工业园区TVOC和恶臭的电子鼻检测技术研究

根据工业园区中TVOC和恶臭可能存在的主要气体组分,筛选传感器阵列,构建用于检测工业园区内TVOC和恶臭的电子鼻系统.本研究设计了TVOC污染指数（TPI）和恶臭污染指数（OPI）及基于电子鼻的现场检测方法.在此基础上,结合嘉兴市乍浦港区内化工园区污染情况分析,选择6个检测点进行现场检测,各传感器响应值经PCA分析,提取了2个主成分即可将8个传感器分为2类：TVOC型（S1）和恶臭型（S2～S8）.将现场采集的气体样品用GC/MS进行定性分析,各采样点TVOC物质积分面积百分比在10%以上的累积起来大多都占总面积的90%以上,而恶臭类物质则大多都在10%以下.结果表明：①选用合适的传感器阵列,结合PCA分析,可以初步反映工业园区内TVOC和恶臭的污染情况;②结合电子鼻测得的污染指数与GC/MS定性分析结果,可以大体得出工业园区TVOC和恶臭总体污染情况及各种污染物分布情况;③电子鼻和GIS技术综合应用到工业园区TVOC和恶臭的检测,能初步用于评估工业园区空间污染情况.     

电子鼻在环境监测中的应用与进展

电子鼻是一种模拟生物嗅觉工作原理的新形仿生检测系统,通常由交叉敏感的气体传感器阵列和适当的模式识别算法组成,可用于检测、分析和鉴别简单或复杂气味.作为新近发展的检测方法,它具有通用、快速、多功能、使用简单、低成本、便携、可自动化和在线监测等优势,在食品加工、环境临测、公共安全和医学诊断等诸多领域得到广泛的应用.随着在线...     

人类嗅觉和电子鼻在气味测量中的运用对比

分析了动态嗅觉测量法、气相色谱质谱—嗅觉测量法以及电子鼻测量法的技术优缺点。以垃圾填埋场与堆肥设施的气味检测为例,对嗅觉测量法与电子鼻测量法进行了技术对比。动态嗅觉测量法提供了某一地点气味的浓度数据,但无法持续实地测量,耗时严重并且成本高昂;电子鼻测量法分析成本较低并可以快速获得检测结果,可以实施持续性实地监测。经过训练的电子鼻加上合适的数据处理方法,能够有效地解决气味持续监测的问题。     

电子鼻检测污染土壤中挥发性氯代烃的适用性研究

开发了一套以光离子化传感器（PID）为核心的电子鼻系统,用于污染土壤中挥发性氯代烃的快速检测.用气相色谱（GC）分析评价了预处理管对苯系物等干扰物质的去除效果;用标准气体发生装置发生不同浓度的四氯乙烯和三氯乙烯气体,比较评价了电子鼻与GC检测结果的吻合程度及测试重现性.在此基础上,选取我国长三角地区三类典型水稻土进行模拟污染土壤的通风净化实验,评价了电子鼻系统用于实时监测挥发性氯代烯烃污染土壤修复进程的可行性.结果表明：①采用RAE-SEP卤代烃分离管进行预处理,甲苯、乙苯等苯系干扰物的去除率可达80%～97%,而四氯乙烯和三氯乙烯等挥发性氯代烃的选择性透过率高于90%;②电子鼻对不同浓度四氯乙烯和三氯乙烯气体的定量检测结果与GC结果相近,线性拟合斜率为1.012,相关系数R2〉0.99;③电子鼻对三类典型土壤通气脱附过程中污染物浓度的变化趋势的实时监测结果与GC检测结果基本一致,判定系数R2〉0.99（n=47）.因此,该电子鼻系统有望用于挥发性氯代烯烃污染土壤的快速检测,提高污染场地的风险评估和修复效率.     

一种可同时检测挥发性氯代烷烃和氯代烯烃的电子鼻的研制

开发了一种可用于快速检测挥发性氯代烷烃和氯代烯烃气体的电子鼻系统.该电子鼻系统的核心检测部件为3个金属氧化锡传感器及一个光离子化传感器(PID)所构成的传感器阵列.基于对9类单一成分标准气体和5类混合标准气体的测试分析建立了气体类型识别模型,然后通过加标实验与气相色谱法比较验证了电子鼻系统检测的有效性.结果表明:①电子鼻中各传感器对氯代烯烃和氯代烷烃的响应有差异.PID对氯代烷烃无响应,对氯代烯烃有线性响应(R2>0.997).传感器TGS2602对四氯化碳(CT)、三氯甲烷(TCM)和1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)较为灵敏,对前两者的定量性较好,但对1,2-DCA的线性响应很差.传感器TGS2600和TGS2620对二氯甲烷(DCM)和1,2-DCA较为灵敏,且线性响应程度好(R2>0.995).②建立了基于传感器阵列信号的气体类型简单识别模型:选用PID计算氯代烯烃浓度,TGS2602计算CT和TCM浓度,TGS2600或TGS2620计算DCM和1,2-DCA浓度.③TGS2602对标准混合气体的响应强度小于单物质响应强度之和,其它传感器对标准混合气体的响应强度接近于单物质响应强度之和.④电子鼻对污染水样中DCM和四氯乙烯(PCE)混合气体的检测结果与气相色谱分析值呈线性相关,相关系数R2>0.96.     

电子鼻预处理装置的开发及适用性研究

针对气敏传感器的信号响应受气体湿度影响较大的问题,开发了一套用于快速检测和实时监测土壤中挥发性氯代烃污染的电子鼻的预处理装置.优选了干燥剂的材质,评价了最适干燥剂的除湿性能和对氯代烃化合物的吸附情况;把预处理装置与电子鼻联用,通过与气相色谱（GC）检测结果的比较,评价了其用于土壤通风净化过程监测的适用情况.结果表明：①以无水氯化钙和卤代烃分离管搭配组合的干燥装置效果最佳,湿度去除率达99%以上,电子鼻各传感器的基线值与对照组接近;②上述干燥剂连续通入湿度为75%的空气,90 min内湿度几乎可完全去除,120 min内湿度去除率保持在95%以上,对传感器的基线影响较小.③预处理装置未造成检测气体的吸附损耗,通入干燥预处理装置前后的挥发性氯代烃气体浓度差异只有3%～5%;④在土壤通风脱附过程的检测中,通气湿度98%以上的情况下,预处理装置在120 min内对湿度去除率达99%以上;电子鼻与GC对四氯乙烯污染物的检测结果线性拟合判定系数R2〉0.99（n=18）,表明配以干燥预处理装置的电子鼻能够较好地适用于土壤修复过程监测.     

基于传感器阵列的可燃混合气体RBF网络分析

为克服传感器阵列在混合气体检测中的交叉敏感现象,采用具有最佳逼近和全局最优性能的RBF神经网络对传感器阵列的输出信号进行分析。建立了多种可燃气体分析的数学模型,并对CO,H2和CH4的混合气体样本进行了实验。结果表明,传感器阵列和RBF神经网络处理单元构成的气体分析系统可以较好地实现对可燃混合气体的分析,误差不大于2%。     

室内空气质量在线检测系统的研制

针对目前中国室内空气污染普遍、在线检测速度慢等现状,综合用传感器技术、嵌入式技术和无线传感器网络技术,研制了一套室内空气质量在线检测系统,系统由传感器阵列单元、信号调理单元、数据采集单元、数据显示单元、通讯单元、供电单元和嵌入式应用程序构成,实现了甲醛、总挥发性有机物、一氧化碳、二氧化碳、温湿度检测的快速化、自动化和网络化。并通过精度校准平台对该系统在不同气体浓度下进行了实验,甲醛、总挥发性有机物、一氧化碳、二氧化碳相关系数R~2/响应时间T_(90)分别为0.996 4/22 s,0.995 3/10 s,0.999 8/36 s,0.999/53 s,结果表明,系统检测精度高,相关性好,响应时间快,能准确、方便的检测室内污染物。同时检测系统借助自带的无线传感器模块能够方便的扩展到诸如车内、矿井、化工厂等密闭环境中进行组网监测。     

生物传感器应用于环境监测的新进展

综述生物传感器应用于环境监测的最新进展 ,包括对砷化物、硫化物和杀虫剂及除草剂残留物的检测 ,对废水水质的在线监测 ,对BOD和氨氮的测定 ,对酚类和有气味的化合物的检测以及对大气和废气的监测等方面。     

城市污水处理厂挥发性芳香烃的气味指纹及定量评价研究

采用二次热解析-气相色谱/质谱仪(GC/MS)与电子鼻对广州市某典型城市污水处理厂排放的挥发性恶臭有机物(MVOCs)进行检测与分析,结果表明:①芳香烃是该污水处理厂排放的最普遍、浓度最高的挥发性恶臭有机物质,浓度范围为96.61～818.03μg.m-3,均占各处理单元总MVOCs含量的50%以上,远高于其他MVOCs物种.②城市污水厂的挥发性芳香烃主要来源于生活污水,而污泥处理过程是污水处理厂释放这些污染物的重要环节,各单元排放的芳香烃化合物总浓度由高至低表现为:污泥脱水机房>污泥浓缩池>曝气池>格栅>生化池>沉砂池.③主成分分析(PCA)能够区分各单元排放的废气气味特征,识别指数达到71%,而按照各处理单元挥发性芳香烃的组成水平配制的模拟气体,其PCA识别指数高达94%,反映了不同处理单元挥发性芳香烃的气味也有很大不同.④将T70/2传感器所测得的实际气体与模拟气体的气味指纹进行比较,实际气体的气味指纹要大于模拟气体,从相关性方面分析得知挥发性芳香烃的气味指纹与各单元的气味指纹均呈现较好的正相关,其中曝气池挥发性芳香烃的气味指纹与实际气体气味指纹相关性尤为显著,达到0.98.     

基于电子鼻土壤与地下水污染修复现场TVOC和恶臭的评估

根据上海某土壤与地下水污染修复现场情况,应用自主研发的电子鼻系统(iSA-M1)分别对未修复及修复过程中的土壤和地下水、修复场地上空及周边空气中的VOCs和恶臭类气体进行检测.结合前期研究所得TPI和OPI公式,求得各点的值,并将其用图表示.结果表明:①修复后TVOC和恶臭的浓度总体呈下降趋势;②在土壤和地下水修复过程中,VOCs和恶臭的挥发受气象要素和作业的影响,其浓度在总体下降的过程中伴随着阶段性上升现象;③结合GIS技术,电子鼻能初步用于评估土壤和地下水修复现场造成的空间污染情况及对周围居民产生的影响.但造成影响程度的具体细化分级还需要进一步研究.     

基于物联网与GIS的环境质量管理信息系统设计

设计了一种基于物联网与GIS技术的环境质量管理信息系统,系统以GIS为主干,辅以物联网技术,将GPS定位模块集成到RFID中,实现数据的快速采集与空间定位。该系统可以充分发挥物联网无线识别与地理信息系统空间数据表达分析能力强的优势,更好地为环境质量管理提供决策支持。     

石油炼化行业恶臭气体成分谱研究

为研究石油炼化行业恶臭污染排放现状,采用冷阱富集-GC/MS技术研究了天津一家典型石油炼化企业不同处理单元空气中臭气的组成、主要组分含量及成分谱.在所采集的样品中,定性分析共检测到140种有机化合物,主要包括硫化物、烷烃、烯烃、卤代烃、苯系物和含氧有机物六大类物质.定量检测结果表明,主要处理单元恶臭污染物浓度总体水平由高至低表现为气分处理装置>污油罐处理装置>汽柴油处理装置.结合数据分析,初步识别了石油炼化厂主要处理单元的特征污染物,气分处理装置有丙酮、2-丁烯、丁烷、乙硫醇、甲硫醚和甲硫醇,汽柴油处理装置有丙酮、丙烯、异丁烷、正戊烷和对二乙苯,污油罐处理装置有1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、丙酮、丙烯和乙硫醇.      

北塘排污河天津中心城区段恶臭污染调查与分析研究

为研究天津市中心城区北塘排污河恶臭污染特征,沿北塘排污河布设5个采样点位,分别在夏、秋、冬三季进行了系统采样.北塘排污河夏、秋、冬三季总检出浓度为23.842 5 mg/m^3,夏季（9.273 1mg/m^3）＞冬季（8.388 4 mg/m^3）＞秋季（6.181 0 mg/m^3）,靖江桥和兵营桥两个点位受赵沽里泵站出水水质的影响较大,对周围的恶臭污染程度更为严重.北塘排污河污染物质总检出浓度组成特征：无机气体＞含氧烃＞烷烃＞芳香烃＞卤代烃＞烯烃＞硫化物,共检出物质67种,检出率大于70％的污染物共30种,广泛存在的物质为11种,主要恶臭污染物为少量的含氧烃、无机气体和硫化物,乙醛、丙酮、硫化氢和甲硫醇为北塘排污河主要恶臭污染物.     

三点比较式臭袋法测定恶臭浓度的方法探讨

我国GB14554—1993《恶臭污染物排放标准》中规定恶臭浓度的标准方法为三点比较式臭袋法。本文就其采样分析的过程、步骤中存在的干扰因素进行了一些探讨。