電子鼻檢測蜂箱甲酸濃度的可行性驗證實驗
瓦螨是西方蜜蜂最主要寄生蟲，不防治會導致蜂群 2–3 年內覆滅；甲酸（FA）是養蜂業主流除螨藥劑，可穿透蜂蛹封蓋殺滅各階段瓦螨，不易產生螨類耐藥性、蜂產品殘留風險低。
但甲酸治療安全區間極窄，除螨效果與蜂群損傷受溫濕度、蜂群規模、甲酸濃度、蜂箱結構等多重環境因素影響；現有手段無法實時監測蜂箱內甲酸實際濃度，且箱內甲酸濃度遠高于職業安全限值（MAK 值 9.5 mg/m3），常規檢測設備量程不足。
本研究以Airsense電子鼻（金屬氧化物氣體傳感器陣列）為基礎，驗證其能否檢測蜂箱高濃度甲酸，最終目標開發可用于養蜂實操與科研的低成本甲酸實時監測設備。

實驗儀器

采用 Airsense電子鼻，有10種傳感器，均為金屬氧化物半導體傳感器，每種傳感器所對應的主要敏感物質有所不同。

兩套測試體系

01、PMMA 標準密閉測試箱
（可控模擬環境）

1.9L 有機玻璃腔體，通入加濕合成空氣，設置 25℃/35℃兩種溫度、多檔氣體流速；放置 0%–100% 梯度甲酸水溶液揮發產生甲酸蒸氣，每組濃度重復 3 次檢測，用于驗證電子鼻能否區分不同甲酸濃度。

02、雙層實養 Segeberger 聚苯乙烯蜂箱（貼近真實養蜂場景）

箱體每層放置 8 張蜜脾，使用甲酸蒸發器施加 60% 甲酸；箱體開設 4 個采樣點（上層 3 處、下層 1 處），分別在 1/2/3/4/24h 采樣，模擬甲酸熏蒸全過程，在通風櫥內開展避免污染。

理論濃度推算

基于連續反應器物料平衡微分方程，計算蜂箱內甲酸平衡濃度：
蒸發器每日甲酸揮發速率約 11.1 g/d；
蜂箱自由容積 35.2 L；
換氣速率 0.5–5 h?1 時，箱內甲酸平衡濃度區間2620–26200 mg/m3，遠超職業安全閾值 9.5 mg/m3；
甲酸熏蒸 12 天內濃度維持穩定，停藥后快速下降。

核心實驗結果

01、傳感器響應規律

兩套實驗體系均證明：1、6、7、8、9 號傳感器對甲酸敏感度顯著提升，6、8、9 號信號幅值最大；甲酸水溶液濃度越高、熏蒸時間越久，傳感器 R/R?比值越高，信號與甲酸濃度呈明顯正相關。

02、多元統計區分效果

采用主成分分析 PCA、線性判別分析 LDA 處理傳感器穩態信號：
PCA 第一主成分 PC1 可解釋 99.3% 數據差異，與甲酸濃度高度綁定；
LDA 第一判別軸 LD1 解釋 94.2% 方差，可清晰分離 0%–100% 全部甲酸梯度樣本，不同濃度甲酸圖譜無重疊。

03、結論

Airsense電子鼻可識別蜂箱熏蒸場景下高濃度甲酸蒸氣，為研發蜂箱甲酸快速監測設備提供理論與試驗依據，既能支撐蜜蜂病蟲害防控相關科研，也能幫助養蜂人實時把控熏蒸濃度，兼顧除螨效果與蜂群安全。