【摘要】：惡臭污染作為環(huán)境七大公害之一,除了帶給人們不舒適感,還會對身體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。對惡臭污染進(jìn)行有效的檢測和評價,是保護(hù)公民健康權(quán)益和提高惡臭污染監(jiān)管與治理水平的重要途徑。本論文通過研究混合物異味強度和各組分化學(xué)濃度關(guān)系,建立基于化學(xué)濃度的總異味強度預(yù)測模型,并實際應(yīng)用于化學(xué)濃度和異味強度測定的電子鼻研究,對惡臭污染的快速評價和在線監(jiān)測都具有重要意義。 目前感官評價法的研究主要存在以下困難和問題：(1)由于氣體配制精度不高和嗅辨員個體差異等因素影響,異味強度評價結(jié)果的準(zhǔn)確度和重復(fù)性較差；(2)缺少利用儀器測定的組分化學(xué)濃度,來準(zhǔn)確預(yù)測感官測定的混合物總異味強度的方法；(3)異味相互作用模型以數(shù)學(xué)公式的形式為主,關(guān)注于如何通過調(diào)整參數(shù)提高各變量間的擬合程度,忽略了對異味物質(zhì)間相互作用規(guī)律的直觀展示；(4)由于感官評價法對嗅辨員的依賴及對測定環(huán)境的特殊要求,缺少快速和在線的惡臭污染評價方法。 本論文主要對以下內(nèi)容進(jìn)行研究：(1)研究異味氣體樣品配制及嗅辨員訓(xùn)練的方法,提高感官評價結(jié)果的準(zhǔn)確度和精度：(2)擬合單一物質(zhì)化學(xué)濃度與其異味強度的線性關(guān)系,在此基礎(chǔ)上對累加模型、U模型和矢量模型進(jìn)行修正,針對二組分和多組分異味混合物,建立基于各組分化學(xué)濃度的混合物總異味強度預(yù)測模型；(3)借鑒偏摩爾量的概念,建立二組分異味物質(zhì)相互作用的偏微分模型,通過圖形的方式,更加直觀地展示混合物異味強度與其組成的關(guān)系：(4)以苯、甲苯、乙苯及其混合物為目標(biāo)物質(zhì),篩選傳感器組成傳感器陣列,建立BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別算法,結(jié)合異味強度預(yù)測模型研制電子鼻,實現(xiàn)定性識別、定量分析和異味強度評價功能。 本論文取得了以下研究結(jié)論和成果： (1)提出兩步式氣體樣品配制方法,有效提高了三點比較式臭袋法配制低濃度異味氣體樣品的精度；利用不同水溫對手指的刺激程度,模擬各等級異味強度對應(yīng)的嗅覺感知,能快速提高嗅辨員準(zhǔn)確識別異味強度等級的能力。 (2)基于單一物質(zhì)的異味強度-異味活度對數(shù)值(OI-InOAV)線性關(guān)系,分別對累加模型,U模型和矢量模型進(jìn)行修正研究。結(jié)合儀器分析法測定的各組分化學(xué)濃度,利用上述修正模型成功實現(xiàn)了對二組分和多組分芳香烴類混合物的總異味強度預(yù)測,為實現(xiàn)儀器法直接進(jìn)行異味強度評價奠定了重要基礎(chǔ)。 (3)借鑒偏摩爾體積的原理,研究二組分混合物中組分異味活度對數(shù)值(InOAV)與總異味強度(OI)的關(guān)系,提出偏微分方程(partial differential equation, PDE)模型,以圖形的方式直觀表示異味相互作用,且對具有相同官能團(tuán)和相似分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)組成的二組分混合物,具有較好的預(yù)測準(zhǔn)確度。同時研究發(fā)現(xiàn)異味物質(zhì)間的相互作用程度主要與其混合比例相關(guān),而與異味氣體樣品的濃度水平相關(guān)性不強。 (4)以苯、甲苯和乙苯為目標(biāo)物,挑選MC119、MQ6、WSP2106和2M008共四種氣敏傳感器,組成具有交叉響應(yīng)特征的傳感器陣列,采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別算法,應(yīng)用異味強度預(yù)測模型研究成果,研制電子鼻。通過對一系列苯、甲苯和乙苯組成的混合物樣品測定,表明所研制電子鼻具備良好的定性識別、定量分析和異味強度評價性能。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X512;X823
【圖文】：

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本文編號：2732398