室內(nèi)懸浮顆粒物濃度與粒徑分布測(cè)量方法研究.pdf

1、據(jù)調(diào)查，城市居民每天90%的時(shí)間是在各種室內(nèi)環(huán)境中度過的。室內(nèi)懸浮顆粒物是室內(nèi)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(jìn)入人體呼吸道的位置越深，因而對(duì)人體的危害越大，導(dǎo)致人們致病率和死亡率增加。室內(nèi)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(xué)性質(zhì)信息，與顆粒物在呼吸道內(nèi)沉積、滯留和清除有關(guān)。因此研究室內(nèi)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(jìn)人們采取有利措施，

2、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，降低和避免顆粒物對(duì)人體健康的危害。
　　 本文研究了一種室內(nèi)懸浮顆粒物濃度與粒徑分布的測(cè)量方法，提出了相關(guān)的理論和方法，并通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
　　 首先提出了一種新的改進(jìn)遺傳算法和最大方差法相結(jié)合的圖像閾值分割法，對(duì)顆粒物圖像進(jìn)行全局優(yōu)化搜尋獲得最優(yōu)分割閾值，實(shí)驗(yàn)證明這種算法具有較強(qiáng)魯棒性和自適應(yīng)性等特點(diǎn)，并較好地保留了圖像的細(xì)節(jié)。針對(duì)中值濾波的濾波效果將受到噪聲強(qiáng)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(xué)開閉濾波器的濾波效果嚴(yán)重地依賴于結(jié)構(gòu)元素的形狀和大小，提出了自適應(yīng)中值-數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開閉濾波方法，利用遺傳算法對(duì)其中的鄰域模板和結(jié)構(gòu)元素的大小和形狀進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，達(dá)到了既消除噪聲又保持圖像細(xì)節(jié)的濾波效果。提出了一種多尺度多結(jié)構(gòu)元素的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)顆粒物圖像邊緣檢測(cè)方法，同時(shí)采用不同尺度下的多個(gè)結(jié)構(gòu)元素的邊緣檢測(cè)算子，實(shí)現(xiàn)顆粒物圖像的各種邊緣檢測(cè)。
　　 其次，為了給粒形歸納分類提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究了單個(gè)室內(nèi)懸浮顆粒物的主

4、要形態(tài)學(xué)參數(shù)如粒徑、形狀系數(shù)和分形維數(shù)的識(shí)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(gè)方面分析了顆粒物的形態(tài)特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xiǎn)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(zhǎng)方形和長(zhǎng)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(cè)數(shù)據(jù)，提出了一種顆粒物判別分析歸類的方法，將待測(cè)顆粒物歸類，實(shí)現(xiàn)顆粒物

5、的粒形、體積和表面積的近似估計(jì)；分析顆粒物的來源，估算顆粒物的密度，計(jì)算得出室內(nèi)懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這種測(cè)量方法可以同時(shí)獲取顆粒物的質(zhì)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(shí)時(shí)測(cè)量的室內(nèi)懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的變化趨勢(shì)，對(duì)室內(nèi)環(huán)境中大氣懸浮穎粒物濃度和粒徑分布進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析。分析影響顆粒物濃度和粒徑分布的因素，建立預(yù)測(cè)室內(nèi)懸浮顆粒物濃度和粒徑分布的質(zhì)量平衡模型，將顆粒物沉積率模型、穿透因子