[发明专利]一种高辨识力多组分复杂油品的指纹谱构建及鉴别方法

说明书

本发明涉及一种基于拉曼光谱的高辨识力多组分复杂油品的指纹谱构建及鉴别方法。所述方法对标样和盲样采集包含荧光及拉曼特征的光谱，求算各标样及盲样的二维同步相关光谱，在保留指纹谱主要特征的条件下，对上述二维同步相关光谱数据进行重新采样后，转化为一维数组；采用逐步判别法剔除对判别不重要的变量，仅保留判别能力强的变量组；将优选出的变量组所对应的强度数据投影至新的低维空间，根据新的低维空间中投影坐标，绘制柱状堆栈图直观比对或绘制三维空间投影图指纹特征比对。本发明方法鉴别效率高，与现有原油鉴别方法相互印证，增加了原油鉴别的准确度和说服力。

技术领域

本发明涉及一种基于拉曼光谱的高辨识力鉴别方法，具体涉及一种多组分复杂油品的指纹谱构建方法，以及基于此指纹谱的溢油鉴别方法。

背景技术

在远洋石油运输及海洋油气开发中，溢油事故时有发生。根据溢油样与可疑溢油源的物理、化学指纹信息进行溯源鉴别，可为事故的责任认定和法律裁决提供可靠的科学依据，也是及时采取有效控制对策的重要前提。

在多年现场执法以及参考国外技术基础上，国家海洋局于1997年发布《海面溢油鉴别系统规范》的行业标准(HY 043-1997)，将气相色谱法、红外光谱法和荧光光谱法作为溢油鉴别的三种基本方法。2007年，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布《海面溢油鉴别系统规范》的国家推荐标准(GB/T 21247-2007)，提出逐级方式的溢油鉴别原则：“首先，进行可疑溢油源样品的筛选，将荧光光谱法或红外光谱法作为可选方法，先于气相色谱法进行初步筛选，排除掉明显不一致的可疑溢油样品；然后进行气相色谱和气相色谱/质谱分析，必要时辅以单分子烃稳定碳同位素分析，进行最终判别。所有样品在相同分析仪器、相同分析条件下进行。”

拉曼光谱具有测试简便、样品用量小、无需预处理、样品无损伤、不受海水干扰、易于便携化等特点，在油样鉴别领域具有广泛的应用前景。使用拉曼光谱测定油样时，荧光跃迁和拉曼跃迁会同时激发。通常，荧光信号强度较大，谱峰平滑；拉曼信号相对较弱，细节丰富。现有技术中，ZL201310347484.2将同时包含荧光与拉曼信号的原始拉曼谱，作为原油的光谱指纹；在指纹采集中不进行任何荧光背底扣除处理，将提取的光谱指纹数据转化为多维空间矢量进行鉴别。ZL201610647605.9对原油的一维指纹谱中的强度变量进行逐步判别分析，使得原油鉴别的辨识力得到提高。现有用拉曼光谱检测原油的方法，测定准确，方便快捷。

原油鉴别是溢油鉴别研究中的难点和热点，原油成分复杂多样，使用单一检测方法难以确保溢油鉴别的准确度和说服力，在国际上，原油鉴别普遍采用多种检测方法联合使用，尤其在司法鉴定中，需要对相同溢油样品分别采用不同的鉴别方法，得到的检测结果相互印证。因此研发新的高辨识原油鉴别方法具有重要的实用价值。

发明内容

为与现有技术中的原油鉴别方法联合使用，提高油样鉴别准确性和说服力，本发明提供一种将二维相关光谱、数据重新采样、逐步判别分析、低维空间投影相结合，进行多组分复杂样品鉴别的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种多组分复杂油样指纹谱构建及鉴别方法，包括以下步骤，

(1)对已知种类的标样和待鉴别的盲样，分别采集平行样品；针对每个油样，采用拉曼光谱仪，在不同激发条件下，测定一系列包含荧光及拉曼信息的光谱数据；

(2)将不同激发条件下测定的光谱数据进行插值处理，使所有光谱数据横坐标一一对应，求算各标样及盲样的二维同步相关光谱；

(3)在保留指纹谱主要特征的条件下，对上述二维同步相关光谱数据进行重新采样；提取重新采样后的二维光谱矩阵中的上三角阵或下三角阵，转化为一维数组；