【摘要】：拉曼光譜作為一種近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的光譜檢測(cè)手段,具有快速、高效、無(wú)污染、無(wú)損分析等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成功應(yīng)用于石油化工、醫(yī)學(xué)、制藥、考古鑒定、食品安全、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。在水質(zhì)分析領(lǐng)域,已經(jīng)有了電感耦合高頻等離子體發(fā)射光譜法、紅外光譜法、質(zhì)譜法、氣相色譜法等水質(zhì)檢測(cè)方法,紅外光譜對(duì)水的吸收強(qiáng),很多信息都被水的吸收峰所湮滅,嚴(yán)重影響了測(cè)試結(jié)果,而其他幾種方法樣品處理過(guò)程繁瑣,且大部分都只能在實(shí)驗(yàn)室或者專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)。那么,在這個(gè)對(duì)水質(zhì)要求日益趨高的年代,運(yùn)用一種快速、便捷、痕量分析水質(zhì)的方法有重要意義。拉曼光譜法就具有上述優(yōu)勢(shì)。另外光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理和大量光譜數(shù)據(jù)的聚類(lèi)分析對(duì)光譜數(shù)據(jù)的有效信息提取與大量光譜數(shù)據(jù)潛在價(jià)值的利用有很重要的意義。本文使用便攜式拉曼光譜儀檢測(cè)礦泉水、純凈水、自來(lái)水等生活用水的拉曼光譜,分析了各類(lèi)生活用水的水質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢測(cè)出生活用水的拉曼光譜與蒸餾水的拉曼光譜并無(wú)明顯差異,這是由于由于實(shí)驗(yàn)室便攜式拉曼光譜儀探測(cè)器靈敏度、光譜分辨率不夠高等局限性和水本身物質(zhì)含量濃度極低的特點(diǎn)所導(dǎo)致的;且實(shí)驗(yàn)中使用了幾種常用樣品池裝水樣,發(fā)現(xiàn)水的拉曼實(shí)驗(yàn)對(duì)樣品池要求特別高,選用石英比色皿才能獲取水真實(shí)的拉曼信號(hào)。這對(duì)拉曼光譜水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)有一定指導(dǎo)意義。在分析生活用水所得結(jié)論的基礎(chǔ)上展開(kāi)了拉曼光譜對(duì)湖水水質(zhì)的分析,分析結(jié)果表明:1)不同湖水在850-2500cm~(-1)區(qū)域內(nèi)有著不同強(qiáng)度的熒光效應(yīng),根據(jù)熒光效應(yīng)的強(qiáng)弱可以分辨不同的湖水;2)通過(guò)airPLS算法對(duì)原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行去基線(xiàn)處理,通過(guò)編程語(yǔ)言Python和機(jī)器學(xué)習(xí)框架Scikit-learn編程實(shí)現(xiàn)對(duì)大量不同湖水拉曼數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA降維聚類(lèi)分析,然后對(duì)比多元變量統(tǒng)計(jì)分析軟件SIMCA的分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)編程分析的主成分解釋度和聚類(lèi)效果跟SIMCA的結(jié)果不相上下,該方法可節(jié)約科研成本,且可擴(kuò)展性強(qiáng),湖水聚類(lèi)分析對(duì)水質(zhì)調(diào)查和水資源宏觀調(diào)控具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X832;O657.37
【圖文】：

圖 1-1 2016 年 10 月全國(guó)重點(diǎn)湖庫(kù)污染指標(biāo)統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)的 104 個(gè)湖泊中，呼倫湖、異龍湖和滇池為中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，太湖、沙湖、星云湖、巢湖、洪澤湖、杞麓湖等 25 個(gè)湖庫(kù)為輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，其余湖庫(kù)均為中營(yíng)養(yǎng)或貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

圖 2-1 拉曼光譜產(chǎn)生過(guò)程圖 2-1 所示，一束激光照射樣品后有三個(gè)可能的去向：收、散射。在這里，本文只討論散射，散射光中主要有率與入射光頻率相當(dāng)?shù)娜鹄⑸�，這部分散射占了散射

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