[发明专利]一种测定水体中溶解性有机碳浓度的方法和装置

权利要求书

1.一种测定水体中溶解性有机碳浓度的方法，其特征在于，包括：

测定待测水体中有色可溶性有机物CDOM的光吸收光谱；

基于所述CDOM的光吸收光谱计算所述有色可溶性有机物CDOM在第一预定波长处的光吸收系数a_{第一预定波长}、在第二预定波长处的吸光度与在第三预定波长处的吸光度的比值M；

测定所述待测水体中所述CDOM的三维荧光光谱；

解析所述三维荧光光谱中各荧光组成的相对含量及所述各荧光组成之间的比值；

基于所述光吸收系数a_{第一预定波长}、所述在第二预定波长处的吸光度与在第三预定波长处的吸光度的比值M、所述各荧光组成的相对含量和所述各荧光组成之间的比值，利用训练后的随机森林回归模型计算所述待测水体中溶解性有机碳DOC的浓度；

所述三维荧光光谱中各荧光组成的相对含量包括：陆源性类腐殖质的相对丰度C1r、微生物作用类腐殖质的相对丰度C2r和类蛋白物质的相对丰度C3r；

所述各荧光组成之间的比值包括：陆源性类腐殖质荧光强度C1与微生物作用类腐殖质荧光强度C2的比值C1/C2、所述微生物作用类腐殖质荧光强度C2与类蛋白物质荧光强度C3的比值C2/C3、所述陆源性类腐殖质荧光强度C1与所述类蛋白物质荧光强度C3的比值C1/C3。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述训练后的随机森林回归模型f为：

DOC浓度＝f(C1r、C2r、C3r、C1/C2、C2/C3、C1/C3、a_{第一预定波长}、M)。

3.根据权利要求2所述的方法，所述利用训练后的随机森林回归模型计算所述待测水体中溶解性有机碳DOC的浓度，之前还包括：

在典型水文季节采集若干份水体样本；

测定所述水体样本的CDOM的多个光学参数和所述溶解性有机碳DOC的浓度实测值；

所述多个光学参数包括水体样本中的所述陆源性类腐殖质的相对丰度C1r、所述微生物作用类腐殖质的相对丰度C2r、所述类蛋白物质的相对丰度C3r、所述陆源性类腐殖质荧光强度C1与所述微生物作用类腐殖质荧光强度C2的比值C1/C2、所述微生物作用类腐殖质荧光强度C2与所述类蛋白物质荧光强度C3的比值C2/C3、所述陆源性类腐殖质荧光强度C1与所述类蛋白物质荧光强度C3的比值C1/C3、所述光吸收系数a_{第一预定波长}和所述吸光度的比值M；

将已知DOC浓度实测值的所述若干份水体样本按预设比例划分为训练样本和测试样本；

采用所述训练样本的所述多个光学参数和所述DOC浓度实测值对初始的随机森林回归模型进行训练，得到训练后的随机森林回归模型；

将所述测试样本的所述多个光学参数输入所述训练后的随机森林回归模型，得到预测的DOC的浓度值，将所述预测的DOC的浓度值与所述测试样本的DOC浓度实测值进行比较，得到准确率；

根据所述准确率调整所述训练后的随机森林回归模型对应的训练参数，直至所述准确率满足预设准确率为止，得到训练后的随机森林回归模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述典型水文季节包括：枯水期、涨水期、退水期和丰水期。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于峰值挑选法或平行因子法解析所述三维荧光光谱中各荧光组成的相对含量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定波长处的光吸收系数是基于在所述第一预定波长处测得的吸光度的数值经过散射校正后计算得到的。