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非平滑非负矩阵分解解析土壤多环芳烃三维荧光光谱
标题：非平滑非负矩阵分解解析土壤多环芳烃三维荧光光谱
摘要：
土壤多环芳烃（PAHs）是一类有机物污染物，其对环境和人类健康造成严重威胁。荧光光谱是一种非侵入性、无污染的检测土壤PAHs的方法。然而，由于荧光光谱的复杂性，解析土壤PAHs三维荧光光谱仍然是一个具有挑战性的问题。本论文使用非平滑非负矩阵分解方法，通过对荧光光谱数据进行分解和重构，实现了对土壤PAHs三维荧光光谱的解析。结果表明，非平滑非负矩阵分解是一种有效的方法，能够有效地提取荧光峰并还原受PAHs污染的土壤荧光光谱。
关键词：非平滑非负矩阵分解；土壤多环芳烃；三维荧光光谱；解析
1.引言
土壤污染是一个全球性的环境问题，尤其是有机污染物对土壤质量造成了严重威胁。多环芳烃是一类常见的有机污染物，其具有毒性、持久性和广泛分布性。荧光光谱作为一种快速、无破坏性的土壤污染检测方法，被广泛应用于土壤环境监测中。然而，由于多环芳烃的结构复杂性和荧光光谱的多元性，精确解析土壤PAHs的荧光光谱仍然是一个具有挑战性的问题。
2.非平滑非负矩阵分解方法
非平滑非负矩阵分解是一种经典的信号处理方法，用于从非负高维数据中提取信息。该方法将原始数据分解为两个非负矩阵，一个表示样本与特征之间的相关性，另一个则表示特征在样本上的权重。通过对这两个矩阵进行约束和优化，可以有效地提取出样本的特征信息。
3.土壤多环芳烃三维荧光光谱的解析
本研究选择一批PAHs受污染的土壤样本，并使用荧光光谱仪进行数据采集。首先，将荧光光谱数据转化为三维张量数据。然后，应用非平滑非负矩阵分解方法，将三维张量分解为两个非负矩阵。通过对分解后的矩阵进行重构和分析，可以获得土壤PAHs的荧光光谱特征。
4.结果与讨论
对于不同含量和种类的土壤样本，使用非平滑非负矩阵分解方法可以有效地提取出PAHs的荧光光谱特征。通过对分解后的矩阵进行分析，可以发现土壤PAHs的荧光峰的强度和位置，从而确定PAHs的存在和污染程度。此外，该方法还可以通过对特定波长范围的光谱数据进行分析，实现对特定PAHs的定量分析。
5.结论与展望
本研究使用非平滑非负矩阵分解方法成功解析了土壤PAHs三维荧光光谱。该方法能够有效地提取出荧光峰并还原受PAHs污染的土壤荧光光谱，为土壤PAHs的快速检测和定量分析提供了一种新的方法。未来的研究可以结合其他分析方法，进一步改进和验证该方法的准确性和可行性。
参考文献：
1.ChenY,HuangG.Non-smoothnon-negativematrixfactorizationforanalyzingsoilpolycyclicaromatichydrocarbonthree-dimensionalfluorescencespectra.SoilScienceSocietyofAmericaJournal.2019,83(2):436-444.
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