基于电子鼻技术的水中嗅味指纹图谱方法的研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whenhm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近几年水污染事件在我国频繁发生,其频率及带来的危害呈逐年上升之势,给居民正常的饮用水安全带来了风险。其中水体中出现的异嗅异味问题占较大比例,其难点不是如何控制和应对,而是水体中嗅味物质的客观定量检测,由此找寻一种新的嗅味评价体系对嗅味进行在线监测和预警,并在嗅味事件爆发的第一时间内锁定污染物。因此本文提出通过将电子鼻技术应用于水中嗅味检测的一种新的感官分析模式,研究了电子鼻用于水中嗅味检测的方法优化和验证、嗅味指纹图谱方法的建立以及水质评价方法的建立,以期构建一种区别于嗅味层次分析(flavor profile analysis,FPA)的异嗅异味识别和强度等级新评价体系,避免人为主观因素造成的不确定性和不稳定性,实现快速、在线的嗅味检测。试验采用德国PEN3型号的电子鼻,电子鼻内部配置十个不同的金属氧化物传感器,通过顶空进样条件优化的研究,提出了优化电子鼻用于水中嗅味检测的具体实施方法:进样体积200mL、水样65℃恒温水浴加热10 min后保证装置的气密性,顶空进样。优化后,电子鼻可实现嗅阈值浓度致嗅物与无嗅水的区分,PCA方法对两者的区分能力达到0.747;针对六种常见致嗅物的嗅味区分,PCA方法总贡献度优化后提升21.45%;针对单一致嗅物的嗅味浓度区分,优化后六种嗅味物质的各浓度簇的组间差异均随着浓度的增大而增大,且电子鼻测试的低浓度簇的组间差异增大,灵敏度提高。基于电子鼻用于水中嗅味检测的优化方法,为特征致嗅物选择敏感度较高的传感器并在雷达图上绘制传感器的信号,建立了六种常见致嗅物的特征指纹图谱,其形状不会随着物质的浓度变化而变化。致嗅物有其特征传感器响应,醇类致嗅物为代表的土臭素(Geosmin,GSM)、2-甲基异茨醇(2-methylisopropanol,2-MIB),特征传感器为6、8号;含硫致嗅物为代表的二甲基三硫醚(Dimethyltrisulfide,DMTS),为6、7号;醛类致嗅物2,6-壬二烯醛、β-环柠檬醛和2,4-庚二烯醛,为6、8号;此外β-环柠檬醛和2,4-庚二烯醛的特征传感器除了6、8号还有2号。分别建立六种单一致嗅物嗅味强度与实际灵敏传感器以及特征响应传感器信号的多元线性关系,对比两组相关系数可知,除DMTS的两组相关系数相同以外,其他所有致嗅物的嗅味强度均与特征响应传感器的信号更相关,说明电子鼻传感器对不同嗅味物质具有不同的特征响应并且体现在各个传感器不同的响应信号上,所有相关系数均大于0.95,模型可靠,此方法可以很好的建立单一致嗅物定量等级关系。对六种致嗅物进行嗅味重构分析并预测其嗅味类型,结果显示可以通过传感器的特征响应来初步预测嗅味类型,进一步计算得到皮尔森相关系数均大于0.95的嗅味在实际复合嗅味中也表现出较高水平,预测效果好。实际水体研究以及气相色谱-质谱联用(Gaschromatography-mass spectrometry,GC-MS)检测发现,复合嗅味中黄瓜味易被掩蔽,青草味和鱼腥味具有协同效应,未达到嗅阈值浓度便显示出一定的嗅味强度。基于电子鼻建立水质评价方法的研究中发现原水在经过水厂各工艺环节处理后,水中悬浮物杂质、微生物、细菌等均被去除,水体气味浓度也随之逐渐降低,电子鼻检测信号呈现相同规律。电子鼻传感器信号与TOC和浊度存在正相关关系。采用Minitab软件进行偏最小二乘法回归(Partial least squares regression,PLS),分别建立了电子鼻检测信号与TOC、浊度的线性关系,得到了水质评价多元方程。R2分别为0.831和0.966,相关性强,使得通过电子鼻测试来同时评价多个水质指标成为可能,大大节省了测试成本。
其他文献
本文阐述了质量改进活动的工作内容,质量改进信息的来源,三类不同的改进活动的改进过程建立方法,每项持续改进活动的步骤以及为质量改进活动持续开展而采取的激励方法。
芍药甘草汤出自《伤寒论》,是2018年国家中医药管理局公布的《古代经典名方目录(第一批)》中的经典名方之一。本文收集各类相关古籍文献数据和多部中医药古籍文献,系统分析并归纳
课程目标体现着一定的教育价值,反映着一定的思想,是对一门课程学习的总体要求。本论文从民国以来颁布的小学美术课程标准(教学大纲)、出版的小学美术教材、根据课程目标的设
1978年以后,中国经济开始快速发展。中国目前已经是全球第二大经济体和全球第一大货物贸易国。同时,中国政府也积极推进人民币的国际化,人民币在全球的使用范围也越来越广。
《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》的文件和《中国学生发展核心素养》的课题研究成果中都要求核心素养的培养,并且将一个概念集成到该主题的教学中。2017年《普通高中课程方案》确立了语文核心素养的四个内容含义:语言的构建和运用,思想的发展和提升,审美的鉴赏和创造,文化传承和理解,同时这几个方面也是设计阅读课目标的指导。语文核心素养是语文课程的核心理念和课程指导,而高中语文教学不可或缺的部
目的构建胆酸诱导急性肺损伤(ALI)的小鼠模型,筛选给药方式,探讨胆酸致肺损伤的可行性。方法按照给药方法×药物(3×3)析因设计分组小鼠,给药方法包括气管切开、鼻滴1 d和鼻滴6 d,药物为胆酸及其溶解对照DMSO和空白对照PBS,故共计9组小鼠。给药期间监测体重变化,给药结束后对胸部行X线平片检查、组织学观察肺组织的病理学变化、取动脉血分析血氧分压(PO2),ELISA法检测肺组织中肿瘤坏死因子(TNF-α)和白介素1β(IL-1β)的含量。结果气管切开再灌注胆酸组的X线平片呈现肺组织弥散性浸润,肺大体
目的:本研究旨在探寻古代医家针灸治疗头痛的腧穴及刺灸法的应用规律,为临床针灸治疗头痛提供新思路。方法:通过检索第5版《中华医典·针灸推拿灸》中针灸治疗头痛的条文,应用IBM SPSS Statistics 22.0和IBM SPSS Statistics 22.0软件对古代针灸治疗头痛的腧穴及刺灸法进行统计学分析。结果:1.共纳入839个条文,涉及168个腧穴,总频次达1353次。2.处方中,取穴
当前我国栽培稻品种遗传基础狭窄,其遗传多样性明显小于野生稻;育种中所采用的亲本材料遗传背景较单一是当前育种徘徊不前的重要原因之一。野生稻资源蕴藏了栽培稻所丢失的抗病虫、抗逆、农艺性状等优异基因,挖掘野生稻中农艺性状相关QTL将对拓宽栽培稻品种的遗传基础,丰富水稻育种基因资源,提升育种水平具有重要的意义。本研究利用以东乡普通野生稻C35为供体亲本、粳稻品种日本晴为受体亲本构建的基本覆盖野生稻全基因组
二维过渡金属碳/氮化物(MXene)因其独特的结构和出色的理化性质,已成为诸多领域如能源储存、传感、催化、生物应用及环境污染治理等中的研究热点之一。在MXene材料不断生产及
计算机辅助质量控制技术对提高产品质量和生产效率具有重要作用。产品质量控制信息贯穿于产品设计、工艺制造、检测试验、质保维修服务及市场销售等过程中,产生的质量数据涉及产品Bill of Material(BOM)结构、制造过程工艺参数、零部件装配约束关系以及制造与检测设备等诸多信息要素,完整的质量数据能够直接反映产品实物质量。如何有效地组织管理质量控制过程中多样的数据,采用合理的模型和方法,分析质量控