软玉又称和田玉, 是我国使用最早的一种天然玉石材料, 深受国人喜爱。 2008年北京奥运会的“金镶玉”奖牌, 让全世界重新认识了中国元素, 认识了和田玉, 人们再一次兴起了对和田玉的追捧, 市场需求量增加的同时导致尾矿堆积如山, 在一定程度上, 不仅浪费土地资源而且污染环境。 开展软玉尾矿的高价值利用研究具有重要的理论与实际意义。 软玉的主要矿物成分为透闪石, 其化学式为［Ca2Mg5Si8O22(OH)2］, 是一种典型的双链硅酸盐, 可作为硅酸盐体系玻璃的重要天然矿物原料。 采用熔融法将原料加热到1 500 ℃保温2 h, 取出熔融体倒入铁制模具中, 然后在600 ℃中退火2 h, 最后得到软玉尾矿玻璃。 随着MnO含量的增加, 软玉尾矿玻璃颜色逐渐加深, 主要色调为棕黄色, 透明, 玻璃光泽, 内部干净, 无裂纹, 折射率和介电常数逐渐减小, 相对密度逐渐增大。 采用傅里叶变换红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见光谱等测试技术获取了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的光谱学特征, 并探讨了Mn2+含量对软玉尾矿玻璃品质和颜色的影响。 结果表明: 掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的红外光谱和拉曼光谱都出现了与气体分子有关1 370和1 500 cm-1附近的谱峰; MnO含量为1%, 样品Tb-3的红外光谱在450~500 cm-1范围振动谱峰明显强于其他三个样品, 拉曼特征峰最强, 红外光谱和拉曼光谱出现差异, 说明随着Mn2+含量的增加, 软玉尾矿玻璃的颜色加深, 透明度降低, 其内部结构中Si-O键能先增强然后减弱, 当MnO含量为1%时, 内部结构最致密。 结合软玉尾矿化学成分和紫外-可见光谱分析, 软玉尾矿玻璃的棕黄色, 主要与Fe和Mn元素有关。 由Fe2+-Fe3+对产生的电荷转移使得可见光在蓝紫区(400~460 nm)产生吸收峰, Mn2+的最外层d-d电子跃迁使得可见光蓝绿区(480~550 nm)产生一宽吸收带, 致使可见光中黄橙区透过率比较好, 从而形成了棕黄色。 研究基本确定了掺杂Mn2+软玉尾矿玻璃的制备工艺和谱学特征, 探讨了其应用前景, 为软玉尾矿高价值利用提出了科学方向, 具有重要的理论研究意义和应用价值。

费昂斯是由石英、 碱性助熔剂、 着色剂构成的表面釉层尚未达到非晶态的类玻璃制品, 五千年前在西亚地区出现, 是最早的人工材料制品之一, 常加工成珠饰的形式。 费昂斯珠经由草原丝绸之路传入中原地区后, 在两周时期大放异彩, 见证了我国古人学习费昂斯制造技术并自主改进的历程。 采用常规宝石学测试、 显微成像、 傅里叶红外光谱、 激光拉曼光谱、 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪多种方法对战国时期湖北随县曾侯乙墓、 湖北荆州熊家冢墓地出土费昂斯珠样品的谱学特征、 成分特征和制造工艺进行了测试研究。 测试结果显示曾侯乙墓出土费昂斯珠呈褐黄色, 较熊家冢墓地出土蓝绿色费昂斯珠有较大外观差异; 显微成像可见费昂斯珠表面釉层与胎体界限、 气孔及碎裂情况, 熊家冢墓地出土费昂斯珠在端口处可见小部分明显的非晶态釉层; 傅里叶红外光谱测试、 激光拉曼光谱测试显示两处出土费昂斯珠均含大量石英; 激光拉曼光谱测试熊家冢墓地费昂斯珠的蓝色釉层, 结果为一个复合谱图, 128、 207、 362、 468、 692、 797和1 188 cm-1处为石英的特征峰位, 979 cm-1为磷酸钙的特征峰, 磷酸钙的形成可能是因釉料中添加草木灰之类的植物灰料, 590和1 066 cm-1处的峰与CuSiO3·H2O有关, 3 346和3 435 cm-1为水的峰; 扫描电镜-EDS能谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测试结果显示二者具体成分差别较大, 曾侯乙墓出土费昂斯珠制作原料石英砂含杂质多, 较高含量的硫元素是其显著的不同点, 指示釉层可能使用了铜的硫化物; 而熊家冢墓地出土费昂斯珠原料纯净, 主体由大量石英砂构成, 表面有白色石英风化浸蚀层。 两处墓地时期相近, 所处国别不同, 对比其制作原料和工艺技术, 推测两个墓葬出土费昂斯珠不属同源体系, 且熊家冢墓地所代表的楚国工艺技术更成熟, 因此在战国时期我国应存在多个费昂斯生产中心。

“缅绿料”是近年来滇西市场上出现的新兴缅甸石英质玉石品种, 特点是质地细腻, 绿色带深浅不同的蓝、 黄色调, 部分绿色品种与高品质澳洲绿玉髓较为相似, 但其颜色成因尚不清楚, 鉴定评价及市场推广亦亟需相关理论支持。 运用红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 紫外-可见光谱仪、 X射线荧光光谱仪、 X射线粉末衍射仪、 岩矿薄片鉴定等方法对“缅绿料”的矿物组成及结构、 化学成分、 谱学特征及颜色成因等进行探究。 结果表明主要矿物为α-石英（含微量斜硅石）, 以隐晶质为主, 少量微晶质, 含量占90%以上, 其次为显微细粒状、 鳞片状绢云母及镍滑石, 以及微量镍绿泥石、 铬钙钛矿, 局部偶见次生浸染状铁泥质, 整体呈含鳞片显微粒状结构。 红外透射光谱主要显示α-石英的红外吸收特征, 1 019、 800～600和462 cm-1处吸收峰分别归属于νas(Si—O—Si)反对称伸缩振动、 νs(Si—O—Si)对称伸缩振动及δ(Si—O)弯曲振动。 3 463及1 639、 1 399 cm-1处吸收峰由赋存于石英微空隙间的自由水分子的νas（H—O—H）反对称伸缩振动及δ（H—O—H）弯曲振动引起。 拉曼光谱除显示α-石英特征拉曼组峰204、 262、 355、 395、 463 cm-1外, 501 cm-1处的弱拉曼峰指示含微量斜硅石, 675 cm-1处拉曼峰指示含镍滑石。 综合化学成分及紫外-可见光谱特征表明, 该玉石含Mg、 Al、 Cl、 K、 Ca、 Ti、 Cr、 Fe、 Ni等杂质元素, Ni和Fe是主要致色元素。 Ni、 Fe含量的显著差异是其呈现绿-蓝绿、 绿黄-黄绿两种颜色系列的原因。 高含量Ni、 低含量Fe形成绿-蓝绿色系列, 蓝色调变化与Ni含量呈正相关性; 同等低含量的Ni和Fe形成绿黄-黄绿色系列, 黄色调变化与Fe、 Ni含量呈负相关性。 综上, “缅绿料”归属为绿玉髓, 其颜色特征由镍滑石、 绢云母及次生铁泥质等杂质矿物引起, Ni元素以游离态Ni离子和杂质矿物镍滑石两种形式存在, 其中镍滑石在其他来源的绿玉髓中较少见, 可作为产地溯源的重要参考特征。 该研究丰富了绿玉髓的种类及产地信息数据, 亦为进一步探究“缅绿料”成矿地质条件背景提供了基础数据。

印度“龙蛋石”因其与青田龙蛋石具有相似的多色材质, 作为雕刻石引进国内。 然而目前市场对印度“龙蛋石”的谱学特征和成分结构还不清楚。 选取了极具代表性的样品, 利用偏光显微观察、 X 射线粉晶衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 电子探针(EPMA)、 傅里叶红外光谱仪(FTIR)对该样品的宝石矿物学特征、 颜色成因以及谱学特征进行了深入的研究。 印度“龙蛋石”以具有“白肉红心”为特征。 偏光显微镜显示, “印度龙蛋石”为隐晶质鳞片变晶结构, “红心”区域出现明显的红褐色斑块物质, 并从中心红色区域到边缘黄绿色区域呈现出由密集到松散分布的规律, 与外观颜色变化相符。 X射线粉晶衍射结果显示, 淡黄绿色“白肉”和“红心”区域衍射图谱一致, 均显示三个强的10.00、 4.99和3.33 衍射峰, 且在2.86、 2.99、 3.20、 3.49和3.73 处均可见伊利石衍射峰, 无其他矿物相存在, 表明样品为纯度较高的2M1型伊利石。 XRD在10.00 峰的半高宽为0.092°Δ2θ, 表明伊利石有序度和结晶度较好。 电子探针测试进一步证实该印度“龙蛋石”主要为伊利石, 其平均层间阳离子含量为0.824 p.u.f., 并含有0.05%～0.08%Wt的结构铁。 扫描电镜背散射成分图像显示红褐色斑块状物质具有明显的高亮衬度, 但普遍表现为伊利石鳞片状形貌。 能谱测试表明该区域铁平均含量为0.48%Wt, 高于伊利石中结构铁含量一个数量级, 表明红褐色斑块状含铁物质可能是印度“龙蛋石”的致色物质。 扫描电子显微镜下发现立方形貌的KCl晶体, 指示伊利石可能直接结晶于富K流体中。 傅里叶红外光谱测试结果表明, 样品在3 630 cm-1为OH伸缩振动峰; 830 cm-1为四面体内Al—O振动; 756 cm-1的吸收峰与Al取代Si参与四面体配位有关, 为四面体内Si—O—Al振动的表现。 位于3 625 cm-1附近的OH伸缩振动吸收峰与825和750 cm-1双指纹吸收峰为伊利石矿物的特征傅里叶红外吸收峰, 印证了该印度“龙蛋石”主要矿物为伊利石。 对印度“龙蛋石”的研究丰富了对雕刻石材质的宝石学和谱学特征的认识, 其红外光谱特征可作为雕刻石样品快速无损测试的鉴定依据。

我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出: 实施国家节水行动， 鼓励再生水利用。 再生水回用是实现水资源可持续发展的重要途径。 将再生水用于贫水区农业灌溉， 有望取得良好的经济效益、 生态效益和社会效益， 同时也符合“碳达峰碳中和”（即“双碳”）的政策导向和宏观要求。 现阶段， 我国对再生水农灌的基础性研究刚刚起步、 成果不多， 尚无法提供系统性的数据支持和理论指导。 以陕西省西安市和辽宁省沈阳市的两种污水源再生水（分别记为A水样和B水样）为研究对象， 借助紫外可见光谱（UV-Vis）、 元素分析、 三维荧光光谱（3D-EEMs）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）比对再生水DOM性质差异， 结合特征参数剖析DOM微观信息。 结果发现: UV-Vis图谱的250～270 nm附近出现吸收平台， 源于DOM双键结构和腐殖质芳香族组分; 210～250 nm吸收带则由DOM不饱和双键共轭结构引起。 紫外可见特征参数和元素分析原子比值表明: A水样DOM腐殖化程度更高、 相对分子质量更大， B水样DOM苯环C骨架聚合度较低、 内源性更明显; 微生物活动对水样DOM的组成干扰相当关键。 两种水样DOM的3D-EEMs图谱均出现三处明显特征峰， 分别位于Ex/Em=280/310 nm（类酪氨酸）、 Ex/Em=230/320 nm（类色氨酸）和Ex/Em=250/460 nm（类腐殖质）; DOM具有较强自源性， 但其总体芳香性都不高， B水样新近产生的“新鲜”DOM较多。 两种水样DOM的FTIR图谱高度相似， 均在3 460～3 420 cm-1（—OH和—NH2伸缩振动）、 2 925 cm-1（—CH2不对称伸缩振动）、 1 639 cm-1（CO伸缩振动和N—H弯曲振动）和1 412 cm-1（—CH2剪式变形振动）等处出现特征峰， 表明两种水样DOM官能团差异很小， 类蛋白组分、 碳水化合物和芳香类有机物是DOM主要组分。 相关结果有助于深度预估农灌过程再生水DOM的环境行为和生态效应。

近几年市场上最新出现了一类“加瓷”绿松石, 与绿松石原矿极为相似, 这类“加瓷”绿松石是使用无机结合剂磷酸盐或硅酸盐作为添加物, 对绿松石进行充填处理从而达到提高绿松石瓷度的目的, 故以“加瓷”绿松石而得名。 这类“加瓷”绿松石与天然绿松石的外观极为相似, 目前对此类型绿松石的研究比较薄弱。 使用常规宝石学仪器、 红外光谱仪、 X射线荧光光谱仪、 紫外-可见分光光度计、 荧光光谱仪对经磷酸盐“加瓷”处理的绿松石的化学成分组成特征以及振动光谱特征进行了系统的研究和分析。 研究结果显示: 经磷酸盐“加瓷”处理的绿松石均为隐晶质结构, 表面多呈蜡状-玻璃光泽, 有黑色或白色团块状色斑, 分布有铁线, “加瓷”处理后绿松石的相对密度平均值(2.38)小于具有相似外观的天然绿松石(2.60)； 荧光整体呈惰性, 但部分“加瓷”处理的绿松石在紫外荧光灯下会出现蓝白色荧光沿样品表面微裂隙分布的异常现象； 使用X射线荧光(XRF)光谱仪对样品的成分进行测试分析, 磷酸盐“加瓷”处理绿松石的主要化学成分偏离天然绿松石理论化学成分值, ω(Al2O3)在20.91%～39.45%之间, ω(P2O5)在42.32%～53.46%之间, ω(CuO)在6.54%～11.38%之间, ω(FeOT)在0.43%～22.2%之间, ω(SiO2)在0.28%～4.52%之间, ω(K2O)在0.05%～0.36%之间； 磷酸盐“加瓷”处理绿松石的磷铝比为1.47～2.10, 这一数值相比天然绿松石普遍较高； 磷酸盐“加瓷”处理绿松石红外吸收光谱主要显示为结晶水、 羟基水及磷酸根基团的振动光谱, 振动频率与天然绿松石红外光谱基本一致； 紫外-可见光谱表明磷酸盐“加瓷”处理绿松石的谱峰的位置相对于天然绿松石图谱稍有偏移但整体趋势一致； 三维荧光光谱仪检测结果荧光较微弱, 荧光中心强度变化范围较大。

新疆是世界重要和田玉产地之一, 其中于田产和田玉又为优质山料的代表。 研究对来自新疆于田县哈尼拉克、 阿拉玛斯、 赛迪库拉木、 齐哈库勒四个矿点的48块和田玉样品进行谱学特征及化学成分分析, 采用常规宝石学测试、 傅里叶红外光谱、 激光拉曼光谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等现代谱学仪器测试。 结果表明, 新疆于田和田玉样品颜色呈青色、 青白色、 青黄色、 黄白色、 灰白色特征, 样品呈典型油脂—玻璃光泽, 不透明—半透明, 为多晶质集合体, 折射率在1.61～1.62范围, 相对密度范围为2.95～2.99。 新疆于田和田玉样品的红外光谱显示了900～1 200和400～760 cm-1范围内透闪石的特征吸收谱带。 O—Si—O反伸缩振动、 对称伸缩振动显示为位于1 143, 1 096, 1 040, 995和925 cm-1处的峰, Si—O—Si对称伸缩振动显示为位于763和689 cm-1处的峰, 而538, 512, 465和420 cm-1处的峰与Si—O弯曲振动、 M—O的晶格振动及OH平动有关。 新疆于田和田玉的拉曼光谱符合透闪石谱学特征, 其中120, 175, 220, 365和389 cm-1处是晶格振动峰值, 670 cm-1峰值代表了闪石类矿物的Si—O—Si伸缩振动, 931, 1 029和1 060 cm-1是由于Si—O伸缩振动, 3 672和3 680 cm-1属于M—OH伸缩振动。 新疆于田和田玉的主要成分为MgO, CaO和SiO2, 稀土元素特征显示为δCe值为0.068～3.902, 平均值1.064; δEu值为0～8.832, 平均值0.343, 具有负Eu异常; LREE/HREE为0.010～3.369, 平均值0.682。 ΣREE值为0.407～18.768, 平均值3.138。 利用微量元素特征和稀土元素特征可从化学成分方面将新疆于田和田玉与韩国春川、 新疆且末、 青海三岔河等其他代表性产地的和田玉进行区分。 新疆于田和田玉的谱学特征及成分信息丰富了和田玉产地信息数据, 为进一步研究提供参考, 未来可以根据宝石学特征、 谱学特征和稀土元素、 微量元素特征提取各产地和田玉的产地信息, 结合和田玉成矿地质条件背景, 使和田玉产地精细溯源至每个矿点矿脉成为可能。