堆肥是小麦秸秆资源化利用重要的途径之一, 然而目前关于秸秆单一物料堆肥的研究较少。 水溶性有机物（DOM）被普遍认为是堆肥中最活跃的有机组分, 因此探讨DOM的演变特征可有效评价秸秆的腐熟过程。 以小麦秸秆好氧堆肥过程中的DOM为研究对象, 利用总有机碳、 紫外-可见光光谱（UV-Vis）、 三维荧光光谱（EEM）结合平行因子（PARAFAC）分析方法, 阐明小麦秸秆堆肥过程中DOM的含量、 结构和组成的演变特征。 结果表明: 堆肥过程中DOM的有机碳含量降低了23%, 说明DOM是堆肥中活跃的有机质组分。 值得注意的是, 堆肥前期DOM微生物降解最为剧烈。 UV-Vis谱图显示DOM光谱随堆肥进行不断降低, 表明堆肥过程芳香族物质不断降解。 EEM光谱显示出显著的荧光峰演变趋势, 由堆肥前期较强的类蛋白荧光峰（D, E）演变为堆肥后期较强的类腐殖质荧光峰（H）, 表明堆肥过程DOM的物质组成发生改变。 通过光谱参数SUVA254和HIX的观测, 发现随着堆肥进行, DOM的芳香度和腐殖化程度呈现动态变化, 整体呈增强趋势。 由此可推测堆肥过程DOM降解的成分主要为非腐殖质, 而腐殖质类物质的相对含量则不断提升、 整体芳构化和腐殖化程度增加。 EEM-PARAFAC进一步定量分析了DOM组分的演变特征。 随着堆肥的进行, DOM中的类蛋白物质（C3）相对含量显著降低（~46%）, 而类富里酸（C1）和类腐殖酸（C2）物质相对含量分别提高了45%和80%。 DOM中的组成由堆肥初期的C1∶C2∶C3=41∶17∶42演变成堆肥后期的53∶27∶20。 结果揭示出堆肥过程中类蛋白物质发生显著的降解, 而类腐殖质则由于分子聚合生成作用和微生物降解速率较慢等因素逐渐演变成堆肥DOM的主要组分。 相关性分析结果显示HIX与C1和C2均呈现极显著正相关（r=0.806~0.853）, 表明腐殖化指数(HIX)可有效指示DOM的腐殖质物质组成。 本研究结果可为进一步优化小麦秸秆堆肥条件, 改善秸秆有机肥质量提供科学依据。

超高温堆肥工艺是一种新颖的污泥资源化利用技术, 相比于高温堆肥工艺, 具有发酵温度更高、 腐殖化过程更快、 堆肥产物质量更好等优势。 然而, 超高温堆肥产物作为调理剂在重金属污染土壤修复过程中的应用效果和优势仍有待明确。 采用激发-发射矩阵荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)和傅里叶变换红外-二维相关光谱(FTIR-2DCOS)方法对比分析了超高温堆肥(HTC)、 高温堆肥(TC)和污泥(SS)样品中提取的腐殖酸(HAs)与Cd(Ⅱ)的络合性能及相关反应机制。采用EEM-PARAFAC从HTC, TC和SS样品提取的HAs中鉴定出腐殖酸C1(Ex/Em=270, 350/470)、 类腐殖质物质C2(Ex/Em=270, 325/470)和类蛋白质物质C3(Ex/Em=225, 275/330)等3种组分, 不同样品中不同组分的含量存在显著差异。 进一步采用Ryan-Weber荧光猝灭模型对不同样品中HAs及HAs的各组分与Cd(Ⅱ)发生络合反应的荧光猝灭效应进行拟合, 发现来源于HTC的HAs及其组分C1和C2对Cd(Ⅱ)络合稳定性和络合容量(LogKCd=5.72～5.95, CCCd=0.977～0.990)明显优于TC(LogKCd=5.62～5.67, CCCd=0.807～0.823)和SS(LogKCd=4.79～5.29, CCCd=0.476～0.581), 表明HTC比TC和SS中HAs具有更好的Cd(Ⅱ)络合能力, 而不同样品HAs中组分C1和C2是决定HAs与Cd(Ⅱ)络合性能的重要因素。 采用FTIR-2DCOS对HAs与Cd(Ⅱ)发生络合反应时官能团变化顺序进行分析, 发现HTC的HAs中羧基是与Cd(Ⅱ)发生络合时响应最为灵敏的官能团。 由此推测, 超高温堆肥通过促进堆肥腐殖化进程使羧基等不饱和基团含量增加是HTC的HAs与Cd(Ⅱ)具有更高效络合能力的另一关键因素。 总之, 样品HAs中相对高的腐熟程度以及羧基等官能团对Cd(Ⅱ)络合的高灵敏度是导致HTC络合Cd(Ⅱ)能力优于TC和SS的主要原因。 EEM-PARAFAC和FTIR-2DCOS的结合, 为定量表征堆肥中HAs与重金属络合性能及解析络合机制提供有力支撑, 也为超高温堆肥产品应用于镉污染土壤修复研究提供了科学依据。

溶解性有机物的荧光组份由于受到金属离子的影响其荧光强度受到变化, 从而为溶解性有机物的定量分析带来挑战。 利用三维荧光结合平行因子分析方法研究了Cu(Ⅱ), Fe(Ⅲ), Ni(Ⅱ), Sr(Ⅱ), Hg(Ⅱ), K(Ⅰ), Mg(Ⅱ) 和Mn(Ⅱ)八个金属离子对典型溶解性有机物荧光组分的荧光猝灭作用, 五个水样来源各不相同。 实验表明水样被平行因子成功分解为三个荧光组分(色氨酸、 腐殖酸、 富里酸), 这三个荧光组份的荧光得分随着Fe(Ⅲ), Cu(Ⅱ), Hg (Ⅱ)和 Ni(Ⅱ)浓度的增加呈线性或指数下降。 在这四种离子中, Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)对腐殖酸和富里酸的荧光猝灭作用明显大于Hg (Ⅱ)和 Ni(Ⅱ)。 Sr(Ⅱ), K(Ⅰ), Mg(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)基本没有影响。 其中Fe(Ⅲ)对于三个荧光组分的荧光猝灭都有较好的分析。 由于只考虑Fe(Ⅲ) 和Cu(Ⅱ)的影响, 对于含有金属离子的饮用水的荧光强度的校正曲线也被建立。 不同来源的饮用水中荧光组份的荧光得分的衰减规律也是不一样的, 因此水样的来源也是测量时需要考虑的因素。 实验证实了金属离子对溶解性有机物的荧光猝灭作用以及其他因素比如Fe(Ⅲ) 和Cu(Ⅱ)和溶解性有机物本身的多样性都是我们荧光测量典型荧光组份时需要考虑的。 表明三维荧光结合平行因子分析方法是一个有效的准确测量溶解性有机物荧光组份的工具。

牙菌斑是造成龋病及牙周病的主要因素之一, 通过检测牙齿表面牙菌斑含量多少能在一定程度上了解牙齿健康程度, 对口腔健康的维护有重要意义。 利用牙菌斑与牙齿组织自体荧光光谱的差异性, 本文设计了一套便携式的基于自体荧光成像的检测系统。 (1)该系统以中心波长为405 nm的LED作为激发光源, 辅以中心波长520 nm的长波通滤光片提高系统信噪比, CCD作为感光器件； 系统采集荧光图像后, 根据成像结果分析牙面上牙菌斑含量。 (2)设计了验证实验采集受试者牙齿图像, 并以牙菌斑百分比作为量化牙菌斑多少的指标。 实验结果表明荧光图像菌斑百分比与Turesky改良的Quigley-Hein菌斑指数的Spearman等级相关系数为0944, 牙齿荧光图像牙菌斑百分比与染色图像牙菌斑百分比的Pearson相关系数为0875。 由此可见, 文中的检测系统具有较好的准确性, 而且因为采用光学检测方法, 具有非侵入性且可重复性, 所以它有广阔的临床应用前景, 有望成为家用口腔健康的检查手段。