海面溢油三維熒光光譜消除瑞利散射方法的研究

孔德明， 李雨蒙， 崔耀耀， 張春祥， 王書濤

1. 燕山大學電氣工程學院， 河北 秦皇島 066004 2. 燕山大學信息科學與工程學院， 河北 秦皇島 066004 3. Department of Telecommunications and Information Processing, Ghent University, Ghent B-9000, Belgium

引 言

石油是世界三大能源之一， 隨著經濟社會的快速發展， 石油的開采量和使用量也逐年增加， 海面溢油污染已成為全球海洋污染的重要問題之一。 三維熒光光譜分析法是一種有效鑒別海面溢油的方法。 然而， 在熒光光譜實驗過程中會出現不符合三線性的瑞利散射光譜。 瑞利散射光的波長與入射光波長相等， 瑞利散射光的強度與波長的四次方成反比， 有時其強度甚至強于油類物質的熒光強度。 瑞利散射的存在會掩蓋待測樣品本身的熒光峰， 并且會對待測樣品真實光譜數據的獲取產生干擾。 它是一種典型的“缺陷數據”。 因此， 在數據處理前需要消除三維熒光光譜中的瑞利散射[1]。

消除瑞利散射的方法主要有儀器校正法[2]、 空白扣除法[3-4]、 Delaunay三角形內插值法[5-6]和缺損數據重構(missing data recovery, MDR)法[7]等。 王玉田[2]等利用激發起始波長始終超前發射起始波長的儀器校正法避免一級瑞利散射的干擾。 Eilers[4]等提出了一種可以清除單個發射光譜的拉曼、 瑞利散射的空白扣除模型。 Li[5]等針對計算機X射線斷層術(computer tomography)成像系統中X射線圖像增強器(Xrii)圖像失真的問題， 利用Delaunay三角形內插值法不僅基本消除了散射還保留了有效三維熒光光譜數據。

本文運用MDR結合PARAFAC對航空煤油和潤滑油混合的兩組分混合油SDS膠束溶液三維熒光光譜的瑞利散射進行校正處理， 并與儀器校正消除散射法、 空白扣除法和Delaunay三角形內插值法消除散射的效果進行了對比。……