惡臭污染評(píng)定特征及分析方法簡(jiǎn)述

張園

（天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 天津 300191）

惡臭污染評(píng)定特征及分析方法簡(jiǎn)述

張園

（天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 天津 300191）

結(jié)合惡臭污染物質(zhì)的特點(diǎn)，分析比較了目前國(guó)內(nèi)外常用的幾種惡臭污染評(píng)定特征以及測(cè)定惡臭物質(zhì)的不同方法。選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)定特征以及分析方法，是保障惡臭監(jiān)測(cè)工作準(zhǔn)確性的首要條件，也為惡臭污染的治理工作提供數(shù)據(jù)支持。

惡臭監(jiān)測(cè)；評(píng)定特征；三點(diǎn)比較式臭袋法；動(dòng)態(tài)測(cè)試法

惡臭是某種物質(zhì)通過空氣介質(zhì)作用于人的嗅覺，通過感知思維分析判斷的各種異味的總稱。由于惡臭對(duì)人類的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的嚴(yán)重危害，已經(jīng)成為繼大氣、水質(zhì)、土壤、噪聲、振動(dòng)以及地面下沉之后的第七大公害。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的大幅加快，以及人們對(duì)周圍環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，使得惡臭污染投訴事件逐年遞增，已經(jīng)成為僅次于噪聲投訴的第二大環(huán)境投訴內(nèi)容。

由于惡臭本身是以人的嗅覺感知作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，且具有非單一性，受惡臭物質(zhì)本身的性質(zhì)以及外界環(huán)境條件影響較大等特點(diǎn)，而且多數(shù)惡臭物質(zhì)的嗅閾值較低，這就使得如何選擇惡臭污染評(píng)定特征以及分析測(cè)試方法的選用成為保障惡臭監(jiān)測(cè)工作準(zhǔn)確性的首要條件。

1 惡臭污染特征

作為大氣污染的一種形式，惡臭具有大氣污染物的一些特點(diǎn)，如以空氣作為傳播介質(zhì)，通過呼吸系統(tǒng)對(duì)人體產(chǎn)生影響等。同大氣污染特點(diǎn)不同的是惡臭是人通過某些判斷或者描述性的詞匯來表達(dá)，而不能用數(shù)字或其它的方式來表示成某種量化值。惡臭污染特征主要表現(xiàn)在以下方面：

1.1 成分復(fù)雜性

生成惡臭的物質(zhì)來源往往很多，并不是由單一物質(zhì)產(chǎn)生，而是以多種混合物的形式存在，這就使得惡臭污染物的分析工作存在一定難度，即使用色譜色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)其各個(gè)成分進(jìn)行定性和定量，也不能完全代表人類嗅覺對(duì)該種惡臭物質(zhì)的感受情況。

1.2 多種成分相互作用

由于惡臭污染物的非單一性，也就導(dǎo)致其各個(gè)組分之間存在相互作用的可能性。例如，某種物質(zhì)在單獨(dú)存在時(shí)，可能產(chǎn)生的臭氣較弱或不易被人感知，但是和另一種或多種物質(zhì)混合后會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的臭氣；反之，某種臭氣很強(qiáng)的物質(zhì)，和其它一種或幾種物質(zhì)混合后，會(huì)使臭氣濃度大大降低。這兩種情況也稱為物質(zhì)的疊加和消減作用。

1.3 惡臭物質(zhì)濃度的影響

惡臭物質(zhì)的濃度受人的主觀感受程度影響，并不是惡臭物質(zhì)濃度越高，人的感覺越強(qiáng)烈，二者并不存在線性關(guān)系。有些惡臭物質(zhì)（如吲哚）在高濃度時(shí)有令人反感的氣味，而在合適的低濃度時(shí)卻產(chǎn)生某種令人愉悅的香味。因此，對(duì)惡臭污染物質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不能只參考物質(zhì)種類，要將物質(zhì)種類與其濃度結(jié)合起來，共同作為評(píng)價(jià)惡臭污染物質(zhì)的依據(jù)

1.4 環(huán)境條件的影響

惡臭污染具有很強(qiáng)的時(shí)間性和空間性，而且與氣象條件密切相關(guān)，主要受風(fēng)力因素影響，因此，惡臭采集工作進(jìn)行前，需要對(duì)周圍氣象、建筑等環(huán)境條件作整體分析，以確定正對(duì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

2 惡臭污染評(píng)定特征

2.1 嗅覺閾值

嗅覺閾值包括可以嗅覺氣味存在的感覺閾值和能夠定出氣味特性的識(shí)別閾值，在日常監(jiān)測(cè)工作中，通常使用的是感覺閾值。嗅覺閾值的標(biāo)準(zhǔn)為在特定的化學(xué)濃度下，50%的人能夠察覺氣味，另外50%不能察覺氣味。它可以從化學(xué)分析結(jié)果（化學(xué)濃度）和嗅覺儀測(cè)定結(jié)果（臭氣濃度）計(jì)算出來。

2.2 臭氣強(qiáng)度

臭氣強(qiáng)度是人們對(duì)臭氣嗅覺感受程度的一種描述，一般分為幾個(gè)級(jí)別。用惡臭強(qiáng)度評(píng)價(jià)惡臭污染程度，是一種簡(jiǎn)便的感官測(cè)量方式，特別適用于突發(fā)性惡臭環(huán)境污染事故的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。世界各國(guó)對(duì)惡臭強(qiáng)度的分級(jí)數(shù)量也有不同，例如美國(guó)采用8級(jí)分類，歐洲等國(guó)家采用7級(jí)分類，而日本和我國(guó)采用6級(jí)分級(jí)制，見表1。

表1 我國(guó)惡臭強(qiáng)度分類法[2]

2.3 臭氣味質(zhì)

臭氣味質(zhì)是一種氣體的描述特征，可以將一種惡臭與其它惡臭的不同區(qū)別出來，這種描述并不具有直觀性和統(tǒng)一性。例如硫化氫在20μg/L以上時(shí)能感覺到臭雞蛋氣味；氨氣可以通過與其它的一些已知?dú)怏w比較或者使用一些描述性詞語而區(qū)別出來。

2.4 臭香值

臭香值也稱愉快或不愉快度，是人們對(duì)一種氣味感覺到愉快或不愉快的程度[1]。臭香值具有很大的主觀性，由嗅辨員根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)和對(duì)惡臭的記憶作為參考尺度來確定。

3 惡臭物質(zhì)測(cè)定方法

3.1 儀器測(cè)定法

惡臭的儀器分析法是利用科學(xué)儀器檢測(cè)惡臭的組成成分和濃度等因素的分析方法[2]。由于惡臭物質(zhì)的非單一性，因此必須借助各種化學(xué)分析儀器，目前常用的有：紫外-可見分光或光度計(jì)、氣相或高效液相色譜儀以及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等。在我國(guó)目前已經(jīng)頒布的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，需要相關(guān)儀器分析測(cè)定的有8種惡臭受控物質(zhì)，見表2。使用儀器分析惡臭，分析費(fèi)用較高，分析周期較長(zhǎng)，其分析結(jié)果無法與相關(guān)的環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)直接掛鉤[3]。

表2 八種惡臭物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)儀器分析法[2]

3.2 感官測(cè)定法

感官測(cè)定法也可以成為嗅覺測(cè)試法，因?yàn)閻撼粑镔|(zhì)的最基本屬性就是具有“氣味”，這種“氣味”通過刺激人的嗅覺，使人體感到不適，產(chǎn)生不愉快的情緒，甚至出現(xiàn)惡心、嘔吐和呼吸障礙等情況，嚴(yán)重影響人類的正常生活。嗅覺測(cè)試法由于其具有不受惡臭污染物多組分特征和濃度影響，且能夠較為準(zhǔn)確的反映出人類對(duì)于該種惡臭污染物感受的優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來作為大部分國(guó)家和地區(qū)監(jiān)測(cè)惡臭物質(zhì)的首要方法。

嗅覺測(cè)試法根據(jù)對(duì)臭氣稀釋方法的不同，分為靜態(tài)測(cè)試法（三點(diǎn)比較式臭袋法）和動(dòng)態(tài)測(cè)試法。二者不同在于前者采用人工進(jìn)行臭氣樣品稀釋，而后者采用的是嗅覺儀的氣體自動(dòng)稀釋系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)稀釋。

3.2.1 靜態(tài)測(cè)試法（三點(diǎn)比較式臭袋法）

《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》（GB/T 14675-93）是我國(guó)目前唯一的惡臭嗅覺測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，在日常的惡臭監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用較為廣泛，它是在日本的六級(jí)臭氣強(qiáng)度基礎(chǔ)上結(jié)合我國(guó)情況改進(jìn)而來的，方法中規(guī)定“該標(biāo)準(zhǔn)適用于通過不同形式排放的各類惡臭氣體樣品和環(huán)境空氣樣品臭氣濃度的測(cè)定”。

三點(diǎn)比較式臭袋法測(cè)定惡臭氣體濃度的原理是先將三只無臭袋中的二只充入無臭空氣，另一只則按一定稀釋比例充入無臭空氣和被測(cè)惡臭氣體樣品供嗅辨員嗅辨，當(dāng)嗅辨員正確識(shí)別有臭氣袋后，再逐級(jí)進(jìn)行稀釋、嗅辨，直至稀釋樣品的臭氣濃度低于嗅辨員的嗅覺閾值時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。

3.2.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試法

隨著動(dòng)態(tài)嗅覺儀的研發(fā)與不斷改進(jìn)，它測(cè)定惡臭污染物的靈敏度、準(zhǔn)確度和精密度也不斷提高，這就大大促進(jìn)了對(duì)于惡臭污染物動(dòng)態(tài)測(cè)試法的發(fā)展，使得越來越多的國(guó)家和地區(qū)采用此方法作為惡臭監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。在日本，經(jīng)過三十年的實(shí)際使用，專業(yè)人員已經(jīng)意識(shí)到現(xiàn)代的動(dòng)態(tài)嗅覺儀可以進(jìn)一步改善測(cè)試結(jié)果，其結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)方差甚至優(yōu)于三點(diǎn)比較式臭袋法的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)方差。

嗅覺計(jì)是利用人的鼻子測(cè)定臭氣濃度的氣體動(dòng)態(tài)稀釋儀器，自1886年發(fā)明了首臺(tái)動(dòng)態(tài)嗅覺測(cè)定儀，至今已有百余年的歷史。目前，最成熟的動(dòng)態(tài)嗅覺標(biāo)準(zhǔn)為《空氣質(zhì)量—?jiǎng)討B(tài)嗅覺計(jì)測(cè)定臭氣濃度》（EN13725：2003），是歐洲研究人員經(jīng)10年研究于2003年4月制定頒布，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定動(dòng)態(tài)嗅覺計(jì)為惡臭樣品測(cè)定儀器。澳大利亞、新西蘭、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲標(biāo)準(zhǔn)基本一致。

動(dòng)態(tài)嗅覺測(cè)量?jī)x具備進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)功能，以保證氣體稀釋可實(shí)現(xiàn)精確性、可重復(fù)性，具備自動(dòng)清洗系統(tǒng)，可在分析過程中消除交叉污染。稀釋倍數(shù)在2-128000倍之間，測(cè)試過程與三點(diǎn)比較式臭袋法基本相同：

臭氣樣品被采集在采樣袋中，并被密封在壓力容器中。樣品混合了無氣味的空氣。稀釋比通過一系列通過數(shù)字式精確運(yùn)動(dòng)的針管來調(diào)節(jié)，已稀釋的臭氣被釋放到嗅辨杯中，由6名嗅辨員對(duì)杯子中的氣體進(jìn)行嗅辨實(shí)驗(yàn)，鑒別哪只杯子中有味，并將其判定結(jié)果記錄下來。然后經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，計(jì)算氣體的臭氣濃度。

3.2.3 ICH等級(jí)評(píng)估方法

該方法起源于澳大利亞，目前正在逐步開發(fā)應(yīng)用中，主要用途為追溯排放源。ICH其中的I為氣味強(qiáng)度（Intensity）、C為氣味特征（Character）、H為氣味厭惡度(Hedonic tone)，氣味強(qiáng)度指標(biāo)沿用德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系，采用7級(jí)分類法，氣味厭惡度采用9級(jí)分類，氣味特征分為8大類，每大類下又分為7-8種小類，總計(jì)60小類，具體指標(biāo)情況見表3。

表3 ICH法氣味強(qiáng)度、氣味特性、氣味厭惡度等級(jí)法

實(shí)驗(yàn)具體過程包括強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、厭惡度實(shí)驗(yàn)以及氣味特征實(shí)驗(yàn)三部分。首先進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部選擇6名嗅辨員對(duì)未經(jīng)稀釋的氣體樣品直接進(jìn)行嗅覺實(shí)驗(yàn)，得出等級(jí)數(shù)值，取其算術(shù)平均值作為監(jiān)測(cè)結(jié)果。然后進(jìn)行厭惡度實(shí)驗(yàn)，6名嗅辨員對(duì)未經(jīng)稀釋的氣體樣品直接進(jìn)行嗅覺實(shí)驗(yàn)，得出等級(jí)數(shù)值，取其算術(shù)平均值作為監(jiān)測(cè)結(jié)果。最后進(jìn)行氣味特征實(shí)驗(yàn)，6名嗅辨員對(duì)未經(jīng)稀釋的源樣品氣進(jìn)行嗅覺實(shí)驗(yàn)，記錄其氣味特征，然后進(jìn)行特征相似性判別實(shí)驗(yàn)，每組樣品2個(gè)，一個(gè)為稀釋樣品，一個(gè)為純凈空氣，篩選哪個(gè)與源樣品氣味特征相似，并作記錄，同樣的實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，共得出18個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果中，11個(gè)以上結(jié)果為樣品不相似，可終止實(shí)驗(yàn)，得出樣品不相似的結(jié)果；如11個(gè)以上結(jié)果為判斷不清，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次，共得出18個(gè)監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，18個(gè)以上結(jié)果為樣品不相似，可得出樣品不相似的結(jié)果。該方法通過環(huán)境樣品與源樣品相似性分析，實(shí)現(xiàn)排查惡臭污染源的目的。

3.2.4 電子鼻技術(shù)

電子鼻是由多個(gè)不同選擇性的氣敏傳感器和適當(dāng)?shù)哪Ｊ阶R(shí)別方法組成的具有識(shí)別單一和復(fù)雜氣味能力的裝置。1961年，Moncrieff制成機(jī)械式的氣味檢測(cè)裝置，這是首臺(tái)實(shí)際意義上的電子鼻，至今國(guó)內(nèi)外對(duì)電子鼻的研究正在逐步深入。

電子鼻基本結(jié)構(gòu)包括下面3個(gè)部分：氣體傳感器陣列、信號(hào)預(yù)處理單元、模式識(shí)別單元。電子鼻典型的工作方式為：利用內(nèi)置真空泵采集氣體樣品，與氣體傳感器陣列接觸，使氣體物質(zhì)與傳感器活性表面材料發(fā)生瞬間反應(yīng)，響應(yīng)信號(hào)被記錄并傳送至信號(hào)預(yù)處理單元，進(jìn)行分析，結(jié)合模式識(shí)別單元儲(chǔ)存的大量物質(zhì)特性信息和專業(yè)的識(shí)別技術(shù)，進(jìn)行比較鑒別，以確定氣味物質(zhì)類型或氣味類型。

目前，國(guó)內(nèi)外在酒類、飲料、乳制品、水果、肉類、糧食、茶葉、卷煙等方面都有應(yīng)用電子鼻技術(shù)的成功范例，代表性電子鼻產(chǎn)品有法國(guó)Alpha-MOS的FOX、美國(guó)Cyranosciences公司的Cyranose等。電子鼻技術(shù)的局限性在于傳感器具有選擇性和限制性、監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度、濕度對(duì)結(jié)果影響比較大。

4 結(jié)語

結(jié)合惡臭污染物質(zhì)的特點(diǎn)，分析比較了目前國(guó)內(nèi)外常用的幾種惡臭污染評(píng)定特征以及測(cè)定惡臭物質(zhì)的不同方法。在惡臭監(jiān)測(cè)過程中選擇適宜的惡臭污染評(píng)定特征以及分析方法是保障惡臭監(jiān)測(cè)工作準(zhǔn)確性的首要條件，也為惡臭污染的治理工作提供數(shù)據(jù)支持。

[1].張繼光.惡臭評(píng)估體系新技術(shù)研究[D].中國(guó)石油大學(xué).2009.

[2].天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.惡臭監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)環(huán)境出版社，2013.