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专利号: 2020112290443
申请人: 深圳信息职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法包括以下步骤:步骤一,通过PM2.5监测模块利用PM2.5监测仪进行环境中PM2.5暴露浓度的监测;

所述通过PM2.5监测模块利用PM2.5监测仪进行环境中PM2.5暴露浓度的监测,包括:(1)将空气转化成光电信号,采集光电信号和对应的实际PM2.5浓度并进行归一化;

(2)将归一化处理后的区间光电信号作为输入值,区间PM2.5浓度作为输出值;

(3)对区间径向基函数神经网络进行训练;

(4)利用训练好的区间径向基函数神经网络获得最终区间PM2.5浓度;

步骤二,通过空气采集模块利用空气采集程序进行不同环境的空气的采集;通过PM2.5分离模块利用PM2.5分离滤膜对采集的空气中的PM2.5进行分离,得到附着在滤膜上的PM2.5样本;

步骤三,通过重金属检测模块利用X射线光谱仪进行PM2.5样本中重金属的检测,得到PM2.5样本的XRF谱线;通过模型构建模块利用X射线荧光模型构建程序进行X射线荧光模型的构建,得到X射线荧光模型;

步骤四,通过重金属分析模块利用重金属分析程序进行重金属种类以及含量的分析,得到PM2.5样本中铅、锰、镉、锑、锶、砷、镍的含量;通过重金属危害评价模块利用重金属危害评价程序进行重金属危害的评价,得到不同种类的重金属对人体的危害结果;

所述通过重金属危害评价模块利用重金属危害评价程序进行重金属危害的评价,包括:(1)采用正态灰云模型取代传统的白化权函数;

(2)用组合赋权法代替传统赋权值,通过层次分析法和熵权法分别并确定各重金属评价指标的权重;

(3)通过差异系数法进行线性组合,得到具有主客观意义的组合权重,得到重金属危害的评价;

步骤五,通过活动监测模块利用活动监测程序进行环境内个人活动的监测,得到活动类型以及活动量;通过活动分析模块利用活动分析程序进行活动类型以及活动量的分析,得到活动分析结果;通过呼吸频率计算模块利用呼吸频率计算程序依照活动分析结果进行呼吸频率计算;

所述通过活动分析模块利用活动分析程序进行活动类型分析包括:

(5.1)获取用户移动轨迹,通过行程识别划分用户停留区段和出行区段,获得用户的出行链;

(5.2)提取所述出行链中各所述停留区段的活动开始时间和活动持续时间,并根据所述停留区段的兴趣点获取所述停留区段对应的用地性质;

(5.3)获取各用户对应的停留时段,停留时长,以及停留次数,判断用户家和/或工作地的位置,获得在家或在工作两种活动类型;

(5.4)通过将除在家或在工作两种活动类型外的停留区段所对应的活动开始时间、活动持续时间,以及用地性质输入活动分类器中,以分别得到各用户除了在家或在工作两种活动类型外预定义的活动类型;

步骤六,通过健康风险评价模块利用健康风险评价模块依照PM2.5暴露浓度、不同种类的重金属浓度以及对人体的危害结果、活动分析结果进行环境健康风险的评价。

2.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤二中,所述PM2.5分离滤膜为聚氯乙烯、玻璃纤维滤膜、石英滤膜中的一种。

3.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤二中,所述通过PM2.5分离模块利用PM2.5分离滤膜对采集的空气中的PM2.5进行分离,包括:控制采样流速并使采集的空气中的颗粒物经切割后富集到PM2.5分离滤膜上,连续富集一段预设时间,并记录滤膜的面积以及通过滤膜的空气流量。

4.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤三中,所述X射线光谱仪的检测条件为:X射线光管电流为0‑100mA,电压范围为0‑100KV,测试时间范围为5‑500s,准直器Φ为0.1‑8mm。

5.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤三中,所述通过模型构建模块利用X射线荧光模型构建程序进行X射线荧光模型的构建,包括:(1)进行不同种类的重金属标准样品的获取;

(2)对重金属标准样品进行测量,获得标准样品XRF谱线;

(3)根据重金属标准样品中的重金属元素的种类及其单位面积的质量以及所述标准样品XRF谱线建立X射线荧光模型。

6.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤四中,所述通过重金属分析模块利用重金属分析程序进行重金属种类以及含量的分析,包括:根据构建的X射线荧光模型计算出重金属的种类以及在滤膜中的单位面积内的质量;

根据滤膜的面积以及通过滤膜空气的流量进行空气中单位体积内重金属含量的计算。

7.如权利要求1所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法,其特征在于,步骤六中,所述通过健康风险评价模块利用健康风险评价模块依照PM2.5暴露浓度、不同种类的重金属浓度以及对人体的危害结果、活动分析结果进行环境健康风险的评价,包括:利用PM2.5暴露浓度、不同种类的重金属浓度以及对人体的危害结果、活动分析结果计算出重金属元素对应评估暴露群体的危害商数、致癌风险值,得到评价结果;根据评价结果和风险临界值比较,进行健康风险结果评估。

8.一种实施如权利要求1‑7所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法的环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价系统,其特征在于,所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价系统包括:PM2.5监测模块、空气采集模块、PM2.5分离模块、中央控制模块、重金属检测模块、模型构建模块、重金属分析模块、重金属危害评价模块、活动监测模块、活动分析模块、呼吸频率计算模块、健康风险评价模块;

PM2.5监测模块,与中央控制模块连接,用于通过PM2.5监测仪进行环境中PM2.5暴露浓度的监测;

空气采集模块,与中央控制模块连接,用于通过空气采集程序进行不同环境的空气的采集;

PM2.5分离模块,与中央控制模块连接,用于通过PM2.5分离滤膜对采集的空气中的PM2.5进行分离,得到附着在滤膜上的PM2.5样本;

中央控制模块,与PM2.5监测模块、空气采集模块、PM2.5分离模块、重金属检测模块、模型构建模块、重金属分析模块、重金属危害评价模块、活动监测模块、活动分析模块、呼吸频率计算模块、健康风险评价模块连接,用于通过主控机控制各个模块正常运行;

重金属检测模块,与中央控制模块连接,用于通过X射线光谱仪进行PM2.5样本中重金属的检测,得到PM2.5样本的XRF谱线;

模型构建模块,与中央控制模块连接,用于通过X射线荧光模型构建程序进行X射线荧光模型的构建,得到X射线荧光模型;

重金属分析模块,与中央控制模块连接,用于通过重金属分析程序进行重金属种类以及含量的分析,得到PM2.5样本中铅、锰、镉、锑、锶、砷、镍的含量;

重金属危害评价模块,与中央控制模块连接,用于通过重金属危害评价程序进行重金属危害的评价,得到不同种类的重金属对人体的危害结果;

活动监测模块,与中央控制模块连接,用于通过活动监测程序进行环境内个人活动的监测,得到活动类型以及活动量;

活动分析模块,与中央控制模块连接,用于通过活动分析程序进行活动类型以及活动量的分析,得到活动分析结果;

呼吸频率计算模块,与中央控制模块连接,用于通过呼吸频率计算程序依照活动分析结果进行呼吸频率计算;

健康风险评价模块,与中央控制模块连接,用于通过健康风险评价模块依照PM2.5暴露浓度、不同种类的重金属浓度以及对人体的危害结果、活动分析结果进行环境健康风险的评价。

9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以实施如权利要求1‑7任意一项所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法。

10.一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1‑7任意一项所述环境暴露的PM2.5重金属健康风险评价方法。