本技术介绍了一种荧光光谱分析方法,旨在减少海洋水生态环境监测中藻类的误识别率。该方法通过光谱相似度技术,显著提高了识别准确性。
背景技术
浮游藻类(Algae)是指在水体中以浮游方式生活的一类微小藻类的统称。藻类是水域生态系统的物质能量基础,,其种类组成、群落结构和丰度变化,直接影响水体水质、生态系统能量流动、物质流动和生物资源变动。
活体荧光法具有测量速度快、灵敏度高、无需样品预处理等优点,是目前最具有发展潜力的大面积水域浮游藻浓度现场快速测量方法。活体荧光法的基本思想是通过活体藻类细胞中叶绿素a分子受激辐射产生的荧光强度来反演藻类的叶绿素a浓度。不同种类活体藻类细胞的光合色素组成具有种间差异,因而具有各自的特征指纹荧光光谱。当样品中存在多个组分时,在朗伯比尔定律范围内,藻类荧光光谱满足线性加和性,因此藻类浓度定量问题可以转化为矩阵的线性回归问题。此即通过活体荧光光谱实现浮游藻类快速分类和定量测量的原理基础。
考虑解析结果的实际意义和精度需求,常用基于非负最小二乘多元线性回归分析思想对光谱进行解析。然而,自然水体背景中干扰较多,且藻类活体荧光存在一定的不稳定性。基于插值的浮游藻类规范光谱库构建方法可以显著解决:1.不同生境条件下同种门类浮游藻类的活体三维荧光光谱形变导致的种类误识别问题;2.由荧光效率差异导致的色素浓度定量误差问题。通过插值建立规范光谱库的方式显著提高了多元回归分析测量结果的反演精度,但也带来了新的问题:插值规范光谱库的采用,使得可能解的组合方式激增,导致当采用最小二乘思想对浮游藻类多组分的混叠光谱进行解析时,误差最小的解,不一定恒为事实最优解,这就有可能会造成非目标藻类样品的低浓度误检出,对浮游藻叶绿素a浓度的准确测定造成不利影响。
实现思路