تشخيص و طبقه‌بندي آلودگي نفتي خاك با استفاده از سامانه بيني الكترونيكي و روش‌هاي تشخيص الگو

در چند دهه اخير آلاينده‌هاي متنوعي از طريق فعاليت‌هاي انساني و به مقدار بسيار زياد وارد محيط‎زيست شده است. آلودگي نفتي يكي از اين آلاينده‌ها است و مي‌تواند براي انسان و محيط‌زيست زيان‌آور باشد كه تشخيص و پاكسازي آن از اهميت فرآواني برخوردار است. با توجه به قابليت روش هاي مبتني بر بيني‌الكترونيك در حوزه‌هاي غذايي، صنعتي و محيط‌زيست، هدف از اين پژوهش امكان سنجي به كارگيري فناوري بيني‌الكترونيك براي تشخيص آلودگي در يك خاك آلوده به نفت خام است. در اين پژوهش از يك سامانه بيني الكترونيك متشكل از 8 حسگر نيمه‌هادي اكسيد فلزي استفاده شد. خاك مورد استفاده در اين پژوهش، خاك يكي از مزارع اطراف كرج بود كه در آزمايشگاه با نفت خام در 4 غلظت 200 ppm، 500 ppm، 1000 ppm و 5000 ppm آلوده شد و مورد آزمايش قرار گرفت. اين سامانه به همراه روش‌هاي تشخيص الگو هم-چون تحليل مؤلفه‌هاي اصلي (PCA)، تحليل تفكيك خطي (LDA) و ماشين بردار پشتيبان (SVM) مورد تحليل و بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از روش‌هاي تشخيص الگو با دقت 92 درصد براي تحليل مؤلفه‌هاي اصلي، 100 درصد براي تحليل تفكيك خطي و 100 درصد براي روش ماشين بردار پشتيبان به‌دست‌آمد. هم چنين با به كارگيري تحليل آماري داده‌ها با روش آزمايش فاكتوريل در قالب طرح بلوك تصادفي و استفاده از الگوريتم‌هاي رگرسيون درخت تصميم، رگرسيون بردار پشتيبان، رگرسيون گراديان تقويت‌يافته و رگرسيون جنگل تصادفي با نرخ تشخيص سطوح آلودگي با ميانگين 5/95 درصد براي حسگر MQ3 با بهترين عملكرد، تفاوت ميان غلظت‌هاي آلوده شده به خوبي نشان داده شد. درخاتمه، با مقايسه نتايج حاصل از حسگرهاي انتخابي بيني‌الكترونيك با نتايج به دست‌آمده توسط سامانه كروماتوگرافي گازي بر روي خاك‌آلوده به نفت خام، حسگرهاي مورد استفاده از حساسيت قابل قبولي برخوردار بوده‌اند.