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东海典型赤潮藻检测的荧光光谱特征研究

张前前  
【摘要】:浮游植物种类和数量的监测是海洋科学研究中一项例行的基础性工作,随着全球,特别是我国近海赤潮频发,迫切需要一种能够直接、快速进行浮游植物种类和数量分析的方法。三维荧光光谱灵敏度高,能给出整个激发、发射波长范围内的全部荧光指纹信息,通过提取三维荧光光谱的特征,应用化学计量学方法可以直接进行多组分混合物的定性、定量的分析。但目前国内外尚未见有应用活体浮游植物三维荧光光谱进行赤潮藻种类识别和数量测量的报道。 本文选取中国东海赤潮多发区11种分属于五个门类的典型浮游植物赤潮种、优势种(包括甲藻2种:塔玛亚历山大藻Alexandrium tamarense,东海原甲藻Prorocentrum donghaiense;硅藻6种:尖刺拟菱形藻Pseudo-nitzschia pungens,中肋骨条藻Skeletonema costatuma,新月菱形藻Nitzschia closterium,旋链角毛藻Chaetoceros curvisetus,柔弱角毛藻 Chaetoceros debilis,双突角毛藻Chaetoceros didymus;金藻1种:等鞭金藻Isochrysis galbana;绿藻1种:岛国大扁藻Platymonas helgolanidica;蓝藻1种:聚球藻Synechococcus sp.),对不同温度、光照、生长期条件下单一浮游植物活体的三维荧光光谱特征进行了研究,在纲(Class)或更细层次识别典型浮游植物,为开发低价、简便的赤潮藻荧光分析仪奠定技术基础。本论文的主要研究成果如下: 1.对“悬浮液”活体浮游植物样品的三维荧光光谱的量测精密度和相似性进行了研究。定义了两个三维光谱的相对误差,发现平行测量2次与平行测量8次,其平均相对误差的差异小于1%,因此确定正式实验采取平行测量两次。11种浮游植物平行样的三维荧光光谱,其相对误差多数在10%以内,只有个别藻,如尖刺拟菱形藻略差,达15%;去除Rayleigh散射后的三维光谱,相对误差多数在5%以内。为了比较活体浮游植物样品的三维荧光光谱的相似性,首先对2个温度、3个光照,6种浮游植物的511个三维荧光光谱数据(数据集 1)进行奇异值分解,然后计算样本数据对应主成分间的相关系数,取前K个主成分间的相关系数的平均值作为三维光谱相似性的度量指标。K值的选取兼顾“同类高、异类低、区分能力强、波动程度小”等多方面的原则,本工作发现取K取值30左右较合适,相关系数闽值取0.3时,同类分辨错误率为0.35,异类


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