相关 ,相关系数多在 0 .80以上 ;而淀粉含量与灌浆盛期的 710nm和 6 6 0nm的比值和归一化组合相关性最好。说明通过遥感手段来预测水稻籽粒的加工品质和营养品质指标是可行的。

白芍紫外指纹图谱共有峰率和变异峰率双指标序列分析

采用共有峰率和变异峰率双指标序列分析法对不同产地、不同采集年份的白芍样品及相近植物赤芍、丹皮样品进行了定量评价。白芍等紫外指纹图谱双指标序列分析结果显示,相近产地的3份白芍B2,B3,B4具有最相近关系,它们之间共有峰率大于70%,变异峰率都小于33.33%。而不同产地的白芍之间存在着较明显的差异,B1,B5与B2,B3,B4之间的共有峰率小于60%,与B6的共有峰率小于57%。同一产地不同年份的白芍B1,B5之间存在着较大的差异,它们之间的共有峰率仅为44.4%,变异峰率高达100%。该法可以对至少2个样品进行定量评价,克服了多种中药鉴别方法只能进行真伪鉴别、产地鉴别的局限性,为中药质量的准确定量评价提供了一种新方法。

甘草氯仿提取物红外指纹图谱双指标序列分析法

目的 :建立一种符合甘草自身特点的红外指纹图谱分析方法。方法 :利用 2个指标 :共有峰率 ,变异峰率 ,分别以各甘草样品的红外指纹图谱为标准 ,计算其他样品相对于该标准样品的共有峰率和变异峰率 ,并按照共有峰率的大小建立不同的序列。结果与结论 :利用共有峰率和变异峰率双指标序列分析法可以对 2个或多个不同品种、不同产地甘草样品进行方便可靠的鉴别。

水稻叶片气孔导度与冠层反射光谱的定量关系分析

研究了不同土壤水氮条件下水稻(Oryza sativa)叶片气孔导度与冠层光谱反射特征的量化关系。结果表明,不同水分处理下,水稻不同叶位气孔导度变化趋势为:GsL1>GsL2>GsL3>GsL4。高于W3水分条件下,高氮处理的叶片气孔导度高于低氮处理,而低于W3水分条件下,高低氮处理条件下叶片气孔导度差异不显著。发现比值指数R(1650,760)与不同叶位叶片及不同层次叶片气孔导度的相关性大小为:GsL1>GsL12>GsL123>GsL1234>GsL2>GsL3>GsL4(水稻顶部自上而下第一、二、三、四叶以及自上而下顶部2张、3张、4张叶片的气孔导度值分别表示为:GsL1、GsL2、GsL3、GsL4、GsL12、GsL123和GsL1234),而顶1叶气孔导度与叶面积指数的乘积(冠层叶片气孔导度)同比值指数R(1650,760)相关程度更高。R(1650,760)与顶1叶和冠层叶片气孔导度之间皆呈极显著的幂函数负相关。利用不同年份的不同水稻试验对两者的监测模型进行了检验,模型的检验误差RMSE分别为0.05和0.24,表明比值指数R(1650,760)可以较好地监测不同水氮条件下水稻叶片的气孔开闭特征。

水稻冠层与土壤高光谱反演土壤重金属对比研究

针对土壤高光谱与水稻冠层高光谱反演多种土壤重金属含量精度差异较大的问题,探讨2种光谱反演土壤重金属适应性。通过对水稻冠层光谱与其土壤光谱的光谱指标变换,进行对比分析,在此基础上研究多元逐步回归、偏最小二乘回归在不同光谱指标下反演土壤重金属(Fe、Zn、Cu、Pb、Cd)的含量。结果表明,红光、近红外波段为土壤重金属含量敏感波段;水稻冠层波谱反演Fe、Zn、Pb、Cd含量的精度高于土壤波谱的反演精度;土壤波谱反演Cu含量的精度高于水稻冠层波谱反演精度。

丁基羟基茴香醚的太赫兹时域光谱检测与分析

利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术对食品添加剂丁基羟基茴香醚（BHA）及其与聚乙烯不同配比的混合物进行了检测，获得了其在0．2-2．6THz波段的吸收谱和折射率谱。实验结果表明：此波段内该样品有3个明显的吸收峰，分别位于0．64、1．14、1．81THz，该指纹谱可用于THz波段该物质的检测与识别。对BHA混合物的太赫兹光谱进行了最小二乘法分析，结果表明太赫兹吸收系数与BHA质量分数的相关系数大于0．98。用密度泛函理论对单分子丁基羟基茴香醚进行了数值计算，表明太赫兹吸收峰与分子构型和分子内部运动有关。

基于多光谱视觉传感技术的油菜氮含量诊断方法研究

实时、便捷、可靠的作物营养诊断方法是进行科学的作物施肥管理的基础,也是精确农业的关键技术之一。文章提出利用光谱技术分析不同养分水平的油菜在生长过程中的光谱反射特征,用包含绿、红和近红外三波段通道的电荷耦合器件(CCD)成像技术对植物叶面氮素营养进行非破坏性检测方法,目的是建立能准确反映植物营养状况的检测模型,实时过滤掉土壤噪声和气候条件等环境干扰,实现对植物营养成分进行快速、准确、非破坏性检测。通过试验建立了叶绿素仪数值和全氮含量在油菜中的数学关系模型,结果显示,利用绿、红和近红外三通道图像灰度和反射率关系的经验线性标定模型分析得到的油菜植被指数与叶绿素仪数值间的线性相关系数r可以达到0.927。

不同组分比例的高光谱混合象元反射光谱形态特征研究

实验条件下,利用地物多角度二向反射平台及ASD地物波谱仪获取了由清水与荷叶组成的高光谱混合象元反射光谱,通过选择反射光谱形态指标,分析了24组不同组分比例下高光谱混合象元反射光谱形态指标变化规律,并得到以下结论:选择的光谱形态指标之间存在着较大的相关性,按照0.05及以上置信水平和可决系数R2>0.5的条件对光谱形态指标进行剔除,确定了最能体现反射光谱特征的形态指标;不同波段范围内,各光谱形态指标随混合象元成分比例的变化规律有所差异;聚类分析结果表明,纯象元(清水)过渡到混合象元存在临界值,当混合象元组分比例小于此临界值时,主要体现纯象元反射光谱特征,大于临界值时才表现混合象元的反射光谱特征。

纤锌矿GaN薄膜光学性质的研究

在测试大量纤锌矿GaN外延薄膜透射光谱基础上,通过对有代表性的四个样品的透射光谱进行拟合,获取了GaN外延薄膜的光学常量并计算了薄膜厚度.结果表明：GaN外延薄膜的折射率差异较小,但在370～800 nm波长范围内消光系数差异很大,GaN薄膜的消光系数差异在一定程度上可用以评价外延薄膜的质量.

ASBR处理食品废水中DOM转化过程的荧光光谱

利用厌氧序批式反应器(ASBR)处理食品废水,结合三维荧光光谱技术考察不同反应时段废水中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和物质来源,并建立DOM特征峰荧光强度与氨氮浓度的关系.工艺运行结果表明:食品废水经过ASBR处理后,进水的COD从1100mg/L降至91mg/L,COD去除率达到91.73%,说明ASBR反应器可有效降解食品废水中的有机物质.三维荧光光谱显示,5种物质的特征荧光峰,即高激发波长色氨酸(峰A)、低激发波长色氨酸(峰B)、可见光区富里酸(峰C)、紫外光区富里酸(峰D)、类腐殖酸(峰E).随着厌氧生物处理的进行,峰A、峰B和峰C的荧光强度表现为先增加后减少的趋势;峰D荧光强度表现为微弱增加趋势;峰E荧光强度为先减少后增加趋势.荧光光谱指数FI、HIX、BIX表明,废水具有明显生物源特征.建立高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸特征峰荧光强度与色氨酸荧光强度之和与氨氮浓度在反应周期内的相关性,其相关系数分别为0.8136、0.9390、0.9153,说明可通过三维荧光光谱技术快速监测食品废水厌氧生物处理过程中的氨氮浓度.