溶解有機(jī)物三維熒光光譜結(jié)合多變量分析在赤潮藻識別中的應(yīng)用.pdf

1、有害赤潮肆虐對我國沿海的海洋生態(tài)、資源、環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和重大的經(jīng)濟(jì)損失。要預(yù)防和減少有害赤潮災(zāi)害，首先要能夠準(zhǔn)確、實(shí)時地對發(fā)生赤潮的肇事藻種進(jìn)行識別測定，熒光技術(shù)因具有儀器簡單、靈敏度高和易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時檢測等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。
　　 目前根據(jù)浮游植物活體三維熒光光譜對浮游植物進(jìn)行種類識別的研究已經(jīng)取得了一定的成果，而利用浮游植物生長過程中藻濾液的三維熒光光譜進(jìn)行赤潮藻種類識別的研究還未見報道，本文從赤潮藻濾液的三維熒

2、光光譜著手，選擇了我國沿海常見的10種赤潮藻，在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行培養(yǎng)，分別利用平行因子分析、主成分分析和小波分析對赤潮藻生長過程中藻濾液的三維熒光光譜進(jìn)行特征提取，并用多元線性回歸對赤潮藻進(jìn)行識別測定。
　　 (1)應(yīng)用平行因子分析對赤潮藻濾液三維熒光光譜進(jìn)行分析，得到了各赤潮藻的特征光譜，不同赤潮藻的特征光譜之間存在差異，聚類結(jié)果顯示同屬赤潮藻特征光譜相似性較高。赤潮藻各組分最大熒光峰強(qiáng)度與生長階段顯示出一定的關(guān)系：在指數(shù)生長

3、期，藻濾液中類蛋白和類腐殖質(zhì)熒光物質(zhì)不斷積累，穩(wěn)定期濾液中類色氨酸和類腐殖質(zhì)熒光物質(zhì)快速增加，主要來自衰老和死亡細(xì)胞的破碎釋放，以及細(xì)菌降解作用。這和本實(shí)驗(yàn)室以往的研究結(jié)果一致，說明平行因子分析可以有效的提取赤潮藻熒光特征，并考察赤潮藻各組分熒光峰強(qiáng)度和生長階段的關(guān)系。
　　 (2)主成分分析在赤潮藻識別中的應(yīng)用。應(yīng)用主成分分析對赤潮藻濾液的三維熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，根據(jù)Bayes判別的結(jié)果選取第一主成分載荷譜作為識別特征譜

4、，利用聚類分析法得到識別標(biāo)準(zhǔn)譜，用多元線性回歸（以非負(fù)最小二乘法解析）對赤潮藻進(jìn)行識別。原甲藻屬的東海原甲藻和海洋原甲藻的正確識別率較低，其他3種甲藻識別率≧95％，對于硅藻，中肋骨條藻和柔弱角毛藻正確識別率較低，其他3種硅藻識別率≧83％，在屬水平上，角毛藻屬的正確識別率為96％。
　　 (3)小波分析在赤潮藻識別中的應(yīng)用。分別用3種小波函數(shù)coif2、db-3和db-7對赤潮藻濾液的三維熒光光譜進(jìn)行特征提取，根據(jù)Bayes判

5、別的結(jié)果分別選擇第三層尺度分量作為識別特征譜。利用聚類分析方法得到了每種小波函數(shù)的識別標(biāo)準(zhǔn)譜。分別用這3種標(biāo)準(zhǔn)譜以多元線性回歸法對赤潮藻進(jìn)行識別，3種標(biāo)準(zhǔn)譜對東海原甲藻、中肋骨條藻和柔弱角毛藻的正確識別率較低，對其他藻種識別率≧80％。在屬水平上，3種標(biāo)準(zhǔn)譜對角毛藻屬的三種赤潮藻的識別率都為96％。
　　 (4)4種標(biāo)準(zhǔn)譜對中肋骨條藻和柔弱角毛藻的識別率很低，其他相對較高，其中db-3標(biāo)準(zhǔn)譜的識別結(jié)果最好。為進(jìn)一步提高正確識別率