東海典型赤潮藻檢測的吸收光譜分析方法研究.pdf

1、針對目前我國近海赤潮頻發(fā)的現(xiàn)狀，浮游植物種類和數(shù)量的檢測分析方法已成為研究的焦點。紫外-可見分光光度計操作簡便、性能穩(wěn)定，價格也相對較低，在環(huán)境分析中應(yīng)用廣泛。利用吸收光譜分析方法簡便、有效的識別東海赤潮藻的種類，測量赤潮藻的數(shù)量，對于赤潮的監(jiān)測具有重要意義。 本文選取了東海9個典型浮游植物赤潮種、優(yōu)勢種，在實驗室兩個溫度(20℃、15℃)和兩個光照(7000lux、1100lux)條件下進行培養(yǎng)，研究了溫度、光照、生長周期對其

2、吸收光譜特征的影響，以及浮游植物混合光譜的拆分方法。得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下： 1.溫度、光照對九種藻的吸收光譜都有影響；在不同生長周期條件下，中肋骨條藻和聚球藻的吸收光譜形狀發(fā)生明顯改變。在330-430nm的波段上，中肋骨條藻吸收光譜峰形由單峰變?yōu)殡p峰，在400-500nm的波段上，聚球藻吸收光譜具有三峰峰形，而且430nm處葉綠素a的波峰強度逐天增加。但生長周期對中肋骨條藻光譜的影響只是在7000lux光照下出現(xiàn)；對聚球藻

3、光譜的影響只是在20℃下出現(xiàn)。 2.對不同溫度、光照和生長周期條件下9種藻的吸收光譜特征提取進行了研究。首先，采用將原始光譜數(shù)據(jù)組成矩陣后，奇異值分解，用第一特征值和所有特征值的和的比值衡量這九種藻的吸收光譜的相似性。根據(jù)光譜間的相似程度，利用主成分分析的方法提取出25條能夠表征它們吸收光譜基本特征的代表譜。其中，塔瑪亞力山大藻4條、等鞭金藻1條、島國大扁藻2條、東海原甲藻4條、中肋骨條藻4條、旋鏈角毛藻2條、柔弱角毛藻1條、裸

4、甲藻3條、聚球藻4條。然后，利用三種特征提取手段對9類藻種的吸收光譜中具有較大判別能力的波長點進行研究，總共得到7個特征波長段(點)，它們是340.5nm-420.5nm波段、423.5nm-431nm波段、440.5nm-525.5nm波段和760.5nm、763.5nm、769.5nm、856.5nm波長點。第三，取25條代表譜中的特征波長段(點)組成了標(biāo)準(zhǔn)譜。 3.利用標(biāo)準(zhǔn)譜進行了聚類分析和判別分析。通過對標(biāo)準(zhǔn)譜聚類分析發(fā)

5、現(xiàn)，中肋骨條藻峰形變化明顯的3條譜、聚球藻峰形變化明顯的3條譜和其余19條譜差異顯著，同時、二者也有明顯差別。其余的19條譜中，無論一個藻種的標(biāo)準(zhǔn)譜有幾條，總的來說，同一藻種的標(biāo)準(zhǔn)譜之間的相似程度要高于與不同藻種的標(biāo)準(zhǔn)譜之間的相似程度，但對于塔瑪亞力山大藻、東海原甲藻和裸甲這三種甲藻，其標(biāo)準(zhǔn)譜之間具有較大的相似性；單峰峰形的中肋骨條藻、柔弱角毛藻和旋鏈角毛藻這三種硅藻的標(biāo)準(zhǔn)譜之間也具有較大的相似性，且相似程度高于甲藻。距離判別和K-最近

6、鄰判別分析結(jié)果表明，對9種藻的判別正確率為80.86％，不計兩種角毛藻的互判錯誤率，判別正確率為86.11％。如果在綱的層次上進行判別，正確率可達90％以上。 4.對混合液光譜拆分方法進行了研究。采用遍歷非負最小二乘法對實驗設(shè)計的61個混合藻液進行拆分，結(jié)果表明，當(dāng)規(guī)定拆分閾值為0.20時，可以將混合液中1-3種主要的浮游植物識別出，拆分的正確率為75.4％。方法的檢測下限用葉綠素a含量表示為0.3mg/L。將61個混合藻液中去