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基于三维荧光与绝对主成分算法的河滨带土壤腐殖酸组分及来源特性分析
1
作者 唐辰睿 后钧文 +2 位作者 李杰 于会彬 聂磊 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第4期1189-1200,共12页
分别采集蒲河生态区、城市区、城镇区和农村区河滨带不同深度土壤样品,基于三维荧光光谱结合绝对主成分分析和平行因子分析识别河滨带土壤腐殖酸的光谱特征,利用二维相关光谱分析其组分空间变化,并通过偏最小二乘法结构方程揭示土壤腐... 分别采集蒲河生态区、城市区、城镇区和农村区河滨带不同深度土壤样品,基于三维荧光光谱结合绝对主成分分析和平行因子分析识别河滨带土壤腐殖酸的光谱特征,利用二维相关光谱分析其组分空间变化,并通过偏最小二乘法结构方程揭示土壤腐殖酸来源、组成与理化性质的响应关系。结果表明:1)生态区、城镇区和农村区河滨带土壤中,腐殖酸荧光强度随土壤深度的增加而增加,而城市区腐殖酸荧光强度的垂向变化无明显规律。2)土壤腐殖酸光谱中包含5个荧光组分(C1~C5),其中C1和C2分别为紫外光区和可见光区的类富里酸,C3为微生物代谢产物,C4和C5分别为紫外光区和可见光区的类胡敏酸。生态区以C3和C4(54.71%±4.74%)为主,城市区和城镇区以C3和C2(51.57%±3.09%)为主,农村区以C3和C5(52.96%±12.69%)为主。3)城市区紫外光区的类富里酸和类胡敏酸含量随土层深度优先发生变化,这主要归因于工业源、生活源等面源污染的影响;其他3个区域的荧光组分变动趋势与城市区的相反,均受到植物代谢、陆源土壤和农田退水等多因素作用。4)生态区和城镇区河滨带土壤新鲜有机质较多,腐殖化程度相对较高〔腐殖化指数(HIX)为21.25±1.92〕;城市区和农村区土壤腐殖酸自生源相对较弱,腐殖化程度较低(HIX为19.55±3.24)。5)腐殖酸来源、组成与土壤理化性质显著相关,腐殖酸组成对土壤理化性质的影响高于其来源。研究揭示了不同土地利用类型下河滨带土壤腐殖酸的空间分布规律及其与土壤环境的响应机制,可为河滨带生态修复与建设提供科学依据。 展开更多
关键词 土壤腐殖酸 三维荧光光谱(EEMs) 绝对主成分(APCA) 平行因子分析(PARAFAC) 二维相关 偏最小二乘法结构方程
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基于三维荧光光谱的水体识别及组分快速解析算法研究
2
作者 姜赞成 王瑞杰 +2 位作者 顼晓亮 叶彬强 冯鹏 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1627-1637,共11页
水环境污染监控和精细化管理需求日益增强,迫切需要对水中有机污染物进行快速、准确地检测和识别。三维荧光光谱技术可以提供丰富的污染物光谱信息,已成为当前水体污染物识别和溯源的研究热点。当前方法多集中于基于深度学习的光谱数据... 水环境污染监控和精细化管理需求日益增强,迫切需要对水中有机污染物进行快速、准确地检测和识别。三维荧光光谱技术可以提供丰富的污染物光谱信息,已成为当前水体污染物识别和溯源的研究热点。当前方法多集中于基于深度学习的光谱数据分析,对光谱数据量需求较大,难以在现场推广。本文利用三维荧光光谱数据(3D-EEM),提出一种基于二维Gabor小波结合支持向量机(SVM)的水体多分类识别和组分精确拟合的方法,有效提取三维荧光光谱的纹理特征和谱峰位置,提高了水样组分解析的效率。该方法采用空白扣除法和Delaunay三角形内插值法减少光谱数据中的背景噪声和散射干扰,通过扩展Savitzky-Golay平滑方法抑制光谱波动干扰。而后利用二维Gabor小波和荧光峰位提取法提取了3D-EEM数据的纹理特征信息和三维荧光峰位的全局信息。最后,基于MSVC和CF_MSVR构建了EEM_MSVM模型,以实现对不同水体的高准确度分类识别和组分预测。实际水样的实验结果表明,水体类别的分类准确度达到97.6%,组分预测的均方根误差损失为5.3,相关系数为0.94,有效实现了对典型水体的准确分类和组分的解析。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 荧光组分图谱 水体识别 溯源追踪
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基于三维荧光光谱的多种植物油中多菌灵残留测定
3
作者 肖健 夏阿林 黄炜 《食品与机械》 北大核心 2025年第4期81-88,共8页
[目的]开发一种适用于植物油中多菌灵残留的快速准确的检测方法。[方法]采用三维荧光光谱结合化学计量学方法对植物油中残留多菌灵进行定量分析。在多菌灵中添加3种不同植物油提取物来制备样本,并测其三维荧光光谱。采用平行因子(PARAF... [目的]开发一种适用于植物油中多菌灵残留的快速准确的检测方法。[方法]采用三维荧光光谱结合化学计量学方法对植物油中残留多菌灵进行定量分析。在多菌灵中添加3种不同植物油提取物来制备样本,并测其三维荧光光谱。采用平行因子(PARAFAC)、满秩平行因子(FPA-PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)3种算法对样本中的多菌灵进行分析,比较3种算法的选择性、灵敏度、检出限、定量限等品质因子(FOM),并采用椭圆联合置信区间(EJCR)进行检验。[结果]PARAFAC、FPA-PARAFAC和ATLD对多菌灵加标回收率分别为96.98%~112.64%,97.05%~112.36%,93.07%~104.47%,ATLD的平均回收率最接近100%。在FOM及EJCR分析中,ATLD相比其他两种算法有着更好的表现。[结论]采用三维荧光光谱结合化学计量学测定植物油中残留多菌灵,可获得优秀的定量结果。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 化学计量学 植物油 多菌灵
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基于三维荧光光谱的工业园区废水溯源及预警体系构建
4
作者 黄新平 赵骞 +4 位作者 陈建华 马蕊 赵磊 王娜予 张彦 《工业水处理》 北大核心 2025年第6期234-242,共9页
工业园区企业废水中通常含有有毒有害物质,这些物质对以生物处理技术为核心的污水处理厂的废水处理效能会造成显著影响。三维荧光光谱技术已经被广泛用来表征水体中污染物的特性,并示踪其来源。因此,建立基于三维荧光光谱特征的工业园... 工业园区企业废水中通常含有有毒有害物质,这些物质对以生物处理技术为核心的污水处理厂的废水处理效能会造成显著影响。三维荧光光谱技术已经被广泛用来表征水体中污染物的特性,并示踪其来源。因此,建立基于三维荧光光谱特征的工业园区废水溯源及预警体系对工业园区污水排放管理具有重要意义。基于某工业园区废水来源示踪和监管需求,采用Umi(React+Ant Design)前端技术和Golang语言后端架构(结合MySQL数据库),建立以三维荧光光谱特征为基础,涵盖其他特征指标,如重金属、持久性有机污染物、紫外光谱、阴阳离子特征等的工业园区废水溯源和预警体系,实现对园区污水排放的精细化管控。该系统旨在实现废水排放数据的高效管理、存储与查询,从而支持废水来源的精准示踪和监管。系统构建后,采集了3个工业园区10家典型企业的外排废水及管网混合废水,通过分析其三维荧光光谱特征及其他理化指标,对所构建系统进行压力测试,发现不同企业废水特征明显,混合管网废水的三维荧光光谱采用平行因子法解析后,仍然能找到原始废水的三维荧光特征峰,构建的废水溯源和预警体系具有很好的实用性。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 工业废水 来源示踪 环境“DNA” 预警体系
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含钙添加剂处理下不同秸秆腐解产物可溶性有机质三维荧光特征变化 被引量：4
5
作者 夏明明 刘佳 +6 位作者 吴萌 樊剑波 刘晓利 陈玲 马昕伶 李忠佩 刘明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期118-124,共7页
秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢... 秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢氧化钙[Ca(OH)_(2)]及不同添加量(4%、 8%),进行秸秆腐解试验。测定腐解产物养分含量,并利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物DOM的化学组成变化特征。结果表明:(1)总体上,草酸钙处理的秸秆腐解物总碳含量显著大于氢氧化钙处理;高量添加剂处理的秸秆腐解产物总碳含量小于低量处理;花生秸秆腐解产物的总氮、总磷和总钾高于水稻秸秆腐解产物。(2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成,共识别出类胡敏酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类色氨酸(C3)三种荧光组分;不同添加剂类型、添加量和不同秸秆类型对腐解产物DOM荧光组分的影响较为复杂,没有明显规律,但是总体上氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的C1和C2组分比例大于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM的C3组分比例显著高于氢氧化钙处理;秸秆腐解产物DOM中组分C1、 C2与组分C3呈显著负相关;组分C2含量与总碳含量呈显著负相关。(3)氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的腐殖化指数(HIX)明显高于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM生物源指数(BIX)明显高于氢氧化钙处理;高量草酸钙处理秸秆腐解产物DOM主要来自于微生物的转化,而其他处理DOM来自于微生物转化和陆生植物;不同添加量处理下秸秆腐解产物DOM的荧光指数没有明显变化规律;花生秸秆腐解产物DOM的HIX、 BIX和荧光指数(McKnight index)均高于水稻秸秆;秸秆腐解产物DOM中McKnight和HIX呈显著负相关,和BIX间呈极显著正相关,而秸秆腐解产物DOM中BIX和总碳含量呈显著正相关。上述结果表明,氢氧化钙可以促进秸秆腐解以及腐解产物的腐殖化,其中高量氢氧化钙处理的花生秸秆效果较好。 展开更多
关键词 含钙添加剂 秸秆 可溶性有机物 三维荧光 平行因子分析
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三维荧光光谱融合小波包分解融合Fisher判别分析及支持向量机识别紫苏 被引量：6
6
作者 任永杰 殷勇 +1 位作者 于慧春 袁云霞 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期198-203,共6页
为实现紫苏品种的快速鉴别,避免以次充好,选取4个品种的紫苏采集三维荧光数据,提出了一种基于小波包分解融合Fisher判别分析(Fisher discriminant analysis,FDA)的荧光数据特征选择策略,并实施了4种紫苏的有效鉴别。首先,对三维荧光数... 为实现紫苏品种的快速鉴别,避免以次充好,选取4个品种的紫苏采集三维荧光数据,提出了一种基于小波包分解融合Fisher判别分析(Fisher discriminant analysis,FDA)的荧光数据特征选择策略,并实施了4种紫苏的有效鉴别。首先,对三维荧光数据进行预处理,采用Delaunay三角形内插值法去除瑞利散射和拉曼散射,以消除它们的不利影响;运用Savitzky-Golar卷积平滑对数据进行平滑处理,以减少噪声的干扰。同时,对三维荧光数据进行初步筛选,去除了荧光强度小于0.01的发射波长。然后,对各激发波长对应的发射光谱进行3层sym4小波包分解,计算得到最低频段的小波包能量值,作为各激发波长光谱数据表征量。接着,再利用FDA对小波包能量进行判别分析,将其所包含的差异性信息进行融合,得到FDA生成的新变量,并选取累计判别能力达到99%的前3个FD变量作为不同品种差异性信息的表征变量,提出三维荧光数据的表征策略。最后,利用BP神经网络(backpropagation neural network,BPNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)两种模式识别算法对表征变量进行分析,得到FDA+BPNN和FDA+SVM两种鉴别结果。FDA+BPNN的训练集正确率为97.5%,测试集正确率为95%;FDA+SVM的训练集和测试集的正确率均达到98.33%。结果表明,三维荧光光谱技术结合小波包分解、FDA和SVM算法基本上能够实现紫苏品种的鉴别。这为后续有关紫苏的进一步检测研究(如某些有效成分的定量检测)提供了研究基础。 展开更多
关键词 紫苏 三维荧光 小波包分解 FISHER判别分析 BP神经网络 支持向量机
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一种自适应的三维荧光光谱去散射方法 被引量：2
7
作者 伍卓慧 黄冰佳 +1 位作者 李学勤 王晓萍 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期969-976,共8页
三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其... 三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其具有重要意义。在已有方法中,对较低浓度溶液和散射峰与物质荧光信号重叠严重光谱的去散射算法的研究相对空白。针对现有问题,提出了一种自适应的三维荧光光谱去散射方法。首先,该方法通过减去每次实验获取的溶剂的光谱基线来校正拉曼散射和背景干扰。然后综合考虑散射峰与物质峰的荧光强度和重叠程度将光谱分为五类情况对应三个重叠等级:无重叠、微弱重叠和严重重叠,分别采用置零法、分段三次Hermite插值多项式算法和高斯拟合-分段三次Hermite插值多项式耦合算法对瑞利散射进行校正处理。此方法基于一维插值,仅对单个发射光谱进行研究,降低了算法复杂度,计算时间较短。通过对酪氨酸、黄腐酸、萘乙酸和罗丹明B四种典型有机化合物进行实验,评估了该方法扣除散射干扰的有效性。并且与现阶段研究中使用最多的Delaunay三角形内插值法进行比较,以重叠区域散射校正后的数据对四种有机化合物分别进行浓度回归,此自适应方法所得的平均决定系数为0.9962,相比于Delaunay三角形内插值法提高了5.04%。同时,通过对比天然有机化合物黄腐酸分别经此方法和Delaunay三角形内插值法进行散射校正后的三维荧光光谱,进一步证明了该方法更好地保持了物质荧光光谱区域的结构特征,有效地避免了过拟合现象的发生。最后,利用该方法对模拟突发污染水样进行监测,验证了此方法具有很好的普适性,有实际应用价值,为三维荧光光谱去散射提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 瑞利散射 拉曼散射 自适应 去散射
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基于三维荧光光谱的原酒品质评价模型建立 被引量：2
8
作者 孙雍荣 权志熙 +3 位作者 丁林志 冯守帅 龙凌凤 杨海麟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3391-3398,共8页
酒厂的生产主要采用传统的“看花摘酒”工艺,依靠工人的主观经验进行评价。实际生产中受到诸多因素的影响,导致接酒过程的不确定性,原酒品质的稳定性难以得到保证。通过采集原酒样本并配制掺加不同浓度酒尾(0.0%~2.0%)的复合原酒,进行... 酒厂的生产主要采用传统的“看花摘酒”工艺,依靠工人的主观经验进行评价。实际生产中受到诸多因素的影响,导致接酒过程的不确定性,原酒品质的稳定性难以得到保证。通过采集原酒样本并配制掺加不同浓度酒尾(0.0%~2.0%)的复合原酒,进行荧光扫描得到三维荧光光谱,建立物质变化与荧光数据变化之间的联系:采取切除散射、拉曼归一化、Savitzky-Golay平滑、去除异常值等方法进行光谱预处理,通过平行因子分析将其分解为四个互不相关的组分,结合单物质荧光光谱特点进行综合相似度分析,对各组分进行了初步鉴别。结果表明,大部分酸类和酯类物质的荧光光谱与组分二相关性更大,组分二的荧光特性受酸类和酯类物质影响更大;数据集大小由781×61×164简化为4×164,达到了数据降维的效果。建立了支持向量机模型(SVM)对原酒品质进行评价,采取遗传寻优算法(GA)对支持向量机模型优化。GA-SVM模型较原始SVM模型性能有所提升,优化后的模型准确率由88.64%提升至95.45%,模型精确率由0.94提升至1.00。三维荧光结合化学计量学可以作为一种快速检测的有效手段对原酒质量进行评价,为酒厂摘酒过程实现在线检测提供支持。 展开更多
关键词 白酒 三维荧光 相似性 平行因子分析 支持向量机
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基于三维荧光光谱与平行因子的混合有机农药检测分析 被引量：1
9
作者 王晓燕 蒋喆臻 +4 位作者 季仁东 卞海溢 何莹 陈旭 徐春祥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3082-3089,共8页
荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南... 荧光光谱法作为一种快速、准确和非破坏性的检测方法,已广泛应用于农药残留的检测分析中。应用三维荧光光谱方法结合平行因子算法(PARAFAC)对混合有机农药进行定性定量分析。首先配制不同浓度的多杀菌素-高效氟氯氰菊酯、多杀菌素-宁南霉素混合体系,采用LS55荧光分光光度计扫描三维荧光光谱,发射波长范围设置为200~600 nm,激发波长范围分别为250~322和260~370 nm;应用平行因子算法对预处理后的光谱数据建模分析,通过三线性分解获得混合物中各组分的预测光谱及得分值,将预测光谱与实际光谱进行可视化匹配可识别出农药类别;最后将得分值与对应组分浓度值进行线性拟合分析,并计算均方误差、决定系数和回收率参数。结果表明,两种混合体系对应的各组分预测光谱与真实光谱在荧光特征峰处的重合度较高。多杀菌素-高效氟氯氰菊酯混合体系中各组分对应的预测均方误差分别为1.9856×10^(-8)和4.4800×10^(-7);多杀菌素-宁南霉素对应的预测均方误差分别为2.1552×10^(-7)和5.5722×10^(-5),模型决定系数均超过0.99,平均回收率接近100%,测试结果表明三维荧光光谱结合平行因子可实现对农药混合物的分析,具有较高的分析精度。该研究内容为混合有机农药的定性定量分析提供了一定的方法依据,可推广用于其他种类混合样品的检测分析。 展开更多
关键词 混合有机农药 三维荧光光谱 平行因子算法 定性定量分析
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资江流域江水DOM三维荧光特征及其对锑迁移的指示意义 被引量：1
10
作者 樊佩宽 周建伟 +2 位作者 贾晓岑 李琬钰 郑永康 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期191-201,共11页
溶解性有机质(dissolvedorganicmatter,DOM)是影响重金属元素在水体中迁移转化的关键因素之一。资江是洞庭湖第三大支流,流域内锑矿开发导致资江江水中锑(Sb)的质量浓度处于较高水平。为了解析资江流域江水中DOM的特征及来源,探索DOM对S... 溶解性有机质(dissolvedorganicmatter,DOM)是影响重金属元素在水体中迁移转化的关键因素之一。资江是洞庭湖第三大支流,流域内锑矿开发导致资江江水中锑(Sb)的质量浓度处于较高水平。为了解析资江流域江水中DOM的特征及来源,探索DOM对Sb迁移的指示意义,研究对资江流域江水进行了三维荧光光谱分析,利用平行因子法分析了水体中DOM的组分和荧光特征以及各组分与Sb质量浓度的关联。结果表明:(1)资江流域江水中Sb质量浓度为1.50~62.20μg/L,平均值为7.26μg/L,其中有55.56%的采样点Sb质量浓度超过最低限制5μg/L;(2)资江流域江水DOM有C1、C2和C3共3个组分,依次为陆源的类富里酸组分、类腐殖质组分以及可作为电子运输工具的醌类腐殖质组分,以C1和C2组分为主;(3)DOM主要通过2种方式影响Sb的迁移,一是水体中DOM的醌类基团作为电子传递体并参与有机质的氧化及铁氧化物的还原,二是富里酸基团与Sb进行络合形成DOM-Sb型复合物,2种方式协同促进了资江流域江水中Sb的富集,提高了Sb的迁移能力。研究结果将为资江流域江水Sb污染溯源和防治提供新的方向和理论依据。 展开更多
关键词 资江流域 锑 溶解性有机质 三维荧光光谱 平行因子分析法
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基于三维荧光光谱结合2D-LDA的食用油掺假鉴别研究 被引量：1
11
作者 姜海洋 崔耀耀 +1 位作者 贾彦国 谌志鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3179-3185,共7页
食用油掺假行为严重威胁消费者的身体健康并扰乱社会市场秩序。研究有效的食用油掺假鉴别方法对于构建安全、可靠的食品供应链和提升消费者福祉具有重要意义。以食用油中的香油为例开展食用油掺假鉴别方法研究。通过芝麻香精与玉米油、... 食用油掺假行为严重威胁消费者的身体健康并扰乱社会市场秩序。研究有效的食用油掺假鉴别方法对于构建安全、可靠的食品供应链和提升消费者福祉具有重要意义。以食用油中的香油为例开展食用油掺假鉴别方法研究。通过芝麻香精与玉米油、大豆油以及菜籽油三种食用油配制了3类掺假香油;使用FLS920稳态荧光光谱仪采集了这3类掺假香油以及不同品牌香油共计45个实验样本的三维荧光光谱数据;基于2D-LDA方法提取了实验样本的二维特征,并以此为依据采用最近邻分类原理实现了掺假食用油的准确鉴别。将所述方法与平行因子结合非线性判别分析(PARAFAC-QDA)、多维偏最小二乘——判别分析(NPLS-DA)两种方法进行了对比。结果表明,2D-LDA方法能够有效提取掺假香油的二维特征。这些特征能够使不同类别的实验样本在投影子空间中实现最大程度分离;同时可使相同类别的实验样本在子空间中尽可能地紧密聚集,进而使得样本在低维子空间中具有更好的可分性,从而获得了100%的鉴别准确率。而PARAFAC-QDA和NPLS-DA两种方法仅分别获得了85%和95%的鉴别准确率。2D-LDA方法相比于这两种方法在食用油掺假鉴别特别是现场快速检测的实际应用中更具优势和潜力,其鉴别过程与结果更加简捷和精确。研究为现场食品安全监管提供了一种高效可行的新方案。 展开更多
关键词 食用油 三维荧光光谱 二维线性判别分析(2D-LDA) 掺假鉴别
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海拉尔河典型傍河型地下水源砷的富集机制与溶解性有机物三维荧光特性解析
12
作者 樊月婷 昌盛 +4 位作者 张茉莉 杨光 王山军 谢琼 赵少延 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2280-2290,共11页
傍河型地下水是我国北方地区较为普遍的一种饮用水水源地类型,其水质水量受临近河道和地下径流补充双重影响.海拉尔河沿线傍河型地下水源中砷浓度较高,备受关注.溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是影响地下水中砷释放的主要... 傍河型地下水是我国北方地区较为普遍的一种饮用水水源地类型,其水质水量受临近河道和地下径流补充双重影响.海拉尔河沿线傍河型地下水源中砷浓度较高,备受关注.溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是影响地下水中砷释放的主要因素,为此,本研究对海拉尔河和沿线地下水水源中砷(As)的含量和DOM进行调查监测,展开三维荧光光谱分析,利用平行因子法确定水体的有机物组分,对探究砷的富集机理具有重要意义.结果表明,满洲里水体中DOM包括含陆源类腐殖质(C1)、类醌化合物(C2)和微生物来源的腐殖质(C3)的3种组分.傍河地下水源的腐殖化程度高于地表河流,且浅水井多为陆源和微生物源混合来源有机物.有机质通过多种方式影响地下水中砷的浓度,主要为C1通过络合方式促进溶解性砷浓度升高,C2则穿梭于易分解的DOM、Fe和As之间,对微生物的氧化还原作用起传递作用.综上,在陆源类有机物和微生物利用内源有机碳的共同作用下,使As在地下水中的浓度逐年升高. 展开更多
关键词 满洲里 地下水源 砷 三维荧光光谱 平行因子分析
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三维荧光光谱结合IGOA-SVM分类鉴别油类污染物 被引量：6
13
作者 程朋飞 朱燕萍 +2 位作者 潘金燕 崔传金 张怡 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1031-1038,共8页
溢油污染是一种典型的环境污染形式,通过多重渠道危害着生物多样性和人类自身安全。因此,针对油类污染物自身组成成分及其特性,采用多种方法相结合的方式,对其进行实时、精确、高效的检测对生态环境监测具有重要意义。三维荧光光谱分析... 溢油污染是一种典型的环境污染形式,通过多重渠道危害着生物多样性和人类自身安全。因此,针对油类污染物自身组成成分及其特性,采用多种方法相结合的方式,对其进行实时、精确、高效的检测对生态环境监测具有重要意义。三维荧光光谱分析法以其检测精度高、实时性好、操作简便、干扰性小等优势在荧光类物质检测领域应用十分广泛。三维荧光光谱结合支持向量机等算法在物质分类鉴别和浓度预测方面取得较好的成效,但仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷。将三维荧光光谱与改进蚱蜢优化支持向量机算法(IGOA-SVM)相结合,提出一种对油类污染物分类鉴别的新方法。首先,以0.1 mol·L-1十二烷基硫酸钠溶液作为溶剂,将0#柴油、95#汽油和煤油以不同浓度配比配制成0#柴油和95#汽油、0#柴油和煤油两组分混合样本20个和18个,三组分混合样本20个,各取一半为训练集和测试集。然后,采用F-7000荧光光谱仪采集混合溶液的荧光数据,分析三种油的标准溶液及配制的混合溶液,发现荧光光谱均在一定范围内存在不同程度的重叠现象,仅利用光谱检测无法准确鉴别。最后,结合混沌初始化、精英优化算法和差分进化算法对蚱蜢优化算法进行改进,提取激发波长270 nm,发射波长270~450 nm范围内的荧光峰数据作为训练的输入值,以三种分类标签作为输出,将数据分别输入到蚱蜢优化支持向量机算法(GOA-SVM)、粒子群优化支持向量机算法(PSO-SVM)和遗传优化支持向量机算法(GA-SVM)中进行训练,IGOA-SVM模型在收敛速度、稳定性和跳出局部最优能力上明显优于GOA-SVM、PSO-SVM和GA-SVM,为油类污染物的准确鉴别提供了一种新思路。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 改进蚱蜢优化算法 支持向量机 石油类污染物
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基于CiteSpace的三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质研究的进展
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作者 翟言豪 王燕舞 +1 位作者 李强 李景坤 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期34-46,共13页
采用文献计量学方法厘清国内外三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质(DOM)的研究现状、热点和发展趋势。利用CiteSpace知识图谱分析工具,以CNKI和WoS核心合集为数据源,从年发文量、发文作者、发文国家、关键词聚类以及突显等方面... 采用文献计量学方法厘清国内外三维荧光光谱技术对内陆水体中溶解性有机质(DOM)的研究现状、热点和发展趋势。利用CiteSpace知识图谱分析工具,以CNKI和WoS核心合集为数据源,从年发文量、发文作者、发文国家、关键词聚类以及突显等方面进行可视化分析,并对三维荧光光谱技术研究内陆水体中的DOM及其数据分析方法与解析技术进行综述。结果表明该领域年发文量呈上升趋势且以外文文献量增长较快为主要特征,中国是发文量最多的国家,国际化交流合作程度高且已形成较为稳定的研究团体,研究潜力充足。国内外利用三维荧光光谱技术对内陆水体中DOM的研究主要集中在易受人类活动影响或富营养化严重的水域,包括富营养化水体与沉积物中溶解性有机质,有色溶解性有机质和消毒副产物的研究,以及涉及溶解性有机质与重金属相互作用、全球气候变化响应、生物利用性等方面。除了采用常规的数据分析方法外,综合运用三维荧光光谱与吸收光谱、质谱等技术相结合,从分子水平解析内陆水体中DOM的组成和来源特征是该领域未来的重要研究热点与趋势。 展开更多
关键词 溶解性有机质 三维荧光光谱 湖泊水库 河流 内陆水体 CiteSpace软件
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基于三维荧光光谱耦合平行因子法的菊花特征组分快速无损鉴别 被引量：1
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作者 陈思雨 裴颍 顾海洋 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期256-262,共7页
为提高菊花特征组分的检测效率,提出一种基于三维荧光光谱(three-dimensional excitation emission matrix spectroscopy,3DEEM)耦合平行因子分析(parallel factor analysis,PARAFAC)的快速鉴别方法。以4种菊花为研究对象,在分别获取样... 为提高菊花特征组分的检测效率,提出一种基于三维荧光光谱(three-dimensional excitation emission matrix spectroscopy,3DEEM)耦合平行因子分析(parallel factor analysis,PARAFAC)的快速鉴别方法。以4种菊花为研究对象,在分别获取样品3DEEM矩阵(EEMs)后,首先通过数据预处理去除如拉曼散射和瑞利散射等干扰数据,并剔除异常值,分析光谱特征。然后,采用PARAFAC进行特征提取,通过方差解释率和残差分析法,确定菊花两种特征荧光组分为氨基酸和黄酮类化合物。最后利用支持向量机(support vector machines,SVM)和BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)对特征变量进行分析,建立菊花快速无损鉴别模型。SVM和BPNN训练集结果分别为100%、95.93%,测试集结果分别为94.50%、89.61%。结果表明,3DEEM-PARAFAC结合SVM可以实现对菊花特征组分的定性定量分析,能够对菊花进行快速鉴别。 展开更多
关键词 菊花 三维荧光光谱 特征组分鉴别 平行因子分析 支持向量机 BP神经网络
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水化学离子对溶解有机物三维荧光光谱影响及分类预处理方法 被引量：1
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作者 雷宏军 杨光 +6 位作者 潘红卫 王逸飞 易军 王珂珂 王国豪 童文彬 史利利 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期134-140,共7页
三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶... 三维荧光光谱在水环境原位监测领域具有广阔的应用前景。但由于其预处理方法简单,不能完全排除水环境中水化学离子的干扰,会降低水质识别结果的准确性。目前尚无相关研究对这种干扰情况进行分类。为定量解释天然水环境中水化学离子对溶解性有机质(DOM)荧光特性的干扰,本研究以腐殖酸为研究对象,设置不投加离子为对照,其他样品中分别投加3种离子浓度(1-100mg·L^(-1))的9种水化学离子(Na^(+)、 Cl^(-)、 NO_(3)^(-)、 Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 CO_(3)^(2-)、 HCO_(3)^(-)、 SO_(4)^(2-))。通过平行因子法和区域积分法对不同离子浓度下DOM荧光光谱数据进行解析,得到水化学离子对DOM荧光特性(荧光区域积分、组分最大荧光强度、荧光参数)的影响。根据对荧光特性的影响程度,采用系统聚类分类方法,将水化学离子的干扰作用分为三类:第一类(10、 100 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)),增强;第二类(10、 100 mg·L^(-1)SO_(4)^(2-)和100 mg·L^(-1)NO_(3)^(-)),减弱;第三类(1、 10 mg·L^(-1)NO-3、未添加离子、 1 mg·L^(-1)CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)和1、 10、 100 mg·L^(-1)Ca^(2+)、 Mg^(2+)、 K^(+)、 HCO_(3)^(-)、 Na^(+)、 Cl^(-)),无显著影响。结果表明,当天然水环境中的水化学离子属于第三类离子时,可采用三维荧光光谱进行水环境监测。在其他情况下,应优先考虑在预处理过程中去除水化学离子干扰的方法,例如离子回旋共振质谱法等;或者加强三维荧光光谱技术与其他技术的联合,在减少单一技术局限性的同时,获得更全面的信息。该研究为还原真实荧光光谱提供了数据基础,为三维荧光与其他技术的联合应用提供科学依据。 展开更多
关键词 溶解性有机质 三维荧光光谱 水化学离子 荧光区域积分 平行因子分析
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基于三维荧光光谱和ISSA-SVM的食用植物油鉴别 被引量：1
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作者 张静 齐国红 +2 位作者 陈景召 曹晓丽 李莉莉 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第10期53-61,共9页
[目的]提高食用植物油的分类精度,建立基于三维荧光光谱和ISSA-SVM的食用植物油鉴别模型。[方法]结合三维荧光光谱特征信息,运用改进的麻雀搜索算法优化SVM模型参数,构建一个融合三维荧光光谱信息特征和ISSA-SVM模型的食用植物油鉴别方... [目的]提高食用植物油的分类精度,建立基于三维荧光光谱和ISSA-SVM的食用植物油鉴别模型。[方法]结合三维荧光光谱特征信息,运用改进的麻雀搜索算法优化SVM模型参数,构建一个融合三维荧光光谱信息特征和ISSA-SVM模型的食用植物油鉴别方法。[结果]与SVM模型、GA-SVM模型、PSO-GA模型和SSA-SVM模型相比,ISSA-SVM模型的食用植物油分类精度最高,为100%。[结论]ISSA-SVM模型具有更高的收敛效率、系统稳定性以及避免局部最优解的能力,可以有效应对复杂多变的样本分类任务。 展开更多
关键词 支持向量机 麻雀搜索算法 三维荧光光谱 食用植物油
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三类饮料三维荧光等高线特征谱规律研究 被引量：2
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作者 曹佳佳 徐永群 +2 位作者 陈小康 黄冬兰 韩晓玉 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期415-418,共4页
用图像信息统计法,提取了橙汁、绿茶和凉茶3类饮料共33个样本分别在Em方向和Ex方向的三维荧光等高线特征谱IEm和IEx,并对其变化规律进行了分析。结果表明,IEm的特征性强于IEx,同类饮料IEm谱的谱峰形状和位置基本一致,不同类型的差异较... 用图像信息统计法,提取了橙汁、绿茶和凉茶3类饮料共33个样本分别在Em方向和Ex方向的三维荧光等高线特征谱IEm和IEx,并对其变化规律进行了分析。结果表明,IEm的特征性强于IEx,同类饮料IEm谱的谱峰形状和位置基本一致,不同类型的差异较大。基于IEm和IEx谱,将各样本均与1号样本比较,得到了样本之间的欧氏距离dEm、dEx和平均相关系数R三个参数,发现dEm-dEx-R三维图对三类饮料有较好的聚类作用,依样本点在空间的位置,可实现对三类饮料样品的鉴别。 展开更多
关键词 三维荧光等高线图 三维荧光等高线特征谱 数值分析 饮料
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基于三维荧光和平行因子分析法的太湖水体CDOM组分光学特征 被引量：60
19
作者 黄昌春 李云梅 +3 位作者 王桥 施坤 金鑫 王彦飞 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期375-382,共8页
基于2008年11月份太湖全湖69个样点的CDOM三维荧光光谱数据,将平行因子分析法与现有荧光基团相结合,确定CDOM的组成成分及其荧光光谱特征,进一步分析其动力学机制.太湖CDOM荧光基团主要是类腐殖质,其类蛋白质组分可能主要来源于太湖水... 基于2008年11月份太湖全湖69个样点的CDOM三维荧光光谱数据,将平行因子分析法与现有荧光基团相结合,确定CDOM的组成成分及其荧光光谱特征,进一步分析其动力学机制.太湖CDOM荧光基团主要是类腐殖质,其类蛋白质组分可能主要来源于太湖水体生物残骸;同时,类腐殖质荧光发射波长随着荧光强度的增加向长波方向移动,存在"红移"效应.利用平行因子分析法可以将三维荧光矩阵分解为6个主成分,这6种成分可以解释92.48%的变量,平均贡献率分别是PCI占19.709%,PC2占18.685%,PC3占16.914%、PC4占16.62%、PC5占15.514%、PC6占12.558%.275nm处的吸收系数肩值除去受陆源类腐殖质影响外,影响其大小的主要是峰N,其次是峰M;而影响该肩值形状的主要是峰A和N,其次是峰T和M.根据荧光基团的类别,太湖CDOM源类型可以分为四类:①陆源主导类型;②偏陆源主导类型;③偏海源主导类型;④海源主导类型. 展开更多
关键词 CDOM 三维荧光光谱 荧光基团 平行因子分析 太湖
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废水生物处理反应器出水的三维荧光光谱解析 被引量：43
20
作者 李卫华 盛国平 +3 位作者 王志刚 陆锐 刘贤伟 俞汉青 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期601-608,共8页
利用平行因子法结合三维荧光光谱法,分析了废水生物处理反应器中微生物产生的四种荧光物质:色氨酸、酪氨酸、维生素B6和辅酶NADH,在此基础上成功解析了以乙酸钠为底物的好氧生物反应器出水和高温厌氧产氢反应器的出水.试验结果表明四种... 利用平行因子法结合三维荧光光谱法,分析了废水生物处理反应器中微生物产生的四种荧光物质:色氨酸、酪氨酸、维生素B6和辅酶NADH,在此基础上成功解析了以乙酸钠为底物的好氧生物反应器出水和高温厌氧产氢反应器的出水.试验结果表明四种荧光物质的浓度与测试结果具有很好的相关性.好氧反应器的出水中以蛋白、类富里酸物质以及类胡敏酸物质为主,而高温厌氧反应器的出水中则富含蛋白、辅酶NADH和核黄素.该研究提供了一种简便、快速且不需外加试剂的监测废水生物处理反应器出水的方法. 展开更多
关键词 三维荧光 平行因子法 反应器 微生物 废水
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