Airsense电子鼻检测水体异嗅等级的方法研究

饮用水嗅味问题频发，严重时引发供水危机，因此,饮用水中的嗅味问题仍然需要给予足够的重视｡其中,异嗅强度等级是评价嗅味问题严重性的一个较为重要的指标｡但是由于水中嗅味物质浓度偏低 (一般属于μg/L~ng/L的级别),以及现有检测方法的缺点,使得快速准确地判别异嗅等级变得困难｡
因此引入电子鼻技术，建立一套基于电子鼻设备的具有高灵敏性和稳定性特征的标准化嗅味强度等级检测方法，为饮用水中异嗅强度的快速准确判别提供方法支持。

01试验设计

01主要仪器与试剂
仪器：德国Airsense电子鼻。
标准品：土臭素（GSM）、二甲基三硫醚（DMTS，纯度 > 90%），配制成 100μg/L 标准母液，4℃避光储存。
水样：超纯水（18.2MΩ・cm）、浙江大学启真湖及舟山 3 座水库水样。

02测定条件
1、检测电子鼻基线稳定性，确保传感器初始状态一致。
2、设置核心参数：清洗时间 100s（排除残留嗅味干扰），采样间隔时间 1s，自动调零时间 10s，样品准备时间 5s，样品测试时间 120s。
气体流量参数：内部流量 400mL/min，进样流量 400mL/min。
03样品测试
1、对经过预处理的水样采用顶空进样方式注入电子鼻检测系统。
2、记录 10 个传感器的响应信号数据，使用 Winmuster 软件进行信号分析。

02嗅味层次分析（FPA）

1、评价小组组建：由 3~5 名经过专业培训的分析人员组成嗅觉评价小组。
2、样品预处理：水样在 45℃水浴锅内加热 10min，促进嗅味物质挥发。
3、闻测与记录
分析人员单独评价水样的嗅味类型和强度等级，等级划分依据表 2 标准（0~12 级，对应从无嗅味到强烈恶臭）。
集体讨论确定水样嗅味类型，嗅味强度等级取所有评价人员的平均值。

03检测方法优化试验

采用控制变量法设置 4 组预处理条件，通过观察Airsense电子鼻传感器响应值变化筛选最佳检测参数，具体分组如下：

04结果与讨论

土臭素主成分分析
电子鼻可准确识别不同浓度土臭素，各浓度数据点按浓度梯度分布无重叠，且浓度差异越大，数据点距离越远。

二甲基三硫醚主成分分析
电子鼻,不同浓度二甲基三硫醚的分析数据点呈现规律性的分布,相互之间不存在重叠,并且随着浓度差异的增加,各浓度的分析数据点间的距离也不断增大, 整体表现出较好的区分度｡

05数学模型建立与验证

数据积累
对 6 处不同嗅味差异的地表水（含超纯水对照组）进行多次电子鼻测试和 FPA 闻测，积累样本数据。
数学模型建立
实际水样验证
采集舟山市 3 座水库及启真湖的水样，采用优化后的电子鼻方法预处理并检测，将传感器响应值代入模型计算嗅味等级。
同时对上述水样进行 FPA 闻测，对比模型计算值与 FPA 实测值的差异（要求差值在 ±1 以内）。

03结论

本研究将Airsense电子鼻技术应用于水体异嗅检测，通过优化确定待测水样 200mL、65℃水浴加热 10min、顶空进样的检测条件，大幅提升传感器灵敏度，使检出限匹配低浓度嗅味物质。结合嗅味层次分析（FPA）与偏最小二乘法（PLS） 建立电子鼻响应值与异嗅等级的数学模型，模型拟合优度R² 达 0.986，且通过验证显示与实际 FPA 闻测结果一致性良好，为水体异嗅等级快速判别提供可靠方法