[發明專利]一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法

在審

• 申請號: 201711341178.2
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107941783A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 何石軒;王德強;謝婉誼;方紹熙;周大明;周碩;唐鵬;梁麗媛;石彪;王赟姣;殷博華
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：該方法包含如下步驟：

S1：將藻細胞在不同模擬水環境擾動因素下進行培養；

S2：在培養周期內對藻液進行采樣表征，通過共焦顯微拉曼光譜儀對藻細胞進行拉曼成像，并對藻細胞的拉曼光譜進行預處理；

S3：對不同培養條件下藻細胞的拉曼光譜進行分析，基于二維相關光譜分析方法，得出藻細胞的特征指紋拉曼差異，結合判別式最小二乘算法，對不同藻細胞屬進行判別；

S4：建立基于藻細胞特征拉曼散射光譜的水環境擾動預測模型；

S5：根據步驟S4獲得的基于藻細胞特征拉曼光譜的水環境擾動預測模型對水環境進行評估預測。

2.根據權利要求1所述的一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：步驟S1中，水環境擾動因素包含藻生長環境營養情況、光照情況以及水體紊動，步驟S1中培養的周期為20-30天。

3.根據權利要求2所述的一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：所述步驟S2包含如下步驟：

S21：在培養周期內，每間隔一天時間對藻液進行采樣表征；

S22：提取1ul藻細胞樣本滴在有多聚賴氨酸的載玻片上；

S23：待藻細胞固定后，通過共焦顯微拉曼光譜儀選擇藻細胞并對其進行拉曼成像；

S24：采用非對稱最小二乘、平滑樣條擬合、基于遺傳種群基線校正及其改進算法，對藻細胞的拉曼成像光譜的背景基線噪聲進行去除。

4.根據權利要求3所述的一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：步驟S23中共焦顯微拉曼光譜儀選擇532nm激光器，50/100倍物鏡聚焦，到達藻細胞樣本表面的激光功率設置為0.01mW。

5.根據權利要求3所述的一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：步驟S4具體包含如下步驟：

S41：針對同一屬藻細胞，將同一培養條件下不同培養時間的藻細胞的特征拉曼進行組合，構建藻細胞的特征拉曼隨藻細胞生長的藻細胞拉曼趨勢光譜組；

S42：建立不同擾動環境下藻細胞指紋拉曼數據庫；

S43：采用主成分分析方法對不同培養條件下的藻細胞特征拉曼趨勢光譜進行分類；

S44：提取主成分特征，對不同環境擾動下藻細胞拉曼趨勢光譜組進行降維；

S45：基于小樣本支持向量機，采用降維后的藻細胞拉曼趨勢光譜組，建立基于藻細胞特征拉曼光譜的水環境擾動預測模型。

6.根據權利要求5所述的一種基于藻細胞特征拉曼散射的水環境擾動評估方法，其特征在于：步驟S5具體包含如下步驟：

S51：提取真實水環境樣本，對其雜質進行預處理；

S52：取1ul真實水環境樣本滴在有多聚賴氨酸的載玻片上，待樣本固定后，通過顯微拉曼光譜儀選擇藻細胞并對其進行拉曼成像；

S53：對同一水域進行20-30天隔天取樣的連續監測；

S54：將連續監測獲得的拉曼光譜進行組合，構建真實水環境擾動下的藻細胞拉曼趨勢光譜組；

S55：對真實水環境擾動下的藻細胞拉曼趨勢光譜組進行濾波以及基線校正預處理；

S56：基于二維相關光譜分析和判別式最小二乘算法，對真實水環境擾動下的藻細胞屬進行判別；

S57：提取真實水環境擾動下的藻細胞屬對應的主成分，對其拉曼趨勢光譜組進行降維處理；

S58：采用降維后的真實水環境擾動下的藻細胞拉曼趨勢光譜組，對水環境擾動進行預測。