[发明专利]一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法

权利要求书

1.一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：

S1：将藻细胞在不同模拟水环境扰动因素下进行培养；

S2：在培养周期内对藻液进行采样表征，通过共焦显微拉曼光谱仪对藻细胞进行拉曼成像，并对藻细胞的拉曼光谱进行预处理；

S3：对不同培养条件下藻细胞的拉曼光谱进行分析，基于二维相关光谱分析方法，得出藻细胞的特征指纹拉曼差异，结合判别式最小二乘算法，对不同藻细胞属进行判别；

S4：建立基于藻细胞特征拉曼散射光谱的水环境扰动预测模型；

S5：根据步骤S4获得的基于藻细胞特征拉曼光谱的水环境扰动预测模型对水环境进行评估预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：步骤S1中，水环境扰动因素包含藻生长环境营养情况、光照情况以及水体紊动，步骤S1中培养的周期为20-30天。

3.根据权利要求2所述的一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：所述步骤S2包含如下步骤：

S21：在培养周期内，每间隔一天时间对藻液进行采样表征；

S22：提取1ul藻细胞样本滴在有多聚赖氨酸的载玻片上；

S23：待藻细胞固定后，通过共焦显微拉曼光谱仪选择藻细胞并对其进行拉曼成像；

S24：采用非对称最小二乘、平滑样条拟合、基于遗传种群基线校正及其改进算法，对藻细胞的拉曼成像光谱的背景基线噪声进行去除。

4.根据权利要求3所述的一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：步骤S23中共焦显微拉曼光谱仪选择532nm激光器，50/100倍物镜聚焦，到达藻细胞样本表面的激光功率设置为0.01mW。

5.根据权利要求3所述的一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：步骤S4具体包含如下步骤：

S41：针对同一属藻细胞，将同一培养条件下不同培养时间的藻细胞的特征拉曼进行组合，构建藻细胞的特征拉曼随藻细胞生长的藻细胞拉曼趋势光谱组；

S42：建立不同扰动环境下藻细胞指纹拉曼数据库；

S43：采用主成分分析方法对不同培养条件下的藻细胞特征拉曼趋势光谱进行分类；

S44：提取主成分特征，对不同环境扰动下藻细胞拉曼趋势光谱组进行降维；

S45：基于小样本支持向量机，采用降维后的藻细胞拉曼趋势光谱组，建立基于藻细胞特征拉曼光谱的水环境扰动预测模型。

6.根据权利要求5所述的一种基于藻细胞特征拉曼散射的水环境扰动评估方法，其特征在于：步骤S5具体包含如下步骤：

S51：提取真实水环境样本，对其杂质进行预处理；

S52：取1ul真实水环境样本滴在有多聚赖氨酸的载玻片上，待样本固定后，通过显微拉曼光谱仪选择藻细胞并对其进行拉曼成像；

S53：对同一水域进行20-30天隔天取样的连续监测；

S54：将连续监测获得的拉曼光谱进行组合，构建真实水环境扰动下的藻细胞拉曼趋势光谱组；

S55：对真实水环境扰动下的藻细胞拉曼趋势光谱组进行滤波以及基线校正预处理；

S56：基于二维相关光谱分析和判别式最小二乘算法，对真实水环境扰动下的藻细胞属进行判别；

S57：提取真实水环境扰动下的藻细胞属对应的主成分，对其拉曼趋势光谱组进行降维处理；

S58：采用降维后的真实水环境扰动下的藻细胞拉曼趋势光谱组，对水环境扰动进行预测。