大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院成立于2000年5月。經(jīng)過20余年發(fā)展，學(xué)院環(huán)境學(xué)科先后被確定為“211工程"和“985工程"重點建設(shè)學(xué)科，擁有“環(huán)境科學(xué)與工程"一級學(xué)科博士授予權(quán)和博士后科研流動站。“環(huán)境工程"為國家重點學(xué)科，“環(huán)境科學(xué)與工程"在教育部第四輪學(xué)科評估中獲評A-，“環(huán)境/生態(tài)學(xué)"進(jìn)入ESI全球前1%。

面向生態(tài)文明建設(shè)的國家重大需求，學(xué)院逐步形成工業(yè)廢水治理與資源化、固廢處理處置與高值化、化學(xué)品風(fēng)險預(yù)測與智能設(shè)計、環(huán)境智能傳感與應(yīng)急監(jiān)測、低空氣象探測與智慧預(yù)報、近海生物資源與污染防控等特色方向。

學(xué)科發(fā)展和科研成果的取得，離不開公共分析測試平臺的支撐。目前，學(xué)院平臺配備50多臺大型精密儀器，包括高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱聯(lián)用儀、超高效液相色譜-三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜、氣相色譜-串聯(lián)四級桿飛行時間質(zhì)譜、同步熱分析-紅外光譜-氣相質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)、X射線光電子能譜儀、掃描電鏡、電子順磁共振波譜儀、物理/化學(xué)吸附儀、激光共焦顯微拉曼光譜、激光共聚焦顯微鏡和激光閃光光解儀等，可滿足常規(guī)無機、有機樣品的定性定量分析和結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征。

在污染物高級氧化處理中，反應(yīng)過程往往快速且復(fù)雜。識別參與反應(yīng)的活性物種及其作用，是分析污染物去除機制的重要環(huán)節(jié)。

EPR是研究自由基的重要工具。在大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院，師生主要利用EPR對反應(yīng)過程中的活性物種進(jìn)行定性識別與表征。尤其在污染物處理的高級氧化研究中，EPR常被用于檢測和識別羥基自由基、超氧自由基、硫酸根自由基等關(guān)鍵活性物種，為分析反應(yīng)路徑和理解反應(yīng)機理提供實驗依據(jù)。

對于壽命較短、難以直接檢測的自由基，通常先使其與自旋捕獲劑反應(yīng)，形成相對穩(wěn)定的自旋加合物，再通過EPR測量其特征信號。該方法為自由基的間接識別提供了實驗依據(jù)，也使EPR成為環(huán)境機理研究中常用的表征手段。

大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院公共分析測試平臺中的國儀量子EPR200-Plus電子順磁共振波譜儀

環(huán)境反應(yīng)體系通常包含多種組分。在自旋捕獲實驗中，多種自由基可能同時存在，不同自由基形成的自旋加合物譜圖又容易相互重疊。研究人員面對的往往不是一組邊界清晰的信號，而是一張由多個組分共同構(gòu)成的復(fù)雜譜圖。

要準(zhǔn)確完成譜圖解析，操作者需要掌握EPR原理，熟悉不同自由基的特征參數(shù)，還要結(jié)合實驗條件反復(fù)開展譜圖擬合、組分拆分和信號歸屬。這個過程依賴專業(yè)經(jīng)驗，手動分析也需要較長時間。

對公共分析測試平臺來說，這一問題更加突出。平臺服務(wù)不同課題組，用戶的研究方向和EPR使用經(jīng)驗各不相同。如何在保證專業(yè)性的同時提高解譜效率，降低復(fù)雜譜圖的分析門檻，成為平臺儀器管理人員一直關(guān)注的問題。

“我們一直在尋找一種更加方便、可靠的工具來輔助EPR譜圖解析。"學(xué)院平臺儀器管理人員表示。

測試完成，并不意味著答案已經(jīng)出現(xiàn)。

國儀量子開發(fā)的EPRMind AI解譜平臺，為這一需求提供了新的解決方式。該平臺依托深度預(yù)訓(xùn)練模型和內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)參考譜庫，可以輔助完成多組分譜圖的一鍵解析和智能歸屬，將過去較為繁瑣的手動解譜過程轉(zhuǎn)化為更直觀、高效的數(shù)據(jù)分析流程。

據(jù)平臺反饋，使用EPRMind后，專業(yè)人員可以提高譜圖處理效率，初次接觸EPR的師生也能更快了解譜圖組成和自由基歸屬。AI工具承擔(dān)了部分重復(fù)的數(shù)據(jù)分析工作，使研究人員能夠把更多時間投入實驗設(shè)計、結(jié)果判斷和科學(xué)問題本身。

對于公共分析測試平臺而言，這種改變并不只體現(xiàn)在分析速度上。過去，平臺的主要任務(wù)是完成樣品測試、獲得可靠數(shù)據(jù)；引入智能解譜工具后，平臺可以進(jìn)一步向數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)延伸，幫助用戶縮短從獲得譜圖到理解結(jié)果的過程。

高金索老師使用EPRMind開展譜圖解析

EPRMind AI解譜平臺

當(dāng)前，大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院正在積極推進(jìn)“數(shù)智變革"。EPR與AI解譜的結(jié)合，讓學(xué)院看到大型儀器平臺智能化建設(shè)的一種可行路徑：儀器負(fù)責(zé)獲得穩(wěn)定、可靠的實驗數(shù)據(jù)，AI工具輔助完成復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，專業(yè)人員則把更多精力放在方法把關(guān)、結(jié)果判斷和科研服務(wù)上。

從儀器測試到智能解譜，大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院以真實科研需求為出發(fā)點，將EPR與人工智能工具融入環(huán)境研究和平臺服務(wù)。EPRMind在自旋捕獲譜圖解析中的應(yīng)用，是學(xué)院數(shù)智化探索中的一個切口，也為實驗平臺如何更好支撐學(xué)科建設(shè)、科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)提供了新的思路。

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