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      無人機電子鼻能“嗅探”污水廠
      中國科學報 馮麗妃 / 時間:2021-11-18 22:27:02

      中國科學報11月18日訊:西班牙研究人員研制出一種便攜式電子鼻,它幾乎和人類鼻子一樣靈敏,能嗅出污水處理廠的臭味。與無人機配合使用,電子鼻可以測量不同氣味的濃度,進而預測強度,并生成實時工廠氣味圖供管理部門使用。11月17日,相關論文刊登于細胞出版社旗下《交叉科學》期刊。

      傳統上,污水廠氣味通過動態嗅覺測定法測量:由一個人類團隊嗅聞并分析從污水廠收集的空氣袋。盡管該方法一直被認為是黃金標準,但相關過程成本高、速度慢、頻率低,操作人員無法迅速對問題做出反應或找到惡臭的根源。

      “我住的地方離一家污水廠只有2公里,有時候,人們甚至不能打開窗戶,因為氣味太可怕了?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、加泰羅尼亞生物工程研究所的Santiago Marco說,“我們不應低估這些設施對周圍居民生活質量的影響,暴露在惡臭中會影響人們生理和心理?!?/p>

      為了更好地監測污水廠的氣味排放,Marco團隊設計了一種便攜式電子鼻,后者能在人工智能的幫助下進行實時監測和數據可視化。

      研究小組從一家污水廠收集了空氣袋,并訓練電子鼻嗅出氣味刺鼻的化學物質,如硫化氫、氨和二氧化硫,它們聞起來分別像臭雞蛋、尿液和燃燒的火柴。電子鼻還配備了二氧化碳傳感器——細菌活動的指示器。研究人員發現,在實驗室中,電子鼻的表現幾乎和人類鼻子一樣好。

      然后,研究人員將1.3公斤重的電子鼻綁在一架無人機上,并在今年1月至6月將它送入西班牙南部一家中型污水廠上空。這種“嗅探無人機”在工廠的不同設施上空盤旋,通過一個10米長的管子吸入空氣,并在傳感器室分析空氣。

      “氣味測量的棘手之處在于它是人類的一種感知,并沒有明確的定義?!闭撐暮现進aria Deseada Esclapez說。Esclapez來自污水和衛生服務公司Depuración de Aguas del?!拔覀儾粌H試圖量化氣味排放的特定或單個成分,還計劃預測人類感知到的氣味強度?!?/p>

      結果表明,利用無人機電子鼻對污水氣味進行監測是可行的。在現場測試中分析相同空氣樣本時,電子鼻的13項測量結果中有10項與人類的評估結果一致。借助無人機的機動性和人工智能算法,研究小組還繪制出了氣味的時空濃度,并首次根據無人機測量結果預測了氣味的強度。

      “我們對結果非常滿意,但需要更多的驗證,以便該設備在實際中更實用?!盡arco說。研究人員計劃為電子鼻減掉一些重量,并開發一個標準化流程。他們還計劃進一步優化設備,以應對溫度、濕度和其他環境條件對精度的影響。

      “這項工作還可能對其他設施產生影響,比如垃圾填埋場、堆肥廠,甚至是養牛養豬的大型農場,這些地方也會產生各種各樣的臭味?!盡arco說。

      Esclapez補充說:“我們渴望看到這項工作對相關行業產生什么影響?!?/p>


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