浮游植物吸收光譜分析方法研究.pdf

1、浮游植物種類和數(shù)量的測(cè)量是海洋科學(xué)研究中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，隨著我國(guó)近海赤潮的頻發(fā)，浮游植物種類和數(shù)量的監(jiān)測(cè)分析方法已成為研究的焦點(diǎn)。吸收光譜法作為常規(guī)的分析手段，儀器操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定，且重復(fù)性好?？捎糜诟∮沃参锓N類的識(shí)別和數(shù)量的測(cè)量，對(duì)于赤潮監(jiān)測(cè)具有重要意義。 本文選取分屬于6個(gè)門(mén)類的15種典型浮游植物赤潮種、優(yōu)勢(shì)種(包括硅藻門(mén)5種：布氏雙尾藻、圓海鏈藻、旋鏈角毛藻、柔弱角毛藻、中肋骨條藻；甲藻門(mén)6種：簡(jiǎn)裸甲藻、微型原甲藻、錐

2、狀斯比藻、塔瑪亞歷山大藻、裸甲藻、東海原甲藻；金藻1種：等邊金藻；隱藻1種；藍(lán)藻1種：聚球藻；綠藻1種：島國(guó)大扁藻)，在實(shí)驗(yàn)室三個(gè)溫度(25℃、20℃、15℃)和四個(gè)光照(18000lux、11000lux、7000lux、1100lux)條件下進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)不同溫度，光照，生長(zhǎng)期條件下浮游植物的吸收光譜特征進(jìn)行了研究，識(shí)別浮游植物類別，并對(duì)混合浮游植物吸收光譜進(jìn)行了識(shí)別和浮游植物含量的估計(jì)。本論文主要研究成果如下： 1．考察了各

3、浮游植物吸收光譜的相似性。目視結(jié)果表明：同門(mén)類的浮游植物吸收光譜有較高的相似性，而不同門(mén)類的浮游植物吸收光譜有較大差異。其中：等邊金藻(金藻)和隱藻(隱藻)吸收光譜出峰位置少有差別，且在340nm-500nm波長(zhǎng)段內(nèi)隱藻吸收峰較等邊金藻要寬；聚球藻(藍(lán)藻)和島國(guó)大扁藻(綠藻)的吸收光譜在400-500nm波段間分別有明顯的三峰結(jié)構(gòu)和兩峰特征；硅藻和甲藻吸收光譜比較相似，但在20℃和強(qiáng)光照條件下，實(shí)驗(yàn)所用的6種甲藻均在小于370nm處出現(xiàn)

4、吸收峰。 2．對(duì)15種浮游植物吸收光譜進(jìn)行特征提取研究。首先，根據(jù)浮游植物吸收光譜相似程度不同對(duì)其進(jìn)行聚類分析，并利用主成分分析和聚類結(jié)果得到能表征各類光譜共性信息的代表譜。然后，對(duì)浮游植物吸收光譜中具有較大判別能力的波長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行研究，得到兩個(gè)特征波長(zhǎng)段(443.5-537.5nm；654-678nm)。最后，我們將代表譜的特征波長(zhǎng)點(diǎn)組成了浮游植物吸收光譜的標(biāo)準(zhǔn)譜。 3．對(duì)浮游植物吸收光譜進(jìn)行了模式識(shí)別。首先，運(yùn)用距離判別

5、法分別對(duì)本文所選的15種浮游植物的吸收光譜進(jìn)行了判別分析。在種的層次上，代表譜和標(biāo)準(zhǔn)譜的判別正確率均在80﹪以上：；若將判別的層次降低到門(mén)上，正確率在95﹪以上。 判別分析結(jié)果表明：本文所的得到的標(biāo)準(zhǔn)譜能夠表征吸收光譜的所有信息。其次，本文利用比值法對(duì)吸收光譜比較相似5種硅藻和6種甲藻其進(jìn)行了識(shí)別研究。比值分析表明：波長(zhǎng)為440nm的吸光度和463nm波長(zhǎng)的吸光度值之比A<,440>/A<,463>可以將硅藻和甲藻很好的區(qū)分開(kāi)來(lái)

6、。 4．對(duì)混合藻進(jìn)行識(shí)別研究和藻中葉綠素a含量的估計(jì)。本文采用遍歷非負(fù)最小二乘法對(duì)混合藻光譜在門(mén)類上進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果表明：對(duì)137條混合藻的光譜進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別正確率為86.1％，結(jié)果理想。在混合藻識(shí)別正確的基礎(chǔ)上進(jìn)行藻中葉綠素a含量的估計(jì)，并運(yùn)用葉綠素a濃度來(lái)表示藻中葉綠素a含量。葉綠素a標(biāo)準(zhǔn)品的濃度和吸光度具有良好的線性關(guān)系，線性范圍為0.01-7mg/L。在混合藻識(shí)別正確的基礎(chǔ)上，根據(jù)本文所采用的分析方法來(lái)確定檢測(cè)限，得到該方