环境中存在大量的化学体系,每个化学体系中所包含的物质之间又有着更为复杂的联系和影响,这种体系我们称之为复杂化学体系。在环境工程理论中,每种废水、每一地区的废水都是一个复杂化学体系。例如:研究工业废水对环境的污染效应时,需要先检测废水中各种物质的含量,然后再进行讨论。如果想要弄清楚复杂化学体系中每一个组分对环境的影响会耗费大量的人力、财力、物力。传统实验中经常用到单因素分析法来探究某一种物质单独对环境的影响,得到的结果往往不是很准确。因此,我们现在就是在探究一种能够在不破坏复杂化学体系内部物质相互作用的情况下来探究复杂化学体系对环境的影响。由于目前缺少合适的实验方法,我们课题组尝试建立一套利用高通量以及化学芯片的方法对复杂化学体系进行检测。通过利用化学芯片和高通量技术我们可以得到大量数据,再把数据数字化进行后续分析工作。经过前期的大量筛选工作,我们选择了酸性扰动剂、酸性扰动剂、中性扰动剂、溴百里香酚兰、溴甲酚紫作为打印溶液。其中,三种扰动剂的pH值各不相同,两种显色剂的显色范围也不相同。本次探究的目的是为了找出扰动剂、显色剂不同浓度配比的情况下对化学芯片显色效果的影响。为了实现高通量技术,我们运用了化学打印技术,通过化学打印的方式实现一次实验得到大量数据,并在打印载体上实现不同的浓度配比。彩色打印机中,每种颜色代表一个对应的溶液。调控每种溶液的出墨量,就可以调节溶液的打印浓度。打印到载体上的三种扰动剂与两种显色剂会发生颜色反应,会在化学芯片表面上呈现出颜色范围与花纹形状。在设计时,每个化学芯片的三种扰动剂与显色剂的浓度配比不同,所以每个化学芯片表面的颜色范围与花纹形状都不相同。化学芯片上的扰动剂对复杂化学体系原有的稳态扰动,产生另外一个平衡状态,再通过颜色反应对外界呈现内部信息的变化。我们把化学芯片上的颜色变化拍照保存,进行后续数据分析。对全部化学芯片与复杂化学体系接触反应前后的图像都拍照保存后,用专业的图片处理软件进行预处理。因为每个化学芯片表面的扰动剂与显色剂的浓度配比都不同,对外呈现的颜色变化也不同。为了选出与复杂化学体系接触反应前后图像差异最大的化学芯片,需要对每个化学芯片进行大量对比。我们用到了专业的图像分析软件与人工智能软件进行对比,选出显色效果最佳的扰动剂与显色剂浓度配比。国内外都在推广人工智能技术,我们也可以把人工智能技术引入到环境工程领域中来。目前对复杂化学体系的研究还在不断发展,本文所用到的研究方法只是初步的探索。用到了显色反应表达复杂化学体系内部信息变化,但是建立大量的对应关系还有很长的路要走。对于信息分析、数据采集,我们做的工作还不够全面。我相信随着时代与科技的发展以及无数科研工作者们的不断努力,对复杂化学体系的研究会越来越透彻,会更好的改善人类的生活品质。