石油作為一種重要的化石能源,是人類社會生產(chǎn)活動中不可缺少的一部分。石油在被人們開采、使用的過程中不可避免地會發(fā)生泄漏,泄漏的石油會給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的威脅。因此,在石油泄漏后需要及時對其進(jìn)行處理,而其前提是能夠準(zhǔn)確識別石油種類。由于石油中多種物質(zhì)具有熒光特性,因此應(yīng)用熒光光譜法可對石油進(jìn)行有效檢測。但石油所含組分較多,使得其光譜信息重疊嚴(yán)重,識別困難。而三階校正方法具有"三階優(yōu)勢",可以分辨高共線性、高噪聲水平下的數(shù)據(jù)。其中,三階校正中的交替加權(quán)殘差約束四線性分解（AWRCQLD）算法具有收斂速度快、對組分?jǐn)?shù)不敏感等優(yōu)點;因此,利用三維熒光光譜技術(shù)結(jié)合AWRCQLD算法,對混合油液進(jìn)行檢測。首先,配制3種鹽度條件下的十二烷基硫酸鈉（SDS）溶劑;并在每種鹽度條件下分別將航空煤油和潤滑油按照不同濃度比混合,最終得到24個校正樣本和9個預(yù)測樣本。然后,使用FLS920熒光光譜儀對實驗樣本進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)采集。其次,使用扣除空白法去除光譜中的散射,并通過核一致診斷法判斷混合油中的組分?jǐn)?shù)。最后,用AWRCQLD算法對四維光譜矩陣進(jìn)行解析。研究結(jié)果表明,在0～20鹽度范圍內(nèi),隨著鹽度的增加,航空煤油... 

【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(06)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

四線性分解模型圖

然后, 利用AWRCQLD算法對數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行組分?jǐn)?shù)為2的四線性分解, 其解析結(jié)果如圖4所示。 圖4(a)為航空煤油、 潤滑油及解析后的混合油的相對發(fā)射光譜, 圖4(b)為航空煤油、 潤滑油及解析后的混合油的相對激發(fā)光譜, 圖4(c)為第四維度的解析結(jié)果。 由圖4(a)和(b)可知, 混合油中的factor1與潤滑油的光譜曲線重合度良好, 因此可以判定混合油中的factor1為潤滑油; 混合油中的factor2與航空煤油的光譜曲線重合度良好, 因此可以判定混合油中的factor2為航空煤油。 潤滑油的熒光主峰位于λem/λex=350/290～300 nm處, 航空煤油的熒光主峰位于λem/λex=340～350/280～300 nm處。 由圖4(c)可知, 當(dāng)鹽度增加時, 潤滑油的熒光強(qiáng)度先增大后減小, 在鹽度為10時, 潤滑油的熒光強(qiáng)度最大; 當(dāng)鹽度增加時, 航空煤油的熒光強(qiáng)度先減小后增大, 在鹽度為10時, 航空煤油的熒光強(qiáng)度最小。 原因可能是海水中的離子會與溶液中的有機(jī)物形成絡(luò)合物, 同時海水中的膠體粒子會吸附溶液中的離子; 隨著鹽度的增加, 膠體的穩(wěn)定性可能會受到影響, 會導(dǎo)致膠體聚集、 再分散與溶解, 而航空煤油和潤滑油的成分有區(qū)別, 可能會因此受到不同影響。 綜上可知, AWRCQLD算法能夠?qū)娇彰河秃蜐櫥偷幕旌嫌瓦M(jìn)行良好的定性分析。3.3 混合油各組分的定量分析

對采集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理, 利用扣除空白法去除溶液中的拉曼散射。 以T3為例, 圖2(a)—(f)是T3分別在0, 10和20鹽度下的三維熒光光譜圖和等高線圖。 其中, Em為發(fā)射波長, Ex為激發(fā)波長。 由圖2可知, 3種鹽度下主要熒光峰形相似, 當(dāng)海水的鹽度變化時, 航空煤油和潤滑油的混合油的熒光強(qiáng)度也發(fā)生變化。 因此, 可利用不同鹽度條件下的三維光譜數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)建四維光譜數(shù)據(jù)矩陣。圖2 樣本T3在不同海水鹽度條件下的熒光光譜圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于三維熒光光譜-平行因子分析的海上溢油識別技術(shù)研究[J]. 周艷蕾,周飛飛,姜聰聰,石曉勇,蘇榮國.  光譜學(xué)與光譜分析. 2018(02)
[2]基于平行因子分析法的礦物油光譜校正[J]. 陳至坤,弭陽.  華北理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(04)
[3]三維熒光化學(xué)多維校正方法研究新進(jìn)展[J]. 吳海龍,李勇,康超,俞汝勤.  分析化學(xué). 2015(11)



本文編號：3211218