室內懸浮顆粒物濃度與粒徑分布測量方法研究.pdf

1、據(jù)調查，城市居民每天90%的時間是在各種室內環(huán)境中度過的。室內懸浮顆粒物是室內最重要的污染源，被吸入人體呼吸道，沉積在咽喉以下呼吸道部位。粒徑越小，進入人體呼吸道的位置越深，因而對人體的危害越大，導致人們致病率和死亡率增加。室內懸浮顆粒物的濃度決定了人們吸入的劑量，粒徑攜帶著顆粒物的重要物理化學性質信息，與顆粒物在呼吸道內沉積、滯留和清除有關。因此研究室內懸浮顆粒物的濃度及粒徑分布情況，有利于了解顆粒物的影響因素，促進人們采取有利措施，

2、改善室內空氣品質，降低和避免顆粒物對人體健康的危害。
　　 本文研究了一種室內懸浮顆粒物濃度與粒徑分布的測量方法，提出了相關的理論和方法，并通過實驗加以驗證。
　　 首先提出了一種新的改進遺傳算法和最大方差法相結合的圖像閾值分割法，對顆粒物圖像進行全局優(yōu)化搜尋獲得最優(yōu)分割閾值，實驗證明這種算法具有較強魯棒性和自適應性等特點，并較好地保留了圖像的細節(jié)。針對中值濾波的濾波效果將受到噪聲強度以及濾波窗口的大小和形狀等因素的制約

3、，以及形態(tài)學開閉濾波器的濾波效果嚴重地依賴于結構元素的形狀和大小，提出了自適應中值-數(shù)學形態(tài)學開閉濾波方法，利用遺傳算法對其中的鄰域模板和結構元素的大小和形狀進行自適應調整，達到了既消除噪聲又保持圖像細節(jié)的濾波效果。提出了一種多尺度多結構元素的數(shù)學形態(tài)學顆粒物圖像邊緣檢測方法，同時采用不同尺度下的多個結構元素的邊緣檢測算子，實現(xiàn)顆粒物圖像的各種邊緣檢測。
　　 其次，為了給粒形歸納分類提供了實驗數(shù)據(jù)，研究了單個室內懸浮顆粒物的主

4、要形態(tài)學參數(shù)如粒徑、形狀系數(shù)和分形維數(shù)的識別算法，從顆粒物的延性、多邊形態(tài)以及邊界曲線特征等三個方面分析了顆粒物的形態(tài)特征。實驗結果表明：顆粒物粒徑呈連續(xù)多峰曲線形態(tài)，以粗模態(tài)為主,大多數(shù)的顆粒物粒徑都在10μm以下，屬于最危險的可吸入顆粒物。懸浮顆粒物的總體形態(tài)趨近于塊狀，而尖銳菱角、長方形和長條形的顆粒物較少。
　　 接著以形狀參數(shù)和分形維數(shù)為每一類的觀測數(shù)據(jù)，提出了一種顆粒物判別分析歸類的方法，將待測顆粒物歸類，實現(xiàn)顆粒物

5、的粒形、體積和表面積的近似估計；分析顆粒物的來源，估算顆粒物的密度，計算得出室內懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的實驗數(shù)據(jù)。這種測量方法可以同時獲取顆粒物的質量濃度、總表面積和體積濃度與粒徑分布情況。
　　 最后根據(jù)實時測量的室內懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的變化趨勢，對室內環(huán)境中大氣懸浮穎粒物濃度和粒徑分布進行了預測和分析。分析影響顆粒物濃度和粒徑分布的因素，建立預測室內懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的質量平衡模型，將顆粒物沉積率模型、穿透因子