土壤分析中對于近紅外、中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用
發(fā)布時間:2024-10-24
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近紅外與中紅外光譜技術(shù)在當(dāng)前眾多領(lǐng)域應(yīng)用程度較高,在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)以及石油化工等領(lǐng)域擁有顯著應(yīng)用效果。將近紅外與中紅外光譜技術(shù)積極應(yīng)用在土壤分析工作之中,可以取得良好成效果。
近紅外與中紅外光譜技術(shù)在當(dāng)前眾多領(lǐng)域應(yīng)用程度較高,在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)以及石油化工等領(lǐng)域擁有顯著應(yīng)用效果。將近紅外與中紅外光譜技術(shù)積極應(yīng)用在土壤分析工作之中,可以取得良好成效果。
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近紅外與中紅外光譜
近紅外(NIR)光譜技術(shù)在當(dāng)前較多領(lǐng)域都顯現(xiàn)出應(yīng)用優(yōu)勢,近紅外光譜區(qū)域是發(fā)現(xiàn)最早的非可見光譜區(qū)域,處在可見光和中紅外光之間,是指780-2500nm波長范圍內(nèi)的電磁波凹。近紅外光譜信息是從分子內(nèi)部振動合頻與倍頻而來的,主要是面向分子含氨基團(tuán)倍頻與合頻的振動吸收情況進(jìn)行反映。在近紅外光譜區(qū)域之中,較多有機(jī)物都顯現(xiàn)出明顯的特征優(yōu)勢中紅外(MIR)光譜是指處在2500~5000nm波長范圍內(nèi)的電磁波。在中紅外光譜范圍內(nèi),基頻、合頻以及倍頻吸收是主要的吸收峰,顯現(xiàn)出分子結(jié)構(gòu)特征性。對于不同化合物來說,紅外吸收光譜有著明顯特征,化合物的實(shí)際類型及其狀態(tài),會影響到譜帶的數(shù)量、位置、強(qiáng)度、形狀等情況1近紅外與中紅外光譜之間存在著一定差異,前者是通過合頻或者倍頻吸收物質(zhì)分子內(nèi)部振動,不僅信息強(qiáng)度較弱,而且在不同官能團(tuán)、組分之間的譜帶重疊的可能性較大,會增加解析譜圖的難度;而后者屬于基頻吸收方式,擁有較強(qiáng)的信息強(qiáng)度,在提取信息方面相對來說較為容易。
近紅外與中紅外光譜分析技術(shù)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的持續(xù)更新和進(jìn)步,如化學(xué)計量學(xué)、綜合光譜學(xué)、近紅外光譜技術(shù)以及計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等,促進(jìn)了近紅外與中紅外光譜技術(shù)的發(fā)展,支持其能夠有效應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)分析工作之中。實(shí)際開展光譜分析工作的過程中,該技術(shù)的核心在于針對光譜信息和組分理化特性之間進(jìn)行分析,建立起專門性的函數(shù)關(guān)系,也就是校正模型。在實(shí)際開展光譜回歸分析的過程只中,使用多元線性回歸方法、偏最小二乘法、主成分回歸以及拓?fù)鋵W(xué)方法等,都能夠取得良好效果。光譜容易受到外界因素影響,測量環(huán)境、光譜儀自身形態(tài)都會容易帶來不同作用,這些影響多集中在非線性方面,面對非線性關(guān)系分析時,可以使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和拓?fù)浞椒╗,
土壤分析中對于近紅外、中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)前近紅外與中紅外光譜技術(shù)可以被廣泛應(yīng)用在多種行業(yè)領(lǐng)域之中,給相關(guān)行業(yè)建設(shè)與發(fā)展提供可靠數(shù)據(jù)支持。土壤學(xué)領(lǐng)域積極引進(jìn)近紅外與中紅外光譜技術(shù),同樣可以展現(xiàn)良好效果。
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近紅外光譜技術(shù)
研究學(xué)者開展土壤分析工作的過程中,經(jīng)常會使用到近紅外光譜技術(shù),主要是用于快速測定好土壤組分含量。測量水分含量,是該項(xiàng)技術(shù)的典型優(yōu)勢。學(xué)者Bowers等人在測量實(shí)踐活動中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤含水量增多,對于土壤測定的可見一一近紅外光譜波段顯現(xiàn)出反射率下降的情況,奠定了近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)門。土壤之中,擁有生物性、結(jié)構(gòu)性的基本物質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì),這是生命活動的重要條件和產(chǎn)物,對于緩解溫室效應(yīng)具有積極意義。在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中,針對土壤有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化機(jī)理加以深入研究,可以取得良好效果。這其中采用近紅外光譜技術(shù),可以積極構(gòu)建起可靠的研究模型,達(dá)到準(zhǔn)確測量土壤含量的目的。在近紅外光譜技術(shù)的支持下,土壤的有機(jī)質(zhì)、水分、總氨含量、總碳含量以及有機(jī)碳等,都能夠得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在分析土壤的過程中,使用這一技術(shù)效果顯著。同時在土壤分類過程中,還可以借助于近紅外光譜技術(shù)實(shí)施定性分析活動,逐漸代替以往土壤分析方法。為保證土壤分類的科學(xué)性和合理性,需要研究土壤的內(nèi)在光譜特性,從而獲取到較為準(zhǔn)確的判別指標(biāo)。聚類分析模式在近紅外光譜技術(shù)中占據(jù)重要地位,其能夠快速分析好土壤類型。
中紅外光譜技術(shù)
在分析土壤有機(jī)、無機(jī)碳的過程中,中紅外光譜技術(shù)顯現(xiàn)出吏好的應(yīng)用效果。Minasny等學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn),使用偏最小二乘法和中紅外光譜技術(shù),可以針對土壤的礦物成分、有機(jī)成分以及土壤化學(xué)特性等進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報門。在金屬元素的預(yù)報工作之中,中紅外光譜技術(shù)要好于近紅外技術(shù)。在中紅外光譜區(qū)域,基本分子振動過程中的吸收峰較為強(qiáng)烈,土壤之間的差異性得以顯現(xiàn),預(yù)測結(jié)果更為明顯,使用中紅外光譜技術(shù)手段,可以得到更好精確度的土壤成分含量分析結(jié)果。
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