汾河水库上游流域三维荧光光谱特性分析

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作者 王岩 孙晖 +3 位作者 杨晓宇 张峰 王朝旭 毛立波 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2992-3000,共9页

有色溶解性有机质(CDOM)的污染特征解析对揭示水体碳氮循环机制、评估富营养化风险及制定精准防控策略具有重要意义。针对半干旱流域面源污染分散输入、源汇关系复杂的现状,本研究以汾河水库上游流域为对象,采用三维荧光光谱技术(EEM),... 有色溶解性有机质(CDOM)的污染特征解析对揭示水体碳氮循环机制、评估富营养化风险及制定精准防控策略具有重要意义。针对半干旱流域面源污染分散输入、源汇关系复杂的现状,本研究以汾河水库上游流域为对象,采用三维荧光光谱技术(EEM),结合荧光区域积分法(FRI)和平行因子分析(PARAFAC)模型,系统解析了夏秋两季36个干支流断面CDOM的组成、来源及时空分异规律。结果表明:流域内CDOM包含五类特征峰,其中类腐殖质(A、M、C峰)主导农业面源污染,类蛋白峰(T、B峰)显著表征生活污水与畜禽养殖废水输入。FRI分析显示,夏季类腐殖质占比达58.28%;秋季类腐殖酸占比骤降至19.37%,类富里酸(29.80%)与色氨酸类蛋白(28.28%)占比上升。PARAFAC模型提取出三类组分:类腐殖质C1(Ex/Em=255(315)/415 nm)、C2(Ex/Em=255(360)/470 nm)及类蛋白C3(Ex/Em=225(280)/340 nm);流域CDOM组成以类腐殖质类物质为主导,秋季类蛋白质类物质占比升高。荧光参数(FI、HIX、BIX)进一步验证了CDOM季节分异机制,夏秋两季都以陆源输入为主,秋季微生物活动贡献增强。研究结果为半干旱流域水质动态监测与面源污染精准管控提供了科学依据。 展开更多

关键词 汾河水库上游流域 有色溶解性有机质(CDOM) 三维荧光光谱(EEM) 荧光区域积分(FRI) 平行因子分析(parafac)

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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

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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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口罩类塑料制品中溶出物的荧光光谱特征及浸出动力学模型

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作者 金中 白英臣 +3 位作者 张为波 张泽雅 黄瑞 李忠玉 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第2期632-640,共9页

新型冠状病毒感染疫情使得世界范围内对口罩的需求量大幅上升,使用后废弃的口罩若未妥善处理进入水体会释放出可溶物,但目前对于口罩类塑料制品溶出物(PDS)的组成结构和浸出过程缺乏系统研究。以3种典型口罩为例开展了浸出试验,使用三... 新型冠状病毒感染疫情使得世界范围内对口罩的需求量大幅上升,使用后废弃的口罩若未妥善处理进入水体会释放出可溶物,但目前对于口罩类塑料制品溶出物(PDS)的组成结构和浸出过程缺乏系统研究。以3种典型口罩为例开展了浸出试验,使用三维荧光光谱耦合荧光区域积分和平行因子分析技术研究了PDS的结构,并构建了塑料制品PDS浸出动力学模型。结果表明,3种口罩类塑料制品中浸出的PDS浓度(以溶解有机碳计)随浸出时间增加而增加,浸出过程可分为2个阶段:浸出时间为0~72 h,PDS浸出浓度随时间快速增加;浸出时间大于72 h,PDS浸出浓度趋于稳定。3种口罩中浸出的PDS主要包括类酪氨酸、类色氨酸、类腐殖酸3种荧光物质,其中类酪氨酸、类色氨酸等类蛋白物质占比大于80%,为主要成分。浸出试验平衡(约360 h)后,3种口罩PDS中类酪氨酸物质的荧光响应百分比是类色氨酸物质的1.1~1.7倍,表明PDS中类酪氨酸物质溶出量大于类色氨酸物质。3种口罩PDS浸出过程符合动力学一阶模型(R^(2)_(adj)为0.958~0.992),浸出速率常数介于0.15~0.43,半衰期介于1.61~4.65 h,最大浸出比例介于0.2‰~0.4‰。研究结果为塑料类新污染物的环境降解、PDS的环境行为研究提供直接数据,为塑料类新污染物的管控和治理提供参考。 展开更多

关键词 塑料制品 溶出物 三维荧光光谱 荧光特征 平行因子分析 动力学模型

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基于选择性模型组合的三维荧光光谱水质分析方法 被引量：10

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作者 武晓莉 李艳君 吴铁军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期996-1001,共6页

为提高三维荧光光谱水质分析的精度，提出一种选择性模型组合方法，采用相关系数法对三维荧光光谱激发波长进行选择，并将被选中的激发波长下的荧光发射光谱水质竹析子模型采用岭回归法进行模型组合，得到对水质指标的组合模型。以一组... 为提高三维荧光光谱水质分析的精度，提出一种选择性模型组合方法，采用相关系数法对三维荧光光谱激发波长进行选择，并将被选中的激发波长下的荧光发射光谱水质竹析子模型采用岭回归法进行模型组合，得到对水质指标的组合模型。以一组总有机碳（TOC）范围在3．41～125．35mg·L^-1化学需氧量（COD）范围在22．80-330．60mg·L^-1的32个地表水和城市生活污水水样做为研究对象，对其三维荧光光谱220-400nm范围内的10个激发波长采用上述方法进行选择，分别针对TOC和COD指标筛选出260，280，400nm和220，280，400nm各3个激发波长。采用部分最小二乘方法建立上述激发波长下荧光发射光谱水质分析子模型，根据岭回归法计算各子模型的组合系数，分别得到对TOC和COD指标的组合模型。实验结果表明：采用该方法得到的组合模型对TOC和COD两种指标的预测误差均方根（RMSEP）相比精度最高的单一荧光发射光谱子模型分别减小了15．4％和17．5％，相比未经模型选择的组合模型分别减小了6．1％和10．9％。 展开更多

关键词 三维荧光光谱 模型组合 激发波长选择 模型选择 总有机碳 化学需氧量

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黄瓜贮藏中微生物信息三维荧光判别及其数量监控模型构建 被引量：7

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作者 刘雪茹 李欣 +3 位作者 殷勇 于慧春 袁云霞 李孟丽 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期32-38,共7页

为实现黄瓜贮藏过程中基于微生物内源荧光信息的微生物数量变化情况的快速实时监控,并为腐败预判提供依据,在不同贮藏时间对黄瓜表面进行三维荧光信息采集。运用多项式插值方法去除原始光谱中的瑞利散射,并进行Savitzky-Golay多项式平... 为实现黄瓜贮藏过程中基于微生物内源荧光信息的微生物数量变化情况的快速实时监控,并为腐败预判提供依据,在不同贮藏时间对黄瓜表面进行三维荧光信息采集。运用多项式插值方法去除原始光谱中的瑞利散射,并进行Savitzky-Golay多项式平滑降噪处理。采用核心一致诊断(core consistency diagnostic,CORCONDIA)法对组件数进行估计,以避免黄瓜在贮藏过程中表面微生物自身的代谢作用对样本荧光信号的分析造成干扰。运用交替三线性分解(alternating trilinear decomposition,ATLD)算法,按该组件数对三维荧光矩阵进行分解,获得不同组件的相对激发强度光谱、相对发射强度光谱和相对浓度阵。解析结果表明:通过CORCONDIA法在函数值大于60%的前提下,确定组件数为4。以ATLD算法分解出的4个组件中,组件1和组件3呈现特殊双峰结构,其特征激发-发射光谱与微生物主要内源荧光物质,即类色氨酸和类酪氨酸的荧光指纹图谱吻合,且组件1所代表的类色氨酸具有较高的荧光量子产率。运用荧光区域积分法对组件1的特征光谱中高激发类色氨酸和低激发类色氨酸区域的荧光总量进行定量分析,并用多元逐步回归方法构建了标准化区域积分值与微生物数量间的函数关系。回归分析结果显示,采用二元四次逐步回归方法构建的回归模型决定系数R2可达98.3098%。采用1个未参与模型建立的样本对预测模型进行检测,获得微生物数量的相对误差为1.0371%。结论:在对黄瓜表面荧光光谱中微生物信息判别的基础上,可以实现黄瓜贮藏过程中基于微生物三维荧光信息的微生物数量变化监控模型的构建,为实时监控腐败进程提供依据。 展开更多

关键词 三维光谱信息 微生物数量 交替三线性分解 荧光区域积分 多元逐步回归 监控模型

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基于三维荧光光谱技术的多组分分析浓度校准方法研究 被引量：13

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作者 李宏斌 刘文清 +4 位作者 王志刚 张玉钧 赵南京 司马伟昌 陈东 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期306-310,共5页

水体中污染物质在受到光激发时,不仅发出荧光,而且对荧光具有吸收作用,因此在应用荧光光谱定量分析水体多种污染成分时,导致分析结果不够准确．结合三维荧光光谱技术和PARAFAC算法,提出了一种用于多组分分析的非线性浓度校准模型,通过... 水体中污染物质在受到光激发时,不仅发出荧光,而且对荧光具有吸收作用,因此在应用荧光光谱定量分析水体多种污染成分时,导致分析结果不够准确．结合三维荧光光谱技术和PARAFAC算法,提出了一种用于多组分分析的非线性浓度校准模型,通过标样数据估计物质之间对荧光的吸收校准参数,应用于浓度反演中．实验结果表明,运用这种非线性的浓度校准模型可以改善多组分分析的性能,提高分析精度． 展开更多

关键词 光谱学 三维荧光光谱 多组分分析 parafac算法

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三维荧光光谱法分类测量水体浮游植物浓度 被引量：23

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作者 王志刚 刘文清 +2 位作者 张玉钧 殷高方 刘建国 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期136-141,共6页

测量了富营养化水体中13种浮游植物的活体三维荧光光谱和激发荧光光谱,通过光谱相似性原则将浮游植物分成3种光谱组,分析了光合色素组成与各光谱组三维荧光光谱特征的关系.选择梅尼小环藻、小球藻和铜绿微囊藻纯种培养体,配制10种不同... 测量了富营养化水体中13种浮游植物的活体三维荧光光谱和激发荧光光谱,通过光谱相似性原则将浮游植物分成3种光谱组,分析了光合色素组成与各光谱组三维荧光光谱特征的关系.选择梅尼小环藻、小球藻和铜绿微囊藻纯种培养体,配制10种不同浓度比例的浮游植物混合培养体,利用平行因子模型算法(PARAFAC)对混合培养体的三维荧光光谱进行了拟合,成功地区分了3种浮游植物组分.组分1(梅尼小环藻)、组分2(小球藻)和组分3(铜绿微囊藻)在模1上得分与其在混合样品中的实际相对浓度具有良好的线性关系,相关系数分别达到0.98222,0.97865和0.99788,证实了利用三维荧光光谱和PARAFAC模型分类测量浮游植物浓度的可行性. 展开更多

关键词 浮游植物 三维荧光光谱 平行因子模型 活体荧光

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基于三维荧光光谱技术对掺假蜂蜜无损鉴别研究 被引量：16

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作者 赵杰文 韩小燕 +1 位作者 陈全胜 欧阳琴 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1626-1630,共5页

提出了一种应用三维荧光谱技术结合化学计量学方法快速无损鉴别蜂蜜中大米糖浆掺假的新方法。利用特征参量法和主成分分析法对三维荧光光谱信息量进行压缩提取,并结合线性判别分析法(LDA)和误差反向传播神经网络法(BP-ANN)对蜂蜜掺假进... 提出了一种应用三维荧光谱技术结合化学计量学方法快速无损鉴别蜂蜜中大米糖浆掺假的新方法。利用特征参量法和主成分分析法对三维荧光光谱信息量进行压缩提取,并结合线性判别分析法(LDA)和误差反向传播神经网络法(BP-ANN)对蜂蜜掺假进行分析。结果显示,在掺假蜂蜜判别试验中,采用4个主成分时,模型对预测集样本的识别率最佳,LDA模型识别率为94.44%,BP-ANN模型识别率为100%,说明非线性的BP-ANN模型更适合蜂蜜掺假识别。研究表明,三维荧光光谱结合BP-ANN判别模型可以快速、无损、准确地鉴别蜂蜜中大米糖浆掺假。 展开更多

关键词 三维荧光光谱 蜂蜜 掺假 线性判别模型 BP神经网络

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山东省平度市农村黑臭水体DOM三维荧光光谱的平行因子分析 被引量：22

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作者 张晓亮 王洪波 +3 位作者 杨芳 王思宇 郭晓娅 冯慧娟 《环境工程技术学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期651-659,共9页

运用三维荧光光谱联合平行因子法及相关性分析,以山东省平度市农村黑臭水体为研究对象,探讨其溶解性有机质(DOM)组成、腐殖化程度及来源。结果表明:该市农村黑臭水体DOM包含5类6个荧光组分,分别为类色氨酸荧光组分(C1和C6)、类腐殖质荧... 运用三维荧光光谱联合平行因子法及相关性分析,以山东省平度市农村黑臭水体为研究对象,探讨其溶解性有机质(DOM)组成、腐殖化程度及来源。结果表明:该市农村黑臭水体DOM包含5类6个荧光组分,分别为类色氨酸荧光组分(C1和C6)、类腐殖质荧光组分(C2)、浮游生物活动产生荧光组分(C3)、类胡敏酸荧光组分(C4)、类富里酸荧光组分(C5);荧光指数、自生源指数、腐殖化指数和新鲜度指数分别为1.6~1.9、0.8~1.0、0.6~3.0和0.80~0.95的水体占90%,表明该市农村黑臭水体DOM具有外源与内源双重特性,同时具有弱腐殖质特征;结合相关性分析得出,C1、C2、C3、C4之间均呈正相关,其中C2与C4呈极显著正相关(R^(2)=0.98,P<0.01),C5、C6与其他组分之间均不相关,表明该市农村黑臭水体DOM组分来源具有多样性。 展开更多

关键词 农村黑臭水体 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱 平行因子分析(parafac)

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基于重构三维荧光光谱结合偏最小二乘判别分析的油类识别方法研究 被引量：6

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作者 崔耀耀 孔德明 +2 位作者 孔令富 王书涛 史慧超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3789-3794,共6页

油类污染日渐频繁,给人类健康及生态环境造成了严重的威胁。因此,研究有效的油类识别方法对保护生态环境具有重要意义。三维荧光光谱技术是识别油类最有效的分析手段之一,利用二阶校正方法对三维荧光光谱数据进行解析,然后利用模式识别... 油类污染日渐频繁,给人类健康及生态环境造成了严重的威胁。因此,研究有效的油类识别方法对保护生态环境具有重要意义。三维荧光光谱技术是识别油类最有效的分析手段之一,利用二阶校正方法对三维荧光光谱数据进行解析,然后利用模式识别对二阶校正方法解析结果中的浓度得分矩阵进行分类,可以实现对未知样本的定性识别。然而,此类方法在对未知样本进行分类识别的过程中,只应用了浓度得分矩阵,其本质上只是利用样本所含化学成分的相对含量差异对未知样本进行了分类。并没有利用具有定性意义的载荷矩阵,即没有从样本所含化学成分本身实现对样本的定性。基于此,将重构的三维荧光光谱和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)相结合,提出了一种针对油类样本的辨识方法。首先,利用四种油类(汽油、柴油、航空煤油和润滑油)在不同的背景环境下(纯净水、自来水、河水及海水配制的十二烷基硫酸钠溶剂)配制了80个油类样本;然后,利用FS920荧光光谱仪采集样本的三维荧光光谱数据,并对该数据进行去散射及标准化预处理;其次,利用Leverage值识别并删除其中的异常光谱,并利用平行因子分析算法(PARAFAC)对剩余的光谱进行重构;最后,通过PLS-DA建立重构三维荧光光谱的分类模型;并将重构与未重构的三维荧光光谱分别建立的分类模型进行了对比。分析结果表明,三维荧光光谱经过重构后,可以将四种油类的正确分类率分别从原来的100%, 50%, 60%和20%提高到100%, 100%, 100%和100%,表明重构的三维荧光光谱具有更加明显的类内特征。重构三维荧光光谱所建立的分类模型的灵敏度(SENS)、特异性(SPEC)及F分数分别为100%, 100%和100%,表明所建立的模型具有稳健及可靠的分析结果。该研究中,重构三维荧光光谱利用了PARAFAC解析结果中的浓度得分矩阵及载荷矩阵,所建立的PLS-DA分类模型不仅从化学成分相对含量的差异而且从化学成分本身对样本进行了定性识别,所得结果更加具有说服力。该研究为油类识别提供了一种可靠的方法。 展开更多

关键词 重构三维荧光光谱 parafac PLS-DA 油类识别

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店埠河农业小流域水体溶解性有机质三维荧光光谱的平行因子分析 被引量：14

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作者 杨欣 吴支行 +3 位作者 叶寅 陈晓芳 袁自然 王静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期978-983,共6页

店埠河农业小流域是巢湖的主要水源地之一,研究该流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解巢湖水生生态系统至关重要。本研究结合水体的三维荧光光谱,利用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行拉曼及瑞利散射校正... 店埠河农业小流域是巢湖的主要水源地之一,研究该流域水体溶解性有机质(DOM)组分及来源对了解巢湖水生生态系统至关重要。本研究结合水体的三维荧光光谱,利用平行因子分析(PARAFAC)方法对测定的三维荧光光谱矩阵进行拉曼及瑞利散射校正、组分提取等相关处理,实现对店埠河农业小流域水体DOM的分析,包括三维荧光光谱特征分析、三维荧光组分比例分析、三维荧光特征参数分析以及荧光特征与水质参数的相关性分析,以探究该流域水体DOM的组分及来源。实验结果显示:店埠河农业小流域水体DOM包含两个有效的荧光组分,分别为类蛋白质物质(类色氨酸组分)和类腐殖质物质(类富里酸组分),荧光组分比例表明类色氨酸组分是该流域水体DOM的主要组成部分;水体的荧光指数FI、自生源指标BIX以及腐殖化指标HIX指明该水体中DOM具有强自生源特性和弱腐殖化特征,其内源主要来源于藕塘内部植物及水体其他微生物代谢活动,外源来自于生活污水及养殖饲料的输入,其中内源为水体DOM来源的主要贡献;溶解性有机碳(DOC)与DOM中类色氨酸组分C1呈现极显著正相关,类蛋白质荧光组分可用于该流域水体的DOC动态追踪;pH值与类富里酸组分C2呈现正相关,故水体pH值和类富里酸组分同步增加,说明该流域内水体碱化会伴随着溶解性有机质中类腐殖质物质的增加;溶解氧(DO)与类色氨酸组分C1呈现负相关,说明类色氨酸组分受到水体溶解氧含量的影响。该研究示踪了店埠河农业小流域水体DOM的荧光特征及其组分来源响应机制,可以更好的理解其在生态系统的功能及其环境地球化学循环过程,从而为该流域环境综合治理提供一定的科学依据。 展开更多

关键词 店埠河农业小流域 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱(EEMs) 平行因子分析(parafac)

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白塔堡河底泥DOM组成结构的荧光光谱与多元统计模型表征 被引量：16

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作者 刘东萍 高红杰 +2 位作者 崔兵 于会彬 杨芳 《环境工程技术学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期249-257,共9页

利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)分析、层次聚类分析(HCA)和分类回归树(CART)模型,以东北典型城镇化河流——白塔堡河为研究对象,分别在该河的农村段、城镇段和城市段采集表层底泥样品,研究表层底泥中溶解性有机质(DOM)的荧光组... 利用三维荧光光谱,结合平行因子(PARAFAC)分析、层次聚类分析(HCA)和分类回归树(CART)模型,以东北典型城镇化河流——白塔堡河为研究对象,分别在该河的农村段、城镇段和城市段采集表层底泥样品,研究表层底泥中溶解性有机质(DOM)的荧光组分,分析荧光组分空间特征,识别DOM特征的关键因子,并辨识污染源。结果表明:白塔堡河底泥DOM中包含6个DOM荧光组分,即类富里酸(C1)、微生物代谢产物(C2)、类胡敏酸(C3)、类色氨酸(C4)、类酪氨酸(C5)、酚类物质(C6);白塔堡河城镇段DOM荧光物质浓度最高,城市段次之,农村段最低;白塔堡河农村段底泥DOM以内源为主,城镇段与城市段受陆源和内源物质的双重影响;白塔堡河底泥污染程度为城镇段>城市段>农村段,底泥DOM呈现出农村段、城镇段和城市段分异特征;类酪氨酸与类富里酸是识别底泥DOM特征的2个关键因子。 展开更多

关键词 溶解性有机质(DOM) 三维荧光光谱(EEMs) 平行因子(parafac)分析 分类回归树(CART)模型 城镇化河流

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基于三维荧光光谱快速识别冷榨一级核桃油品牌和产地 被引量：4

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作者 黄炜 夏阿林 +1 位作者 侯泰东 雷渊雄 《中国油脂》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期88-92,共5页

为寻找一种能快速识别核桃油品牌和产地的方法,以来自4个品牌3个产地的冷榨一级核桃油为研究对象,分批次收集了300个样品,用荧光检测仪进行样品扫描,分两个时间段采集三维荧光光谱,间隔为1个月。对收集的共600组光谱数据运用主成分分析(... 为寻找一种能快速识别核桃油品牌和产地的方法,以来自4个品牌3个产地的冷榨一级核桃油为研究对象,分批次收集了300个样品,用荧光检测仪进行样品扫描,分两个时间段采集三维荧光光谱,间隔为1个月。对收集的共600组光谱数据运用主成分分析(PCA)进行特征提取,同品牌或同产地的样品分别选取主成分1组成新的数据集,达到数据降维,再结合偏最小二乘判别(PLS-DA)和人工神经网络判别(BP-ANN)化学模式识别方法,对应构建核桃油的品牌识别模型和产地识别模型。结果表明:PLS-DA和BP-ANN对核桃油的品牌和产地的识别率都能达到100%。因此,三维荧光光谱与PLS-DA和BP-ANN方法结合,可用于快速识别核桃油的品牌和产地。 展开更多

关键词 三维荧光光谱 识别模型 核桃油 品牌 产地

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基于3DEEM-PARAFAC的短期稻虾共作土壤DOM荧光光谱分析 被引量：5

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作者 苏良湖 王赛尔 +3 位作者 纪荣婷 刘臣炜 陈梅 张龙江 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期639-650,共12页

稻虾共作模式已在中国长江中下游地区广泛应用。为研究短期稻虾共作对土壤溶解性有机物(DOM)组成和腐殖化的影响,采用三维荧光光谱耦合平行因子法(3DEEM-PARAFAC)分析土壤DOM荧光组分和各组分变化规律,利用腐殖化指数(HIX)、腐殖酸与色... 稻虾共作模式已在中国长江中下游地区广泛应用。为研究短期稻虾共作对土壤溶解性有机物(DOM)组成和腐殖化的影响,采用三维荧光光谱耦合平行因子法(3DEEM-PARAFAC)分析土壤DOM荧光组分和各组分变化规律,利用腐殖化指数(HIX)、腐殖酸与色氨酸荧光比值(A∶T)、新鲜指数(β:α)、McKnight荧光指数(MFI)、Y型荧光指数(YFI)等多种荧光光谱指数表征DOM腐殖化程度,并通过皮尔逊相关系数进行相关性分析。研究发现,土壤DOM包括3个荧光组分,C1为较低相对分子质量的腐殖质类物质,C2为较高芳香度的UVC类腐殖质,C3为酪氨酸类物质,未发现高相对分子质量腐殖质类物质。在0~20.0 cm表层土壤中,C1、C2组分荧光强度随采样时间的推迟呈先上升后下降趋势,峰值出现在水稻分蘖期或抽穗期,而C3组分荧光强度无明显变化规律。皮尔逊相关系数分析结果显示,腐殖质类物质C1荧光强度与C2荧光强度呈显著正相关性(r=0.99,P<0.001),蛋白质类物质C3荧光强度与其他荧光指数(强度)相关性均较弱(r<0.40)。HIX与C1荧光强度、A∶T呈显著正相关,均可被线性函数拟合。相较于MFI,YFI更能反映土壤中DOM的腐殖化变化特性,YFI与HIX可被指数函数较好拟合。研究认为,短期稻虾共作土壤的腐殖化特征主要受内源有机质降解影响,而受外源蛋白质类物质输入的影响较小,且难以通过分析溶解性有机碳含量来监测土壤有机质腐殖化程度。 展开更多

关键词 稻虾共作 土壤溶解性有机物(DOM) 三维荧光光谱(3DEEM) 平行因子(parafac)分析

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时间序列三维荧光光谱数据的压缩预测 被引量：3

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作者 于绍慧 肖雪 +1 位作者 丁虹 徐格 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期776-779,共4页

针对时间序列三维荧光光谱数据量大及非平稳的特点,从光谱维和时间维利用小波变换对数据进行了压缩。结果表明二维压缩重构前后的失真率均小于0.1,相似度都超过0.99,荧光区域一维压缩后重构失真率均小于0.2,相似度超过0.9,压缩效果较好... 针对时间序列三维荧光光谱数据量大及非平稳的特点,从光谱维和时间维利用小波变换对数据进行了压缩。结果表明二维压缩重构前后的失真率均小于0.1,相似度都超过0.99,荧光区域一维压缩后重构失真率均小于0.2,相似度超过0.9,压缩效果较好。在小波压缩的基础上,进一步利用自回归移动平均模型对多元时间序列光谱数据进行了预测,探讨了6种不同压缩情况下的预测能力,并与小波神经网络预测方法进行了比较。相关的数值实验表明预测模型不仅对数据进行了有效的压缩,而且具有快速准确的预测能力。 展开更多

关键词 计量学 时间序列 三维荧光光谱 小波变换 自回归移动平均模型

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太湖水体有机质荧光特征及其来源解析 被引量：14

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作者 吕伟伟 姚昕 张保华 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1512-1521,共10页

水体颗粒态(POM)和溶解态有机物(DOM)的形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程在湖泊蓝藻水华暴发过程中扮演着非常重要的营养盐供给者的角色。为了检验POM和DOM荧光特征及其来源的差异性,分别于2014年8月和2015年2月在太湖采集了... 水体颗粒态(POM)和溶解态有机物(DOM)的形成、转化、归宿及其相伴随的营养盐再生过程在湖泊蓝藻水华暴发过程中扮演着非常重要的营养盐供给者的角色。为了检验POM和DOM荧光特征及其来源的差异性,分别于2014年8月和2015年2月在太湖采集了68(34×2)个样品,利用POM-DOM PARAFAC三维荧光模型及地统计学法对夏、冬季节POM和DOM的荧光特征及其来源进行解析,以期为湖泊富营养化的治理和蓝藻水华的控制提供基础资料。结果表明,夏、冬季节DOM均发现了4类荧光峰(T、D、A和C峰),而夏、冬季节POM荧光峰类型存在明显季节差异,夏季POM出现6类荧光峰(B、D、M、C、A和未知荧光峰U峰),冬季POM出现5类荧光峰(T、D、M、C和A峰);夏季POM类酪氨酸荧光峰D峰激发波长为300 nm,出现明显的"蓝移"现象,说明夏季POM类酪氨酸荧光物质的分子量、缩聚度和芳香度小于其他季节有机质。POM(C1p^C5p)和DOM(C1d^C5d)均存在5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5)。POM和DOM荧光组分特征存在明显的时空差异;夏季POM以组分C5为主,各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;冬季POM以组分C3为主,各荧光组分高值区均集中在湖心区;而夏、冬季节DOM均以类蛋白组分C2、C1和C5为主(相对含量C2d>C1d>C5d),各荧光组分高值区均分布在竺山湾区域;夏、冬季节太湖藻型湖区POM类色氨酸组分(C1和C2)较草型湖区多(t=2.003,P=0.040;t=3.465,P=0.002),而DOM类色氨酸组分在不同类型湖区所占比重并无显著差异(P>0.05)。综合POM和DOM的块金系数和荧光指数可知,冬季DOM整体表现出较强的自生源特征,夏季DOM、冬季POM、夏季POM均同时受内源和外源的双重影响,其中夏季POM受外源影响相对强烈。 展开更多

关键词 POM-DOM parafac三维荧光模型 颗粒态有机质 溶解态有机质 荧光特征 来源

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莫莫格自然保护区水体DOM组成及其水质关联性 被引量：2

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作者 郑珊珊 刘东萍 +3 位作者 谢晓琳 钱锋 于会彬 宋永会 《中国环境科学》 北大核心 2025年第2期1016-1026,共11页

针对莫莫格自然保护区,选择3个水体,利用三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)探究溶解性有机质(DOM)的组成、光谱特征和来源;采用二维相关光谱结合结构方程模型分析DOM组分变化及其与水质指标的响应关系.结果表明,水体DOM受内源和外... 针对莫莫格自然保护区,选择3个水体,利用三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)探究溶解性有机质(DOM)的组成、光谱特征和来源;采用二维相关光谱结合结构方程模型分析DOM组分变化及其与水质指标的响应关系.结果表明,水体DOM受内源和外源共同作用,腐殖化特征明显,蛋白质组分含量较低.PARAFAC共识别出微生物代谢产物(C1)、类富里酸(C2和C4)、类胡敏酸(C3)和类色氨酸(C5)等5种组分,其中C1组分含量最高(41.37%);DOM来源、组成、转化与保护区内水生动、植物生长环境下的微生物代谢过程紧密相关,采用2D-COS表征沿水流方向DOM组分的变化顺序为:C4→C2→C3→C1→C5,类富里酸(C2和C4)含量的变化幅度大于类色氨酸,类色氨酸的含量相对比较稳定.C1、C5组分与CODMn呈显著正相关,表明其具有同源性,主要来源于藻类生长死亡过程中产生的大量有机物.DOM来源和组成对水环境因子有直接或间接的影响,DOM主要通过腐殖化程度直接影响水质状态,影响权重为46.17%;DOM组分C2和C3间接影响水质状态,影响权重为17.59%.莫莫格自然保护区水体DOM组成与水环境因子响应机制的研究,可为自然保护区水生态保护提供理论依据. 展开更多

关键词 自然保护区 溶解性有机质 三维荧光光谱 结构方程模型 响应机制

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黑龙江流域典型断面水体DOM荧光特性分析 被引量：14

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作者 张道萍 张铃松 +4 位作者 孟凡生 王业耀 杨琦 薛浩 叶匡旻 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1099-1110,共12页

为研究黑龙江流域水环境腐殖质的组成、时空分布特征及来源特征,通过野外调查、静态浸泡试验和动态淋溶试验,利用三维荧光激发-发射矩阵结合平行因子分析(EEM-PARAFAC)及荧光定量指标,分析水体DOM(dissolved organic matter,溶解性有机... 为研究黑龙江流域水环境腐殖质的组成、时空分布特征及来源特征,通过野外调查、静态浸泡试验和动态淋溶试验,利用三维荧光激发-发射矩阵结合平行因子分析(EEM-PARAFAC)及荧光定量指标,分析水体DOM(dissolved organic matter,溶解性有机物)的荧光特性和来源特征.结果表明:①ρ(COD Mn)在平水期和丰水期出现了畸高现象,平水期和丰水期水体DOM的相对含量高于冰封期.水体DOM识别出4种荧光组分〔长波段类腐殖酸(C1)、短波段类腐殖酸(C2)、类富里酸(C3)和类色氨酸(C4)〕,其中类腐殖质总贡献率在50%以上,属于类腐殖质主导型.平水期、丰水期和冰封期水体DOM的FI(荧光指数)值分别为1.48~1.61、1.51~1.63和1.52~1.79,BIX(生物源指数)值分别为0.56~0.75、0.55~0.73和0.61~0.92,HIX(腐殖化指数)值分别为5.84~13.42、5.70~15.78和2.84~12.05,表明水体DOM是陆源和自生源贡献相结合,具有自生源特征和强腐殖质特征.②通过静态浸泡试验模拟土壤溶解,识别出5种荧光组分,除C1~C4外,还识别出类酪氨酸(C5);通过动态淋溶试验模拟降雨过程,识别出4种荧光组分(C1~C4).土壤DOM的荧光特性与水体DOM相似,表明水体DOM与土壤DOM具有相似的来源.③3个水期各荧光组分的荧光强度均与ρ(DOC)呈线性相关.其中,C1、C2和C3的荧光强度与ρ(DOC)均呈显著线性相关,平水期、丰水期、冰封期C1的相关系数分别为0.7762、0.8524和0.9568,C2的相关系数分别为0.4783、0.2659和0.8784,C3的相关系数分别为0.6582、0.8025和0.9545;但C4的相关系数差别较大,分别为-0.0644、0.0219和0.8474,说明类腐殖质荧光组分是DOC的主要来源.研究显示,黑龙江流域水体DOM以类腐殖质为主,水体DOM具有强腐殖质特征,源头水的背景值较高. 展开更多

关键词 溶解性有机物(DOM) 三维荧光光谱(3D-EEMs) 平行因子分析(parafac) 荧光特征 来源解析

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菲及腐殖酸混合液荧光法定量分析研究 被引量：1

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作者 金丹 李国刚 +4 位作者 张玉钧 肖雪 赵南京 殷高方 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2213-2216,共4页

多环芳烃作为普遍关注的优先监测污染物,在水环境中其含量很低,易受共存物腐殖酸的干扰。由于多环芳烃与腐殖酸的光谱重叠严重,很难用常规方法快速的定量检测。菲(PHE)作为多环芳烃中的模式化合物,对菲和腐殖酸(HA)的荧光光谱特性进行... 多环芳烃作为普遍关注的优先监测污染物,在水环境中其含量很低,易受共存物腐殖酸的干扰。由于多环芳烃与腐殖酸的光谱重叠严重,很难用常规方法快速的定量检测。菲(PHE)作为多环芳烃中的模式化合物,对菲和腐殖酸(HA)的荧光光谱特性进行了研究,分析了腐殖酸共存下对菲定量检测的影响。采用平行因子算法分析混合液的三维荧光光谱,在激发波长为240～360nm(5nm为间隔)、发射波长为260～575nm(5nm为间隔)下对该体系进行了分辨研究,并对菲和腐殖酸进行荧光光谱测量。实验结果表明,此方法可用于有干扰共存下多环芳烃化合物的直接快速定量检测。 展开更多

关键词 三维荧光光谱 荧光光谱重叠 parafac算法 菲 腐殖酸

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荧光光谱结合校正算法测定混合色素溶液中各组分的浓度（英文） 被引量：1

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作者 朱纯 李润 +2 位作者 阙立志 朱拓 陈国庆 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1742-1746,共5页

应用英国Edinburgh公司生产的FLS920P荧光光谱仪实验测定了诱惑红、日落黄和亮蓝三种合成食品色素混合溶液的三维荧光光谱,将荧光光谱数据应用化学计量学中的平行因子分析(PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)二阶校正算法进行计算处理,对... 应用英国Edinburgh公司生产的FLS920P荧光光谱仪实验测定了诱惑红、日落黄和亮蓝三种合成食品色素混合溶液的三维荧光光谱,将荧光光谱数据应用化学计量学中的平行因子分析(PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)二阶校正算法进行计算处理,对混合合成食品色素溶液中各组分进行了定性和定量检测。应用核一致诊断法,确定主成分数为3。PARAFAC算法解析后的回收率分别为98.75%±8.9%,97.22%±2.9%和99.00%±2.9%,ATLD算法解析后的回收率分别为99.78%±5.9%,92.52%±5.5%和97.23%±5.8%。结果表明,两种方法都可以用于三个组分的直接快速测定,PARAFAC算法更稳定,更具优势。 展开更多

关键词 合成食品色素 三维荧光光谱 parafac算法 ATLD算法

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