Search

رطوبت خاک به دلیل تاثیرگذاری زیاد بر بازتاب طیفی خاک و تغییرپذیری زمانی و مکانی بالا، مهمترین عامل اختلاگر در بکارگیری تکنیک طیف‌سنجی بازتابی مرئی و مادون قرمز نزدیک (VNIRS) جهت برآورد فلزات سنگین خاک به حساب می‌آید. در این پژوهش، قابلیت الگوریتم متعامدسازی پارامتر خارجی (EPO) در کاهش اثر رطوبت از بازتابندگی طیفی خاک به منظور بهبود قابلیت روش‌های یادگیری ماشین در برآورد فلزات سنگین مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، تعداد 129 نمونه خاک از مزارع آلوده به فلزات سنگین در استان‌های تهران، گیلان و آذربایجان شرقی برداشت شد. میزان نیکل و سرب نمونه‌های خاک هواخشک و الک‌شده در آزمایشگاه اندازه‌گیری شدند. بازتابندگی طیفی نمونه‌های خاک در ۷ سطح رطوبتی (هواخشک، ۶، ۱۲، ۱۸، ۲۴، ۳۰ و ۳۶درصد) با استفاده از طیف-سنج FieldSpec-3 و پروب تماسی در محدوده 350-2500 نانومتر در اتاق تاریک اندازه‌گیری شدند. الگوریتم EPO با استفاده از مجموعه نمونه‌های واسنجی توسعه داده شد. از الگوریتم‌های یادگیری ماشین PLSR و SVR جهت برآورد فلزات سنگین استفاده شد. نتایج نشان داد که VNIRS قابلیت بالایی در برآورد فلزات سنگین بصورت هواخشک دارد. حضور رطوبت در خاک، حتی در سطح 6%، منجر به کاهش معنی‌داری در قابلیت این تکنیک در برآورد دقیق فلزات سنگین می‌گردد. در رطوبت بیشتر از 24 درصد، عملکرد مدل‌های یادگیری ماشین برای برآورد فلزات سنگین در کلاس متوسط (1.4

چکیدهمقدمه: نانوذرات نقره به دلیل اندازه کوچک آن‌ها و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، در بسیاری از صنایع مانند پوشش‌دهی، ضدعفونی کننده، تصفیه آب و همچنین در پزشکی استفاده می‌شوند. سنتز زیستی برون سلولی نانوذرات نقره با استفاده از سیستم قارچی، یک روش مناسب برای جلوگیری از استفاده از مواد شیمیایی است. هدف از این مطالعه، سنتز زیستی برون نانوذره‌ی نقره توسط سلول در حال استراحت سویه‌ی بومی قارچی Aspergillus niger ZRS14 و بهینه سازی فرآیند سنتز به روش آماری تاگوچی می‌باشد. روش‌ها: اثر پارامترهای زیست توده، زمان گرماگذاری، pH و غلظت نیترات نقره در سه سطح با استفاده از نرم افزار Qualitek-4 انجام شد. تعیین ویژگی نانوذرات نقره سنتز شده توسط آنالیزهای طیف سنجی شامل طیف سنجی UV-Vis، طیف پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) انجام شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد سویه‌ی مذکور تحت شرایط بهینه شامل غلظت ۲ میلی مولار نیترات نقره، pH برابر ۶، دمای برابر 32 درجه‌ی سلسیوس و پس از 72 ساعت گرماگذاری، نانوذرات نقره کروی با میانگین اندازه‌ی 24 تا 38 نانومتر به‌صورت برون سلولی و تحت استراتژی سلول در حال استراحت سنتز می نماید. نانوذرات نقره عنصری کروی سنتز شده، دارای ماهیت کریستالی، اندازه‌ی نسبتا کوچک و پایداری بالا به علت پوشش دهی توسط پروتئین‌های ترشح شده از قارچ هستند.

سابقه و هدف: جزء شن از مهمترین اجزای بافت خاک بوده که برای عملیات مدل‌سازی زیست‌محیطی و پهنه‌بندی رقومی خاک، باید مورد توجه واقع شود. از طرفی، بدلیل تغییرپذیری مکانی این جزء؛ تشخیص، پهنه‌بندی و پایش آن، در مقیاس‌های وسیع، با استفاده از شیوه‌های سنتی رایج و عملیات تجزیه و تحلیل معمول آزمایشگاهی، بسیار وقت‌گیر و پر هزینه است. از نقطه‌نظر دیگر؛ دورسنجی هوایی و فضایی در قیاس با طیف‌سنجی میدانی و آزمایشگاهی دارای نواقصی همچون اثرات جوی، آثار ساختاری و ترکیبی طیفی، پایین‌تر بودن تفکیک طیفی و مکانی، اختلالات هندسی و نیز فرآیند اختلاط طیفی می‌باشد. لذا برای غلبه بر این نواقص و برای مطالعۀ عوامل دارای تغییرپذیری مکانی، نیازمند فن‌آوری مناسبی می‌باشد. با ظهور طیف‌سنجی بازتابی پراکنشی آزمایشگاهی که از لرزش‌های بنیادین، فرعی و ترکیبی گروه-های عاملی(FGs) بهره می‌برد، آن، بعنوان ابزاری نویدبخش در مطالعۀ اجزای خاک، معرفی شد. طی تحقیق حاضر، از طیف‌سنجی بازتابی مجاورتی، برای مدل‌سازی ابرطیفی اجزای شن در قسمت‌هایی از استان مازندران استفاده شد. مواد و روش‌ها: جمعاً 128 نمونه از عمق 20 سانتیمتری سطح خاک، بر اساس روش نمونه‌برداری SRS و با کمک اطلاعات جانبی همچون: زمین‌شناسی، کاربری‌اراضی، نقشۀ راه‌ها، و خاک‌شناسی استان، جمع‌آوری شد. در ابتدا، مجموع نمونه‌ها به دو قسمت برای عملیات واسنجی و اعتبارسنجی، تقسیم شد. با بهره‌گیری از تحلیل‌ابرطیفی، رگرسیون‌چندمتغیرۀ PLSR و بر اساس تکنیک LOOCV و عملیات پیش‌پردازش طیفی همچون: میانگین‌گیری، هموارسازی و مشتق اول طیفی بر اساس الگوریتم ساویتسکی-گولای، مدل تخمینی بر مبنای شاخص‌های تحلیلی همچون همبستگی دوطرفۀ پیرسون (R)، ضریب تبیین (R2)، میانگین مربعات خطای اعتبارسنجی (RMSE)، و نیز شاخص‌های اعتبارسنجی RPD و RPIQ، ایجاد و بررسی شد. یافته‌ها: تحقیق حاضر بر مبنای مدل‌سازی ابرطیفی شن منطقه در زیرمجموعۀ واسنجی مشتمل بر 96 و نیز زیرمجموعۀ اعتبارسنجی مشمتل بر 32 نمونه، نشان داد، 2 و 4 LV اول از مجموع 7 LV، بهترین تخمین در خاک‌های منطقۀ مورد مطالعه را نشان می‌دهد. از آنجاییکه این تعداد عامل منتخب، قادرند بیش از 60% واریانس متغیر شن و نیز 98% واریانس داده‌های طیفی را متمرکز کنند؛ نتیجتاً فرآیند واسنجی مدل تخمینی، بر اساس چهار فاکتور اول و شیوۀ LOOCV سراسری انجام شد. بهترین مدل ابرطیفی تخمین‌گر اجزای شن با این خصوصیات واسنجی شد، Rc: 76/0، R2c: 57/0، RMSEc: 77/9 و Sec: 82/9. همچنین مقادیر ضریب R بین متغیر شن و باندهای طیفی مؤثر بدین ترتیب محاسبه شد، 390: 46/0، 510-540: 53/0، 680-690: 55/0، 950-970: 67/0، 1100: 70/0، 1410: 76/0، 1860-1900: 76/0، 2180-2220: 77/0؛ که باندهای طیفی منتخب دارای بهترین و بیشترین تأثیر در فرآیند مدل‌سازی ابرطیفی شن در خاک‌های استان بوده‌اند. بعلاوه، بارزترین دامنه‌های طیفی در فرآیند مدل‌سازی بدین تریتب بوده است: UV-390، Vis-440-540، NIR-740-990، SWIR-1430-1890، 1930، 2190-2240، 2330-2440 نانومتر که این نتایج در تطابق با برخی مطالعات انجام گرفته، بوده است. کیفیت مدل ابرطیفی واسنجی‌شدۀ‌شن با استفاده از آزمون‌هایی همچون هتلینگ، لوریج تعدیلی و واریانس باقیمانده‌ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات عملیات صحت‌سنجی بدین ترتیب بوده است: Rp: 83/0، R2p: 68/0، RMSEp: 68/8، SEp: 72/8 و انحراف: 26/1. نتیجه‌گیری: نتایج، حاکی از تحلیل مناسب ابرطیفی در برآورد مقادیر شن منطقه بوده است. بدین ترتیب بر مبنای LV2، RPDc: 51/1، RPIQc: 44/2؛ RPDp: 78/1، RPIQp: 45/2 و نیز بر اساس LV4، RPDc: 54/1، RPIQc: 48/2، RPDp: 75/1 و RPIQp: 41/2، محاسبه گردید. مقادیر RPIQ بالاتر از 2، بیانگر توانایی مناسب و کیفیت‌خوب مدل در برآورد مقادیر شن استان مازندران با استفاده از داده‌های‌ابرطیفی بوده است. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند نقطۀ آغازی در پهنه‌بندی دقیق‌تر جزء شن بافت خاک، بر مبنای سکوهای دورسنجی باشد. همچنین، با مشخص شدن طول‌موج‌های کلیدی در فرآیند مدلینگ؛ فرآیند آپ‌اسکیلینگ(بیش‌مقیاس‌سازی) و نیز آماده-سازی سنجنده‌های ابرطیفی هوایی و فضایی، می‌تواند بهبود یافته که منجر به دقیق‌تر شدن مطالعات ابرطیفی اجزای بافت نیز خواهد شد.

در این پژوهش ژلاتین پوست فیل‌ماهی از طریق روش آنزیمی به کمک آنزیم پپسین استخراج شد و برخی از خصوصیات فیزیکوشیمیایی و رئولوژیکی آن با ژلاتین استخراج‌شده از پوست فیل‌ماهی به روش شیمیایی مقایسه گردید. اثر سه متغیر مستقل دما در سه سطح 30، 40 و 50 درجه سانتی‌گراد، آنزیم در سه سطح 01/0%، 055/0% و 1/0% وزنی- وزنی و pH در سه سطح 2، 3 و 4 بر متغییر وابسته از قبیل تعیین وزن مولکولی (SDS-PAGE) و طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FTIR) و رفتارهای رئولوژیکی بررسی شد. در این پژوهش نمونه تیمار شده در دمای 30 درجه سانتی‌گراد، نسبت آنزیم 1/0% و 4pH= (تیمار 5) با 36/2466 گرم دارای بیشترین قدرت ژل، نمونه تیمار شده در دمای 40 درجه سانتی‌گراد، نسبت آنزیم 055/0% و 3pH= (تیمار 17) به‌عنوان نمونه مرکزی با قدرت ژل 92/909 گرم و نمونه تیمار شده در دمای 50 درجه سانتی‌گراد، نسبت آنزیم 01/0% و 2pH= (تیمار 19) با قدرت ژل 08/483 دارای کمترین میزان قدرت ژل بود، جهت بررسی متغییرهای وابسته توسط نرم‌افزار انتخاب شد. بر اساس نتایج SDS-PAGE، ژلاتین استخراج‌شده به روش آنزیمی (تیمار 5) زنجیره‌های 1α و 2α و پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا همچون ترکیبات β نسبت به تیمار شیمیایی دارای باندهایی با وضوح بهتر بود. در بررسی آزمون FTIR ساختار مارپیچ سه‌گانه ژلاتین استخراج‌شده به کمک آنزیم و ژلاتین استخراج‌شده به روش شیمیایی شدت و تغییر مکان برخی از پیک‌ها جذب نسبتاً مشابهی داشتند. رفتارهای جریانی در تیمار 5 نسبت به نمونه تهیه‌شده به روش شیمیایی نشان‌دهنده افزایش نقطه ذوب و نقطه بستن ژل و ویسکوزیته ظاهری در تمامی نرخ‌های برشی بود.

در این تحقیق، توانایی روش طیف‌سنجی عدسی نورگرمایی با چیدمان دو لیزر پمپ و پروب پیوسته برای آشکارسازی مقادیر جزیی ناخالصی در آب مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، غلظت‌های مختلف یون آهن محلول در ترکیب چهار به یک آب و اتانول، مطالعه شد. جهت افزایش حساسیت روش از تقویت‌کننده قفل‌شونده و مدولاسیون شدت باریکه پمپ استفاده شد. همچنین، وابستگی شدت سیگنال نورگرمایی به‌دست آمده بر حسب فرکانس مدولاسیون باریکه پمپ بررسی شد و فرکانس بهینه بر اساس افزایش شدت سیگنال و کم بودن انحراف معیار آن، Hz 6 انتخاب شد. در فرکانس بهینه، حد آشکارسازی این روش برای نمونه یون آهن دو بار یونیزه 20 نانوگرم بر لیتر به‌دست آمد.

لیگنین دومین پلیمر طبیعی فراوان پس از سلولوز در دنیاست که به‌عنوان ماده‌ای ارزان، غیرسمی و زیست‌تخریب‌پذیر، جایگزین مناسبی برای پلی‌ال‌های بر پایه نفت شناخته شده است. پژوهشگران تلاش فراوانی به‌منظور شناسایی ساختار شیمیایی لیگنین انجام داده‌اند. اما، همچنان مشکلات بسیاری در جایگزینی مونومرهای به‌دست آمده از نفت خام و به‌کار رفته در ساخت و سنتز مواد پلیمری، مانند پلی‌یورتان‌ها، با لیگنین وجود دارد. از مشکلات عمده در شناسایی این پلیمر طبیعی، نبود پروتکل‌های مشخص و استاندارد است. در این مقاله، مطالعه‌ای نظام‌مند به‌منظور شناسایی کمی گروه‌های عاملی لیگنین، با استفاده از فنون مختلف، مانند تیترکردن و طیف‌سنجی‌های 19FNMR ،31PNMR ،13CNMR ،1HNMR و UV-VIS انجام شده است. در ادامه، با بررسی مزایا و محدودیت‌های هر روش، شیوه‌های تعیین وزن مولکولی و خواص گرمایی لیگنین نیز بیان شده است.

زانتان، پلی‌ساکارید خارج سلولی باکتری بیماری‌زای گیاهی Xanthomonas campestris، در صنایع گوناگون به ویژه نفت، غذا و دارو کاربردهای فراوانی پیدا نموده است.از این‌رو دستیابی به روش‌های ساده و ارزان برای اندازه‌گیری غلظت زانتان در محلول‌ها بسیار ارزشمند است.در این پژوهش تاثیر کمی اتصال زانتان بر روی طیف جذبی قرمز کنگو بررسی شده است.نتایج نشان دادند که حضور زانتان سبب هیپوکروموسیتی(کاهش شدت جذب در طول موج ماکزیمم) در طیف جذبی قرمز کنگو می‌شود.همچنین مشاهده شد که پیش از انجام اسپکتروفتومتری، نگاه داشتن محلول زانتان برای مدت یک روز برای پایداری آن لازم بوده و وارونه کردن ساده همزنی سریع و مناسبی را برای اختلاط محلول‌های رنگی و زانتان فراهم می‌آورد.بهترین نتایج در غلظت‌های 40 تا 80میکروگرم در لیتر قرمز کنگو و طول موج 492 نانومتر در تمامی غلظت‌های مورد بررسی از زانتان بدست آمد.گرمادهی به محلول زانتان در C ْ121 جذب آن را بدون تغییرات قابل توجه در الگوی آن تحت تأثیر قرار دارد.این اطلاعات پایه می‌تواند زمینه را برای ارائه یک روش طیف‌سنجی به منظور اندازه‌گیری پلیمر زیستی زانتان فراهم نماید.

در این پژوهش، ابتدا نانوکریستال سلولزCNC) ) از لینتر پنبه تهیه شد و برای تایید دست یابی به مقیاس نانو از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شد. با توجه به معایب فیلم خالص نشاسته، در این پژوهش برای بهبود ویژگی های فیلم های بر پایه نشاسته نرم شده(PS) – پلی وینیل الکل (PVOH) از دو نوع نانوذره CNC و دی اکسید تیتانیوم (TiO2) بصورت توام استفاده گردید و سپس تاثیر غلظت این دو نانوذره و گلیسرول (GLY) بر خواص فیزیکی، توسط روش سطح پاسخ (RSM) مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، اثر غلظت CNC و GLY بصورت خطی بر میزان استحکام کششی نهایی (UTS) معنی دار و مقادیر بهینه متغیرهایTiO2، CNC و GLY به ترتیب 118/0 گرم، 6/0 گرم و 06/1 سی سی به دست آمد. همچنین، غلظت TiO2 بصورت خطی و درجه دوم بر زاویۀ تماس زیست نانوکامپوزیت معنی دار و استفاده توام CNW و TiO2 باعث بهبود خواص آبدوستی سطحی و تاثیرگذاری TiO2 در افزایش خواص آبدوستی سطحی بیشتر از CNW می باشد و مقادیر بهینه متغیرهای TiO2، CNC و GLY به ترتیب 112/0، 299/0 گرم و 06/1 سی سی بود. مطالعات اسپکتروسکوپی مرئی- فرا بنفش (UV-Vis) در طول موج nm 200-800 نشان داد که با افزودن CNC و TiO2 به فیلم نشاسته ـ PVOH، میزان عبور نور کاهش و کدورت افزایش و با افزودن گلیسرول میزان عبور نور افزایش و کدورت کاهش می یابد.