發(fā)布時(shí)間：2020-05-20 01:06

【摘要】：三維熒光光譜法靈敏度高,能給出整個(gè)激發(fā)、發(fā)射波長(zhǎng)范圍內(nèi)的全部熒光指紋信息,是一種可以實(shí)現(xiàn)直接、快速進(jìn)行浮游植物種類和數(shù)量分析的方法。本論文旨在通過(guò)提取光譜特征,結(jié)合多種化學(xué)計(jì)量學(xué)方法,建立基于熒光特征的海洋浮游植物快速分類方法,該分類介于生物形態(tài)分類的門類(Division)和屬(Genus)之間。 選取25種分屬于5個(gè)門類的浮游植物赤潮種或優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng),包括7種甲藻:塔瑪亞歷山大藻(Alexandrium tamarense)、東海原甲藻(Prorocentrum micans)、海洋原甲藻(Prococentrum marinum)、裸甲藻(Gymnodinium sp.)、簡(jiǎn)裸甲藻(Gymnodinium simplex)、微型原甲藻(Prorocentrum minimum)、錐狀斯比藻(Scrippsiella trochoidea);10種硅藻:尖刺擬菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens (PS0201-01))、中肋骨條藻(Skeletonema costatuma)、圓篩藻(Coscinodiscus sp.)、細(xì)柱藻(Cylindrotheca closterium)、盒形藻(Odontella cf_sinensis)、旋鏈角毛藻(Chaetoceros Curvisetus)、纖細(xì)角毛藻(Chaetoceros Debilis)、雙突角毛藻(Chaetoceros Didymus)、圓海鏈藻(Thalassiosi rarotula)、布氏雙尾藻(Ditylum brightwellii);2種綠藻:小球藻(Chlorella pynenoidosa)、島國(guó)大扁藻(Platymonas helgolanidica);2種藍(lán)藻:聚球藻(Synechocoocus sp.)、魚腥藻(Cyanophyceae Anabaena sp.);4種著色鞭毛藻:棕囊藻(Phaeocystis globosa)、隱藻(Rhodomonas sp.)、鹽水隱藻(Rhodomonas salina)、海洋卡盾藻(Chattonella marina),在不同實(shí)驗(yàn)條件下,包括3個(gè)溫度水平(25℃、20℃、15℃)、5個(gè)光照水平(15000 lux、10000 lux、7000 lux、4100 lux、1180 lux),對(duì)海洋浮游植物的三維熒光光譜進(jìn)行了研究。主要研究包括: 1.研究了基于熒光特征的海洋浮游植物的“光譜類別”。首先對(duì)原三維熒光光譜去除瑞利散射,采用主成分分析法(PCA)提取特征光譜。以平均相似系數(shù)R和第一主成分貢獻(xiàn)率S1/兩個(gè)度量指標(biāo)考察特征光譜的相似性。結(jié)果顯示,兩種相似性度量指標(biāo)變化趨勢(shì)基本相同,S1/的變化趨勢(shì)相對(duì)明顯。為了對(duì)浮游植物進(jìn)行分類判別,首先依據(jù)相似性度量和系統(tǒng)聚類分析結(jié)果,對(duì)每種藻提取一到多條譜代表原特征光譜,共得到25種藻的30條代表譜。結(jié)合比值法、系統(tǒng)聚類法和基于主成分分析的特征投影顯示法,將25種藻劃分成10個(gè)“光譜類別”,該類別定義以浮游植物的熒光光譜為基礎(chǔ),介于生物學(xué)概念中“門類”和“屬”之間,以Bayesian判別法驗(yàn)證了劃分類別的有效性。 2.以標(biāo)準(zhǔn)葉綠素a (Chl a)為基準(zhǔn)考察了方法的檢出限。首先,觀察標(biāo)準(zhǔn)Chl a的三維和激發(fā)熒光光譜,本文選取發(fā)射波長(zhǎng)665 nm,激發(fā)波長(zhǎng)380、410、430 nm三處熒光強(qiáng)度的均值,作為對(duì)應(yīng)濃度Chl a的熒光強(qiáng)度值,得到Chl a標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用IUPAC法計(jì)算方法得出檢出限為0.065μg/L;采用ISO新估算法得到定性檢出限為1.85μg/L,定量檢出限為2.77μg/L。然后,考察了本實(shí)驗(yàn)儀器條件下活體浮游植物熒光光譜法的檢出限。選取三維熒光光譜中發(fā)射波長(zhǎng)670-680 nm,激發(fā)波長(zhǎng)440 nm處熒光強(qiáng)度的均值,與上述選定的標(biāo)準(zhǔn)Chl a的熒光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng),以標(biāo)準(zhǔn)Chl a濃度來(lái)表示浮游植物的豐度。根據(jù)IUPAC得到活體浮游植物的檢出限為0.10μg/L;根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到每種藻的實(shí)際檢出限在2.5-20.0μg/L之間。 3.建立了活體浮游植物熒光光譜的分析識(shí)別方法。采用遍歷非負(fù)最小二乘法(NNLS)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的660個(gè)單種樣品和105個(gè)混合樣品進(jìn)行分析,討論了物種數(shù)的確定與拆分正確率的規(guī)定,選定拆分系數(shù)的閾值為0.2。在本文所確定的“光譜類別”上,單種浮游植物樣品熒光光譜的識(shí)別正確率幾乎達(dá)100%;全部混合樣品的定性正確率為87%,剔除濃度低于實(shí)際檢出限的樣品后所剩的95個(gè)混合樣品的定性正確率可以達(dá)到95%。 綜上所述,本文基于25種藻的大量光譜數(shù)據(jù),劃分了10個(gè)“光譜類別”,運(yùn)用NNLS法對(duì)單種藻和混合藻樣品的定性定量分析驗(yàn)證了此光譜分類的有效性。
【圖文】：

a 三維熒光光譜特征 b 同步熒光光譜c 瑞利散射光譜圖1-1 浮游植物的熒光光譜特征綜上所述，對(duì)浮游植物的定性識(shí)別在門類上已取得了較為理想的結(jié)果，但進(jìn)一步細(xì)分的結(jié)果不甚理想；在方法的定量方面，尚且沒有進(jìn)行較為細(xì)致的研究。6

圖 3-1 25 種藻的特征熒光光譜觀察圖 3-1，藻種 Gy、Sc、Ps、Sk 和 Ch 的光譜相似性較好，而 Al、Gs、Cs、Cl、Db、Cy、Rs 的相似性較差。這一方面是由于培養(yǎng)條件的變化引起的，一方面結(jié)合生物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的觀察，，也可能是由于藻種的培養(yǎng)密度偏低所致。對(duì) 25 種藻的特征熒光光譜，本文使用平均相關(guān)系數(shù)R和第一主成分貢獻(xiàn)率S1/ 兩個(gè)指標(biāo)分別考察每種藻光譜的相似性�！�=miiS13.2 浮游植物特征熒光光譜的相似性度量相關(guān)系數(shù)ρxy是一個(gè)用來(lái)度量?jī)呻S機(jī)變量之間關(guān)系的緊密程度的指標(biāo)。其計(jì)算公式為=∑ ∑ ∑ 22( xx)(yy)/(xx)(yy)xykkkkρ ,n111
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：P734.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳靜;曹知平;謝超波;孫亞楠;戴春燕;向熙;;石化廢水的三維熒光光譜特征[J];光譜學(xué)與光譜分析;2011年09期

2 王志忠;鞏俊霞;陳述江;孫棟;陳金萍;王欽東;段登選;;東平湖水域浮游植物群落組成與生物量研究[J];長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

3 宋芬;王衛(wèi)民;單保慶;閻里清;黎潔;周潔;;馬頰河與徒駭河浮游植物群落特征及水質(zhì)初步評(píng)價(jià)[J];華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

4 郭勁松;李偉;李哲;孫志禹;陳永柏;龍曼;陳杰;;三峽水庫(kù)小江回水區(qū)春季初級(jí)生產(chǎn)力[J];湖泊科學(xué);2011年04期

5 葉艷婷;胡勝華;王燕燕;吳振斌;;東湖主要湖區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年23期

6 齊利;;豐饒的海洋離不開鯨[J];大科技(百科新說(shuō));2011年09期

7 張漢華;戴明;;湛江港海域浮游植物的生態(tài)特征[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年11期

8 于培松;扈傳昱;朱根海;潘建明;張海生;;南極普里茲灣海域顆粒有機(jī)碳的變化特征[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2011年04期

9 ;《中國(guó)海洋湖沼學(xué)報(bào)》(英文版,SCI-E收錄)Chinese Journal of Oceanology and Limnology 2011年第3期論文導(dǎo)讀[J];海洋科學(xué);2011年04期

10 李衛(wèi)華;盛國(guó)平;陸銳;趙全保;俞漢青;;厭氧產(chǎn)甲烷受抑制過(guò)程的三維熒光光譜解析[J];光譜學(xué)與光譜分析;2011年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王朝暉;付永虎;康偉;趙建剛;;大亞灣、大鵬灣表層沉積物浮游植物休眠體萌發(fā)研究[A];中國(guó)藻類學(xué)會(huì)第八次會(huì)員代表大會(huì)暨第十六次學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 康偉;馮杰;付永虎;谷陽(yáng)光;王朝暉;;大亞灣沉積物中浮游植物休眠體萌發(fā)研究[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

3 魏軻;黃君;朱培瑜;嚴(yán)景超;王潔塵;彭宇;;梅梁湖預(yù)警監(jiān)測(cè)浮游植物總密度快速測(cè)定初探[A];2011中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第四卷）[C];2011年

4 王鵬;李炳乾;周茜茜;高亞輝;Raymond N. Sambrotto;;2008年春季白令海東部海域浮游植物種類組成與分布[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

5 孫琳;陳長(zhǎng)平;高亞輝;;2008-2009年廈門港浮游植物種類組成與數(shù)量動(dòng)態(tài)研究[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

6 胡俊;黃邦欽;;臺(tái)灣海峽南部浮游植物對(duì)不同水團(tuán)的響應(yīng)研究[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

7 陳立;張福崇;方笑;王六順;;昌黎扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游植物種類與硅藻類赤潮的初步研究[A];中國(guó)動(dòng)物學(xué)會(huì)、中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)貝類學(xué)會(huì)分會(huì)第十四次學(xué)會(huì)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2009年

8 殷大聰;宋立榮;;丹江口庫(kù)區(qū)浮游植物季節(jié)動(dòng)態(tài)演替規(guī)律[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

9 徐先棟;王海華;盛銀平;黃江峰;饒毅;;大水面養(yǎng)殖水域浮游植物初步調(diào)查及鰱、鳙魚產(chǎn)力評(píng)估——以太子河為例[A];漁業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展方式轉(zhuǎn)變——2011年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2011年

10 劉蔚然;林麗貞;黃邦欽;;南海北部珠江沖淡水對(duì)浮游植物磷脅迫的影響[A];慶祝中國(guó)藻類學(xué)會(huì)成立30周年暨第十五次學(xué)術(shù)討論會(huì)摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 任秋凌;研究發(fā)現(xiàn)海洋食物源正在迅速消失[N];中國(guó)海洋報(bào);2010年

2 ;全球氣候變暖結(jié)惡果 浮游植物生命力下降[N];新華每日電訊;2003年

3 辛良;一滴水里的生命[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2000年

4 本報(bào)記者 周仲全;往海里撒點(diǎn)鐵？[N];遼寧日?qǐng)?bào);2008年

5 本報(bào)記者 錢煒;B計(jì)劃,拯救人類的最后一根稻草？[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

6 維佳;往海水中撒鐵[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2001年

7 林蒲田;“特殊耕地”說(shuō)池塘[N];湖北科技報(bào);2001年

8 若潔;海水施肥緩解全球暖化？[N];中國(guó)商報(bào);2002年

9 鐘聲;浮游生物[N];大眾科技報(bào);2002年

10 光陰;海中森林的基因秘密[N];中國(guó)商報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉誠(chéng)剛;中國(guó)近海浮游植物光合溶解有機(jī)碳生產(chǎn)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

2 孔凡洲;長(zhǎng)江口赤潮區(qū)浮游植物的粒級(jí)結(jié)構(gòu)、種類組成和色素分析[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年

3 張芳;基于小波分析的東海浮游植物種類熒光光譜識(shí)別技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2008年

4 宋書群;黃、東海浮游植物功能群研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2010年

5 翟紅昌;基于HPLC技術(shù)的南海北部浮游植物色素與群落結(jié)構(gòu)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2010年

6 張前前;東海典型赤潮藻檢測(cè)的熒光光譜特征研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2005年

7 宮響;南海北部次表層葉綠素最大值特征的理論分析及數(shù)值模擬研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

8 李超倫;海洋橈足類攝食生態(tài)及其對(duì)浮游植物的攝食壓力[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2002年

9 茍萬(wàn)里;rDNA序列在幾種浮游植物的分類和中肋骨條藻定量檢測(cè)中的應(yīng)用[D];中國(guó)海洋大學(xué);2003年

10 劉東艷;膠州灣浮游植物與沉積物中硅藻群落結(jié)構(gòu)演替的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳坤;浮游植物瑞利散射光譜分析[D];中國(guó)海洋大學(xué);2007年

2 李鴻羽;遺傳算法提取熒光指紋特征的浮游植物分析方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

3 劉娜;基于熒光特征的海洋浮游植物快速分類方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2008年

4 楊浩文;廣東省星湖的水質(zhì)與富營(yíng)養(yǎng)化分析[D];武漢大學(xué);2004年

5 張瑩瑩;Pb（Ⅱ）對(duì)海洋浮游植物生長(zhǎng)的影響[D];中國(guó)海洋大學(xué);2004年

6 田春;巢湖東半湖浮游植物分布特征及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

7 王波;七種/株原甲藻的核糖體18S、28S、5.8S、ITS1和ITS2基因和區(qū)域的克隆與變異分析[D];中國(guó)海洋大學(xué);2005年

8 張敏;北京鴻華高爾夫球場(chǎng)人工湖富營(yíng)養(yǎng)化及其成因的研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2009年

9 楊曉新;翡翠貽貝對(duì)浮游植物濾食壓力的研究[D];暨南大學(xué);2000年

10 李秀芹;應(yīng)用雙特異分子探針技術(shù)對(duì)圓海鏈藻（Thalassiosira rotula）進(jìn)行定性定量檢測(cè)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2671768