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基于三维荧光光谱法的褐潮藻识别及浓度测量模型研究

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基于三维荧光光谱法的褐潮藻识别及浓度测量模型研究

作者：段玮靓燕山大学

学位级别：硕士

随着人类社会经济的不断发展,海洋藻华污染这一问题逐渐被人们所重视,藻华爆发时对相关海域生态平衡构成了严重的危害,并对人类生存环境造成严重威胁,所以对有害藻华的检测十分重要。传统的检测方法操作复杂且实时性差,不利于对有害藻... 详细信息

随着人类社会经济的不断发展,海洋藻华污染这一问题逐渐被人们所重视,藻华爆发时对相关海域生态平衡构成了严重的危害,并对人类生存环境造成严重威胁,所以对有害藻华的检测十分重要。传统的检测方法操作复杂且实时性差,不利于对有害藻华进行快速准确检测,三维荧光光谱法可以提供丰富的光谱信息,并且不会造成二次污染,可以实现对被测目标的快速在线检测。本文以褐潮污染成因藻抑食金球藻为例,使用瞬态荧光光谱仪对藻类光谱数据进行采集,并结合信息融合算法构建褐潮藻门类识别和细胞浓度测量模型,主要研究工作如下:首先,基于荧光的产生原理及特征光谱的分析,对荧光强度与藻类细胞浓度的关系进行研究,并依据朗伯-比尔定律推导二者之间存在的关系;将浮游藻光合色素对荧光的响应机制作为定性定量分析的依据;光谱采集实验时通过手动调节及数据预处理等方式消除部分外界条件带来的干扰,并对得到的特征光谱进行特征分析,为建立褐潮藻门类识别和细胞浓度测量模型奠定理论基础并提供数据支持。其次,针对不同门类藻之间存在的光谱重叠现象,提出一种基于梯度提升决策树(GBDT)结合逻辑回归算法(LR)的褐潮藻识别模型。对藻类光谱数据利用GBDT算法进行特征提取,将连续光谱特征转换成高维度稀疏矩阵形式,避免了人工进行特征组合,并利用LR算法处理高维度稀疏矩阵的优势实现对褐潮藻的准确识别;最后将模型应用到不同生长周期褐潮藻上,建立了较为准确的褐潮藻识别模型。最后,在实现对褐潮藻准确识别的基础上,提出一种基于改进麻雀搜索算法(FASSA)优化广义回归神经网络(GRNN)的褐潮藻细胞浓度测量模型。引入萤火虫扰动策略对麻雀搜索算法(SSA)易陷入局部收敛的问题加以改善,并以FASSA优化GRNN模型参数,降低人为参数选择带来的计算误差。然后以经过特征筛选后的藻类特征光谱区域荧光强度信息作为模型输入进行网络学习,并输出褐潮藻细胞浓度。通过与其他算法进行对比,FASSA-GRNN模型迭代次数减少,测量精度提高,同时该方法也为其它藻类细胞浓度的测量提供了相应的技术支持。

关键词：褐潮检测三维荧光光谱法梯度提升决策树麻雀搜索算法广义回归神经网络

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三维荧光光谱法表征污水中溶解性有机污染物

分析试验室 2007年第10期26卷 41-44页

作者：郝瑞霞曹可心邓亦文北京工业大学建筑工程学院北京100022

采用三维荧光光谱法研究了生活污水中溶解性有机物的荧光特性。基于对污水中腐殖酸类、蛋白质类、表面活性剂类、植物油类等有机物三维荧光特性研究结果,提出了表征污水中有机物种类、组成和含量的三维特征荧光参数:(1)特征荧光强度(Fex... 详细信息

采用三维荧光光谱法研究了生活污水中溶解性有机物的荧光特性。基于对污水中腐殖酸类、蛋白质类、表面活性剂类、植物油类等有机物三维荧光特性研究结果,提出了表征污水中有机物种类、组成和含量的三维特征荧光参数:(1)特征荧光强度(Fex/em)表征污水中某一类溶解性有机物含量;(2)特征荧光强度综合指标(各类有机物的特征荧光强度之和,∑Fex/em)表示有机物的综合含量;(3)Fex/em/∑Fex/em表示不同种类有机物所占的比值。与传统有机物综合指标相比,三维特征荧光参数信息丰富、测定迅速、灵敏度高,能够方便地实现对水质的实时在线监测,从而更好地指导污水处理工艺运行、管理和控制,保证处理效果。

关键词：三维荧光光谱法生活污水溶解性有机物特征荧光强度

三维荧光光谱法分析巢湖CDOM的空间分布及其来源

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环境科学学报 2006年第2期26卷 275-279页

作者：王志刚刘文清李宏斌赵南京张玉钧刘建国杨立书中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室合肥230031

利用三维荧光光谱法研究了巢湖有色溶解有机物(CDOM)及其相关组分的空间分布特征,并对CDOM来源进行了分析.结果表明,巢湖西半湖CDOM平均相对荧光强度为927.1,显著高于东半湖的平均相对荧光强度544.9;CDOM组分腐殖酸(HA)和类蛋白物质浓... 详细信息

利用三维荧光光谱法研究了巢湖有色溶解有机物(CDOM)及其相关组分的空间分布特征,并对CDOM来源进行了分析.结果表明,巢湖西半湖CDOM平均相对荧光强度为927.1,显著高于东半湖的平均相对荧光强度544.9;CDOM组分腐殖酸(HA)和类蛋白物质浓度空间变化特征类似于CDOM;南淝河和丰乐河是西半湖CDOM的重要污染源;巢湖西北区域和中部湖区CDOM分别主要来源于南淝河和白石山河排放源.三维荧光光谱法在大型湖泊和河流水质监测中具有潜在的应用前景.

关键词：三维荧光光谱法巢湖水质监测 CDOM

三维荧光光谱法结合交替三线性分解算法同时分辨及定量测定秦皮中的秦皮甲素和秦皮乙素成分

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分析科学学报 2005年第2期21卷 149-151页

作者：孙翔宇吴海龙陆剑忠牛承岗俞汝勤湖南大学化学化工学院

用三维荧光分析结合交替三线性分解算法对秦皮中药成分进行定性定量分析,为直接测定秦皮甲素和秦皮乙素提供了一种快速简洁的方法。相关系数r分别为1.000和0.998。多次测定结果的相对误差分别为2.01%和2.21%。

关键词：交替三线性分解算法三维荧光光谱法秦皮甲素秦皮乙素

三维荧光光谱法在苯酚水污染事故监测中的应用

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环境与发展 2019年第4期31卷 182-184页

作者：袁静沈薇戴源孙小平王志刚江苏省扬州环境监测中心江苏扬州225007 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225127

建立了三维荧光光谱法直接测定地表水污染事故中苯酚的监测方法。方法最低检出限0.006mg/L,相对标准偏差RSD在0.3%~4.7%之间,加标回收率在93.0%~103%之间,线性范围为0.040~1.50mg/L。对苯酚浓度高于0.040mg/L的污染样品可快速定性、定... 详细信息

建立了三维荧光光谱法直接测定地表水污染事故中苯酚的监测方法。方法最低检出限0.006mg/L,相对标准偏差RSD在0.3%~4.7%之间,加标回收率在93.0%~103%之间,线性范围为0.040~1.50mg/L。对苯酚浓度高于0.040mg/L的污染样品可快速定性、定量测定,对苯酚浓度低于0.040mg/L的污染样品可快速给出参考浓度。

关键词：三维荧光光谱法苯酚水污染

基于三维荧光光谱法对化妆品中禁用成分性激素的检测研究

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基于三维荧光光谱法对化妆品中禁用成分性激素的检测研究

作者：李明珊燕山大学

学位级别：硕士

近年来,随生活质量的提高,人们开始使用化妆品来维持自己肌肤的美丽健康。在化妆品需求的激增,销售渠道多样化的同时,化妆品质量安全问题成为了一个不可避免的问题。为快速有效地达到广告宣传的效果,一些不良化妆品生产厂家可能过量添... 详细信息

近年来,随生活质量的提高,人们开始使用化妆品来维持自己肌肤的美丽健康。在化妆品需求的激增,销售渠道多样化的同时,化妆品质量安全问题成为了一个不可避免的问题。为快速有效地达到广告宣传的效果,一些不良化妆品生产厂家可能过量添加《化妆品安全技术规范》内的限用成分,或者添加禁用物质。而消费者会因长期使用添加过量限用和禁用成分的化妆品,造成皮肤过于敏感,甚至影响生育以及发生癌变,因此化妆品安全问题意义重大。国家已经明确公布了限用成分的含量和具体的禁用成分,其中性激素已被国家列为化妆品内禁用成分,本文基于三维荧光光谱法,并结合优化的支持向量机和二阶校正中的平行因子算法,实现了对混合性激素样本的定性定量分析。本文主要研究内容如下:（1）基于荧光检测的原理,针对雌酮、雌二醇和雌三醇三种性激素,从化学结构的角度分析实验的可行性,证实三种性激素可以采取三维荧光光谱法进行数据分析;在实验设计阶段,探究实验中所需的参数设置,完成对三种性激素荧光数据采集工作,绘制其三维荧光光谱图,分析光谱特性,为接下来的工作奠定基础。（2）研究散射和噪声对光谱数据的影响,将三角形内插值法和Savitzky-Golay（SG）多项式曲面平滑法应用于荧光光谱数据预处理的研究中,去除散射的干扰和减少噪声的影响。（3）采用机器学习中的支持向量机算法完成对荧光光谱数据的分析,将蚁群和粒子群运用到支持向量机的参数寻优过程,设计优化支持向量机算法模型。结合三维荧光光谱法,对两种成分混合及三种成分混合的待测样本进行类别鉴定和浓度预测。（4）将化学计量法中的平行因子算法与优化的支持向量机算法相结合,设计了在化妆品背景下的性激素检测模型。针对PARAFAC算法对组分数特别敏感的特点,采用核一致诊断法预估组分值,将三线性分解后的矩阵输入至优化好的支持向量机训练模型中,在复杂化妆品的背景下对性激素进行浓度预测。

关键词：性激素三维荧光光谱法三角形内插值法多项式曲面平滑法群智能算法支持向量机算法平行因子算法

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三维荧光光谱法研究蛋白质溶液构象

中国科学（B辑） 1997年第1期27卷 16-22页

作者：鄢远许金钩陈国珍厦门大学化学系

采用三维荧光光谱法(三维荧光光谱、三维荧光偏振光谱)结合内源荧光探针色氨酸对牛血清白蛋白(BSA)和鸡蛋白蛋白(EA)及其在不同条件下的构象变化进行了研究.结果表明,三维荧光光谱法是一种研究蛋白质溶液构象很有效的分析方法,该方法能... 详细信息

采用三维荧光光谱法(三维荧光光谱、三维荧光偏振光谱)结合内源荧光探针色氨酸对牛血清白蛋白(BSA)和鸡蛋白蛋白(EA)及其在不同条件下的构象变化进行了研究.结果表明,三维荧光光谱法是一种研究蛋白质溶液构象很有效的分析方法,该方法能够较直观地表明色氨酸残基在蛋白质分子中的微环境及其在不同条件下的构象变化,并得出了一些有价值的结果.

关键词：三维荧光光谱法蛋白质溶液构象

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基于三维荧光光谱法的水污染检测方法研究

科技创新导报 2020年第17期17卷 122-123页

作者：王彦青潍坊市生态环境局青州分局山东潍坊262500

针对目前我国水污染情况越来越严重的现象,为此,提出了基于三维荧光光谱法的水污染检测方法研究。利用三维荧光光谱法,进行荧光区域预处理、水样特征提取,并以交替三线性化分解方法作为理论基础,完成水样检测光谱模型构建,通过上述三个... 详细信息

针对目前我国水污染情况越来越严重的现象,为此,提出了基于三维荧光光谱法的水污染检测方法研究。利用三维荧光光谱法,进行荧光区域预处理、水样特征提取,并以交替三线性化分解方法作为理论基础,完成水样检测光谱模型构建,通过上述三个步骤实现污水处理中的水污染检测。之后通过对比实验的方法,对比了三维荧光光谱检测方法与传统方法针对同一污水检测结果的正确率,三维荧光光谱检测方法检测正确率明显高于传统方法,验证了该方法的有效性。

关键词：三维荧光光谱法水污染检测光谱模型水样特征

三维荧光光谱法研究浒苔基生物炭溶解性有机质特性

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