对艾比湖湿地自然保护区的芦苇叶片进行了采样、含水量测定，利用FieldSpec3便携式光谱仪现场进行了芦苇叶片的光谱测量，并对芦苇叶片原始光谱进行了平滑处理、导数变换，分析在不同微分窗口尺度下芦苇叶片一阶导数对含水量变化的响应特征，同时提取特征参数表征芦苇叶片含水量。研究表明：当w=1~15时，一阶光谱曲线噪声难以有效降低，致使光谱曲线的轮廓不易辨别，叶片含水量变化引起的光谱响应特征不易判断。当w=16~30时，微分窗口尺度的增大较好地消除了芦苇叶片一阶导数光谱值中的噪声，芦苇叶片一阶导数光谱与含水量之间的相关系数在1460~1500 nm波段与1374~1534 nm 波段相比，相关系数波动小，标准差小，表现较稳定，1460~1500 nm波段一阶导数光谱对含水量的响应呈现比较一致、显著的特征；将1460~1500 nm波段内一阶导数光谱值的平均值作为特征参数，在微分窗口尺度1~30下，该特征参数与其他窗口尺度相比，更适合指示芦苇叶片含水量变化，为干旱区湿地芦苇水分遥感监测中采用短波红外反射光谱分析技术定量检验芦苇叶片水分提供新的途径。

硝酸盐是水中“三氮”（硝酸盐氮、 氨氮、 总氮）之一, 是反映水体受污染程度的一项重要指标。 传统 “现场采样-离线分析” 的硝酸盐化学检测方法操作繁琐、 耗时长, 难以满足现代水环境实时在线检测需求。 由于硝酸根在紫外区具有很强的紫外吸收特性, 并且紫外吸收光谱法具有简便快速、 可实现实时在线监测等特点, 近年来被广泛用于硝酸盐浓度的测量。 但使用紫外吸收光谱法检测水体硝酸盐含量时, 容易受到水体浊度影响, 造成谱线非线性抬升, 导致测量误差。 目前对浊度补偿算法的研究大都用于水中COD含量的检测, 对硝酸盐检测中浊度干扰去除研究较少。 为此提出一种基于一阶导数紫外吸收光谱的硝酸盐浓度测量方法, 该方法可以减小浊度干扰, 从而提高紫外光谱快速检测硝酸盐含量的准确度。 通过测量福尔马肼与硝酸钠标准溶液和它们混合溶液在190~300 nm波段的紫外吸收光谱并做一阶导数光谱处理, 处理后的光谱采用Savitzky-Golay滤波进行去噪平滑处理, 比较浊度与硝酸盐紫外吸收一阶导数光谱特征, 分波段研究浊度对硝酸盐紫外一阶导数光谱影响, 结果表明硝酸盐导数光谱在220~230 nm波段受浊度影响小; 选取220~230 nm波段作为光谱分析区间, 以30种不同浓度混合的福尔马肼与硝酸钠溶液作为训练样本, 利用偏最小二乘算法建立硝酸盐定量分析模型, 使用该建模模型预测剩下的6种不同浓度福尔马肼与硝酸钠混合溶液中硝酸盐的浓度, 结果表明福尔马肼干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数（correlation coefficient, R2）为0994 3, 预测均方根误差（root mean square error of prediction, RMSEP）为0346 9 mg·L-1。 为进一步验证该方法的准确性与稳定性, 使用该建模模型预测高岭土与硝酸钾配制的混合水样中硝酸盐的浓度, 结果表明该方法对高岭土干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数r2为0991 5, 预测均方根误差RMSEP为0362 8 mg·L-1。 综上所述, 提出的硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法, 采用220~230 nm波段的紫外导数光谱数据, 结合PLS建模, 可以快速准确测量在浊度干扰下水体硝酸盐的浓度, 为发展实际水体硝酸盐在线监测技术与设备提供方法基础。

三维荧光光谱技术（3DEEM）因其方便迅速、 灵敏度高等一系列优点, 广泛应用于表征DOM。 在实际应用中, 3DEEM步骤较为繁琐, PARAFAC等方法相较于寻峰法虽然更加直观可靠, 但是往往需要借助MATLAB等数学软件, 因此该研究希望借助一种新的方法能够更加简便迅速地表征DOM。 以蘑菇湖水体DOM为例, 基于累积性发射光谱（AFEs）, 结合多元统计及二阶导数等方法, 对DOM各类荧光组分及含量进行表征。 利用主成分分析（PCA）对AFEs进行因子载荷分析, 并确定荧光峰的类型及其含量的差异; 通过二阶导数转换, 得到二阶导数AFEs; 通过对所有采样点二阶导数AFEs各荧光峰进行绝对面积积分, 分析DOM中各组分的含量及变化; 通过聚类分析, 分析不同点位组分的差异性或相似性。 研究表明, 通过AFEs得到5类荧光峰, 分别为类蛋白峰、 类富里酸峰、 陆源类腐殖酸峰以及腐殖酸峰。 基于AFEs及其对荧光强度之和的分析, 可以看出蘑菇湖水体中的DOM主要以不稳定、 易被降解的、 相对分子质量较小的类蛋白及富里酸为主, 腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减。 基于AFEs得分图, 得到5类荧光峰, 且荧光峰中类蛋白及类富里酸峰占主导; 基于点位得分矩阵, 可以说明各点位之间的荧光组分存在差异。 二阶导数AFEs被分为5个荧光波段, DOM以相对质量较小的有机质为主, 腐殖化程度、 芳香度较小, 空间差异上不显著。 通过对荧光峰面积以及采样点进行聚类分析, 荧光峰被分为3类, 其中富里酸含量占比较大, 且岸边采样点和位于湖心区域的采样点之间存在差异。 综上研究显示, AFEs相对简单迅速, 能够代替3DEEM对DOM进行表征。 蘑菇湖水体DOM是以相对分子质量较小、 不稳定、 易被降解的类蛋白、 类富里酸物质为主, 总体上腐殖化程度及相对分子质量具有由滨湖区向深湖区递减的趋势, 但空间上差异性较小。

凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂（PCs）有一定的吸附性, 使得“有效减水剂”比例降低, 导致PCs性能大大降低。 PCs抗吸附特性具有重要的设计参考意义, 与PCs组成、 结构密切相关。 紫外可见分光光度法（UV）是用于吸附量检测的常用方法, 但对PCs测试还存在较多的不确定性, 给测试带来了困难。 为此, 采用紫外分光度技术及导数光谱处理的方法定量分析凝灰岩石粉对不同侧链长度聚羧酸减水剂的吸附量, 并对试验参数进行了分析与优化。 结果显示, PCs吸收光谱图中无明显紫外特征峰, 增大浓度、 降低溶液pH值时可在190~200 nm波长范围出现假峰, 并通过乙酸分析试剂光谱试验得到证实; 对光谱数据进行二阶导数处理后, 可获得PCs特征峰207 nm, 此特征峰对应的样品吸光度与其浓度间存在良好的线性关系, 相关系数r均大于099; 为了进一步论证紫外吸收光谱法的准确性, 与TOC测定法进行比较, 两者之间呈良好的线性关系, 相关系数r为0997, 这表明UV二阶导数光谱法可为PCs吸附性分析提供一种简单、 快速、 准确、 便宜且无需显色剂的定量测试方法; 从样品测试分析可看出, 凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂的吸附随着PCs侧链长度减小而减弱。 研究成果为紫外可见分光光度技术快速检测弱紫外吸收有机物含量提供了新的途径。

紫外吸收方法中, 硝酸盐氮（NO-3-N）的紫外吸收峰在202.0 nm左右, 而亚硝酸盐氮（NO-2-N）的紫外吸收峰在210.0 nm左右, 两者吸收峰位置距离很近, 因此, 在分析过程中两者的紫外吸收曲线严重重叠, 相互之间严重干扰, 不经过分离很难用单波长对二者的含量进行测定而常用的国标方法过程又过于繁琐, 耗时较长。 为了准确、 快速、 环保的实现环境水体和饮用水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速监测, 避免国标方法中对二者测定的诸多不足, 结合紫外吸收和二阶导数光谱法, 在不经过任何预先分离处理的情况下, 建立了水体中这两种物质的快速分析方法, 实现水样中二者的快速准确测定。 研究采用优级纯试剂配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮系列标准溶液。 以去离子水做参比, 采用紫外-可见光分光光度计扫描其在195～250 nm范围内的紫外吸收光谱, 之后采用Origin软件对所获得的光谱图做二阶导数处理, 并采用Origin软件中的Savitzky-Golay方法对处理后的二阶导数光谱进行平滑处理以去除其他无关的干扰和噪声。 通过观察上述所得两组二阶导数光谱图, 得出以下结论, 不同浓度的亚硝酸盐氮样品在223.5 nm处吸光度的二阶导数均为0, 不同浓度的硝酸盐氮样品在216.5 nm处的吸光度的二阶导数也均为0。 通过实验可见硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品的紫外吸收光谱的二阶导数在这两个特定波长处符合朗伯比尔定律。 实验通过配制硝酸盐氮和亚硝酸盐氮混合样品, 并扫描混合样品的紫外吸收光谱, 采用上述方法对所得光谱做二阶导数及平滑去噪处理。 研究混合样品二阶导数光谱图可以看出在硝酸盐氮浓度相同而亚硝酸盐氮浓度不同时, 亚硝酸盐氮的浓度变化会对硝酸盐氮的吸光度的二阶导数有影响, 但是各种混合样品的二阶导数光谱在223.5 nm处几乎交叉于一点, 说明此处亚硝酸盐氮的浓度不同不会对硝酸盐氮的二阶导数吸光度有影响。 且在223.5 nm处硝酸盐氮二阶导数吸光度随浓度增加而线性增加。 因此, 223.5 nm可作为混合组分中硝酸盐氮的测定波长。 参照以上方法, 可得亚硝酸盐氮的测定波长为216.5 nm。 在223.5 nm处对单组分的硝酸盐氮的浓度值及其相应的吸光度的二阶导数进行线性回归, 其线性关系良好, 得到标准曲线的回归方程为C=438.69A+0.015, R2=0.995 9。 同理, 得到亚硝酸盐氮在216.5 nm处回归方程为C=-657.29A+0.068 8, R2=0.998。 为了验证这种方法在实际水样测量中能否成立, 取秦皇岛市新河、 汤河以及戴河三种河水水样进行实验验证, 结果表明, 回收率在96.7%～103.0%之间, 相对标准偏差在1.46～3.68之间。 该方法结果较准确, 且操作更加简便, 成本较低, 可同时实现硝酸盐氮和亚硝酸盐氮快速在线监测。

中药是复杂的化学体系, 建立快速、有效的分析方法有助于中药水煎液的实时质量控制。 葛根在处方中常用有三种, 分别为粉葛、野葛和煨葛（葛根炮制品）, 且传统应用中多采用水煎煮的方式, 因此, 采用傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）, 二阶导数光谱（SD-IR）, 结合二维相关红外光谱（2D-IR）对三种葛根水煎液进行快速分析。 结果表明, 通过FTIR和SD-IR光谱能够将粉葛水煎液明显区别于野葛和煨葛水煎液。 经过2D-IR分析, 发现野葛经过煨制后水煎液化学成分发生了变化, 二者在主要的自动峰和交叉峰的位置和强度方面存在较大差异, 在1 800~1 300 cm-1范围内, 野葛水煎液中最强的自动峰为1 556 cm-1, 次强峰为1 561 cm-1, 而在煨葛水煎液中最强自动峰为1 563 cm-1, 次强为1 572 cm-1, 再次为1 556 cm-1。 另外, 在野葛水煎液中出现了明显的1 536和1 634 cm-1自动峰, 二者的强度相当。 野葛及煨葛水煎液的2D-IR光谱中, 出现的自动峰1 448和1 518 cm-1的相对强度有较大的差异。 在野葛水煎液的2D-IR光谱中, 交叉峰（1 518, 1 561）和（1 518, 1 563） cm-1强于煨葛水煎液中相应峰。 凭借2D-IR自动峰和交叉峰可以较直观地鉴别野葛和煨葛水煎液, 并揭示二者相应各官能团的变化规律, 能够为葛根在临床处方应用过程中, 水煎液的快速质量控制提供依据。 利用FTIR, SD-IR结合2D-IR的整体性和宏观指纹性, 可以为中药等复杂体系的逐级鉴别提供快速、准确的方法和手段。