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基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘的PAHs浓度优化检测
被引量：
3
1
作者
王小鹏
麻文刚
+2 位作者
蔡祥云
吴旭
朱天亮
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第6期1798-1805,共8页
多环芳烃(PAHs)具有强致癌性,威胁人类身体健康。在复杂水质检测环境中,利用荧光光谱检测PAHs浓度时,由于测量光谱中存在瑞利散射影响,使得PAHs光谱信号包含明显的非平稳噪声,常用的多次采样求均值法容易使PAHs光谱存在明显的测量误差,...
多环芳烃(PAHs)具有强致癌性,威胁人类身体健康。在复杂水质检测环境中,利用荧光光谱检测PAHs浓度时,由于测量光谱中存在瑞利散射影响,使得PAHs光谱信号包含明显的非平稳噪声,常用的多次采样求均值法容易使PAHs光谱存在明显的测量误差,导致PAHs检测精度下降。为此,提出了一种基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘(N-PLS)的PAHs浓度优化检测方法,首先分析了菲、芴、苊与荧蒽4种PAHs溶液的光谱特性,通过拟合散射带数据点值消除光谱中的瑞利散射噪声,同时尽可能地保留原光谱信息。提取4种PAHs光谱的均值、方差和一维边际分布等特征参数,利用聚类分析方法对其光谱数据做样本分类,将相似光谱数据样本进行合并;然后根据校正集的光谱信号与不同PAHs浓度之间的关系,建立N-PLS模型,对各类PAHs的浓度进行预测分析,并且验证PAHs浓度与光谱数据荧光强度的关系;最后利用双线性分解对浓度残差进行修正,对含有各类PAHs的水溶液与实际水样进行浓度残差验证,分析了不同参数下PAHs的预测误差。实验结果表明,溶剂菲有2个明显的荧光峰值,激发与发射波长分别为285/245和315/345nm;芴与荧蒽均存在6个明显的荧光特征峰值,分别为265/255,325/345,335/325,365/355,385/395和405/415nm,且与其他PAHs的荧光峰值相距较远;溶液苊在发射波长300~485nm的范围内存在连续波峰,且对应激发波长在255~360nm范围内;N-PLS方法对不同水质环境下的PAHs预测误差较小,其中菲与芴均方根误差均小于0.4μg·L^-1,相对误差小于6%,苊与荧蒽均方根误差均小于1.0μg·L^-1,相对误差均小于9%。对4种不同的PAHs在河流中的扩散趋势进行了仿真分析,确定出了其扩散程度,其中芴与菲扩散速率约为51mg·L^-1,苊与荧蒽扩散速率为21mg·L^-1,且扩散速率在一定范围内呈线性增长趋势,PAHs与其浓度之间符合朗伯比尔定律的线性关系;通过不同迭代次数下N-PLS方法的均方根误差分析,得到了均方根误差精度最高时的迭代次数;对比了不同主因子数时N-PLS方法对PAHs预测的适应度与相关系数,结果表明当主因子数为3时,适应度可达96.5%,此时N-PLS预测模型效果最佳。相比其他检测方法,本文方法检测精度较高,回收率较好,具有较强的鲁棒性。
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关键词
多环芳烃检测
3D荧光光谱
校正集
多维偏最小二乘
双线性分解
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职称材料
超灵敏SERS基底的构筑及其在催化与检测中的应用
2
作者
宋薇
赵宏月
+2 位作者
纪伟
赵冰
尾崎幸洋
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第S1期279-280,共2页
表面增强拉曼光谱(SERS)由于其极高的灵敏度和选择性在分析化学、材料科学、生物医学、环境监测等领域具有巨大的应用前景,SERS在向实际应用体系延伸的过程中,兼具多功能性质应用的材料是当今SERS基底构筑的发展方向。这里我们介绍两种...
表面增强拉曼光谱(SERS)由于其极高的灵敏度和选择性在分析化学、材料科学、生物医学、环境监测等领域具有巨大的应用前景,SERS在向实际应用体系延伸的过程中,兼具多功能性质应用的材料是当今SERS基底构筑的发展方向。这里我们介绍两种超灵敏SERS基底的构筑方法及其在催化与检测中的应用:一种是银箔/ZnO纳米纤维的构筑,并利用这种SERS基底检测有机污染物的光催化降解动力学过程;一种是超疏水超亲油的三维网状结构的金/泡沫镍材料的构筑,建立了一套分离、富集的系统对环境中持久性有机污染物进行SERS检测。
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关键词
表面增强拉曼
半导体金属复合
催化降解
多环芳烃检测
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职称材料
题名
基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘的PAHs浓度优化检测
被引量：
3
1
作者
王小鹏
麻文刚
蔡祥云
吴旭
朱天亮
机构
兰州交通大学电子与信息工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第6期1798-1805,共8页
基金
国家自然科学基金项目(61761027)资助
文摘
多环芳烃(PAHs)具有强致癌性,威胁人类身体健康。在复杂水质检测环境中,利用荧光光谱检测PAHs浓度时,由于测量光谱中存在瑞利散射影响,使得PAHs光谱信号包含明显的非平稳噪声,常用的多次采样求均值法容易使PAHs光谱存在明显的测量误差,导致PAHs检测精度下降。为此,提出了一种基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘(N-PLS)的PAHs浓度优化检测方法,首先分析了菲、芴、苊与荧蒽4种PAHs溶液的光谱特性,通过拟合散射带数据点值消除光谱中的瑞利散射噪声,同时尽可能地保留原光谱信息。提取4种PAHs光谱的均值、方差和一维边际分布等特征参数,利用聚类分析方法对其光谱数据做样本分类,将相似光谱数据样本进行合并;然后根据校正集的光谱信号与不同PAHs浓度之间的关系,建立N-PLS模型,对各类PAHs的浓度进行预测分析,并且验证PAHs浓度与光谱数据荧光强度的关系;最后利用双线性分解对浓度残差进行修正,对含有各类PAHs的水溶液与实际水样进行浓度残差验证,分析了不同参数下PAHs的预测误差。实验结果表明,溶剂菲有2个明显的荧光峰值,激发与发射波长分别为285/245和315/345nm;芴与荧蒽均存在6个明显的荧光特征峰值,分别为265/255,325/345,335/325,365/355,385/395和405/415nm,且与其他PAHs的荧光峰值相距较远;溶液苊在发射波长300~485nm的范围内存在连续波峰,且对应激发波长在255~360nm范围内;N-PLS方法对不同水质环境下的PAHs预测误差较小,其中菲与芴均方根误差均小于0.4μg·L^-1,相对误差小于6%,苊与荧蒽均方根误差均小于1.0μg·L^-1,相对误差均小于9%。对4种不同的PAHs在河流中的扩散趋势进行了仿真分析,确定出了其扩散程度,其中芴与菲扩散速率约为51mg·L^-1,苊与荧蒽扩散速率为21mg·L^-1,且扩散速率在一定范围内呈线性增长趋势,PAHs与其浓度之间符合朗伯比尔定律的线性关系;通过不同迭代次数下N-PLS方法的均方根误差分析,得到了均方根误差精度最高时的迭代次数;对比了不同主因子数时N-PLS方法对PAHs预测的适应度与相关系数,结果表明当主因子数为3时,适应度可达96.5%,此时N-PLS预测模型效果最佳。相比其他检测方法,本文方法检测精度较高,回收率较好,具有较强的鲁棒性。
关键词
多环芳烃检测
3D荧光光谱
校正集
多维偏最小二乘
双线性分解
Keywords
Polycyclic aromatic hydrocarbon detection
Three-dimensional fluorescence spectrum
Rayleigh scattering
N-way partial least square
Bilinear decomposition
分类号
O433.1 [机械工程—光学工程]
在线阅读
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职称材料
题名
超灵敏SERS基底的构筑及其在催化与检测中的应用
2
作者
宋薇
赵宏月
纪伟
赵冰
尾崎幸洋
机构
吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室
大连理工大学化学学院
School of Science and Technology
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第S1期279-280,共2页
文摘
表面增强拉曼光谱(SERS)由于其极高的灵敏度和选择性在分析化学、材料科学、生物医学、环境监测等领域具有巨大的应用前景,SERS在向实际应用体系延伸的过程中,兼具多功能性质应用的材料是当今SERS基底构筑的发展方向。这里我们介绍两种超灵敏SERS基底的构筑方法及其在催化与检测中的应用:一种是银箔/ZnO纳米纤维的构筑,并利用这种SERS基底检测有机污染物的光催化降解动力学过程;一种是超疏水超亲油的三维网状结构的金/泡沫镍材料的构筑,建立了一套分离、富集的系统对环境中持久性有机污染物进行SERS检测。
关键词
表面增强拉曼
半导体金属复合
催化降解
多环芳烃检测
Keywords
SERS
Charge transfer
PATP
ZnO nanorods
Ag nanoparticles
分类号
O657.37 [理学—分析化学]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于3D荧光光谱分析和多维偏最小二乘的PAHs浓度优化检测
王小鹏
麻文刚
蔡祥云
吴旭
朱天亮
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
超灵敏SERS基底的构筑及其在催化与检测中的应用
宋薇
赵宏月
纪伟
赵冰
尾崎幸洋
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
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