紫外吸收光谱结合偏最小二乘法海水硝酸盐测量技术研究

发布时间：2023-11-28 17:51

　　传统湿化学法测量海水中硝酸盐操作繁琐，试剂有污染，且检测耗时长。利用紫外吸收光谱法测量海水中硝酸盐快速简便，易于实现现场连续测量，但是会受到海水中大量干扰物质的影响。将偏最小二乘法应用于紫外光谱分析中，可以有效分离重叠光谱，降低干扰物质影响，实现海水中硝酸盐浓度的准确测量。 本论文主要研究内容及创新点归纳如下： 1.研究海水基体对紫外吸收光谱法测量硝酸盐的影响。根据海水主要化学组成，实验研究海水基体对硝酸盐紫外吸收光谱的影响，确定紫外吸收光谱法测量海水中硝酸盐的主要干扰物质有氯离子、溴离子、亚硝酸根离子和腐植酸等。同时，在近紫外区对硝酸盐进行线性吸收范围研究，结果表明硝酸盐在190nm-240nm范围内线性浓度范围随波长增加而增大，当波长为210nm时，线性范围最大为5mg/L，当波长增加到220nm时，最大线性范围超过10mg/L。 2.利用间隔偏最小二乘法(iPLS)确定硝酸盐最佳测量波长区间。将紫外全光谱以10nm为间隔等分，在每一个子区间内分别利用偏最小二乘法建立硝酸盐测量模型，组合预测精度高的区间最终确定硝酸盐最佳测量波长区间。结果表明利用间隔偏最小二乘法优化建模波长区间不仅...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 测量方法比较
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究目标与研究内容
第二章 紫外吸收光谱法和偏最小二乘法
    2.1 紫外吸收光谱法基本原理
        2.1.1 吸收光谱的产生
        2.1.2 电子跃迁类型
        2.1.3 朗伯-比尔定律和吸光度的加和性原理
    2.2 偏最小二乘法（PLS）基本原理
        2.2.1 多元线性回归（MLR）
        2.2.2 多个因变量的多元线性回归
        2.2.3 主成分分析（PCA）：NIPALS 方法
        2.2.4 主成分回归（PCR）
        2.2.5 偏最小二乘法（PLS）
    2.3 光谱预处理方法
        2.3.1 光谱数据的微分
        2.3.2 附加散射校正（MSC）
        2.3.3 标准正态变量变换（SNV）
        2.3.4 正交信号校正(OSC)
        2.3.5 小波变换（WT）
    2.4 小结
第三章 海水基体紫外吸收光谱研究
    3.1 海水主要化学组成
    3.2 海水基体紫外吸收实验研究
        3.2.1 实验仪器和试剂
        3.2.2 实验步骤
        3.2.3 物质紫外吸收光谱曲线
    3.3 结果分析
    3.4 小结
第四章 利用偏最小二乘法建模最佳方法研究
    4.1 建模样本选取
    4.2 最佳建模波长区间选择
        4.2.1 全波段 190nm-400nm 建立模型
        4.2.2 部分波段 216nm-300nm 建立模型
        4.2.3 利用间隔偏最小二乘法测量波段优化选择
        4.2.4 不同波段建模模型参数比较
    4.3 最佳光谱预处理方法选择
        4.3.1 全波段建模不同光谱预处理方法比较
        4.3.2 部分波段建模不同光谱预处理方法比较
        4.3.3 优化波段 210nm-240nm 建模不同光谱预处理方法比较
        4.3.4 不同波段建模光谱预处理方法比较
    4.4 单因变量建模与多因变量建模比较
    4.5 光谱分辨率与灵敏度比较
        4.5.1 光谱分辨率比较
        4.5.2 光谱灵敏度比较
    4.6 模型预测
        4.6.1 建模样本预测
        4.6.2 预测样本预测
    4.7 小结
第五章 现场海水测量
    5.1 现场海水加标实验
        5.1.1 大洋海水加标实验
        5.1.2 博鳌海水加标实验
        5.1.3 宁波宁海海水加标实验
        5.1.4 青岛胶州湾海水加标实验
        5.1.5 塘沽海水加标实验
    5.2 检出限检测
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3868635