分析远志不同生长年份特征化学成分的药效物质累积规律。 采用傅里叶变换红外光谱法对山西汾阳、 新绛12批不同生长年份的远志药材进行红外光谱扫描分析, 建立远志的红外指纹图谱, 并进行共有峰率和变异峰率双指标序列分析。 远志药材特征吸收峰在3 130, 2 920, 1 650, 1 540, 1 400, 1 260和1 050 cm-1存在明显的共有峰, 醇提物特征吸收峰位于3 150~3 000, 2 950~2 920, 2 850, 1 740~1 710, 1 670~1 630, 1 540~1 520, 1 450~1 400, 1 100~1 050, 990和530 cm-1范围内； 远志吸收峰数目随年限增长呈增加趋势, 同一年份远志药材在3 380, 1 315, 1 060和990 cm-1附近, 醇提物在3 360和1 315 cm-1附近吸收峰的数目、 形状和强度存在差异, 秋采远志在此范围内无特征吸收。 药效物质累积量: 汾阳产远志、 新绛产远志在春季采收药效物质累积量较大； 远志有效成分: 前者细叶远志皂苷、 3,6’-二芥子酰基蔗糖、 远志口山酮Ⅲ药效物质累积量随远志生长年限的增长累积增加； 后者3,6’-二芥子酰基蔗糖的累积量呈先上升后下降的趋势, 远志口山酮Ⅲ和部分皂苷类物质随生长年限的延长呈下降趋势。 远志药材共有峰率在66.7%~100%, 变异峰率在0~63.6%, 醇提物共有峰率在66.7%~94.7%, 变异峰率在0~30.0%； 同一年限远志样品共有峰率较高, 春采之间、 秋采之间共有峰率较高； 同一产地远志共有峰率较高, 药效物质累积量随年限增长较为相似, 无明显差异； 其中变异峰率最高的药材序列是(春采)S-2-3: S-2-5(秋采)为63.6%, 二者为不同年限不同季节采收, 药效物质累积量相差较大。 基于红外光谱法和二阶导数结合双指标序列分析法可以分析探究远志不同生长年份有效化学成分的特征峰变化规律和药效物质累积规律, 为远志的种植采收时间、 质量控制和评价提供参考。

天文导航中星点的定位精度至关重要,会影响天文导航的精度。传统的基于线性插值的星图分辨率提高方法是直接利用线性关系来计算插入的灰度值,但忽略了原函数自身的变化特征。针对星点的成像特征,提出了一种基于改进线性插值的星点定位方法。首先建立星点的成像模型并推导出一维模型,求取二阶导数以获得凹凸分界点,然后给出改进线性插值的权值因子的计算方法,进而完成星点的定位。仿真结果表明,与传统方法相比,所提方法的平均偏离误差降低了15.4%,能够有效地提取星点中心。

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。

在农作物生产中, 不合理使用化学农药来防治植物病害的现象普遍存在, 严重影响产品品质及食用安全, 快速鉴别植物病害并采取合理的防治措施对提高农作物品质具有重要意义。 利用红外光谱三级鉴别法(傅里叶变换红外光谱(FTIR) 、 二阶导数红外光谱(SD-IR) 及二维相关红外光谱(2D-IR) ) 对蚕豆、 玉米、 葱和蒜正常叶、 锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位进行了研究。 结果显示, 正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的光谱吸收峰强度和形状存在微小差异。 原始光谱中正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的几个吸收强度比存在差异, 蚕豆的正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的吸收强度比A1 410/A1 646分别为0.698, 0.624和0.616, A2 926/A1 646相应比值分别为0.665, 0.638和0.552; 玉米的相应比值A1 649/A1 055分别为0.813, 0.696, 0.691, A1 382/A1 055相应比值分别为0.552, 0.478和0.465, A2 926/A1 055相应比值分别为0.574, 0.467和0.469; 葱的相应比值A1 382/A1 061分别为0.843, 0.821和0.704, A2 923/A1 061相应比值分别为0.707, 0.680和0.489; 以上锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位的几个峰强比均比正常叶小。 二阶导数红外光谱在1 800～800 cm-1范围内, 正常叶、 病斑附近绿色部位及锈病叶病斑处的吸收峰的形状及强度显示明显差异。 二维相关红外光谱显示, 正常叶、 锈病叶病斑处及病斑附近绿色部位在860～1 690 cm-1范围内自动峰和交叉峰的位置、 数目及强度存在显著差异。 蚕豆正常叶出现4个强自动峰, 2组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现5个强自动峰, 4组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现2个最强自动峰和5个中强自动峰, 5组强正交叉峰; 蚕豆锈病叶病斑处自动峰强度最强, 而正常叶的各个自动峰的强度最低。 玉米正常叶出现9个强自动峰, 12组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现11个强自动峰, 3组最强的正交叉峰和11组中强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现6个强自动峰, 3组强正交叉峰; 蒜正常叶出现9个强自动峰, 8组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现2个最强自动峰和9个次强自动峰, 10组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现6个强自动峰, 1组强正交叉峰; 玉米和蒜病斑附近绿色部位的各个自动峰的强度最强, 而锈病叶病斑处自动峰和交叉峰强度最弱。 葱正常叶出现9个强自动峰, 5组强的正交叉峰; 病斑附近绿色部位出现8个强自动峰, 3组强正交叉峰; 锈病叶病斑处出现3个强自动峰, 无正交叉峰出现。 葱正常叶的各个自动峰的强度最强, 而锈病叶病斑处自动峰强度最弱。 结果表明, 利用傅里叶变换红外光谱结合二阶导数红外光谱及二维相关红外光谱能简单、 快速地鉴别研究农作物锈病叶, 有望为农作物病害提供一种光谱检测方法。

种粮老化影响种子活力及粮食品质。 利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR), 二阶导数红外光谱(SD-IR)和二维相关红外光谱(2D-IR)方法对不同储藏年份的大麦, 小麦, 稻谷, 玉米和高粱种子进行区分研究。 结果显示, 原始光谱中几个峰强比有差异; 在二阶导数红外光谱中, 不同储藏年份种子在1 800～800 cm-1范围内的吸收峰强度和形状显示出差异。 二维相关红外光谱结果显示: 大麦在1 350～1 800 cm-1, 小麦, 稻谷, 玉米和高粱在860～1 690 cm-1范围内有明显差异, 随储藏年份增加, 自动峰和交叉峰的数目减少, 强度减弱。 结果表明, 应用傅里叶变换红外光谱结合二维相关红外光谱能有效快速地区分不同储藏年份的谷类种子。