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基于3DEEMs-PARAFAC的长荡湖溶解性有机物(DOM)来源及分布特征研究
1
作者 宦娟 郑永春 +4 位作者 徐宪根 张浩 袁佳龙 李鑫城 周立万 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期591-600,共10页
湖泊水质直接影响周边生态、人类健康和经济,而现代工业、城市化带来的压力使得湖泊面临着严峻挑战,需要深入了解变化、寻找污染源,并采取有效措施维护生态健康和人民生活水质安全。因此,基于三维荧光(3DEEMs)和平行因子(PARAFAC)方法,... 湖泊水质直接影响周边生态、人类健康和经济,而现代工业、城市化带来的压力使得湖泊面临着严峻挑战,需要深入了解变化、寻找污染源,并采取有效措施维护生态健康和人民生活水质安全。因此,基于三维荧光(3DEEMs)和平行因子(PARAFAC)方法,对2022年长荡湖及其周边面源的水质溶解性有机物(DOM)的荧光光谱进行分析,探讨了长荡湖DOM的荧光组分来源及时空分布,同时对比周边面源荧光与湖体荧光的相似性。结果表明,长荡湖水体的溶解有机质(DOM)荧光主要由两类荧光组分构成:类蛋白荧光组分(C1)和类腐殖质组分(C2、C3、C4)。这些组分与周边印染、生活排放以及水产养殖等源头的荧光组分相似度较高。长荡湖在不同水期各类荧光分布存在差异,特别是丰水期,荧光强度主要集中于下游出湖口。长荡湖荧光特征参数FI的值为(1.68~1.75),BIX的值在(0.92~0.93),HIX的值在(0.56~0.7),表明长荡湖DOM的增量以内源为主。综合分析显示,长荡湖的有机质主要来自水生动植物和藻类的腐解等内源增量。冗余分析结果表明,与湖体DOM相关性较大的环境因子主要包括Chl-a和COD。本研究不仅对解决当地生态环境问题具有积极作用,同时也为其他湖泊生态系统的研究提供了有价值的实践经验。 展开更多
关键词 长荡湖 三维荧光 平行因子分析 DOM时空分布 有机污染
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亚热带丘陵流域地表水可溶性有机质组分与来源变化特征
2
作者 扈晓碟 邓雅文 +4 位作者 王剑 肖海兵 闫峰陵 万立新 史志华 《生态学报》 北大核心 2025年第7期3421-3430,共10页
可溶性有机质(DOM)是水生生态系统中最大的活性碳库之一,对全球碳循环、水环境质量和水生食物网具有重要影响。为揭示不同水期流域DOM组分与来源的变化特征,以典型亚热带丘陵流域为研究对象,分别于枯水期、平水期和丰水期采集河流(干流... 可溶性有机质(DOM)是水生生态系统中最大的活性碳库之一,对全球碳循环、水环境质量和水生食物网具有重要影响。为揭示不同水期流域DOM组分与来源的变化特征,以典型亚热带丘陵流域为研究对象,分别于枯水期、平水期和丰水期采集河流(干流与一级支流、二级与三级支流)与小型水体的地表水样品,并结合DOM三维荧光光谱和平行因子分析,解析流域地表水DOM组成和来源。结果表明:(1)流域地表水可溶性有机碳浓度表现为枯水期>平水期>丰水期,而不同水体类型间表现为小型水体>干流与一级支流>二级与三级支流。(2)流域地表水DOM包括3个荧光组分,其中2个类腐殖质组分C1和C2,1个类蛋白质组分C3。在时间尺度上,类腐殖质组分C1和C2所占百分比表现为平水期>丰水期>枯水期,类蛋白质组分C3则表现为枯水期>丰水期>平水期;不同水体类型间,干流与一级支流、二级与三级支流组分C1和C2含量显著高于小型水体,而组分C3显著低于小型水体。(3)枯水期流域地表水可溶性有机质荧光指数(FI)的变化范围为2.16—3.04,显著高于平水期和丰水期,表明枯水期DOM大多来源于自生源物质。干流与一级支流、二级与三级支流的自生源指数(BIX)显著低于小型水体,而HIX显著高于小型水体,表明河流中输入的陆源DOM多于小型水体。研究结果可为流域水环境质量保护提供科学依据。 展开更多
关键词 可溶性有机质 组分解析 流域地表水 三维荧光光谱 平行因子分析
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穆棱河上游溶解性有机质的光谱特征及对水质的影响
3
作者 熊鑫佩 孟凡生 +4 位作者 王璐 张铃松 秦亚强 梁朱明 董鑫淼 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第2期119-127,共9页
为探究黑龙江省穆棱河上游溶解性有机质(DOM)分布特征和对水质的影响,该文通过野外调查和实验室分析,利用荧光参数和平行因子分析(PARAFAC-EEM)解析DOM的组成和来源,利用主成分分析和线性回归分析说明DOM对水质的影响。研究表明:穆棱河... 为探究黑龙江省穆棱河上游溶解性有机质(DOM)分布特征和对水质的影响,该文通过野外调查和实验室分析,利用荧光参数和平行因子分析(PARAFAC-EEM)解析DOM的组成和来源,利用主成分分析和线性回归分析说明DOM对水质的影响。研究表明:穆棱河上游化学需氧量(COD)、高锰酸盐指数、五日生化需氧量(BOD_(5))、溶解性有机碳(DOC)浓度平均为(36.00±14.00)、(14.58±5.68)、(2.45±0.75)、(45.32±36.67)mg/L,总体上,9月丰水期和11月平水期的污染物浓度较1月冰封期和6月平水期高。比吸收系数(SUVA_(254))、腐质化指数(HIX)、荧光指数(FI)、生物指数(BIX)表明,穆棱河上游水体DOM来源为陆源与自生源相结合,且自生源组分较少,腐质化程度和芳香碳含量较高。相较于冰封期,丰水期和秋季平水期在光化学和微生物共同作用下,自生源组分升高。PARAFAC-EEM共提取出3个组分,陆源类腐殖质占比均高于80%,且冰封期占比更高。11个荧光参数的主成分分析共提取出3个主成分,主成分与水质指标间回归方程的建立表明,穆棱河上游水体DOM对水质指标COD、高锰酸盐指数有较为显著的影响。 展开更多
关键词 DOM 荧光特征 平行因子分析 主成分分析 水质指标 穆棱河
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基于三维荧光光谱的黄河下游某城市溢流污染源解析
4
作者 张贵鹏 袁鹏 +3 位作者 刘佳驹 胡成 李亚峰 杨康达 《环境科学研究》 北大核心 2025年第11期2422-2430,共9页
为了揭示黄河流域溢流污染各个阶段的特征与污染物迁移规律,以黄河流域濮阳市华龙区马颊河沿岸某合流制排水分区为研究对象,系统开展地表径流及溢流污水污染指标的实时监测与分析,并采用平行因子分析法(PARAFAC)与荧光区域积分法(FRI)... 为了揭示黄河流域溢流污染各个阶段的特征与污染物迁移规律,以黄河流域濮阳市华龙区马颊河沿岸某合流制排水分区为研究对象,系统开展地表径流及溢流污水污染指标的实时监测与分析,并采用平行因子分析法(PARAFAC)与荧光区域积分法(FRI)对溢流污水中溶解有机物(DOM)的三维荧光光谱(Excitation Emission Matrix Spectra,EEMs)特征进行解析。结果表明:①地表径流和溢流污水污染指标浓度达到峰值的时间均滞后于降雨强度达到峰值的时间,这与地表径流的汇流时间以及污水在管道中的输送时间密切相关。②光谱特征分析显示,溢流污水中DOM主要由两类腐殖质类物质与类色氨酸组分构成,两类腐殖质类物质分别来源于管道沉积物和地表径流,类色氨酸组分则来自生活污水,其中源自管道沉积物内源输入的类腐殖质成分占比高达65%。研究显示,溢流污水中DOM具有较强的生物活性,其来源主要为管道沉积物经冲刷后发生再悬浮释放的过程。 展开更多
关键词 黄河流域 平行因子分析 荧光区域积分 溯源 溢流污水
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汾河水库上游流域三维荧光光谱特性分析
5
作者 王岩 孙晖 +3 位作者 杨晓宇 张峰 王朝旭 毛立波 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2992-3000,共9页
有色溶解性有机质(CDOM)的污染特征解析对揭示水体碳氮循环机制、评估富营养化风险及制定精准防控策略具有重要意义。针对半干旱流域面源污染分散输入、源汇关系复杂的现状,本研究以汾河水库上游流域为对象,采用三维荧光光谱技术(EEM),... 有色溶解性有机质(CDOM)的污染特征解析对揭示水体碳氮循环机制、评估富营养化风险及制定精准防控策略具有重要意义。针对半干旱流域面源污染分散输入、源汇关系复杂的现状,本研究以汾河水库上游流域为对象,采用三维荧光光谱技术(EEM),结合荧光区域积分法(FRI)和平行因子分析(PARAFAC)模型,系统解析了夏秋两季36个干支流断面CDOM的组成、来源及时空分异规律。结果表明:流域内CDOM包含五类特征峰,其中类腐殖质(A、M、C峰)主导农业面源污染,类蛋白峰(T、B峰)显著表征生活污水与畜禽养殖废水输入。FRI分析显示,夏季类腐殖质占比达58.28%;秋季类腐殖酸占比骤降至19.37%,类富里酸(29.80%)与色氨酸类蛋白(28.28%)占比上升。PARAFAC模型提取出三类组分:类腐殖质C1(Ex/Em=255(315)/415 nm)、C2(Ex/Em=255(360)/470 nm)及类蛋白C3(Ex/Em=225(280)/340 nm);流域CDOM组成以类腐殖质类物质为主导,秋季类蛋白质类物质占比升高。荧光参数(FI、HIX、BIX)进一步验证了CDOM季节分异机制,夏秋两季都以陆源输入为主,秋季微生物活动贡献增强。研究结果为半干旱流域水质动态监测与面源污染精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 汾河水库上游流域 有色溶解性有机质(CDOM) 三维荧光光谱(EEM) 荧光区域积分(FRI) 平行因子分析(PARAFAC)
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茶园土壤溶解性有机质的光谱特性
6
作者 郭舒琳 梁玉婷 +4 位作者 叶宏萌 叶怡萱 张见明 王琪楚曦 石奥文 《环境化学》 北大核心 2025年第8期3100-3109,共10页
溶解性有机质(DOM)是土壤有机质中最活跃的成分,对土壤生物化学过程有重要影响.文中利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱技术和平行因子分析法,分析了3种典型茶叶品种(岩茶、白茶和水仙)对应茶园土壤DOM的组成、结构和来源特性.结果表... 溶解性有机质(DOM)是土壤有机质中最活跃的成分,对土壤生物化学过程有重要影响.文中利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱技术和平行因子分析法,分析了3种典型茶叶品种(岩茶、白茶和水仙)对应茶园土壤DOM的组成、结构和来源特性.结果表明,武夷岩茶和建瓯水仙茶园土壤DOM的紫外吸光度UV_(254)、吸收系数(SUVA_(254)、SUVA_(260))和E3/E4均高于政和白茶茶园土壤,说明前两种茶树对应土壤的腐殖质含量和腐殖化程度更高.不同植茶土壤DOM的荧光指数FI>1.9,腐殖化指数HIX<4,自生源指数BIX为0.7—1.2.土壤DOM的4个主要荧光组分可提取为:类腐殖质C1、腐殖酸C2、类腐殖质C3和类络氨酸C4.政和白茶和建瓯水仙茶园土壤的腐殖质以腐殖酸为主;武夷岩茶茶园土壤腐殖质则以富里酸为主.茶树品种不同会影响土壤根系分泌物及其与微生物的互作,从而影响DOM特性及茶叶品质.这项研究为茶园茶树品种栽培、土壤肥力管理及有机质特性研究提供了科学依据. 展开更多
关键词 茶树品种 溶解性有机质(DOM) 紫外-可见吸收光谱 三维荧光光谱 平行因子分析.
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洱海流域不同土地利用类型土壤氮素和溶解性有机质特征
7
作者 黄家奎 冯育行 +4 位作者 胡承磊 尹玉明 周琪 张继来 苏友波 《土壤》 北大核心 2025年第4期750-759,共10页
为了解洱海流域土壤中氮素含量及溶解性有机质(DOM)的组成、来源和结构特征,利用紫外吸收光谱与三维荧光光谱技术,结合平行因子分析法(PARAFAC),对洱海流域不同土地利用类型(旱地、水田、林地、湿地)表层土壤的氮素与DOM进行研究。结果... 为了解洱海流域土壤中氮素含量及溶解性有机质(DOM)的组成、来源和结构特征,利用紫外吸收光谱与三维荧光光谱技术,结合平行因子分析法(PARAFAC),对洱海流域不同土地利用类型(旱地、水田、林地、湿地)表层土壤的氮素与DOM进行研究。结果表明:研究区水田土壤TN含量(1.93 g/kg)、旱地土壤NO_(3)^(-)-N含量(32.47 mg/kg)显著高于其他土地利用类型,水田土壤NH_(4)^(+)-N含量仅与林地差异显著,其余土地利用类型间无显著差异。研究区土壤溶解性有机碳含量表现为水田>湿地>林地>旱地,紫外吸收光谱斜率比值(S_(R))、E2/E3、SUVA_(254)与SUVA_(260)表明相较水田、湿地,旱地和林地土壤DOM分子量更大、芳香化水平更高、疏水性组分更多。荧光光谱自生源指数(BIX)、荧光指数(FI)和腐殖化指数(HIX)共同表明,研究区土壤DOM同时来自微生物活动和枯枝落叶组成的混合源,且偏向陆源输入,整体腐殖化程度较低。PARAFAC结果表明,研究区土壤主要由C1(类胡敏酸)、C2(类富里酸)、C3(类色氨酸)和C4(长波类腐殖质)4种荧光组分组成。对研究区土壤DOM整体平均贡献率最高的为C1组分(32.91%),最低的为C4组分(18.13%),其中,C1组分对水田土壤DOM平均贡献率最高,C2组分对旱地、林地和湿地土壤DOM的平均贡献率最高。此外,相关分析表明,研究区土壤DOM受TN和NH_(4)^(+)-N含量的影响相较于NO_(3)^(-)-N含量的影响更大,说明其与氮元素的迁移转化密切相关。 展开更多
关键词 洱海流域 氮素 紫外吸收光谱 三维荧光光谱 溶解性有机质 平行因子分析
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有机碳源投加对厌氧氨氧化过程的影响
8
作者 黄梦真 李卫华 +3 位作者 薛同站 张萍 刘晓吉 孟尧 《环境监测管理与技术》 北大核心 2025年第1期67-71,共5页
通过外加碳源试验研究不同种类有机碳源对厌氧氨氧化过程的影响,采用三维荧光光谱与平行因子分析对厌氧氨氧化反应器出水的荧光组分进行解析。结果表明:低浓度有机碳源能够消耗体系中多余的电子供体,有利于增强厌氧氨氧化菌活性,随着有... 通过外加碳源试验研究不同种类有机碳源对厌氧氨氧化过程的影响,采用三维荧光光谱与平行因子分析对厌氧氨氧化反应器出水的荧光组分进行解析。结果表明:低浓度有机碳源能够消耗体系中多余的电子供体,有利于增强厌氧氨氧化菌活性,随着有机碳源浓度的不断升高,反硝化菌活性逐渐增强。4种有机碳源对厌氧氨氧化菌的抑制作用为葡萄糖>乙酸钠>淀粉>丙酸钠。平行因子分析表明,类蛋白质和类富里酸为反应器出水中主要荧光组分,后期类蛋白质增加并成为主要荧光物质。 展开更多
关键词 有机碳源 厌氧氨氧化 三维荧光光谱法 平行因子分析
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饼渣发酵液中DOM及其组分的时序演化特征
9
作者 卢静 杜超 +3 位作者 姚锋先 高逢英 王宵君 邸欣月 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第10期2664-2675,共12页
可溶性有机质(DOM)是饼渣发酵液的重要活性组分,但不同饼渣来源和发酵时间对DOM组分的影响机制尚不明确。本研究选取菜籽饼、花生饼、芝麻饼为原料,系统分析发酵过程中基础营养成分、有机酸、氨基酸含量的时序变化特征,并采用三维荧光光... 可溶性有机质(DOM)是饼渣发酵液的重要活性组分,但不同饼渣来源和发酵时间对DOM组分的影响机制尚不明确。本研究选取菜籽饼、花生饼、芝麻饼为原料,系统分析发酵过程中基础营养成分、有机酸、氨基酸含量的时序变化特征,并采用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEM-PARAFAC)解析了DOM组分演化规律。结果表明:70 d发酵期内,3种饼渣发酵液均呈酸性,pH变化范围为4.21~5.97,EC变化范围为3.02~10.8 mS·cm^(-1);发酵液中TN、TP和TK平均含量最高的分别为菜籽饼(2.77 g·L^(-1))、芝麻饼(1.05 g·L^(-1))和花生饼(1.20 g·L^(-1))。发酵液中检出10种有机酸,以乙酸和柠檬酸为主;氨基酸以谷氨酸、甘氨酸、精氨酸和天冬氨酸为主,其总量随发酵时间显著增加,且菜籽饼发酵液氨基酸总量明显高于花生饼发酵液和芝麻饼发酵液。发酵末期DOM含量(11.78~20.04 g·L^(-1))显著高于初期(8.25~13.03 g·L^(-1),P<0.05)。研究表明,EEM-PARAFAC识别出6种DOM荧光组分,以类腐殖质(类富里酸)和类蛋白质(类酪氨酸和类色氨酸)为主。 展开更多
关键词 饼渣 发酵 溶解性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析
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菹草生长-衰亡期东平湖DOM演变特征
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作者 刘立 樊团团 +4 位作者 桑冬玲 孙赵利 王珊珊 刘强 姚昕 《环境化学》 北大核心 2025年第2期700-711,共12页
溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统中重要的组成部分.在典型的草型湖泊东平湖中,菹草是湖内分布最广泛且最具代表性的沉水植被,其生长、衰亡过程势必对水体DOM的浓度、来源及组分构成变化产生影响.基于此,本研究采用紫外-可见吸收光谱(UV... 溶解性有机质(DOM)是湖泊生态系统中重要的组成部分.在典型的草型湖泊东平湖中,菹草是湖内分布最广泛且最具代表性的沉水植被,其生长、衰亡过程势必对水体DOM的浓度、来源及组分构成变化产生影响.基于此,本研究采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、同步荧光光谱(SF)、二维相关光谱分析(2D-COS)、平行因子分析模型(PARAFAC)与三维荧光光谱(EEMs)多种技术手段,对东平湖中菹草聚集区水体中的DOM进行时间序列综合分析.研究共检测出类蛋白质(C2、C3和C5)和类腐殖质(C1、C4)5种DOM荧光组分.与菹草的生长-衰亡腐解规律相一致,菹草聚集区DOM在菹草生长期(3—5月份)呈现类蛋白组分消耗和类腐殖质组分积累的变化趋势;而后在菹草衰亡腐解期两类荧光组分含量均呈上升趋势.本研究揭示水生植物生长和腐烂分解过程中水体DOM的演变特征,为草型湖泊的水生态环境保护提供参考. 展开更多
关键词 东平湖 溶解性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析模型
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不同碳源对污泥堆肥过程腐殖质电子转移能力的影响 被引量：1
11
作者 孙晓杰 谭知涵 +2 位作者 张木喜 王亚搏 欧车权宜 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期304-312,共9页
以污水处理厂污泥为主要原料,葡萄糖、蔗糖分别作为外加碳源进行高温堆肥,探讨不同碳源对污泥好氧堆肥过程中腐殖质(HS)的电子转移能力(ETC)的影响。通过电化学方法测定了堆肥不同阶段的HS中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的电子供给能力(EDC)... 以污水处理厂污泥为主要原料,葡萄糖、蔗糖分别作为外加碳源进行高温堆肥,探讨不同碳源对污泥好氧堆肥过程中腐殖质(HS)的电子转移能力(ETC)的影响。通过电化学方法测定了堆肥不同阶段的HS中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)的电子供给能力(EDC)和电子接受能力(EAC),以三维荧光光谱、紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱等分析方法表征HS的结构和组成变化。结果表明:两个处理HS的EDC、EAC和RER(电子循环率)在堆肥过程中都呈现不断增强的趋势;相比葡萄糖组试验,蔗糖组试验增强了HA和FA的ETC和RER,对HA的EDC和FA的EAC提升效果较好;光谱学分析发现,蔗糖组试验促进了蛋白类物质的降解和类胡敏酸、类富里酸物质的形成,且腐殖化程度、芳香化程度和含氧活性基团含量高于葡萄糖组试验。相关性分析表明,类胡敏酸物质和芳香族物质的增加促进了HA的ETC和RER的增加,而分子量的增大,蛋白质的下降,腐殖化程度的提高,类富里酸和芳香族物质的形成有利于FA中ETC和RER的增强。因此,在选择污泥堆肥的外加碳源时,可通过蔗糖的投加来强化堆肥腐殖质电子转移能力。 展开更多
关键词 堆肥 电子转移能力 胡敏酸 富里酸 三维荧光平行因子分析
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西安PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物分子特性和来源季节差异
12
作者 杨毅 赵明佳 +1 位作者 张亚楠 刘伟 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2860-2868,共9页
利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbo... 利用平行因子分析和后向轨迹模型,采用紫外光谱法、三维荧光光谱法,分析西安市PM_(2.5)碳组成及水溶性有机物(Water-Soluble Organic Matters,WSOM)的荧光组分、分子特性和来源。结果显示,西安市各季节PM_(2.5)及其有机碳(Organic Carbon,OC)和元素碳(Elemental Carbon,EC)的质量浓度由高到低依次为:冬、秋、春、夏,且南北郊差异不显著。PM_(2.5)中水溶性有机碳(Water-Soluble Organic Carbon,WSOC)质量浓度为3.50~17.29μg/m^(3),冬季WSOC质量浓度最高。四季的WSOM中均含有紫外光类腐殖质和可见光类腐殖质。秋、冬和夏季类富里酸的荧光强度占比最大。WSOM的E_(2)/E_(3)、E_(3)/E_(4)和AAE值由高到低依次是:冬、春、夏、秋。SUVA 254和MAE_(3)65值均在冬季最高,夏季最低。冬季WSOM的相对分子质量和腐殖化程度较小,分子苯环取代程度最大,光吸收能力对光吸收的波长依赖性较强;秋季WSOM的相对分子质量较大,腐殖化程度较强,光吸收的波长依赖性较弱;夏季WSOM的芳香化程度和光吸收能力及春季WSOM分子苯环取代程度最弱。碳组分质量浓度、UV 254、α350和荧光强度两两呈显著正相关(p<0.01)。WSOM的荧光指数(Fluorescence Index,FI)、生物源指数(Biogenic Index,BIX)和腐殖化指数(Humification Index,HIX)值分别为1.51~2.15、0.88~1.46、1.18~3.19。冬季WSOM的自生来源最高,夏季WSOM的陆源来源比例相对较大。西安市污染气团主要来自于陕西省区域气团传输。西安市四季PM_(2.5)碳组成及WSOM的荧光组分、分子特性和来源存在季节差异,但北郊和南郊的紫外荧光光谱特性和来源差异不显著。 展开更多
关键词 环境学 PM_(2.5) 水溶性有机物(WSOM) 荧光特性 平行因子分析 来源
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化学氮肥有机替代下设施菜地可溶性碳氮淋溶特征 被引量：3
13
作者 徐烨红 巴雯雯 +3 位作者 陆超 郭德杰 罗佳 马艳 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2281-2295,共15页
【目的】土壤可溶性碳氮淋溶是设施菜地碳氮损失的主要形态。研究不同有机物料替代部分化肥降低土壤可溶性碳氮淋溶的效应及其关键影响因子,为设施菜地氮肥科学施用提供理论依据。【方法】田间淋溶试验在江苏省农业科学院六合基地的典... 【目的】土壤可溶性碳氮淋溶是设施菜地碳氮损失的主要形态。研究不同有机物料替代部分化肥降低土壤可溶性碳氮淋溶的效应及其关键影响因子,为设施菜地氮肥科学施用提供理论依据。【方法】田间淋溶试验在江苏省农业科学院六合基地的典型设施菜地开展,共设置5个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、秸秆有机肥替代30%氮肥(STR)、鸡粪有机肥替代30%氮肥(CHI)和菇渣有机肥替代30%氮肥(MUS)。分析了可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、硝态氮(NO3-)、铵态氮(NH4+)的淋失动态;采用三维荧光光谱-平行因子分析方法,分析了可溶性有机质(DOM)的光谱结构特征与荧光参数,解析了其与可溶性碳氮淋溶损失的偶联关系。【结果】蔬菜全生育期不同处理可溶性总氮(TDN)淋溶总量为12.63~69.15 kg/hm^(2),其中NO3-和DON的占比分别为90.0%~92.7%和7.21%~9.72%。与CF处理相比,3个有机替代处理的NO3-淋溶总量显著降低了30.2%~53.4%,以MUS处理的降幅最大,DON淋溶总量也显著降低,以MUS处理的降幅最大,为49.1%。DOC和DON的变化趋势相反,与CF处理相比,有机替代处理的DOC淋溶总量呈现增加趋势,并在CHI处理中达到显著水平(C 6.97 kg/hm^(2))。DOC和DON淋溶量均与微生物来源的芳香性高、腐殖化程度高的C1组分,以及通常存在于高养分环境中的胡敏酸类C3组分呈显著正相关,而与分子量较小的类富里酸类物质C4组分呈显著负相关;与植物残体导致的类腐殖质C2组分无显著相关性。DOC、DON、TDN和NO3-淋溶量均与DOM的荧光指数(FI)、自生源指数(BIX)、新鲜度指数(β/α)呈显著正相关。【结论】有机肥替代30%化学氮肥条件下,鸡粪有机肥处理显著增加了淋溶液中DOM难分解C1组分的占比,从而促进了DOC的淋溶;菇渣和鸡粪有机肥处理显著减少了淋溶液中C3组分的占比,因而较秸秆有机肥更有利于削减DON的淋溶。上述3种有机肥部分替代化学氮肥处理均降低了化肥氮输入,同时减少了淋溶液DOM中难分解的胡敏酸类C3组分,从而实现对可溶性无机氮和有机氮淋溶的协同阻控。综合考虑不增加可溶性有机碳淋失和减少可溶性氮淋溶两方面因素,推荐采用菇渣有机肥替代30%化学氮肥。 展开更多
关键词 有机替代 可溶性碳淋溶 可溶性氮淋溶 平行因子分析 三维荧光光谱
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海拉尔河典型傍河型地下水源砷的富集机制与溶解性有机物三维荧光特性解析 被引量：1
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作者 樊月婷 昌盛 +4 位作者 张茉莉 杨光 王山军 谢琼 赵少延 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2280-2290,共11页
傍河型地下水是我国北方地区较为普遍的一种饮用水水源地类型,其水质水量受临近河道和地下径流补充双重影响.海拉尔河沿线傍河型地下水源中砷浓度较高,备受关注.溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是影响地下水中砷释放的主要... 傍河型地下水是我国北方地区较为普遍的一种饮用水水源地类型,其水质水量受临近河道和地下径流补充双重影响.海拉尔河沿线傍河型地下水源中砷浓度较高,备受关注.溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是影响地下水中砷释放的主要因素,为此,本研究对海拉尔河和沿线地下水水源中砷(As)的含量和DOM进行调查监测,展开三维荧光光谱分析,利用平行因子法确定水体的有机物组分,对探究砷的富集机理具有重要意义.结果表明,满洲里水体中DOM包括含陆源类腐殖质(C1)、类醌化合物(C2)和微生物来源的腐殖质(C3)的3种组分.傍河地下水源的腐殖化程度高于地表河流,且浅水井多为陆源和微生物源混合来源有机物.有机质通过多种方式影响地下水中砷的浓度,主要为C1通过络合方式促进溶解性砷浓度升高,C2则穿梭于易分解的DOM、Fe和As之间,对微生物的氧化还原作用起传递作用.综上,在陆源类有机物和微生物利用内源有机碳的共同作用下,使As在地下水中的浓度逐年升高. 展开更多
关键词 满洲里 地下水源 砷 三维荧光光谱 平行因子分析
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基于三维荧光光谱的原酒品质评价模型建立 被引量：2
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作者 孙雍荣 权志熙 +3 位作者 丁林志 冯守帅 龙凌凤 杨海麟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3391-3398,共8页
酒厂的生产主要采用传统的“看花摘酒”工艺,依靠工人的主观经验进行评价。实际生产中受到诸多因素的影响,导致接酒过程的不确定性,原酒品质的稳定性难以得到保证。通过采集原酒样本并配制掺加不同浓度酒尾(0.0%~2.0%)的复合原酒,进行... 酒厂的生产主要采用传统的“看花摘酒”工艺,依靠工人的主观经验进行评价。实际生产中受到诸多因素的影响,导致接酒过程的不确定性,原酒品质的稳定性难以得到保证。通过采集原酒样本并配制掺加不同浓度酒尾(0.0%~2.0%)的复合原酒,进行荧光扫描得到三维荧光光谱,建立物质变化与荧光数据变化之间的联系:采取切除散射、拉曼归一化、Savitzky-Golay平滑、去除异常值等方法进行光谱预处理,通过平行因子分析将其分解为四个互不相关的组分,结合单物质荧光光谱特点进行综合相似度分析,对各组分进行了初步鉴别。结果表明,大部分酸类和酯类物质的荧光光谱与组分二相关性更大,组分二的荧光特性受酸类和酯类物质影响更大;数据集大小由781×61×164简化为4×164,达到了数据降维的效果。建立了支持向量机模型(SVM)对原酒品质进行评价,采取遗传寻优算法(GA)对支持向量机模型优化。GA-SVM模型较原始SVM模型性能有所提升,优化后的模型准确率由88.64%提升至95.45%,模型精确率由0.94提升至1.00。三维荧光结合化学计量学可以作为一种快速检测的有效手段对原酒质量进行评价,为酒厂摘酒过程实现在线检测提供支持。 展开更多
关键词 白酒 三维荧光 相似性 平行因子分析 支持向量机
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北京市温榆河-北运河水系水质空间分布特征研究 被引量：4
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作者 郭玉婷 王玮敏 +3 位作者 吴琳琳 郭昌胜 李红丽 徐建 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-150,共12页
采用水体三维荧光光谱(3D-EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,研究了温榆河-北运河水系溶解性有机物(DOM)的荧光组分及其空间分布特征,并对沿岸污水处理厂、支流、干流的水质参数及其DOM组分之间的相互作用进行了分析。结果表明:温榆... 采用水体三维荧光光谱(3D-EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,研究了温榆河-北运河水系溶解性有机物(DOM)的荧光组分及其空间分布特征,并对沿岸污水处理厂、支流、干流的水质参数及其DOM组分之间的相互作用进行了分析。结果表明:温榆河-北运河水系干流溶解性有机碳(DOC)浓度与各支流接近,总磷浓度从上游到下游逐渐降低,氨氮和总磷污染严重。水体DOM共存在2类(4种)荧光组分,包括类腐殖质组分(类腐殖酸,C1;类富里酸,C2)和类蛋白组分(类色氨酸,C3;微生物代谢产物,C4)。污水处理厂出水汇入各支流后,水体DOM中的类腐殖质组分的比例上升。荧光比例显示,各河流DOM以C3组分为主,占比为24.76%~40.27%。水体荧光指数(1.58~1.72)、自生源指数(0.96~1.17)及腐殖化指数(0.74~0.81)计算结果指明,该水体的DOM组成具有内源和外源的双重特性,整体腐殖化程度低且自生源特性强。DOC与C1、C2和C4组分呈现极显著正相关,表明荧光组分可用于动态跟踪河流有机物;总氮与C1、C2组分呈极显著正相关,说明类腐殖质组分会对氮污染物浓度产生重要影响;总磷与自生源指数呈显著负相关(P<0.05),表现为DOM腐殖化程度越高,总磷浓度越低。 展开更多
关键词 溶解性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析 温榆河-北运河水系
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基于荧光指纹的土门西沟小流域农业面源溯源研究 被引量：1
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作者 刘卓然 金中天 +4 位作者 姜佳玉 李佳澄 陈大地 陈磊 沈珍瑶 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期131-140,157,共11页
于2022—2023年采集密云水库的典型农业小流域土门西沟小流域内源样品构建指纹库,采集7、8月河道6个重点断面水样进行三维荧光光谱测定,通过平行因子分析解析小流域氮素来源。结果表明:研究区氮平均质量浓度为7.92 mg/L,主要形态为硝态... 于2022—2023年采集密云水库的典型农业小流域土门西沟小流域内源样品构建指纹库,采集7、8月河道6个重点断面水样进行三维荧光光谱测定,通过平行因子分析解析小流域氮素来源。结果表明:研究区氮平均质量浓度为7.92 mg/L,主要形态为硝态氮;通过结合荧光激发发射矩阵与平行因子分析共解析出4种荧光组分,主要包括两种类腐殖质组分(C1、C2)及类蛋白组分(C3、C4),C1与农业有机肥施用有关,C2与堆肥有关,C3、C4主要来自农村生活污水或未分解的尿素化肥;研究区农村生活污水荧光指数平均值约为2.16,土壤浸提液荧光指数平均值约为1.83,农村生活污水在8月对农业面源约贡献35%;小流域丰水期水质波动主要与类腐殖质C1、C2组分相关,应对研究区有机肥带来的农业面源给予关注并加强管控。 展开更多
关键词 农业面源污染 水污染溯源 荧光指纹法 平行因子分析 密云水库 土门西沟小流域
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基于三维荧光光谱与平行因子的混合有机农药检测分析 被引量：2
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作者 王晓燕 蒋喆臻 +4 位作者 季仁东 卞海溢 何莹 陈旭 徐春祥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3082-3089,共8页
荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南... 荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南霉素混合体系,采用LS55荧光分光光度计扫描三维荧光光谱,发射波长范围设置为200~600 nm,激发波长范围分别为250~322和260~370 nm;应用平行因子算法对预处理后的光谱数据建模分析,通过三线性分解获得混合物中各组分的预测光谱及得分值,将预测光谱与实际光谱进行可视化匹配可识别出农药类别;最后将得分值与对应组分浓度值进行线性拟合分析,并计算均方误差、决定系数和回收率参数。结果表明,两种混合体系对应的各组分预测光谱与真实光谱在荧光特征峰处的重合度较高。多杀菌素-高效氟氯氰菊酯混合体系中各组分对应的预测均方误差分别为1.9856×10^(-8)和4.4800×10^(-7);多杀菌素-宁南霉素对应的预测均方误差分别为2.1552×10^(-7)和5.5722×10^(-5),模型决定系数均超过0.99,平均回收率接近100%,测试结果表明三维荧光光谱结合平行因子可实现对农药混合物的分析,具有较高的分析精度。该研究内容为混合有机农药的定性定量分析提供了一定的方法依据,可推广用于其他种类混合样品的检测分析。 展开更多
关键词 混合有机农药 三维荧光光谱 平行因子算法 定性定量分析
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水化学离子对溶解有机物三维荧光光谱影响及分类预处理方法 被引量：1
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作者 雷宏军 杨光 +6 位作者 潘红卫 王逸飞 易军 王珂珂 王国豪 童文彬 史利利 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期134-140,共7页
三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶... 三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1-100mg·L^(-1))的9种水化学离子(Na^(+)、 Cl^(-)、 NO_(3)^(-)、 Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 CO_(3)^(2-)、 HCO_(3)^(-)、 SO_(4)^(2-))。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离子的干扰作用分为三类:第一类(10、 100 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)),增强;第二类(10、 100 mg·L^(-1)SO_(4)^(2-)和100 mg·L^(-1)NO_(3)^(-)),减弱;第三类(1、 10 mg·L^(-1)NO-3、未添加离子、 1 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)和1、 10、 100 mg·L^(-1)Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 HCO_(3)^(-)、 Na^(+)、 Cl^(-)),无显著影响。结果表明,当天然水环境中的水化学离子属于第三类离子时,可采用三维荧光光谱进行水环境监测。在其他情况下,应优先考虑在预处理过程中去除水化学离子干扰的方法,例如离子回旋共振质谱法等;或者加强三维荧光光谱技术与其他技术的联合,在减少单一技术局限性的同时,获得更全面的信息。该研究为还原真实荧光光谱提供了数据基础,为三维荧光与其他技术的联合应用提供科学依据。 展开更多
关键词 溶解性有机质 三维荧光光谱 水化学离子 荧光区域积分 平行因子分析
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三维同步荧光光谱法快速鉴别山茶油掺伪的研究 被引量：1
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作者 裴颍 陈思雨 顾海洋 《中国粮油学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期201-208,共8页
以纯山茶油与掺伪不同比例大豆油的山茶油为研究对象,采用三维同步荧光光谱法、平行因子法和支持向量机结合主成分分析法实现对山茶油掺伪定性定量的快速鉴别。通过平行因子算法对Cary Eclipse型荧光分光光度计采集的纯山茶油、纯大豆... 以纯山茶油与掺伪不同比例大豆油的山茶油为研究对象,采用三维同步荧光光谱法、平行因子法和支持向量机结合主成分分析法实现对山茶油掺伪定性定量的快速鉴别。通过平行因子算法对Cary Eclipse型荧光分光光度计采集的纯山茶油、纯大豆油与掺伪山茶油三维同步荧光光谱高维度数据进行处理,实现数据的可视化分析。采用方差解释率和核一致诊断法确定平行因子秩数为3,特征波长差为60 nm。在此基础上构建SVM与PCA-SVM模型,对山茶油掺伪样本进行分类识别并对分类结果进行对比。结果表明:SVM模型对训练集中样本的识别率为98.84%,测试集中样本的识别准确率为90.91%,PCA-SVM模型对训练集中中样本的识别率为100%,测试集中识别准确率可达到97.73%。因此,在利用平行因子模型的加载分数进行特征提取和掺伪山茶油三维荧光数据分解的基础上,结合模型识别方法可以提高对不同质量分数掺伪山茶油样品进行分类研究的效果。 展开更多
关键词 三维同步荧光光谱 平行因子算法 支持向量机 主成分分析
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