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三维荧光光谱（Three-dimensional excitation emission matrix fluorescence spectroscopy, 3DEEM），也可称为总发光光谱或激发－发射矩阵图，与常规荧光光谱技术的主要区别是能够普获得激发波长和发射波长同时变化时的荧光强度信息。三维荧光光谱有两种表示形式：等（强度）高线图（Contour plot）和等角三维投影图（3D plot or surface plot）。等高线图易于获得更多的信息，能体现与常规荧光光谱、同步荧光光谱的关系（如图2.2所示）。
三维荧光光谱能够获得完整的光谱信息，是一种很有价值的光谱指纹技术（陈培榕等, 1999）。自从美国海洋化学家P.G. Coble等（Coble et al., 1990）应用三维荧光光谱研究黑海DOM的荧光特性以来，国际上地球科学和环境科学家们广泛应用3DEEM来研究和表征DOM的来源、组成等地球化学信息。