Наличие нефти в почве можно определять с помощью электронного носа — прибора, который ранее использовался для анализа газовых смесей в различных средах. Благодаря компактности и возможности настройки с помощью искусственного интеллекта прибор может стать альтернативой громоздким газовым спектрометрам, которые пригодны только для лабораторных условий. Результаты исследования опубликованы в Journal of Hazardous Materials.

«Электронный нос» — технология, позволяющая определить, какие летучие химические вещества содержатся в газовых смесях. Одноименный прибор работает по тому же принципу, что и человеческий нос, анализируя запах целиком. Этим он отличается от тандемных газовых хромато-масс-спектрометров, которые последовательно проверяют каждый содержащийся в смеси компонент. Несмотря на высокую точность, газовые хромато-масс-спектрометры отличаются громоздкостью, из-за чего их можно использовать только в лабораторных условиях. Поэтому в полевых условиях, например, при экологическом мониторинге, может использоваться более компактный (размером с книгу) и мобильный «электронный нос». Однако прибор необходимо предварительно настроить, чтобы он мог легко распознавать искомые вещества.

Ученые из Сколтеха и Евразийского национального университета (Казахстан) предложили использовать «электронный нос» для определения компонентов нефти. С трех различных месторождений нефти в Казахстане авторы взяли девять образцов сырья, в составе которых присутствовали как «легкие», так и «тяжелые» углеводородные фракции. Авторы смоделировали ситуацию нефтяного разлива: образцы добавлялись в почву, а затем выдерживались в газоаналитической установке в течение получаса; на последнем этапе поток воздуха с летучими веществами исследовался «электронным носом».

«Обучение» «электронного носа» происходило с использованием искусственного интеллекта (ИИ): алгоритм анализировал последствия принятия тех или иных решений и «на выходе» давал результат. С помощью ИИ ученые смогли настроить обработку данных, поступающих с восьми датчиков прибора, в результате «электронный нос» стал определять источник происхождения нефти с высокой точностью вне зависимости от ее летучести. Такая настройка оказалась весьма эффективной: прибор мог определять наличие нефти в почве даже спустя 12 часов после завершения эксперимента, когда нефть уже частично выветрилась.

«Предложенный нами подход можно применять на месторождениях нефти, чтобы определить, насколько продуктивен тот или иной пласт. «‎Электронный нос» по «запаху» летучей фракции нефти в воздухе установит ее химические характеристики. Предполагаю, что с помощью «электронного носа» также можно уточнить район нового месторождения нефти», — цитирует Российский научный фонд аспиранта Сколтеха Валерия Зайцева.