本发明属于化学分析领域,尤其涉及一种荧光法藻分类的浊度补偿方法。
背景技术:
1、快速准确的监测水体藻浓度是科学有效地进行水华预警和防控的重要支撑。目前藻类群落的分析主要基于“现场采样-实验室分析”的传统分析手段,分析方法周期长、步骤繁琐、测量频率低、成本昂贵不能满足水华预测预警需要的海量快速数据。荧光法藻分类不需要样品前处理、测量速度快、操作简单,能够为藻华爆发提供一种快速监测预警手段。
2、目前,荧光法藻分类监测主要为基于多波长led的藻类激发荧光光谱分类测量方法,同一种藻受到不同波长单位强度激发光激发时,发出的荧光强度不同,不同的藻在受到相同波长单位强度激发光激发时,发出的荧光强度也不同。根据已知的不同藻类的荧光特征系数,检测时采集的水样的荧光光谱,利用非负最小二乘法即可获得绿藻类、甲藻类、硅藻类、蓝藻类、隐藻类的藻浓度。
3、水体内除了浮游植物,还存在许多悬浮颗粒,它们主要来源于地面侵蚀形成的土壤颗粒,通常用“浊度”来定量,对激发光和活体藻产生的荧光具有散射或消光效应。浊度对检测荧光信号的影响主要有:(1)低浊度水体,颗粒物对激发光的散射效应强于颗粒物对激发光的消光效应,致使激发光的散射光进入检测器,从而使检测到的信号增大;(2)高浊度水体,颗粒物对激发光的消光效应强于颗粒物对激发光的散射效应,致使激光法强度减弱,活体藻的荧光强度减弱,从而使检测到的信号减小;(3)高浊度水体,颗粒物对活体藻的荧光具有吸收或消光效应,致使检测到的信号减小;(4)荧光法藻分类是基于多波长激发光,水体浊度对不同波长激发光的吸收和散射影响不同。在实际水体测试中,颗粒物对激发光和活体藻荧光同时具有多种影响效应,造成检测到的荧光信号值偏高或偏低,藻分类浓度检测结果造成显著误差。
4、目前荧光法藻分类方法在检测过程中受水体悬浮物产生的浊度影响,致使藻分类检测结果准确性低。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种荧光法藻分类的浊度补偿方法,该方法可以有效提高藻分类检测结果的准确性。
2、本发明提供了一种荧光法藻分类的浊度补偿方法,包括以下步骤:
3、a)将多波长激发光依次入射待测水样,测得各波长激发后水样的发光强度;其中,所述多波长激发光包括多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光和1个波长为700~880nm的激发光;所述多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光作为荧光激发光,测得的发光强度定义为水体藻类的荧光强度ii,i表示波长值;所述波长为700~880nm的激发光作为浊度散射光,测得的发光强度定义为浊度散射光强度i浊;
4、b)根据预先建立的浊度散射光强度和荧光激发光散射强度的关系式,以及步骤a)测得的浊度散射光强度i浊,计算各波长的荧光激发光对应的散射光强度scai;
5、c)用步骤a)测得的各波长激发后水体藻类的荧光强度ii减去步骤b)计算得到的各波长荧光激发光对应的散射光强度scai,得到一次修正荧光值i1i;
6、d)根据一次修正荧光值i1i和消光系数k,计算得到各波长的荧光激发光对应的二次修正荧光值i2i;
7、e)根据计算得到的各波长的荧光激发光对应的二次修正荧光值i2i和已知的荧光特征系数,利用非负最小二乘法,计算得到待测水样的藻分类浓度。
8、优选的,所述多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光具体包括波长为440nm的激发光、波长为470nm的激发光、波长为530nm的激发光、波长为570nm的激发光和波长为590nm的激发光。
9、优选的,所述浊度散射光的波长为740nm。
10、优选的,所述浊度散射光强度和荧光激发光散射强度的关系式按照以下步骤进行建立:
11、配置不含藻样的梯度浊度标准悬浮液;
12、将多波长激发光依次入射标准悬浮液,测得各波长的荧光激发光对应的散射光强度scai和浊度散射光对应的散射光强度i浊;
13、根据不同浓度的标准悬浮液的scai和i浊检测结果,并依据方程式scai=ai×i浊2+bi×i浊+ci,拟合得到浊度散射光强度和荧光激发光散射强度的关系式。
14、优选的,所述梯度浊度标准悬浮液的浊度范围为0~105ntu。
15、优选的,所述梯度浊度标准悬浮液具体包括浊度为0ntu的标准悬浮液、浊度为15.3ntu的标准悬浮液、浊度为36ntu的标准悬浮液、浊度为63ntu的标准悬浮液和浊度为105ntu的标准悬浮液。
16、优选的,所述消光系数k按照以下步骤获得:
17、配置含相同浓度藻样的梯度浊度标准悬浮液;
18、将多波长激发光依次入射标准悬浮液,测得各波长的荧光激发光对应的水体藻类的荧光强度ii和浊度散射光对应的散射光强度i浊;
19、根据不同浓度的标准悬浮液的ii和i浊检测结果,计算不同浊度下荧光强度的衰减率,构建浊度散射光强度i浊和消光系数k的线性关系式。
20、优选的,所述梯度浊度标准悬浮液的藻样浓度为1~100μg/l;所述梯度浊度标准悬浮液的浊度范围为0~105ntu。
21、优选的,所述梯度浊度标准悬浮液的藻样浓度为20μg/l;所述梯度浊度标准悬浮液具体包括浊度为0ntu的标准悬浮液、浊度为15.3ntu的标准悬浮液、浊度为36ntu的标准悬浮液、浊度为63ntu的标准悬浮液和浊度为105ntu的标准悬浮液。
22、优选的,使用的检测装置包括光路系统、电路系统以及外壳结构;所述光路系统包括激发光源、滤光片、透镜和光电检测器,其中所述激发光源包括荧光激发光光源和浊度光源,所述荧光激发光光源的波长为360~620nm,所述浊度光源的波长为700~880nm;所述电路系统包括光源驱动控制模块和信号采集处理模块。
23、与现有技术相比,本发明提供了一种荧光法藻分类的浊度补偿方法,包括以下步骤:a)将多波长激发光依次入射待测水样,测得各波长激发后水样的发光强度;其中,所述多波长激发光包括多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光和1个波长为700~880nm的激发光;所述多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光作为荧光激发光,测得的发光强度定义为水体藻类的荧光强度ii,i表示波长值;所述波长为700~880nm的激发光作为浊度散射光,测得的发光强度定义为浊度散射光强度i浊;b)根据预先建立的浊度散射光强度和荧光激发光散射强度的关系式,以及步骤a)测得的浊度散射光强度i浊,计算各波长的荧光激发光对应的散射光强度scai;c)用步骤a)测得的各波长激发后水体藻类的荧光强度ii减去步骤b)计算得到的各波长荧光激发光对应的散射光强度scai,得到一次修正荧光值i1i;d)根据一次修正荧光值i1i和消光系数k,计算得到各波长的荧光激发光对应的二次修正荧光值i2i;e)根据计算得到的各波长的荧光激发光对应的二次修正荧光值i2i和已知的荧光特征系数,利用非负最小二乘法,计算得到待测水样的藻分类浓度。本发明提供的方法可以有效提高藻分类检测结果的准确性,并适用于混藻的检测,在实际水体的藻分类检测中更具实用意义。
1.一种荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述多个波长不同且在360~620nm范围内的激发光具体包括波长为440nm的激发光、波长为470nm的激发光、波长为530nm的激发光、波长为570nm的激发光和波长为590nm的激发光。
3.根据权利要求1所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述浊度散射光的波长为740nm。
4.根据权利要求1所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述浊度散射光强度和荧光激发光散射强度的关系式按照以下步骤进行建立:
5.根据权利要求4所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述梯度浊度标准悬浮液的浊度范围为0~105ntu。
6.根据权利要求5所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述梯度浊度标准悬浮液具体包括浊度为0ntu的标准悬浮液、浊度为15.3ntu的标准悬浮液、浊度为36ntu的标准悬浮液、浊度为63ntu的标准悬浮液和浊度为105ntu的标准悬浮液。
7.根据权利要求1所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述消光系数k按照以下步骤获得:
8.根据权利要求7所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述梯度浊度标准悬浮液的藻样浓度为1~100μg/l;所述梯度浊度标准悬浮液的浊度范围为0~105ntu。
9.根据权利要求8所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,所述梯度浊度标准悬浮液的藻样浓度为20μg/l;所述梯度浊度标准悬浮液具体包括浊度为0ntu的标准悬浮液、浊度为15.3ntu的标准悬浮液、浊度为36ntu的标准悬浮液、浊度为63ntu的标准悬浮液和浊度为105ntu的标准悬浮液。
10.根据权利要求1所述的荧光法藻分类的浊度补偿方法,其特征在于,使用的检测装置包括光路系统、电路系统以及外壳结构;所述光路系统包括激发光源、滤光片、透镜和光电检测器,其中所述激发光源包括荧光激发光光源和浊度光源,所述荧光激发光光源的波长为360~620nm,所述浊度光源的波长为700~880nm;所述电路系统包括光源驱动控制模块和信号采集处理模块。