[发明专利]一种三维荧光光谱结合PARAFAC算法测定污染物的方法

权利要求书

1.一种三维荧光光谱结合PARAFAC算法测定污染物的方法，其特征在于，所述方法鉴别 步骤如下：

a.样本数据库的建立：首先建立不同浓度、不同种类的污染物在特定激发/发射波长范围内 的三维荧光光谱PARAFAC算法数据库，同时得到污染物浓度和特征荧光强度的标准曲线；

b.样品前处理：将样品溶解到去离子水中，通入一定量氮气去除溶解氧，再用0.45μm 的微孔滤膜过滤，去除杂质；

c.三维荧光光谱数据的获取：将步骤b中去除杂质后的样品取4ml加入比色皿中，置于三 维荧光光谱分析仪中，设置好参数，进行扫描得到样品的三维荧光光谱数据；

d.污染物类型的鉴别：将步骤c中得到的样品三维荧光光谱数据用matlab软件载入装有 PARAFAC算法的工具箱中，对光谱进行解析，根据荧光光谱特征峰的位置结合污染物的三 维荧光光谱数据库，鉴别污染物的类型；

e.污染物浓度鉴别：将步骤d中得到的确定类型后的污染物，在特定激发/发射波长处的荧 光强度与步骤a中标准曲线的强度进行对比，获得浓度数据；

f.模型修正：目标污染物的三维荧光光谱强度超出三维荧光光谱数据库的检测上下限值，此 时，将目标污染物的浓度对应稀释或浓缩x倍，再经过步骤c、d、e，从而对应计算得到符 合三维荧光光谱标准数据库比对的目标污染物浓度。

2.根据权利要求1所述的一种三维荧光光谱结合PARAFAC算法测定污染物的方法，其特 征在于：所述步骤d中PARAFAC算法是：将获得的全部荧光数据构建成三维数据矩阵X_ijk， 三维数据矩阵X_ijk分解为3个载荷矩阵和残差数阵，如下模型：

Xijk=Σf=1Faifbjfckf+ϵijk;]]>i＝1,….,I；j＝1,…,J；k＝1,…,K

式中X_ijk为所有样品i在激发波长j和发射波长k构成的荧光强度数据矩阵；F为对体系有实 际贡献的独立荧光组分数；a_if为第i个样品中第f荧光基团的相对浓度阵；b_jf和c_kf分别为 第f荧光基团对应的发射和激发光谱阵；ε_ijk为模型的残差阵，它的求解是基于交替最小二 乘原理及最小化残差平方和(SSR)，可用如下公式表示：

SSR=Σi=1IΣj=1JΣk=1Kϵijk2;]]>i＝1,….,I；j＝1,…,J；k＝1,…,K

所述步骤d中PARAFAC算法的具体计算过程如下所述：首先，给出荧光组分预测值F和模 型预置值a、b，c值由三维响应矩阵X_ijk及a、b预置值共同判定；然后，a值再由三维响 应矩阵X及b、c预判值共同决定；最后，b值再由三维响应矩阵X及a、c预判值共同决定， 当SSR<10^-6时，认为模型达到收敛，给出确定的F、a、b、c值。