基于化學(xué)擾動(dòng)的復(fù)雜Cu體系的高通量呈現(xiàn)與分析

AnovelBD-expressingstrategyofcomplexcupricsolutionbasedonthehigh-throughputdisturbance摘要：基于大數(shù)據(jù)思維模式，利用化學(xué)打印的方法構(gòu)建了一種高通量化學(xué)擾動(dòng)體系。在該體系下，以含銅的復(fù)雜溶液作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行高通量化學(xué)擾動(dòng)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行記錄和呈現(xiàn)。同時(shí)，通過顯色反應(yīng)和數(shù)字圖像分析，初步提出了一種復(fù)雜Cu體系的數(shù)字化分析方法。一方面，將含銅溶液內(nèi)部的化學(xué)關(guān)系與效應(yīng)信息進(jìn)行可視化、特征化的呈現(xiàn)與分析。另一方面，用全新的數(shù)字化分析方法，討論本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的擾動(dòng)體系對(duì)含銅溶液的影響結(jié)果。最終，建立一種全新的對(duì)含銅復(fù)雜溶液分析方法。關(guān)鍵詞：Complexcupricchemicalsystem(Cu-CCS)；高通量體系；化學(xué)打印；數(shù)字圖像分析；前言我需要解決的問題城市污水中的銅離子是常見的危害性重金屬之一，其主要來源于某些工業(yè)廢水，如漂洗和電鍍廢水中都含有大量的銅。常見的關(guān)于復(fù)雜銅離子體系的研究主要集中在：銅離子的去除，銅離子的生物毒性研究，銅離子的分析檢測(cè)，銅離子形態(tài)研究等方面。在這些研究過程中，大多數(shù)學(xué)者主要通過簡(jiǎn)化關(guān)系來分析復(fù)雜含銅體系內(nèi)部的各種反應(yīng)，或僅面向混合溶液的成分檢測(cè)。對(duì)于各種內(nèi)部反應(yīng)的研究，通常憑借化學(xué)常識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來確定數(shù)個(gè)獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)來表達(dá)整個(gè)反應(yīng)體系的性質(zhì)，但這種研究方法只適用于物種較常見并且物種數(shù)較少的情況。對(duì)于溶液成分的檢測(cè)，主要采用化學(xué)分析和儀器分析，常見的銅離子檢測(cè)方法為原子光譜法。然而，在自然環(huán)境中，由于污染環(huán)境介質(zhì)的多樣性和隨機(jī)性，附存于環(huán)境介質(zhì)中的特定污染物會(huì)受到許多物種的單獨(dú)影響，也會(huì)受到各物種相互耦合后作用的影響。而這些影響作用的數(shù)量，往往是一個(gè)龐大的數(shù)字。同樣，在復(fù)雜含銅體系里，銅的各種形態(tài)（價(jià)態(tài)、化合態(tài)、結(jié)合態(tài)、結(jié)構(gòu)態(tài)）與其它物質(zhì)之間存在著各種線性的獨(dú)立作用和非線性的耦合作用。這些作用的數(shù)量往往是一個(gè)龐大的數(shù)字。以自然界中含銅污水為例，如Fig.1對(duì)Cu-CCS中的化學(xué)物質(zhì)和作用關(guān)系的數(shù)量分析?？梢钥闯觯?dāng)含銅復(fù)雜溶液中有數(shù)百種污染物時(shí)，這些污染物之間的相互作用關(guān)系最大可以達(dá)到1030。這些關(guān)系對(duì)于銅復(fù)雜溶液的研究將是一個(gè)典型的大數(shù)據(jù)資源。但由于缺少適用的技術(shù)手段，對(duì)于這種復(fù)雜化學(xué)體系幾乎沒有辦法開展符合它對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)特征的研究。Fig.1.Magnitudeofchemicalspeciesandinteractionsinacomplexcupricchemicalsystem.(二)我們的解決辦法面對(duì)傳統(tǒng)的復(fù)雜化學(xué)體系研究分析方法的弊端，和大數(shù)據(jù)思維的啟發(fā)。我們研究組以Cu-CCS為研究對(duì)象，利用高通量實(shí)驗(yàn)技術(shù)平行提供大量擾動(dòng)作用。最終，通過顯色反應(yīng)和數(shù)字圖像分析，將含銅復(fù)雜溶液內(nèi)部的化學(xué)關(guān)系與效應(yīng)信息進(jìn)行可視化、特征化的呈現(xiàn)，并初步提出了其內(nèi)部信息提取與分析的新方法。為了達(dá)到可視化呈現(xiàn)Cu-CCS內(nèi)部復(fù)雜化學(xué)關(guān)系的目的。我們課題組基于高通量技術(shù)，通過結(jié)構(gòu)化的化學(xué)組合，向Cu-CCS提供了大數(shù)量級(jí)的獨(dú)立的各異性化學(xué)擾動(dòng)。這種擾動(dòng)組合是利用在平面載體上規(guī)律化獨(dú)立分散的大數(shù)量微反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)，這種組合在外觀上具有圖形化的分布形式。而對(duì)于擾動(dòng)結(jié)果的檢測(cè)，則利用顯色反應(yīng)成像，對(duì)這種大數(shù)量平面組合反應(yīng)的某一種或某一類特性進(jìn)行圖案化呈現(xiàn)。同時(shí)，這種檢測(cè)的圖案每一個(gè)點(diǎn)都是對(duì)應(yīng)一個(gè)預(yù)設(shè)的化學(xué)擾動(dòng)后的結(jié)果。(c)(a)(c)(a)(b)Fig.1我們的策略構(gòu)建思路。（a）在外界單一化學(xué)擾動(dòng)下，復(fù)雜溶液會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)擾動(dòng)結(jié)果。（b）批量化各異擾動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的擾動(dòng)結(jié)果。（c）通過高通量技術(shù)手段，對(duì)擾動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)果檢測(cè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的組合。為了驗(yàn)證我們這種策略的可行性，我們以含銅的復(fù)雜溶液為研究對(duì)象。如配制了不同濃度梯度的純銅溶液、外加不同物質(zhì)（檸檬酸、鎳離子、鈉離子、蔗糖）的復(fù)雜銅溶液、含外不同環(huán)境溶液（垃圾滲濾液、土壤溶液、生活污水）的復(fù)雜銅溶液來建立實(shí)施我們的研究策略。主要通過三個(gè)步驟來完成：首先，運(yùn)用高通量組合的方法來構(gòu)建化學(xué)擾動(dòng)體系。這種擾動(dòng)體系可并行提供大數(shù)量級(jí)的擾動(dòng)因素。其次，通過實(shí)驗(yàn)手段，用構(gòu)建好的擾動(dòng)體系向各種復(fù)雜溶液提供擾動(dòng)作用，并記錄下擾動(dòng)信息。最后，利用顯色成像原理，對(duì)記錄下的擾動(dòng)信息進(jìn)行提取和分析。Constructionofachemistry-disruptivepaper首先，我們需要用高通量組合的方法構(gòu)建化學(xué)擾動(dòng)體系（Fig.3a）。為了快速的構(gòu)建擾動(dòng)體系的THE組合，我們采用了噴墨打印的方式，它是一種數(shù)字式非接觸矩陣式的印刷技術(shù)，由自身的儲(chǔ)存卡或計(jì)算機(jī)導(dǎo)入圖案，打印機(jī)接收轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)的圖案，再通過自身的功能把信息傳送給噴頭，噴頭按照信息開始打印圖片，墨水迅速地沉積在介質(zhì)上最終成像[19,20]，是一種構(gòu)建高通量組合技術(shù)常用的手段。本研究經(jīng)過大量的篩選試驗(yàn)后，選擇了3種代表性化學(xué)物質(zhì)分別是對(duì)溶液中物質(zhì)有螯合作用和酸性調(diào)節(jié)作用的DTPA；對(duì)溶液有堿性調(diào)節(jié)作用的有機(jī)堿六次甲基四胺；與溶液中銅離子可產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用的CdCl2。然后，通過噴墨打印法（Fig.3a）上述的3種“擾動(dòng)溶液”（listedinTable1）負(fù)載在平面載體（）基本原理是：噴墨打印機(jī)采用的為CMYK色彩模式（CMYK分別指的是四個(gè)油墨:青色,品紅色,黃色和黑色）。按照設(shè)計(jì)的圖案（Fig.4a），電腦可自動(dòng)調(diào)節(jié)這四種原色（實(shí)際為“擾動(dòng)溶液”）的輸出配比（每種顏色以1%的變化幅度，從0-100%進(jìn)行變化）和分布方向（每種溶液按照不同方向分布）。最終，在相紙上，形成高達(dá)10^4~10^8數(shù)量級(jí)的組合反應(yīng)位點(diǎn)，即高通量擾動(dòng)點(diǎn)。另外，為了便于實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)結(jié)果的檢測(cè)，本研究利用銅離子遇CAS顯藍(lán)色的原理。以CAS為顯色劑，將其噴墨打印負(fù)載在構(gòu)建好的擾動(dòng)體系上。最終，得到如下擾動(dòng)試紙。(a)(a)(b)Fig.3Constructionofachemistry-disruptivesystembyink-jetprinting。在CMYK模式下，6種擾動(dòng)溶液的組合情況。不同的顏色代表不同的化學(xué)物質(zhì)，combinatorialcoloursdrawing代表了6種溶液最終的負(fù)載在片基上的組合圖案。Tab.1ThedisruptivesolutionprintorderlistCyanMagentaYellowDTPAHexamethyleneteTramineCdCl2HTEdisturbanceexperiment通過化學(xué)打印的方法，在制作好的擾動(dòng)試紙的擾動(dòng)區(qū)域上形成了超數(shù)量級(jí)的高通量擾動(dòng)點(diǎn)，每一個(gè)擾動(dòng)位點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)微型反應(yīng)器。所以，當(dāng)我們向擾動(dòng)區(qū)域內(nèi)均勻的負(fù)載某種溶液時(shí)，不同微型反應(yīng)器的發(fā)生的擾動(dòng)作用會(huì)不同。根據(jù)這一原理，我們采用超聲噴霧裝置將各種含銅復(fù)雜溶液霧化為小液滴（平均中位直徑(MMD)3.5μm<5μm的微粒百分比88.67%），同時(shí)制作霧氣輸送裝置，使霧滴快速的、均勻的地輸送到擾動(dòng)基片上。從而，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)試紙對(duì)銅復(fù)雜溶液的擾動(dòng)作用。Fig.5Theequipmentofdisturbancetest本研究的實(shí)驗(yàn)裝置有霧化裝置、儲(chǔ)存裝置、霧氣傳送裝置、密閉反應(yīng)器。霧化裝置的作用是將反應(yīng)溶液霧化，落到制作好的擾動(dòng)試紙上。霧氣傳送裝置的作用是讓霧化后的反應(yīng)溶液能夠迅速、均勻地從儲(chǔ)存裝置中進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)。密閉反應(yīng)器則是反應(yīng)的核心裝置，在反應(yīng)器中，溶液與擾動(dòng)試紙上的溶液能充分反應(yīng)，且不易蒸發(fā)。反應(yīng)結(jié)束后，待試紙上自然干燥后，將其迅速進(jìn)行掃描處理，從而完成數(shù)據(jù)的記錄與保存。本實(shí)驗(yàn)，配制了不同種類的含銅溶液，包括：銅離子含量分別為1ppm、10ppm、100ppm的純銅溶液；將檸檬酸鈉（0.05mol/L）、氯化鎳（0.2g/L）、尿素（0.05mol/L）、硫酸鈉（0.2g/L）四種溶液分別與硝酸銅溶液進(jìn)行排列組合配制，最終配制成銅離子含量為100ppm的混合溶液；分別用生活垃圾滲濾液、土壤溶液、生活污水配制100ppm的含銅混合溶液。將這些組成復(fù)雜的銅離子溶液，按照上述噴霧液化的方法負(fù)載在制作好的擾動(dòng)試紙上，并通過對(duì)圖片掃描，完成數(shù)據(jù)的采集和保存（如Fig.6得到的含銅復(fù)雜溶液實(shí)驗(yàn)結(jié)果），并等待接下來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理與分析。Fig.6Experimentalresultsofsomedifferentcoppersolution分別用生活垃圾滲濾液、土壤溶液、生活污水配制100ppm的含銅混合溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。ANALYSISPROCESSANDRESULTS（1）信息的提取方法通過化學(xué)打印的方法，我們制得了擾動(dòng)試紙，即構(gòu)建出大數(shù)量級(jí)的HTE擾動(dòng)系統(tǒng)。隨后，通過將復(fù)雜含銅溶液噴霧負(fù)載在擾動(dòng)試紙上。同時(shí)，利用CAS對(duì)銅的顯色作用完成對(duì)擾動(dòng)信息可視化呈現(xiàn)?？梢暬纬傻膱D案每一個(gè)點(diǎn)都是對(duì)應(yīng)一個(gè)預(yù)設(shè)的化學(xué)擾動(dòng)后的結(jié)果，所以，如上文所述，得到的顯色圖片上的信息是極大數(shù)量級(jí)的。所以，如何將這些信息提取出來是我們接下來要解決的問題。數(shù)字圖像處理是指將圖像上的信息轉(zhuǎn)換成可編輯的數(shù)字信號(hào)，并利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行處理的過程，因此又稱為計(jì)算機(jī)圖像處理[28]。實(shí)際就是把圖片信息變成一個(gè)矩陣型的數(shù)字信息，每個(gè)像素就是一個(gè)對(duì)應(yīng)的獨(dú)立矩陣元素。從數(shù)字圖像分析的角度出發(fā)，每張數(shù)字化后的彩色圖片上每個(gè)矩陣元素的色彩信息均由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色。其成色原理就是：在RGB模式下，每一個(gè)像素的RGB成分都可使用從0（黑色）到255（白色）的值。RGB是從顏色發(fā)光的原理來設(shè)計(jì)定的，當(dāng)它們的光相互疊合的時(shí)候，色彩相混，而亮度卻等于兩者亮度之總和，越混合亮度越高，即加法混合。對(duì)于彩色圖片，每個(gè)矩陣元素上的R、G、B的數(shù)值和組合方式有較大差異。對(duì)于而灰度圖片，，某個(gè)矩陣元素點(diǎn)上的R、G、B值是同一個(gè)值，即Gray值。其中，在AdobePhotoshop軟件中，RGB值與灰度值之間有固定的轉(zhuǎn)化公式（如下式）。根據(jù)這一原理，我們可以知道即使彩色圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖片，圖片上的灰度值也可以間接反映圖片矩陣元素上RGB的分布情況。所以，針對(duì)我們得到的圖片，為了便于分析，我們將傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理技術(shù)和高通量分析技術(shù)聯(lián)合起來。在提取數(shù)據(jù)之前，我們將得到的RGB圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖片。而對(duì)于灰度圖片來說，圖片上每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)灰度色階值，其中相同灰度值的點(diǎn)連接起來通常形成一個(gè)連續(xù)的平滑曲線，類似于地理圖片處理中的等值線的做法。利用這一原理，首先，我們將采集到的柵格數(shù)字圖片，以圖片的灰度值為數(shù)量指標(biāo)值，進(jìn)行等值線處理，最終形成可以反映灰度分布的圖片（Fig.7(2)）。然后，設(shè)定所有的樣本圖片灰度變化范圍的平均K為分界值。K確定后，以此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所有做好的等值線圖進(jìn)行處理，只保留圖片平均等值線值K=216。最后，將得到由該K=216組成的等值線形成的閉合曲線（Fig.7(3)）。因此，本文基于這一信息的提取方法，開展信息的數(shù)字分析。Fig.灰度-等值線提取過程.圖（1）是實(shí)驗(yàn)得到的只噴了一定量水溶液的空白柵格圖片；圖（2）是以圖片的灰度值為指標(biāo)得到的灰度-等值線圖。其中，相同灰度值的點(diǎn)連接起來形成連續(xù)的平滑曲線。圖（3）是只保留灰度值為K=216的等值線。當(dāng)噴霧負(fù)載各種不同的含銅的復(fù)雜溶液時(shí)，通過按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)得到的圖片進(jìn)行等值線處理，將得到形如Fig.7(3)的一系列特征斑。之所以說為特征斑，是因?yàn)榛跀_動(dòng)點(diǎn)的大數(shù)據(jù)性，我們得到不同含銅溶液的特征斑。由于不同圖片上灰度值的分布有一定的差異，我們得到的特征斑也有一定的差異。例如，斑的形狀、斑的面積大小、斑內(nèi)灰度極值點(diǎn)的極值、個(gè)數(shù)和坐標(biāo)等這些信息均可以作為定性判斷和半定量分析不同含銅復(fù)雜溶液的依據(jù)。（但有檢出范圍）下面將詳細(xì)介紹本方法的分析過程。（2）用于定性和半定量分析Fig.8（a）分別為I-1ppm，II-10ppm，III-100ppm純銅溶液的擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1和2分別代表兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)樣，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性。（b）為經(jīng)過等值線處理后得到的相對(duì)應(yīng)于（a）的特征斑的信息圖。并以圓心為原點(diǎn)，將圖中坐標(biāo)“歸一化”。同時(shí)，標(biāo)出斑區(qū)內(nèi)灰度-峰值點(diǎn)，紅色代表斑內(nèi)最亮點(diǎn)，綠色代表斑內(nèi)最暗點(diǎn)。Table.1特征信息提取重復(fù)樣編號(hào)峰值峰值坐標(biāo)面積占比低濃度（1ppm）i-1219Max-（0.0690,0.107）19.5%i-2219Max-（0.0966,0.100）21.9%中濃度（10ppm）ii-1221Max-（-0.0966,-0.148）26.3%ii-2221Max-（-0.117,-0.0828）24.6%高濃度（100ppm）iii-1Max-217Min-195Max-（0.128,0.176）Min-（0.114,-0.259）38.5%iii-2Max-218Min-196Max-（0.131,0.100）Min-（0.186,-0.207）40.1%基于高通量的組合化學(xué)基本原理，擾動(dòng)液在不同位點(diǎn)處的作用效果不同，最終量化后灰度值分布亦不同，即每種溶液形成的等值線分布具有唯一性。而我們簡(jiǎn)化得到的特征斑內(nèi)的信息（灰度-峰值點(diǎn)、峰值、斑的占比等）也一樣具有較強(qiáng)的特征性。我們根據(jù)這些特性，一方面，易于進(jìn)一步探討某種復(fù)雜溶液的內(nèi)部化學(xué)關(guān)系的呈現(xiàn)；另一方面，通過特征提取，使不同溶液之間差異更加顯著，更加易于區(qū)分。通過統(tǒng)計(jì)純銅溶液斑的面積大小、灰度-極值點(diǎn)的極值、坐標(biāo)三個(gè)指標(biāo)。我們可以明顯看到不同濃度純銅溶液之間的差異。從Table1.我們可以看到，不同濃度的純銅溶液，斑的面積逐漸變大。如Fig.8(a)所示，銅離子遇CAS顯藍(lán)色，擾動(dòng)試紙的圓中心區(qū)域的分布的擾動(dòng)液濃度最少。對(duì)于純銅溶液，如果銅含量較高時(shí)，中間區(qū)域應(yīng)該為顏色較暗，即灰度值較小，而正如Fig.8所示，圖（III）的顏色最暗，且圖（iii）的最亮點(diǎn)峰值較其他低濃度小。如果銅含量較小時(shí)，中間區(qū)域應(yīng)該為顏色較亮，即灰度值較大，圖（iii）的最亮點(diǎn)峰值會(huì)較高。通過對(duì)比，我們可以明顯的看到，隨著濃度的增大，極大峰值會(huì)越來越小，且100ppm的斑內(nèi)出現(xiàn)小于等值線K=216的最暗點(diǎn)。同時(shí)，隨著濃度增大，由平均值圈出來的斑的面積占總面積的比例越來越大。這反應(yīng)了擾動(dòng)試紙?jiān)谥虚g區(qū)域擾動(dòng)作用隨濃度的增加，擾動(dòng)能力越來越小，到了100ppm時(shí)已經(jīng)到了臨界，因?yàn)槌霈F(xiàn)了最暗點(diǎn)。所以，我們可以利用峰值的變化和斑面積的進(jìn)行定性和半定量的判斷。（3）重復(fù)性驗(yàn)證同時(shí)，如Fig.8所示，我們對(duì)不同濃度純銅溶液，各做了兩個(gè)重復(fù)的樣品。并通過比較其特征峰值、峰值點(diǎn)出現(xiàn)坐標(biāo)以及特征斑所占面積，以驗(yàn)證本方法的可重復(fù)性。經(jīng)過比較可以看到峰值大小除了高濃度銅溶液的兩個(gè)平行樣略有差異，其他均相同。特征斑面積相對(duì)偏差也可以控制在12%以下。另外，我們又利用圖片數(shù)字化分析的方法來驗(yàn)證兩張圖片的相似度（Fig.9）。原理是：計(jì)算的平行樣圖片上的每個(gè)點(diǎn)之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（matlab軟件），并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。繪出圖片里不同相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值下的像素?cái)?shù)累積趨勢(shì)線。可明顯的看到，平行樣圖片之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%的點(diǎn)已達(dá)到90%以上，這說明平行樣圖片間的偏差較小，本法的可重復(fù)性較高。Fig.9重復(fù)樣間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差累積百分?jǐn)?shù)（4）擾動(dòng)強(qiáng)度分析本實(shí)驗(yàn)采用的三種干擾液，每種干擾液的影響能力是不同的，如何呈現(xiàn)干擾液的影響也是實(shí)驗(yàn)研究的一方面。在地理科學(xué)中，處理地形圖時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到最陡路徑，指的是從一點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)最快的路線，相應(yīng)的等高線圖中指的是線最密的部分。因?yàn)樵跀_動(dòng)試紙上，各種含銅的復(fù)雜溶液呈均勻的分布，而干擾液的高通量組合分布是唯一的變量，根據(jù)這個(gè)原理，我們知道：通過“等值線”處理得到的灰度-等值線變化有密集、有稀疏，反應(yīng)了灰度變化的程度。而灰度-等值線的變化最快的方向與干擾液的影響是直接相關(guān)。所以，我們可以通過做出灰度-等值線圖的“最速下降線”得到設(shè)計(jì)圖上C、M、Y三種顏色的變化趨勢(shì)，從而，間接得到三種化學(xué)擾動(dòng)液的影響能力強(qiáng)弱。如Fig10（1）所示具體做法為：以最小特征區(qū)域的幾何中心為圓心，畫與最近等值線相切的圓，切點(diǎn)為下次畫圓的圓心，與下一個(gè)等值線相切的距離為半徑，依次類推直到最后一個(gè)點(diǎn)，最后把這些點(diǎn)依次連接，形成的曲線我們稱之為“灰度-最速變化線”。同時(shí)，為了使其可以與設(shè)計(jì)圖相對(duì)應(yīng)，我們將得到的標(biāo)有“最速下降線”的（1）圖與原設(shè)計(jì)圖相互疊加，得到圖（3）。最終，可在設(shè)計(jì)圖上得到對(duì)應(yīng)于樣品圖片上灰度值變化最快的三種擾動(dòng)液的組合情況。（b）Fig.10（a）“最速下降線”的做法。（b）“最速下降線”方向上對(duì)應(yīng)的C、M、Y的變化情況。隨后，為了明確探討C、M、Y三種擾動(dòng)液對(duì)該復(fù)雜體系的擾動(dòng)情況。我們統(tǒng)計(jì)得到三種擾動(dòng)液沿著“最速下降線”方向上的濃度變化情況。具體操作為：沿濃度“最速下降線”方向上選出連續(xù)變化的80個(gè)點(diǎn)，并以此作為橫坐標(biāo)；同時(shí)，分別統(tǒng)計(jì)出每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的C、M、Y值，以此作為縱坐標(biāo)。從而，得到Fig10.（b）?？梢钥闯鲅刂行南蜻吔缫来稳↑c(diǎn)的方向得到的CMY值是逐漸升高的，反應(yīng)片上色階的變化是三種干擾液共同作用的結(jié)果，從圖中三種干擾液的變化幅度來看，沿著變化線的取點(diǎn)方向Y值的上升幅度最大，所以Y值代表的干擾液的影響能力是最強(qiáng)的。Y代表的溶液是CdCl2，說明競(jìng)爭(zhēng)劑對(duì)該溶液的影響能力大于酸堿調(diào)節(jié)劑大于絡(luò)合劑。Discussion圖案的設(shè)計(jì)可能的深入改進(jìn)方面首先，為了形成規(guī)律化獨(dú)立分散的大數(shù)量微反應(yīng)，我們利用“化學(xué)打印”的方式，將不同的擾動(dòng)物質(zhì)負(fù)載在平面載體上。最終，按照一定的設(shè)計(jì)圖案形成了規(guī)律性的圖形化分布形式，且圖案上的每個(gè)點(diǎn)都是一種擾動(dòng)組合。為了使擾動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)大數(shù)量級(jí)，我們將六種擾動(dòng)溶液按照不同量（濃度成0%~100%的線性變化）和不同種類（不同方向上分布）進(jìn)行組合（如Fig.2）。但這種組合只是不同功能圖案的一種，研究人員可設(shè)計(jì)不同的圖案，以達(dá)到自己的研究需求。擾動(dòng)劑的選擇的深入探討其次，由于本研究主要探討復(fù)雜化學(xué)體系，為了模擬實(shí)際過程中可能存在的對(duì)復(fù)雜溶液的擾動(dòng)作用，我們經(jīng)過大量的篩選試驗(yàn)后，選擇了6種代表性化學(xué)物質(zhì)（即擾動(dòng)溶液）提供不同擾動(dòng)作用。而對(duì)于其他研究人員可以根據(jù)研究?jī)?nèi)容的不同選擇不同的擾動(dòng)溶液，如對(duì)溶液中某種物質(zhì)的檢測(cè)、對(duì)某種物質(zhì)的定性分析，甚至可以一定的定量或半定量分析。未來圖