1 中国环境科学研究院清洁生产与循环经济中心, 北京 100012北京师范大学水科学研究院, 北京 100875
2 中国环境科学研究院清洁生产与循环经济中心, 北京 100012同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092
3 北京 100012同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092
4 中国环境科学研究院清洁生产与循环经济中心, 北京 100012
六价铬［Cr(Ⅵ)］在水环境中有严重的毒性和迁移性, 尤其工业过程中的高浓度Cr(Ⅵ), 对环境和人体健康有严重的危害。 建立一种准确、 快速且实用的高浓度Cr(Ⅵ)溶液测定方法尤为重要。 描述了一种基于光程优化的紫外可见分光光度法直接测定溶液的新方法, 该方法聚焦于不同光程条件下, 测定Cr(Ⅵ)溶液的浓度范围和灵敏度研究。 结果表明, 通过改变光程(1, 5, 10, 30, 50, 100 mm), Cr(Ⅵ)溶液的线性浓度测定范围增加到1 500 mg·L-1(国标方法为1 mg·L-1); 光程从1 mm增加到100 mm, 测定灵敏度增加了100.3倍(从0.001 6 L·mg-1增加到0.161 5 L·mg-1)。 同时, 进行了光程优化方法的建立, 在保证准确度的前提下, 使得不同浓度在不同光程的测定条件下具有最高的灵敏度。 研究结果表明, 在Cr(Ⅵ)与三价铬［Cr(Ⅲ)］、 铁离子［Fe(Ⅲ)］、 铜离子［Cu(Ⅱ)］、 镍离子［Ni(Ⅱ)］以一定比例共存的条件下, 该方法有较好的抗离子干扰性能, 且测定结果的准确度几乎不受温度变化影响(5～30 ℃), 并成功地将该方法应用于实际电镀废水样品中高浓度Cr(Ⅵ)的分析。 与其他常见的Cr(Ⅵ)溶液测定方法相比, 该方法显示出更宽泛的线性浓度范围(0.003 96～1 500 mg·L-1)、 更高的高浓度Cr(Ⅵ)溶液分析准确度和很短的测定时间(1.5 min)。 该方法在工业过程中Cr(Ⅵ)溶液的污染控制和环境分析监测方面具有良好的应用前景。
六价铬［Cr(Ⅵ)］ 紫外可见分光光度法 光程优化 高浓度 高灵敏度 Chromium(Ⅵ) Direct spectrophotometry Optical path optimization High-concentration High sensitivity 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1829
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040701
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
4 中国科学院大学杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
5 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
目前，高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品，现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置，采用双光路测量方法，通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比，信号差值本身相对较小，因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10-5，与光腔衰荡法进行对比，测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度，满足99.9%~99.99%反射率的精确测量需求。
测量 激光光学 高反射率 分光光度法 光学薄膜 锁相放大器 中国激光
2023, 50(10): 1004002
1 吉林大学化学学院, 超分子结构与材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学食品科学与工程学院, 吉林 长春 130062
3 吉林农业大学植物保护学院农业农村部大豆病虫害防控重点实验室, 吉林 长春 130118
常规的农药残留检测一般存在前处理操作复杂, 耗时较长, 方法不够灵敏等问题。 根据氨基与茚三酮显色原理和局域表面等离子体共振(LSPR)增强光吸收原理, 利用紫外-可见吸收光谱对水样品中草甘膦含量进行定量分析, 并利用密度泛函理论进一步分析了显色的类似罗曼紫产物的光吸收增强机理。 草甘膦与茚三酮在钼酸钠催化下反应生成类似罗曼紫产物; 该物质在紫外–可见吸收光谱570 nm处有最大吸收峰, 当其吸附在银纳米粒子(Ag NPs)表面上时, 最大吸收峰蓝移至568 nm处, 同时吸收强度显著提高; 本研究中检出限为2.017 4×10-11 mol·L-1, 显著低于文献中约6.5×10-7 mol·L-1的检出限。 Gaussian 09软件计算得出, 类似罗曼紫产物经由茚三酮的CO基团垂直吸附在Ag NPs表面, 静电势表明茚三酮的CO基团优先与Ag稳定相互作用并形成Ag-O键, CO基团和C-N基团构成了π键共轭系统; 连接草甘膦和茚三酮之间的C-N键是类似罗曼紫产物的生色团。 因此, 茚三酮衍生法可用于间接检测水样品中草甘膦, 银纳米粒子LSPR效应增强了光吸收强度, 比常规方法具有更高的灵敏度。
局域表面等离子体共振 类似罗曼紫产物 紫外-可见光谱 密度泛函理论 草甘膦 茚三酮 Localized surface plasmon resonance Purple color dye product Ultraviolet and visible spectrophotometry Density functional
中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
氮磷是引起湖泊富营养化的关键限制因子, 对于水体和底泥中各形态氮磷的分布特征和源解析的研究能有效地揭示水体富营养化的过程与机制并分析其污染来源。 白洋淀作为雄安新区最重要的水源之一, 其水体富营养化状况严重, 氮磷污染不容乐观。 对于各形态氮磷含量分布特征及源解析的研究有助于全面分析该地区氮磷污染状况及污染来源, 而目前同时研究底泥和水体两种介质各形态氮磷的分布规律, 并利用模型定量分析各污染源对于各形态氮磷贡献的研究较少。 利用分光光度法研究白洋淀水体和底泥两种介质各形态氮磷分布特征, 利用主成分分析法综合评估白洋淀各区域氮磷综合污染状况, 基于绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型分析不同污染源对于各形态氮磷的贡献量。 研究结果表明, 白洋淀水体中总氮(TN)含量(1.41~4.64 mg·L-1)严重超标, 均为重富营养化; 水体中总磷(TP)含量(0.043~0.273 mg·L-1)污染也相对严重, 95.8%的采样点为Ⅳ类及以上水质。 水体中可被藻类和植物直接吸收利用的氨氮($NH_{4}^{+}-N$)和硝态氮($NO_{3}^{-}-N$)总占比达到54.9%; 另外, 对水体富营养化贡献大的溶解性无机磷(DIP)和溶解性有机磷(DOP)两种磷形态总占比达到52.8%。 水体氮磷总量和形态的分布规律表明: 白洋淀的水体富营养化状况不容乐观, 对水体富营养化影响大的各形态氮磷占比大, 其中白洋淀景区和淀边缘区污染相对严重。 底泥生物可利用性氮(EN和HCl-N之和)占TN的比例为17.9%~66.4%, 生物可利用性磷(BAP)的含量占TP的比例为8.50%~28.0%。 以上结果表明, 白洋淀底泥存在较大氮磷释放风险。 主成分分析结果表明, 白洋淀景区相较于其他区域氮磷污染严重。 APCS-MLR模型分析结果表明生活源污染对于各形态氮磷(尤其底泥中)的贡献量大, 农业污染、 动植物残体分解、 养殖业对各形态氮磷含量也有较大贡献。
分光光度法 水体 底泥 形态氮磷 主成分分析 APCS-MLR模型 Spectrophotometry Water Sediments Nitrogen and phosphorus fractions Principal component analysis APCS-MLR model 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1306
借助CIE Lab颜色空间, 用分光光度法建立玻璃颜色及色差定量测定方法, 将人眼感受到的颜色差成比例地转化为具体数值, 量化玻璃的颜色及色差。
玻璃 颜色 色差 分光光度法 玻璃着色 glass color color difference spectrophotometry method glass tinting
南京林业大学轻工与食品学院, 江苏 南京 210037
木质素降解是生物质资源化利用的一个重要方式, 木质素本身是通过醚键或碳碳键连接的三维网状大分子结构, 其官能团众多冗杂。 当使用不同方法降解木质素时, 检测降解木质素中酚羟基的含量可以直观地展现此方法对其降解的效率, 并且能够反映木质素中的特定结构以及可水解、 氧化与还原的活性等。 提出并优化一种可以高效快速确定降解木质素中酚羟基浓度的测量方法, 对解析解聚后木质素小分子的结构与功能很关键。 根据对测试所用仪器的分类, 综述了近年来利用滴定、 紫外可见光度(差示紫外分光光度和Folin-Ciocalteu试剂等)、 高效液相色谱、 核磁共振(磷谱、 碳谱、 氢谱和氟谱等)、 气相色谱-质谱以及气相色谱(氨解法测量1-乙酰吡咯烷、 高碘酸盐氧化法测量甲醇)等木质素降解后酚羟基的检测方法与其实验或操作条件, 并对每个定量分析方法的适用条件、 样品要求和关键因素等进行解析, 在基于高效、 便捷、 经济检测酚羟基的方法的前提下, 展望了未来的发展方向。
木质素降解 酚羟基 定量检测 紫外可见光度 核磁共振 Lignin degradation Phenolic hydroxyl group Quantitative detection Ultraviolet-visible spectrophotometry Nuclear magnetic resonance 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2666
1 河南中医药大学药学院, 河南 郑州 450046
2 国药集团北京华邈药业有限公司, 北京 102600
无机元素是自然界植物生长过程中所必需的物质, 也是中药材的基本组成成分, 在中药质量控制和评价应用中是不可或缺的参数。 原子吸收分光光度技术作为无机元素测定方法, 在中草药及成药分析中起到重要的作用。 根际是植物和土壤进行物质能量交换的结点, 根际土壤中营养元素与中药材内在品质密切相关。 研究以5个省份9个主产区的丹参及根际土壤为样品, 采用原子吸收分光光度法对样品中Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Cu和Zn八种无机元素含量进行检测, 采用聚类分析、 主成分分析和偏最小二乘判别分析等化学模式识别方法进行探讨。 结果表明: 建立的原子吸收分光光度方法线性关系良好, 具有较高的准确度和精密度; 比较各产地样品无机元素含量, 发现山东丹参中Mn元素含量颇高, 四川丹参中Fe和K元素含量较高, 陕西丹参根际土壤中Ca元素含量较高; 聚类分析显示不同产地丹参存在明显差异, 且根际土壤中的K, Na, Mn和Zn元素与药材中多个无机元素呈现相关关系; 主成分分析结果表明土壤中元素影响着药材成分元素含量若以这八种元素为评价指标山东产区丹参质量较佳; 偏最小二乘判别分析结果发现Na, K, Fe和Mg四个元素可能是造成不同产地丹参质量差异的主要影响因素。 采用原子吸收分光光度技术建立不同产地丹参及根际土壤中无机元素含量方法, 探讨道地药材质量与生长环境两者间关系, 为丹参药材质量控制及标准建立提供科学参考。
丹参 根际土壤 原子吸收分光光度法 无机元素 Salvia miltiorrhiza Rhizosphere soils Atomic absorption spectrophotometry Inorganic element 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3618
1 江苏大气海洋光电探测重点实验室, 江苏 南京 210044
2 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学 物理与光电工程学院, 江苏 南京 210044
4 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 江苏 南京 210044
介绍了一种由两个角反射镜构成的气体传感器吸收池。利用角反射镜的反射特性和对光束的倾斜不敏感性, 提高了吸收池的稳定性和灵敏度。用几何光学方法分析光束的传输特性。提出了探测光在单波长和双波长时的传输方程和系统的测量方程, 构建了一种气体浓度检测系统。探测光在吸收池中来回传播的次数N由两个角反射镜的轴间距离决定, 差分光吸收光谱(DOAS)的灵敏度与光在池内的传播次数N成正比。在N为3时, 电池的检测阈值接近50 ppm。
光谱分析 分光光度法 气体传感器 灵敏度 角反射镜 spectrum analysis spectrophotometry gas sensor sensitivity corner cube prisms
1 中南大学物理与电子学院, 湖南 长沙 410083
2 中南大学信息科学与工程学院, 湖南 长沙 410083
3 邵阳学院信息工程学院, 湖南 邵阳 422000
提出了一种基于相关系数阈值法区间选择的卡尔曼滤波分光光度法,该方法可同时检测工业废水中的铜、钴、镍痕量离子,而无需任何分离步骤。该方法首先制备40组铜、钴、镍混合标准溶液,用多元线性回归法求解吸光系数矩阵;然后通过提出的相关系数阈值法选择灵敏度较高的波长区域进行滤波;最后根据滤波方差确定滤波终点,得到铜、钴、镍的测定质量浓度。铜的质量浓度的线性检测范围为0.5~5.0 mg/L,钴的质量浓度的线性检测范围为0.2~2.0 mg/L,镍的质量浓度的线性检测范围为0.3~3.0 mg/L。铜、钴、镍的平均相对误差分别为2.862%、2.464%、3.781%,均小于5.000%。铜、钴、镍的预测均方根误差分别为0.1124,0.0279,0.0663。结果表明,所提方法简单快速,可以边扫描边滤波,易于联机分析。
光谱学 多金属离子检测 卡尔曼滤波分光光度法 工业废水
