[发明专利]一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法

权利要求书

1.一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取水质检测区域的污染水样；

S2：对步骤S1中污染水样的荧光区域进行预处理；

S3：将污染水样中的物质分子概化为能级模型并对三维荧光图谱进行解析，最终确定污染水样中两个特征参数的关系；

S4：在步骤S3的基础上，建立水域空间分布模型，创建溯源检测语义网络；

S5：在步骤S4的基础上，将采集的污染水样的数据与水域空间分布模型进行匹配，完成溯源作业。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法，其特征在于，对步骤S1中获取的污染水样记录编号以及经纬度值。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法，其特征在于，所述S2中的预处理具体包括：

对三维荧光区域进行预处理：对荧光区域进行内滤效应校正；

进行瑞利散射预处理：使用离子水的荧光光谱减去污染水样的荧光光谱，将激发波长等于发射波长处的荧光数据设为0或设为非数值；

进行拉曼散射预处理：使用污染水样的荧光数据减去离子水的荧光光谱。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法，其特征在于，所述S3中具体包括：

通过荧光分子会以释放辐射的形式从高能激发状态回到低能激发态的辐射跃迁的过程，将污染水样中的物质分子概化为能级模型，此时其扩充速率为：

其中，M为分子自发参数；M₁为荧光离子密度；S₁为分子激发速率；ω为激发速率；

采用平行因子法对三维荧光图谱进行解析，用污染水样中的两个连续的特征参数建立数据模型，此时数据模型方程可表示为：

其中，x_f为拟合函数；a_f为表征函数；ε为激光团发射光谱；F为萤光团发射光谱；

此时污染水样中的两个特征参数的关系可用下式表示：

其中，X₁,X₂为水样中相应的特征参数；E(X₁)、E(X₂)分别为特征参数X₁,X₂的强度表征。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的水污染溯源检测方法，其特征在于，所述S4具体包括：根据S3得到的两个特征参数，计算其保持线性平衡时的速率值，将所述速率值作为污染同位素的判别条件，并将检测后的污染水样数据转换为相应的线性函数，通过同位素¹⁴C来判断水质检测区域的污染时间，运用张量分解方法-Tucker3将元素数值变换为对应的正交矩阵元素数值，选择其中一个主成分为处理分数，从而解决元素的残差问题，在解决元素的残差问题后，即可计算得到污染水样的污染元素近似值，其计算方法可用下式表示：

其中，A_k为元素的近似函数；d(c_i)为元素浓度函数；X_k为正交函数；

分解污染时间和污染元素间的参数，计算公式如下：

其中，c为污染参数；i、j为元素估算因子；t_i、t_j为因子偏差；

计算得到的结果作为控制条件，在得到空间分布模型后，创建溯源检测语义网络，形成污染溯源检测过程。