1. Analiza i ocena rozprawy

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Marian Mazur Akademia Górniczo- Hutnicza im. St. Staszica Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska Kraków, al. Mickiewicza 30 Recenzja rozprawy doktorskiej Pana mgr inż. Łukasza Guza pt.: Metodyczne aspekty pomiaru lotnych zanieczyszczeń powietrza za pomocą urządzenia wieloczujnikowego. Recenzja pracy została opracowana na podstawie zlecenia Pana Prof. dr hab. Witolda Stępniewskiego Dziekana Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej (pismo znak Ś-79/WIŚ/2018) oraz umowy zawartej z Prorektor ds. Nauki Politechniki Lubelskiej, Panią Prof. dr hab. Marzeną Dudzińską. Praca doktorska została wykonana w pod kierunkiem Pana dr hab. Henryka Wasąga - prof. PL. Stwierdzam, że przedmiotowa rozprawa pod względem przedstawionej w niej problematyki badawczej mieści się w dziedzinie nauk technicznych i w obszarze dyscypliny naukowej inżynieria środowiska. Rozprawa doktorska zgodnie z wymogami nowej ustawy z dnia 14 marca 2003 roku O stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki" (Dz. U z dnia 16 kwietnia 2003r.z późn. zm.) winna być oryginalnym rozwiązaniem przez Doktoranta określonego zagadnienia naukowego oraz wykazywać jego ogólną wiedzę teoretyczna w danej dyscyplinie naukowej i umiejętność samodzielnego prowadzenia pracy naukowej. W związku z tym kryterium, przedmiotowa recenzja rozprawy doktorskiej mgr inż. Łukasza Guza, zawiera jej analizę pod kątem przedstawionego w niej problemu naukowego, a także ustalenie tych jej elementów, które potwierdzają wiedzę teoretyczną i inne istotne umiejętności Doktoranta wymagane przez powyższą ustawę. 1. Analiza i ocena rozprawy Praca doktorska obejmuje kluczowe problemy związane z wyborem odpowiedniej technologii monitoringu jakości powietrza w zakresie oddziaływania substancji złowonnych (odorów) na środowisko z wybranych instalacji. Wymieniony w tytule rozprawy doktorskiej problem badawczy dotyczy rozwiązania które może pozwolić na identyfikację lotnych zanieczyszczenia powietrza, z wysoką dokładnością powyżej 95% bez względu na stężenia substancji w badanej próbce, przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych. Przedmiotowa rozprawa doktorska posiada cechy opracowania, które zawiera elementy o charakterze naukowym. Doktorant podjął się wykazania oceny skuteczności identyfikacji i pomiaru stężenia masowego wybranych lotnych zanieczyszczeń powietrza za pomocą matrycy półprzewodnikowych czujników gazu z tlenków metali, jak również

2 2 przeanalizowano możliwość zastosowania matrycy czujników do wyznaczania stężenia zapachowego. Uważam, że tematyka rozprawy jest istotna dla bezpieczeństwa środowiskowego, szczególnie w otoczeniu oczyszczalni ścieków. Należy również podkreślić, że praca doktorska mgr inż. Łukasza Guza dotycząca powyższej problematyki wpisuje się w aktualny nurt badań realizowanych w krajowych i zagranicznych ośrodkach badawczych zajmujących się problematyką inżynierii środowiska. Stwierdzenie to potwierdza, między innymi, analiza cytowanej w rozprawie specjalistycznej literatury. Struktura rozprawy obejmuje 12 rozdziałów zawartych na 153 stronach tekstu, który jest wzbogacony przez 72 rysunków, 56 tablic. Ponadto rozprawę uzupełniają: 1- stronicowe streszczenia w języku polskim i angielskim oraz bibliografia zawierająca 231 pozycji literaturowych i doniesień. Wśród cytowanych pozycji bibliograficznych wielokrotnie występuje nazwisko Doktoranta. Pracę rozpoczyna krótkie wprowadzenie do zagadnienia, a następnie, w kolejnym rozdziale przedstawiono część teoretyczną obejmującą takie zagadnienia jak: lotne zanieczyszczenia powietrza, systemy z matrycą czujników gazu metody analizy danych wielowymiarowych oraz podsumowanie przeglądu literatury. Część badawcza traktowana jako podstawa dysertacji doktorskiej (rozdziały 3-7) obejmuje: określenie celu i zakresu pracy, opis metodyki i organizacji badań, prezentację wyników pomiarów i ich matematyczne opracowanie, podsumowanie wyników eksperymentów oraz wnioski końcowe. Rodzaj przeprowadzonych przez Autora badań jest oryginalny i stanowi Jego osobisty wkład w opracowanie metodyki oceny ilościowej substancji odorowych w powietrzu. Rozprawa stanowi logiczną całość a tym samym potwierdza umiejętność Doktoranta w zakresie formułowania celów badawczych i takiego planowania procesu badawczego, który te cele pozwala osiągnąć. Oceniając edytorską stronę przedmiotowej rozprawy doktorskiej chcę podkreślić, że jej układ jest logiczny i tworzy w miarę spójną całość. Praca jest edytowana starannie, szczególnie w części graficznej i napisana poprawnym językiem technicznym. 2. Uwagi do treści rozprawy Po szczegółowej analizie poszczególnych rozdziałów rozprawy formułuję kilka uwag i zapytań skierowanych do Doktoranta, w odniesieniu do treści rozprawy: 1. Nie wszystkie pozycje wymienione w bibliografii są cytowane w treści pracy; 2. W tabeli 8 str. 56 zawarto wykaz substancji wykorzystanych do wytworzenia gazów wzorcowych? Nie uzasadniono wyboru tych substancji; 3. Autor w pracy mało precyzyjnie odnosi się do czasów uśredniania wyników pomiarów stężeń wybranych substancji, a w przypadku odorów interesują nas krótkie czasy uśredniania znacznie krótsze niż jedna godzina gdyż związane jest to z percepcją ludzkiego nosa, który jest w stanie wychwycić chwilowe stany; 4. Analizując dane przedstawione na rys. 51 (str. 104). Zależność pomiędzy rzeczywistym stężeniem zapachowym, a przewidywanym za pomocą sieci MLP dla danych uczących, testowych i walidacyjnych można stwierdzić, że bardzo dużo wartości liczbowych występuje po za granicami lub w pobliżu 2 krotności próbki. Tego typu odchylenia są akceptowalne w modelowaniu matematycznym natomiast w przypadku metod pomiarowych wymagają wyjaśnienia; 5. Praca mogłaby mieć zastosowanie utylitarne jednak największe obawy dotyczą zastosowanie urządzenia w seryjnej produkcji, skoro wymaga ono tak dokładnej i indywidualnej kalibracji, co wynika oczywiście z natury zamontowanych czujników.

3 3 3. Ocena spełnienia wymogów stawianym pracom doktorskim 3.1. Zasadność wyboru tematu rozprawy Tematyka rozprawy doktorskiej mgr inż. Łukasza Guza dotyczy monitoringu jakości powietrza i wpisuje się nurt badawczy inżynierii środowiska. Problem ten należy bowiem do kluczowych, stanowiąc istotne zagrożenie środowiskowe dla wielu miast i aglomeracji miejskich z uwagi na możliwość występowania w powietrzu szeregu substancji złowonnych zwłaszcza w otoczeniu oczyszczalni ścieków czy też składowisk odpadów. Od wielu lat poszukuje się nie tylko efektywnych technik i technologii monitoringu odorów w powietrzu, ale także rozwiązań jak zabezpieczyć prawidłową i bezpieczną dla otaczającego powietrza pracę tego typu instalacji. Doktorant pokazał jak powyższa metodologia jest realizowana w praktyce na przykładzie oczyszczalni ścieków komunalnych Hajdów" w Lublinie. Uważam, że wymienione powyższej argumenty wyraźnie potwierdzają zasadność wyboru tematu rozprawy doktorskiej mgr inż. Łukasza Guza Ocena tezy rozprawy Doktorant sformułował następujące tezy rozprawy: 1. Lotne zanieczyszczenia powietrza, na które matryca została skalibrowana, można identyfikować z prawdopodobieństwem powyżej 95% bez względu na stężenia składnika badanej próbki; 2. Dla zidentyfikowanych zanieczyszczeń, na podstawie wyznaczonych równań regresji, możliwe jest wyznaczanie stężenia masowego składników badanej próbki z dokładnością powyżej 95%; 3. Matryca rezystancyjnych czujników gazu może być zastosowana zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i rzeczywistych do pomiaru stopnia zanieczyszczenia powietrza związkami emitowanymi ze ścieków komunalnych w trakcie procesu ich oczyszczania. Same tezy w podanym brzmieniu mogą się wydawać oczywiste, ale Doktorant pokazuje w treści rozprawy jak tą pozorną oczywistość potwierdzić. Dla wykazania tezy Doktorant zaplanował i zrealizował program badań, którego efektem finalnym było opracowanie sposobu na ilościową identyfikację odorów w powietrzu wraz z ocenę stopnia zanieczyszczenia powietrza związkami emitowanymi ze ścieków komunalnych pochodzących z osadnika wstępnego oczyszczalni miejskiej Hajdów Zagadnienia naukowe rozwiązane przez Doktoranta Dostrzegam w przedmiotowej rozprawie następujące, moim zdaniem, oryginalne elementy, których autorstwo można przypisać Doktorantowi. Należą do nich: a) Opracowanie metodologii kalibracji matryc dla wybranych lotnych zanieczyszczeń powietrza przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych i wyznaczanie stężenia masowego lotnych zanieczyszczeń powietrza z dokładnością powyżej 95%, przy zastosowaniu regresji grzbietowej; b) Opracowanie sposobu na wykrywanie stanów awaryjnych reaktora SBR wskazujące na uciążliwość zapachową z wysoką dokładnością wynoszącą - 96,7%.

4 Ocena poprawności przeprowadzonych analiz, uzyskanych wyników i wniosków Autor wykazał zarówno wiedzę teoretyczną i prawną w zakresie ochrony powietrza oraz pomiarów lotnych zanieczyszczeń powietrza, jak i praktyczną znajomość urządzeń służących do monitoringu tych substancji. Przytoczył też wiele przykładów zastosowań tych czujników na świecie w sposób bardzo przejrzysty i dokładny, wykazując przeprowadzenie szczegółowego studium literaturowego. Wykonana przez autora praca na pewno jest cenna i wartościowa. Należy tutaj docenić trud autora w przeprowadzeniu tak rozległych badań, od zaprojektowania scenariusza badań laboratoryjnych, przez konstrukcję prototypu matrycy czujników aż do opracowania metodyki zaawansowanej analizy statystycznej wyników pomiarów. Uważam, że analizy i badania zostały zrealizowane prawidłowo, a ich interpretacja pod względem środowiskowym nie budzi zastrzeżeń. Natomiast w stosunku do wniosków zamieszczonych w rozprawie uważam, że Doktorant powinien je ograniczyć do tych, które wynikają z jego analiz i badań a nie z literatury. Praca jest napisana poprawnie i bardzo uporządkowana. Autor płynnie wprowadza w kolejne zagadnienia związane z tematyką swojej pracy. Zdarzają się niewielkie i niewypływające na treść pracy błędy wynikające prawdopodobnie z niedopatrzenia (literówki, drobne błędy gramatyczne, niejednolity system jednostek Ocena znajomości przedmiotu zagadnienia przez Doktoranta Rozwiązanie postawionego przez Doktoranta zadania badawczego, należy ocenić jako kompleksowe podejście przez Doktoranta do problematyki związanej z opracowaniem sposobu monitoringu odorów (substancji złowonnych) w powietrzu. Jest to zagadnienie istotne z utylitarnego i poznawczego punktu widzenia. Wynika to z faktu, iż z uwagi na nie uregulowaną sytuację prawną w naszym kraju ten uciążliwy dla dużych populacji mieszkańców problem nie znajduje odpowiedniego zainteresowania wśród właścicieli instalacji emitujących tego typu substancje do powietrza. Uważam, że dla wykazania sformułowanej tezy i osiągnięcia wyraźnego celu utylitarnego Doktorant musiał się wykazać prawidłowym zrozumieniem szeregu procesów fizycznych i chemicznych jakie mają miejsce przy detekcji i ilościowym oznaczeniu szeregu substancji przy pomocy czujników MOS. Ważną jest tutaj wiedza w zakresie elektroniki. Ponadto, kluczową rolę odgrywa wiedza w obszarze matematyki statystycznej sieci neuronowych w zastosowaniu do systemów pomiarowych. Zatem oceniam pozytywnie znajomość przez Doktoranta przedmiotu zagadnienia, którego dotyczy Jego rozprawa doktorska. 4. Wniosek końcowy Na podstawie przedstawionej mi do recenzji rozprawy doktorskiej pt. Metodyczne aspekty pomiaru lotnych zanieczyszczeń powietrza za pomocą urządzenia wieloczujnikowego autorstwa mgr inż. Łukasza Guza stwierdzam, że Doktorant: wykazuje odpowiedni poziom wiedzy w zakresie dyscypliny inżynieria środowiska, szczególnie w specjalności monitoringu jakości powietrza; posiada dobre przygotowanie naukowe do rozwiązywania nowych problemów środowiskowych, czego dowiódł w przedmiotowej rozprawie doktorskiej;

5 5 potwierdził umiejętność samodzielnego formułowania nowych problemów badawczych oraz organizacji i realizacji programu badań, pozwalających na ich efektywne rozwiązania wraz z analizą i prezentacją wyników; zrealizował założone cele rozprawy, która posiada walory naukowe i praktyczne. Tak więc, rozprawa doktorska autorstwa mgr inż. Łukasza Guza spełnia wymagania Ustawy o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki z dnia 14 marca 2003 r. Na tej podstawie wnioskuję do Rady Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej o dopuszczenie Pana mgr inż. Łukasza Guza do publicznej obrony przedmiotowej rozprawy doktorskiej. Kraków,