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1、材料與方法

1.1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

北京某電子有限公司生產(chǎn)車(chē)間的不同廢氣總排口進(jìn)口處及出口處排放（涂

裝、噴涂、電鍍）的工業(yè)廢氣惡臭強(qiáng)度，廠界內(nèi)（頂樓排氣界限）、廠界外（工

廠與馬路的交界西面、北面、南面廠界處）不同地點(diǎn)的環(huán)境惡臭污染程度實(shí)驗(yàn)檢

測(cè)。

1.2、實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2011 年 1 月 24 日-27 日

1.3、相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員： 北京某電子有限公司

（李揚(yáng)、周傳儒） 北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司

1.4、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

電子鼻系統(tǒng)，PEN3，德國(guó) AIRSENSE 公司。該電子鼻含有 10 個(gè)不同的金

屬氧化物傳感器，組成傳感器陣列。

檢測(cè)主要是依據(jù) GB/T14675-1993《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式嗅

袋法》排污標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為指紋模板評(píng)價(jià)，即 GB14554-1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)與國(guó)標(biāo)指紋模板對(duì)比，直接得出檢測(cè)惡臭強(qiáng)度（OU）

值，利用 LDA、PCA方法識(shí)別分析出排污總體狀況。

1.5、實(shí)驗(yàn)方法

直接頂空吸氣法

直接將進(jìn)樣針頭插入采集廢氣或者環(huán)境空氣密封袋中，用德國(guó) PEN3 便攜式

電子鼻氣味分析儀進(jìn)行測(cè)定。電子鼻測(cè)定條件：采樣時(shí)間間隔為 1 秒/組；傳感

器自清洗時(shí)間為 100 秒；傳感器歸零時(shí)間為 10 秒；樣品準(zhǔn)備時(shí)間為 3 秒；進(jìn)

樣流量為 300 ml/min；試驗(yàn)分析測(cè)試時(shí)間為 60 秒。

1.6、數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)在對(duì)每個(gè)樣品的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，通過(guò)查看每個(gè)傳感器響應(yīng)信號(hào)的變

化曲線、每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)值及星型雷達(dá)圖或柱狀指紋圖，可以清晰考察各個(gè)傳

感器在實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程中的響應(yīng)情況。并通過(guò)傳感器選擇設(shè)置可以查看在不同數(shù)量

的傳感器情況下的響應(yīng)情況。由于每個(gè)傳感器對(duì)某一類(lèi)特征氣體響應(yīng)劇烈，可以

確定樣品分析過(guò)程中樣品主要揮發(fā)出了哪一類(lèi)特征氣體。

對(duì)于樣品區(qū)分分析，本實(shí)驗(yàn)提取 10 個(gè)傳感器的特征值，然后采用主成分分

析法(PCA)，線性判別法(LDA)和傳感器區(qū)別貢獻(xiàn)率分析法(Loadings)作為主要區(qū)

別分析方法。在用 PCA進(jìn)行分析時(shí)，可以查看在每個(gè)主成分下樣品區(qū)分的狀況，

并可以分析樣品之間主要是由哪一類(lèi)組分起主要區(qū)分作用；LDA是 DFA(識(shí)別因

子法)的步，LDA分析注重類(lèi)別的分類(lèi)以及各種組之間的距離分析；Loadings

分析法與PCA是相關(guān)的，它們都基于同一種算法，但不同的是，本實(shí)驗(yàn)中Loadings

算法主要是對(duì)傳感器進(jìn)行研究，利用該方法可以確認(rèn)特定實(shí)驗(yàn)樣品下各傳感器對(duì)

樣品區(qū)分的貢獻(xiàn)率大小，從而可以考察在這個(gè)樣品區(qū)分過(guò)程中哪一類(lèi)氣體起了主

要區(qū)分作用。

通過(guò)區(qū)別判定 DFA、歐氏距離 EUCLID、馬氏距離 MAHALANOBIS 和相關(guān)

性分析 CORRELATION 等方法，有效判定未知樣歸屬于哪一類(lèi)，達(dá)到一個(gè)用電

子鼻驗(yàn)證未知樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并通過(guò) PLS 偏小二乘法進(jìn)行 OU 值的定量預(yù)測(cè)。

2、結(jié)果分析與討論

2.1 電子鼻對(duì)總排口廢氣的特征響應(yīng)圖 

由圖 19 到圖 32 可以看出應(yīng)用 PLS 偏小二乘法計(jì)算的惡臭的實(shí)時(shí)測(cè)定曲

線圖和 OU值數(shù)據(jù)。測(cè)定的結(jié)果和實(shí)際的效果保持一致。

從以上數(shù)據(jù)中可以看出該廠的總排氣口、廠界內(nèi)外周邊環(huán)境均出現(xiàn)不同程度

的惡臭污染超標(biāo)情況甚至可以說(shuō)超標(biāo)情況相當(dāng)嚴(yán)重。

2.6、 小結(jié)：

廢氣總排口和環(huán)境空氣通過(guò)電子鼻分析，樣品信號(hào)采集穩(wěn)定，結(jié)果明顯； 每

個(gè)樣品傳感器走勢(shì)接近，并且可以清晰的進(jìn)行區(qū)分；2、4、7、9 號(hào)傳感器為此

次分析的關(guān)鍵傳感器，對(duì)氣體響應(yīng)明顯，對(duì)區(qū)分貢獻(xiàn)率大。如果想要詳細(xì)的進(jìn)

行分析，還需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3、結(jié)論

德國(guó) AIRSENSE 公司的 PEN3 型電子鼻在這次的環(huán)境惡臭氣體的分析檢測(cè)

中，可以說(shuō)達(dá)到了很好的試驗(yàn)效果。并且通過(guò)參照和建立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的模板

文件，可對(duì)總排口及周邊環(huán)境空氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠直接測(cè)定出其惡臭強(qiáng)度 OU 值。

具體歸納如下：

（1）整體惡臭強(qiáng)度相當(dāng)惡劣，擴(kuò)散影響甚遠(yuǎn)。

（2）和電鍍及噴涂的總排口相比，涂裝二區(qū)的惡臭程度高，容易超標(biāo)。

（3）臭氣強(qiáng)度高的基本出現(xiàn)在下風(fēng)向。

（4）惡臭擴(kuò)散方向強(qiáng)度和涂裝二區(qū)排口方位及風(fēng)向有一定關(guān)系。

（5）濕度大、無(wú)風(fēng)天氣的惡臭更加明顯。

此次試驗(yàn)數(shù)據(jù)清晰直觀，具有很強(qiáng)的可靠性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。