一种自适应的三维荧光光谱去散射方法

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。

三维荧光光谱法快速检测橄榄油中掺假廉价油

目的 建立三维荧光光谱法结合机器学习快速检测橄榄油中掺假廉价油的方法。方法 采集橄榄油及掺入大豆油、玉米油、棕榈油3种不同浓度梯度橄榄油的荧光光谱,采用标准差标准化(Standardscaler)、标准正态变换(standard normal variate, SNV)、归一化(Normalize) 3种光谱预处理方法进行数据处理。基于K近邻(K-nearest neighbor, KNN)、随机森林(random forest, RF)、支持向量机(support vector machine, SVM)、偏最小二乘法(partial least squares, PLS)和卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)构建5种橄榄油定量掺假模型。结果 在定性模型中,基于PLS算法构建的模型效果最好,对3种掺假橄榄油的判别准确率为0.86~1.00。在定量模型中, Standardscaler预处理结合RF算法构建的模型表现最优,校正集相关系数、预测集相关系数、校正集均方根误差、预测集均方根误差最高,分别为1.00、0.99、0.01、0.02。结论 该方法快速、实时、低成本,适用于橄榄油的定量掺假检测,为橄榄油质量评估提供方法参考。

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

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。

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

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。

三维荧光光谱结合IGOA-SVM分类鉴别油类污染物

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。

高铁酸盐氧化降解垃圾渗滤液的紫外光谱和三维荧光光谱特性研究

以来自中国三个不同城市的垃圾渗滤液为研究对象,讨论高铁酸盐对垃圾渗滤液的处理效果。在讨论常规水质参数如COD、TOC、总氮、总磷、氨氮和BOD5的处理前后的变化外,利用紫外光谱和三维荧光光谱对垃圾渗滤液进行对照分析。紫外光谱表明高铁酸盐对LL3型号的垃圾渗滤液处理效果最为明显,同时对比不同反应时间下UV254的响应度和TOC的变化,结果表明UV254能够较好的指代水体污染物。三维荧光光谱分析表明,三种垃圾渗滤液中均含有类腐殖酸和类蛋白质等物质,并且经高铁氧化反应后,均得到明显降解。

运用3DEEMs及荧光偏振方法研究pH、离子强度及浓度效应对腐殖酸荧光光谱特性的影响

利用三维荧光激发-发射光谱(3DEEMs)及荧光偏振法研究了3例腐殖酸和1例湖泊溶解有机物(DOM)在不同腐殖酸浓度、离子强度和pH条件下的荧光光谱特性。实验结果表明,随着浓度增大,各腐殖酸样的荧光强度增大,其中垃圾渗滤液腐殖酸和Pahokee泥炭腐殖酸的荧光峰出现红移。随着浓度进一步增大,腐殖酸的荧光偏振值增大,由此推断在此浓度范围内腐殖酸由于分子间的排斥作用使其构型出现伸展。离子强度增大导致腐殖酸及阿哈湖DOM的荧光强度降低。随着氯化钾(KCl)浓度增大,Fluka腐殖酸的荧光峰A蓝移,荧光峰B的荧光偏振值出现减小,推测是由于静电中和作用使其荧光基团发生卷曲造成的。离子强度对其余腐殖酸样和阿哈湖DOM的其他荧光特性没有明显的影响。总的来说,pH值的变化对腐殖酸和湖泊DOM的荧光特征的影响是很明显的。随着pH值增大,腐殖酸和湖泊DOM的荧光强度增强。而pH值减小时,Fluka腐殖酸和Pahokee泥炭腐殖酸的荧光峰(A峰)蓝移,当pH值降到5时,Fluka腐殖酸的荧光峰突然红移到最大,随后又继续蓝移;垃圾渗滤液腐殖酸和阿哈湖DOM的荧光峰位无明显的漂移。所有样品的荧光偏振值都减小(但阿哈湖DOM的A峰变化不大),但在pH≤5时又增大,这种现象表明随着pH值降低,腐殖酸和湖泊DOM中有机大分子发生卷曲,但在pH≤5时由于羧基的质子化又以平面伸展构型出现在溶液中。

三维荧光光谱(3D-EEM)技术在溶解性有机质(DOM)分析中的应用

该文阐述了3D-EEM技术在DOM中的应用,介绍了3D-EEM技术的机理和平行因子分析法。从内部结构和外部环境两方面分析了与3D-EEM技术相关的影响因素,并总结了常见有机物光谱峰识别位置。综合评述了3D-EEM技术的研究和应用现状,并对今后的发展趋势和研究方向进行了探讨。

基于三维荧光光谱与图像矩算法的海面溢油检测方法

将三维荧光光谱技术和图像矩算法相结合,提出1种用于海面溢油快速检测的方法。首先,利用4种油类与海水胶束溶液配制24组单一油品及9组混合油品;通过FS920荧光光谱仪采集所有样本的三维荧光光谱(EEM)数据,利用Delaunay插值法去除EEM中的散射光谱;对去散射后的EEM进行灰度化处理,得到对应的EEM灰度图;然后,利用Tchebichef矩、Zernike矩和Krawtchouk矩3种图像矩分别提取EEM灰度图的形状特征;最后,利用聚类分析和逐步回归分别对其特征进行定性定量分析。研究结果表明:基于Tchebichef矩所获得的定性定量结果最佳,单一油品和混合油品最终分类结果均与实际样本设计情况相符合,且相应线性模型相关系数R大于0.99。所提出的方法能够准确对油类样本EEM数据进行解析,达到对其定性定量分析的目的。

资江流域江水DOM三维荧光特征及其对锑迁移的指示意义

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。

基于EEM-PARAFAC的荧光示踪剂检测方法的研究

在油田的注水开发中,利用化学示踪剂进行井间连通性测试是了解出水优势通道特征、制定提高采收率方案的必要前提。但常见的荧光示踪剂在现场应用中易受原油中荧光物质的干扰导致识别率和检测精度较低,严重影响测试结果的准确性。采用三维荧光光谱法与平行因子分析法相结合的分析方法,对在多种荧光物质干扰下的模拟采出液中的荧光示踪剂进行定性分析与定量分析,成功得出模拟采出液中荧光示踪剂浓度,经计算平均相对误差约为12.75%。该方法用三维荧光光谱的数据处理代替传统的荧光背景测试,去除模拟采出液中不同荧光物质对待检测示踪剂的干扰,具有操作简单、准确性高、成本低、检测速度快的特点,可广泛应用于复杂背景条件下荧光示踪剂的快速检测。

基于EEMD的中药三维荧光光谱去噪方法研究

针对中药三维荧光光谱信号特征提取中的噪声问题,基于集合经验模态分解(EEMD)的去噪原理,对中药溶液的三维荧光光谱信号进行去噪研究。利用相关系数和箱线图筛选固有模态分量(IMF),将筛选后的IMF进行重构得到去噪后的数据。并探讨了EEMD分解时添加的高斯白噪声的幅值及设定相关系数的大小对去噪效果的影响。结果显示,当高斯白噪声的幅值为原信号标准差的0. 2倍,相关系数大于0. 5筛选IMF分量时,EEMD方法能很好地消除中药白术溶液三维荧光光谱信号中的噪声。进一步将该方法与经验模态分解(EMD)及小波去噪方法进行比较,结果表明,EEMD方法对中药溶液三维荧光光谱数据去噪效果优于EMD及小波去噪方法。

钙盐对秸秆腐解过程及产物可溶性有机质三维荧光光谱特征的影响

秸秆是重要的有机资源,研究不同钙盐对秸秆腐解过程的影响及腐解产物性质差异,为有机物料高效利用、高质腐熟提供理论依据和技术参考。以水稻秸秆为供试物料,通过添加不同类型钙盐(不添加(CK),添加CaC_(2)O_(4),Ca(OH)_(2),CaCO_(3),CaCl_(2),CaSO_(4)和Ca(H_(2)PO_(4))_(2)),进行室内秸秆腐解试验,测定不同腐解时期(30,60和180 d)各处理秸秆的腐解速率及腐解产物化学性质变化,利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物可溶性有机质(DOM)的化学组成变化特征。结果表明:(1)较对照而言,CaC_(2)O_(4),Ca(OH)_(2),CaCO_(3)和CaSO_(4)处理秸秆碳的转化率中分别增加了25.6%,44.1%,33.6%和29.7%,在CaCl_(2)和Ca(H_(2)PO_(4))_(2)处理分别减小了76.8%和17.5%;CaC_(2)O_(4)和Ca(OH)_(2)处理显著增加腐解产物pH;CaCl_(2)和Ca(H_(2)PO_(4))_(2)处理显著增加腐解产物的电导率(EC);在各腐解时期,CaC_(2)O_(4)和Ca(OH)_(2)处理腐殖质相对含量分别高于对照3.4%~20.9%和2.3%~25.3%。(2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成,共识别出类色氨酸(C1)、类富里酸(C2)和类胡敏酸(C3)三种荧光组分;Ca(OH)_(2),CaCO_(3)和CaC_(2)O_(4)处理类胡敏酸/类富里酸比值(H/F)高于CK处理,增加了腐解产物的复杂程度;Ca(OH)_(2),CaCO_(3)和CaC_(2)O_(4)处理腐解产物DOM的腐殖化(HIX)指数略高于CK处理,Ca(H_(2)PO_(4))_(2),CaSO_(4)和CaCl_(2)处理的HIX指数显著低于CK处理。(3)相关性分析表明,pH和EC是添加钙盐后影响秸秆腐解的主控因子,秸秆腐解产物腐殖化程度与pH正相关,与EC负相关。综上所述,CaC_(2)O_(4),Ca(OH)_(2)和CaCO_(3)处理可以促进秸秆的腐殖化进程,提高腐解产物品质,Ca(H_(2)PO_(4))_(2)和CaCl_(2)起相反作用,另外pH和EC为影响秸秆腐殖化的主控因子。该研究可为选择合适的钙盐添加剂从而促进秸秆腐解、提高秸秆腐解产物品质提供科学参考。

基于三维荧光光谱和电子鼻的沉香及其仿制品鉴别初探

沉香是一种自然形成的树脂与植物木质的结合体,因其具有独特的香味和温润的外观,常被制作成手串或雕件等首饰工艺品。沉香产量稀少,价格昂贵,市场上充斥着用香精浸泡木材制成的仿制品,其外观及气味与沉香相似,难以区分。对市面上收集的国内外各产区14批(45件块状物)天然沉香与9批(6件串珠和3件块状物)沉香仿制品,进行了三维荧光光谱测试,并对其中14批天然沉香与4批沉香仿制品进行了电子鼻测试分析。测试结果表明:天然沉香具有相同的特征三维荧光光谱,有一个鼓包形荧光峰,荧光区域均在λEm=390~600 nm/λEx=300~500 nm,峰强最强处均在λEm=470 nm,λEx=385 nm附近。根据荧光特征,沉香仿制品可以分为三类:第一类仿制品测试范围内无特征荧光;第二类存在多个荧光峰,即除最强峰λEm=470,λEx=400 nm外,存在其他位置的荧光峰;第三类与沉香具有近似荧光,有一个荧光峰,荧光区域均在λEm=380~600 nm/λEx=300~550 nm,峰强最强处在λEm=470,λEx=400 nm处附近。对样品进行电子鼻测试,数据使用SPSS进行Fisher判别分析(FDA)可以较准确地区分真伪。使用三维荧光特征识别具有第一、二类荧光的沉香仿制品,使用电子鼻识别具有第三类荧光的仿制品,可快速辨别沉香的真伪。

长期施用堆肥处理下潮土剖面水溶性有机物的三维荧光光谱研究

为了研究长期施用堆肥对潮土剖面土壤水溶性有机物(DOM)的来源和组分特征的影响,研究以河北省曲周实验站长期施用堆肥的试验田为研究对象,利用三维荧光光谱技术研究了在长期施用高量生物堆肥(EMI)、常量生物堆肥(EMII)、高量传统堆肥(TCI)、常量传统堆肥(TCII)和化肥(CF)下不同深度土壤水溶性有机物在来源和组成的差异。研究结果表明,不同施肥处理的土壤水溶性有机碳(DOC)含量在土壤剖面的分布规律有较大差异,堆肥使0~20和60~80 cm土层的DOC分别显著提高了81.94%~171.33%和61.18%~152.18%。荧光光谱指数表明,DOM来源为微生物和植物混合源,堆肥施用量的增加使DOM腐殖化程度加强,造成表层土壤中DOM由陆源向生物源迁移,随着土壤深度的增加,DOM由陆源向生物源迁移。三维荧光光谱和荧光区域积分表明,生物堆肥和传统堆肥增加了类腐殖酸物质的含量,且随着施用量的增加而增加;高量生物堆肥和传统堆肥增加了类富里酸物质和类溶解性微生物代谢产物的含量;施用化肥和堆肥均降低了类色氨酸的含量。类腐殖酸含量、类富里酸含量和类溶解性微生物代谢产物数量随着土壤深度的增加整体呈降低趋势;类酪氨酸随着土壤深度的增加呈增加趋势;类色氨酸随着土壤深度增加整体呈先增加后降低趋势,且在20~40 cm含量最高。相关性分析表明,全磷(TP)、全氮(TN)、阳离子交换量(CEC)、速效钾(AK)、有机碳(SOC)和DOC等土壤理化指标与类酪氨酸物质呈显著负相关,与类富里酸、类溶解性微生物产物和类腐殖酸含量呈显著正相关,硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、TN、pH、SOC与类色氨酸物质呈显著正相关。总之,长期施用堆肥增加了潮土表层DOM的含量,显著改变了土壤中DOM的组成和剖面上的分布特征。

馥郁香型白酒三维荧光光谱特征分析研究

采用Aqualog荧光光谱仪测定馥郁香型湘泉、酒鬼、内参酒三维荧光光谱,并分析其荧光光谱特征。结果表明,激发波长在200~300 nm范围激发时,湘泉酒有3个荧光峰,分别在λex/λem(224 nm/305 nm)、λex/λem(242 nm/426 nm)和λex/λem(299 nm/408 nm)左右;酒鬼酒有2个荧光峰,分别在λex/λem(224 nm/305 nm)和λex/λem(242 nm/426 nm)左右;内参酒只有一个荧光峰,在λex/λem(227 nm/305 nm)左右。三种酒在激发波长305 nm左右的荧光峰强度逐渐降低。在激发波长300 nm以上激发时均出现了两个荧光峰,分别在λex/λem(359 nm/433 nm)和λex/λem(371 nm/436 nm)左右,是三种酒类的主荧光峰,反映多种微量风味物质与乙醇-水通过氢键形成团簇分子荧光峰特征,两个荧光峰强度随着白酒等级增加呈现逐渐增强的趋势,体现着馥郁香型白酒荧光光谱特征。

三维荧光光谱技术在分析溶解性有机物中的应用进展

溶解性有机物是由各类有机聚合物构成的复杂的混合物,在水生生态系统中发挥着重要的作用,三维荧光光谱技术广泛应用于溶解性有机物的表征。本文介绍了三维荧光光谱技术的原理、影响因素、光谱数据分析方法,以及光谱数据与其他指标的相关性。三维荧光光谱应用受到很多因素的限制,应选择合适的荧光数据分析方法以提高结果的准确性。另外,色氨酸类物质荧光与COD、BOD等水质参数的相关性较强,但目前三维荧光光谱获得的参数不足以替代传统水质参数,可作为表征水质的独立指标。

三维荧光光谱在珍珠检测中的应用——以银灰色Akoya珍珠为例

三维荧光光谱是一种多维度的检测手段,在环境、生物等多个领域均有应用,且在有机质类型的分类中有着成熟的体系,常常与多种他类光谱联用,共同解析物质结构特征。以三种不同颜色成因(天然呈色、γ射线辐照改色处理及染色)银灰色Akoya珍珠样品为研究对象,初探三维荧光光谱在珍珠研究中的应用。实验结果表明,天然呈色、γ射线辐照改色及染色处理的银灰色Akoya珍珠样品的三维荧光光谱特征差异明显,具有不同的发光中心位置分布组合,其中λex/λem:374 nm/(448 nm和462 nm)处有最强的荧光强度为样品经过处理的警示证据。根据发光中心对应溶解性有机物的分区,三者均有色氨酸和蛋白质类和腐殖酸类有机组分。天然呈银灰色Akoya珍珠的不同部位的三维荧光光谱测试结果发现,天然呈银灰色和白色Akoya珍珠样品的珠层均是色氨酸和蛋白质类有机组分,而有机质层主要是腐殖质组成,沾带有机质的珠层显示有腐殖质的峰,说明天然呈银灰色Akoya珍珠中有机质层中的有机质已经浸润到珠层,腐植酸是许多微量金属元素的络合剂,可促进金属离子与珍珠中蛋白质发生络合作用。γ射线辐照改色银灰色Akoya珍珠中有机组分以腐殖质为主,但整体荧光强度相对于天然银灰色者弱很多,推测可能是γ射线辐照使腐殖酸类有机组分降解所致;染色银灰色Akoya珍珠的三维荧光光谱显示有机组分中还含有芳香性蛋白,这种组分在天然和辐照致色者中都没有显示,应是染料所致。

人体液斑迹与非生物斑迹鉴别的三维荧光光谱分析

目的 利用三维荧光光谱分析技术,建立一种人体液斑迹与非生物斑迹的快速无损鉴别方法。方法 通过对采集的人唾液、3%的血液、咖啡、芬达斑迹的三维荧光光谱数据进行降维处理,经过小波变换、光谱去噪、特征提取后建立分类公式,使用Fisher判别法进行光谱匹配识别,建立区别斑迹类型的分析方法。结果 根据数据训练和比对结果,芬达、咖啡、唾液和血液均能达到91.39%以上的识别准确率,其中唾液达到了100%的识别准确率。结论 三维荧光光谱分析是一种有潜力可实现快速无损鉴别生物斑迹与非生物斑迹的方法。

三维荧光光谱结合EEMD与SWATLD测定水中多环芳烃

多环芳烃(PAHs)类物质具有致畸、致癌、致突变的性质,严重污染生态环境,进而对人类的健康及动植物生长造成威胁。 PAHs通过排污、大气沉降、地表径流等各种循环途径进入水环境中,由于种类众多且化学性质相似,常规的检测方法如化学滴定法、电化学法等很难实现快速准确的测定。为实现复杂体系中PAHs的定性与定量,工作中基于三维荧光光谱分析法,结合集合经验模态分解(EEMD)去噪与自加权交替三线性分解(SWATLD)二阶校正,对超纯水以及池塘水环境中的苊(ANA)和萘(NAP)进行分析测定。首先选择合理的浓度配制样本,用FS920荧光光谱仪测得样品的三维荧光光谱,利用空白扣除法将光谱数据中的散射消除,得到真实的光谱数据。然后对去除散射的数据进行EEMD降噪处理,该方法具有自适应性强、参数设置简便的优点,能够去除嘈杂信息,提高数据信噪比,并将去噪参数与快速傅里叶变换、小波滤波和经验模态分解进行比较。最后用SWATLD算法以“数学分离”代替“化学分离”,对超纯水和池塘水环境中光谱重叠的ANA和NAP进行定性识别和定量预测,该算法对组分数的选择不敏感,能够在未知干扰物共存情况下实现多组分目标分析物的同时检测,即具有“二阶优势”,并将预测结果与平行因子分析进行比较。结果表明空白扣除法能够成功将拉曼散射消除。 EEMD降噪方法使ANA和NAP的光谱更加规整平滑,有效信息更加突出,该方法去噪后数据信噪比为16.845 2,均方根误差为11.136 6,波形相似系数为0.990 9,三项指标均优于快速傅里叶变换和经验模态分解等其他去噪方法,能达到小波滤波的去噪效果并且不用设置先验参数。利用SWATLD二阶校正方法得到验证样本中ANA与NAP的分解光谱与实际光谱基本吻合,平均预测回收率分别为96.4%和104.2%,预测均方根误差分别为0.105和0.092 μg·L^-1;在存在未知干扰物的池塘水样本中,分解出的光谱依然能与实际光谱吻合, ANA与NAP两者的平均预测回收率分别为94.8%和105.5%,预测均方根误差分别为0.067和0.169 μg·L^-1;与平行因子分析相比,两项指标均具有优势。