|本期目录/Table of Contents|

[1]杨　鑫,郭鹏程,徐传围,等.便携式拉曼光谱仪结合化学计量法的水质分析[J].武汉工程大学学报,2020,42(01):28-32.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201908016]
　YANG Xin,GUO Pengcheng,XU Chuanwei,et al.Analysis of Water Quality by Portable Raman Spectrometer Combined with Chemometrics Method[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2020,42(01):28-32.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201908016]
点击复制

便携式拉曼光谱仪结合化学计量法的水质分析(/HTML)
分享到：

《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
42
期数:
2020年01期
页码:
28-32
栏目:
化学与化学工程
出版日期:
2021-01-25

文章信息/Info

Title:
Analysis of Water Quality by Portable Raman Spectrometer Combined with Chemometrics Method
文章编号:
1674 - 2869（2020）01 - 0028 - 05
作者:
杨　鑫; 郭鹏程; 徐传围; 黄文娟; 陈相柏*
武汉工程大学光电信息与能源工程学院、数理学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
YANG Xin; GUO Pengcheng; XU Chuanwei; HUANG Wenjuan; CHEN Xiangbai*
School of Optical Information and Energy Engineering， School of Mathematics and Physics， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China
关键词:
便携拉曼光谱仪; 化学计量学; 分类水质; 正交偏最小二乘判别分析; 快速分析
Keywords:
portable Raman spectrometer;  chemometrics;  water quality classification;  orthogonality partial least aquares-discriminant analysis;  quick analysis
分类号:
O657.37
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201908016
文献标志码:
A
摘要:
采用便携式拉曼光谱仪结合化学计量学的方法检测分类水质，改进了传统方法检测繁琐，效率低的问题。利用便携式拉曼光谱仪检测蒸馏水（对照组）和另外4组不同区域湖水水样的光谱信号，得到5种不同水样的光谱图，首先使用自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法（airPLS）去除基线，然后采用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）进行模式识别，再使用s-line图找出五组光谱的特征波段，最后利用交叉验证证明了模型的可信度。结果表明：不同水质湖水水样具有不同的光谱特性，而OPLS-DA分析表明其特征谱带位于1 000~1 700 cm-1的光谱范围内，因此便携式拉曼光谱仪结合化学计量法可以应用于快速水质分析。
Abstract:
To solve the problem of complex procedure and inefficiency of traditional methods for analysis of water quality， we adopted the portable Raman spectroscopy system and chemometrics method. The original Raman spectra of four samples from different lakes and one sample of distilled water were first corrected by adaptive iteratively reweighted penalized least squares method to remove baseline. Then the classification pattern of the sample was identified by orthogonality partial least squares-discriminant analysis method， and the characteristic band was analyzed by s-line diagram. Additionally， the credibility of model was proved by cross-validation. The results show that water samples with the different qualities have distinct Raman spectral features， and the characteristic band lies in the spectral range of 1 000-1 700 cm-1. The portable Raman spectrometer combined with chemometrics method is promising for quick analysis of water quality.

参考文献/References:

［1］　赵新红. 水环境及水污染检测技术探讨［J］. 资源节约与环保，2018（9）：84-85. ［2］　王水锋，赵承易，刘培斌，等. 高频电感耦合等离子体发射光谱法测定官厅水库底泥中的多种元素［J］. 北京师范大学学报（自然科学版），2003，39（3）：365-370. ［3］　王纪华，赵春江，郭晓维，等. 用光谱反射率诊断小麦叶片水分状况的研究［J］. 中国农业科学，2001，34（1）：104-107. ［4］　张永志，陈楠，佟玲. 电感耦合等离子质谱法检测矿泉水中重金属［J］. 食品研究与开发，2019，40（4）：154-157. ［5］　陈浩. 气相色谱法测定水和废水中乙酸甲酯［J］. 福建分析测试，2018，27（6）：44-48. ［6］　RAMAN C V. A Change of wave-length in light scattering［J］. Nature，1928，121（3051）：619. ［7］　王燕，李和平，陈娟，等. 拉曼光谱在水质分析中的应用进展［J］. 地球与环境，2014，42（2）：260-264. ［8］　范拓，张洁，张晓蕾，等. 不同尺寸纳米金颗粒和碳纳米管复合结构的表面增强拉曼散射实验研究［J］. 中国激光，2013 （B12）：168-172. ［9］　陆志峰，王晓荣，蒋书波，等. 基于HC-PCF的增强拉曼气体检测方法［J］. 仪表技术与传感器，2015（4）：100-103. ［10］　孙美娟，陶站华. 表面增强拉曼光谱技术在生物学中的应用［J］. 广西师范学院学报，2014（31）：28-30． ［11］　王菊英，张微微，穆景利，等. 海洋环境中微塑料的分析方法：认知和挑战［J］. 中国科学院院刊，2018，33（10）：35-45. ［12］　韩枫，张佩，崔晨，等. 拉曼光谱在水质分析中的应用进展［J］. 中国科技纵横，2015 （12）：11-12. ［13］　王新宇. 拉曼光谱法检测水质污染研究［D］. 长春：长春理工大学，2009：30-39. ［14］　李震. 基于拉曼光谱的水产养殖水体三氮检测研究［D］. 泰安：山东农业大学，2017（8）：13-36. ［15］　BURROWS C J ，STAPELFELDT K R，WATSON A M， et al．Hubble space telescope observations of the disk and jet of HH 30［J］. The Astrophysical Journal，2009，473（1）：436-437. ［16］　ZHANG Z M，CHEN S，LIANG Y Z . Baseline correction using adaptive iteratively reweighted penalized least squares［J］. The Analyst， 2010，135（5）：1138-1146. ［17］　吴静珠，石瑞杰，陈岩，等. 基于PLS-LDA和拉曼光谱快速定性识别食用植物油［J］. 食品工业科技，2014，35（6）：55-58. ［18］　房承宣，李建华，梁逸曾. 拉曼光谱结合背景扣除化学计量学方法用于汽油中MTBE含量的快速测定研究［J］. 分析测试学报，2012，31（5）：541-545. ［19］　李水芳，张欣，李姣娟，等. 拉曼光谱法无损检测蜂蜜中的果糖和葡萄糖含量［J］. 农业工程学报，2014，30（6）：249-255. ［20］　文建辉，钟科军，蒋健晖，等. 自适应迭代加权惩罚最小二乘用于烟气色谱基线校正研究.第十一届全国计算（机）化学学术会议议论文摘要集［C］. 北京：中国化学会，2011. ［21］　薛琪，聂晓莉，罗仁，等. 基于OPLS-DA的高脂血症血浆1H-NMR研究［J］. 实用医学杂志，2010，26（21）：3874-3877. ［22］　MAES T，JESSOP R，WELLNER N，et al．A rapid- screening approach to detect and quantify microplastics based on fluorescent tagging with Nile Red ［J］. Scientific Reports，2017（7）：5-6 . ［23］　MOSKOVITS M，MICGAELIAN K H．A reinvestigation of the Raman spectrum of water［J］. The Journal of Chemical Physics，1978，69（6）：2307-2310. ［24］　赵南京，刘文清，刘建国，等. 不同水体中溶解有机物的荧光光谱特性研究［J］. 光谱学与光谱分析，2005，25（7）：1007-1079.

相似文献/References:

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2019-08-19基金项目：国家自然科学基金（11574241） 作者简介：杨　鑫，硕士研究生。E-mail：[email protected]*通讯作者：陈相柏，博士，教授。E-mail：[email protected]引文格式：杨鑫，郭鹏程，徐传围，等. 便携式拉曼光谱仪结合化学计量法的水质分析［J］. 武汉工程大学学报，2020，42（1）：28-32.
更新日期/Last Update: 2020-06-09