臭氣濃度與質(zhì)量濃度關(guān)聯(lián)性研究

張立華，程凱，楊文偉

(上?；ぱ芯吭?， 上海 200062)

臭氣濃度與質(zhì)量濃度關(guān)聯(lián)性研究

張立華，程凱，楊文偉

(上?；ぱ芯吭?， 上海 200062)

通過對不同濃度的丙烯酸和丙烯酸甲酯樣品進(jìn)行分析，探討了丙烯酸及丙烯酸甲酯質(zhì)量濃度與臭氣濃度(無量綱)之間的關(guān)聯(lián)性。研究結(jié)果顯示，兩者總體上無明顯線性關(guān)系，但隨著氣體濃度的減小，臭氣濃度呈遞減趨勢；在丙烯酸和丙烯酸甲酯質(zhì)量濃度1 mg/m3時(shí)，對應(yīng)的廠界臭氣濃度小于20，可近似視為該物質(zhì)的嗅閾值；同時(shí)，嗅辨員對樣品的感覺多處在“容易感覺”等級。

環(huán)評；質(zhì)量濃度；臭氣濃度；關(guān)聯(lián)性；異味物質(zhì)

隨著公眾環(huán)保意識的日益提高，公眾對異味物質(zhì)的投訴呈上升趨勢。在環(huán)評過程中，除對污染物的排放濃度及其影響進(jìn)行評價(jià)外，對異味物質(zhì)的評價(jià)也日益受到關(guān)注?？傮w上，國外關(guān)于嗅閾值的系統(tǒng)性研究開展較早，國內(nèi)數(shù)據(jù)相對欠缺。在《惡臭環(huán)境科學(xué)詞典》[1]中，引用了日本化學(xué)工業(yè)協(xié)會《惡臭、碳化水素排出防治技術(shù)》中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，給出了丙烯酸及酯類與臭氣強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系。但由于該資料編制于20世紀(jì)70—80年代，且未提及受體人群和受體區(qū)域狀況，也未說明數(shù)據(jù)來源，直接引用該資料應(yīng)用于現(xiàn)今情況下的異味評價(jià)，并不一定能客觀反映目前人員的異味感覺。此外，上述資料僅列出各物質(zhì)氣體濃度與臭氣強(qiáng)度之間的關(guān)系，但臭氣強(qiáng)度為日本《惡臭防治法》(1971年)評價(jià)惡臭危害的尺度標(biāo)準(zhǔn)，與我國現(xiàn)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—93)規(guī)定的臭氣濃度無相關(guān)性說明或直接換算關(guān)系，無法將該數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于廠界臭氣濃度環(huán)評分析。

由于我國目前尚未頒布針對臭氣濃度和異味物質(zhì)影響評價(jià)的技術(shù)方法，污染物排放質(zhì)量濃度與臭氣濃度(無量綱)之間也無直接換算關(guān)系。為此，本研究所進(jìn)行的關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)，旨在了解異味物質(zhì)質(zhì)量濃度與《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中新擴(kuò)改建項(xiàng)目二級廠界臭氣濃度標(biāo)準(zhǔn)20(無量綱)、不同臭氣濃度與人員感覺之間的關(guān)系，以便為后續(xù)預(yù)測分析提供參考。

1 材料與方法

本案例為某丙烯酸酯生產(chǎn)裝置建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目位于工業(yè)園區(qū)內(nèi)，項(xiàng)目規(guī)模、產(chǎn)品均符合區(qū)域規(guī)劃和規(guī)劃環(huán)評對入?yún)^(qū)企業(yè)的定位，項(xiàng)目距離最近居民點(diǎn)約2.5 km。該項(xiàng)目生產(chǎn)工藝為：以丙烯為原料，生產(chǎn)中間體丙烯酸，丙烯酸再與不同醇類反應(yīng)，得到丙烯酸酯類產(chǎn)品。項(xiàng)目工藝流程主要包括反應(yīng)合成及分離提純過程。丙烯酸及丙烯酸酯類毒性均較低，但生產(chǎn)過程具有明顯異味特征，需在環(huán)評中重點(diǎn)關(guān)注。

外購丙烯酸及丙烯酸酯類物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)氣體，配制成不同濃度，進(jìn)行臭氣濃度檢測。同時(shí)，開展嗅辨員對不同濃度氣體的感覺調(diào)查。本項(xiàng)目涉及丙烯酸及丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、異辛酯等酯類物質(zhì)，本文僅匯總其中物料在線量較大的丙烯酸和丙烯酸甲酯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)樣品來源

實(shí)驗(yàn)樣品來自上海偉創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)氣體有限公司，樣品為8 L鋼瓶包裝，氮?dú)獬溲b，充裝壓力9.0 MPa，并標(biāo)明對不同氣體的配制濃度。

1.2 樣品校核

取標(biāo)準(zhǔn)樣品氣體1 mL注入氣相色譜儀，采用已有的液體標(biāo)樣配制相同或相近濃度的氣體1 mL，注入氣相色譜儀，根據(jù)兩者的出峰情況進(jìn)行對比，驗(yàn)證樣品氣體濃度。

1.3 樣品濃度確定

《惡臭環(huán)境科學(xué)詞典》中給出的與本文對應(yīng)的物質(zhì)為丙烯酸甲酯。結(jié)合《惡臭環(huán)境科學(xué)詞典》中引用的東方化工廠數(shù)據(jù)，如表1所示，依據(jù)日本環(huán)境廳環(huán)境惡臭控制標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度分級，臭氣強(qiáng)度從0～5級分別代表：無氣味、勉強(qiáng)感覺到有氣味(感覺閾值)、能夠確定氣味性質(zhì)的較弱氣味(識別閾值)、很容易聞到的明顯氣味、較強(qiáng)的氣味和很強(qiáng)的氣味。

表1 《惡臭環(huán)境科學(xué)詞典》中丙烯酸甲酯濃度與其對應(yīng)的惡臭強(qiáng)度

結(jié)合上述資料以及環(huán)評中所確定的各物質(zhì)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定樣品質(zhì)量濃度配氣方案。本次實(shí)驗(yàn)依次配制不同濃度的丙烯酸及丙烯酸甲酯氣體，其濃度由高到低分別為5、2、1、0.5、0.3、0.2、0.1、0.05、0.01、0.005 mg/m3。

1.4 樣品分析

由上海環(huán)境監(jiān)測中心按照《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T 14675—93)[2]進(jìn)行嗅辨及數(shù)據(jù)處理。該監(jiān)測中心具備臭氣濃度監(jiān)測資質(zhì)。

1.5 人員感覺調(diào)查

由嗅辨員進(jìn)行樣品測試，填寫對該氣體的個(gè)人感覺，個(gè)人感覺調(diào)查分強(qiáng)烈刺激(無法忍受)、明顯異味(較強(qiáng))、容易感覺、勉強(qiáng)感覺和無味5個(gè)級別，目的是與《惡臭環(huán)境科學(xué)詞典》所列情況進(jìn)行比對。

2 結(jié)果與討論

2.1 臭氣濃度可比性分析

在《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T 14675—93)[2]中，對排放源臭氣濃度和環(huán)境樣品臭氣濃度(廠界臭氣濃度)采用了不同的測試方法，分別選擇了不同的稀釋倍數(shù)和計(jì)算公式進(jìn)行結(jié)果測定。高濃度排放源臭氣樣品的逐級稀釋倍數(shù)以30倍為起點(diǎn)；環(huán)境臭氣樣品濃度較低，其逐級稀釋倍數(shù)選擇10倍。可以看出，排放源樣品臭氣、環(huán)境樣品臭氣的監(jiān)測過程和計(jì)算公式不同，稀釋倍數(shù)存在梯度差異，使得兩種方法所對應(yīng)的監(jiān)測結(jié)果并非簡單的倍數(shù)關(guān)系，不能直接精確比對。另外，導(dǎo)則也未規(guī)定臭氣濃度預(yù)測模式，不能直接用排氣筒臭氣濃度來進(jìn)行廠界臭氣濃度預(yù)測。

同時(shí)，在測試過程中，若有2名及以上嗅辨員對樣品嗅辨結(jié)果正確，即需作進(jìn)一步樣品稀釋，形成更高的稀釋倍數(shù)，使最終結(jié)果高出十幾倍甚至幾十倍。因此，臭氣濃度升高比例與污染物質(zhì)量濃度升高比例概念不同，臭氣濃度數(shù)值的上升并不代表其異味感覺較環(huán)境樣品強(qiáng)烈很多。

2.2 臭氣濃度關(guān)聯(lián)性分析

氣體質(zhì)量濃度與臭氣濃度關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。其中，臭氣濃度分析方法按環(huán)境樣品臭氣測定結(jié)果計(jì)算公式確定。

表2 丙烯酸及丙烯酸甲酯氣體濃度與臭氣濃度關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可以看出，雖然丙烯酸及丙烯酸甲酯氣體質(zhì)量濃度與臭氣濃度無明顯線性關(guān)系，且偶有波動現(xiàn)象，但臭氣濃度仍隨氣體濃度的減小呈現(xiàn)遞減趨勢。

丙烯酸氣體在0.5 mg/m3時(shí)對應(yīng)的臭氣濃度小于10，1 mg/m3時(shí)對應(yīng)的臭氣濃度小于20；丙烯酸甲酯在0.1 mg/m3時(shí)臭氣濃度小于10，1 mg/m3時(shí)對應(yīng)的臭氣濃度小于20。表明在小于1 mg/m3的情況下，上述氣體濃度對應(yīng)的臭氣影響已明顯降低。當(dāng)兩種氣體的濃度大于2 mg/m3時(shí)，其臭氣濃度已大于100，說明在該氣體濃度下的異味影響明顯。

2.3 人員感覺調(diào)查和嗅閾值初判

進(jìn)行嗅辨員感覺調(diào)查雖然存在一定的人為因素和個(gè)體差異，但嗅辨員作為對異味物質(zhì)較為客觀的人群，其感覺結(jié)果也可間接說明普通人群對該類物質(zhì)的感覺情況。調(diào)查結(jié)果為：對于丙烯酸和丙烯酸甲酯氣體異味，人員感覺主要集中在“容易感覺”，感受到“強(qiáng)烈刺激”的人數(shù)并不多。

根據(jù)監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，臭氣濃度在10的情況下，嗅辨員基本認(rèn)可聞不出味道；在10～20的情況下，處于聞不到或個(gè)別人員聞出情況。對應(yīng)臭氣濃度10～20的濃度分別為：丙烯酸1 mg/m3、丙烯酸甲酯1 mg/m3，上述濃度也可近似視為該物質(zhì)的嗅閾值。

對于臭氣強(qiáng)度與《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中臭氣濃度之間的對應(yīng)性，國內(nèi)也有相關(guān)研究，根據(jù)資料查閱，臭氣強(qiáng)度與臭氣濃度之間的關(guān)系如表3所示[3]。因此，采用《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中新擴(kuò)改建項(xiàng)目廠界臭氣二級濃度標(biāo)準(zhǔn)20作為異味影響控制基準(zhǔn)具有一定的合理性。

表3 臭氣強(qiáng)度與臭氣濃度的關(guān)系

3 總結(jié)和建議

本文通過對0.005～5 mg/m310個(gè)不同濃度的丙烯酸和丙烯酸甲酯樣品展開分析，進(jìn)行質(zhì)量濃度和廠界臭氣濃度的關(guān)聯(lián)性研究，得到如下結(jié)論：

(1)在《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T 14675—93)中，對排放源臭氣濃度與廠界臭氣濃度規(guī)定了不同的測定方法，兩者監(jiān)測結(jié)果不具可比性；

(2)丙烯酸和丙烯酸甲酯質(zhì)量濃度在1 mg/m3時(shí)，對應(yīng)的廠界臭氣濃度小于20；

(3)不同質(zhì)量濃度的丙烯酸及丙烯酸甲酯與臭氣濃度之間無明顯線性關(guān)系，且偶有波動現(xiàn)象，但臭氣濃度隨氣體濃度的減小呈遞減趨勢，無倒掛現(xiàn)象；

(4)嗅辨員對丙烯酸和丙烯酸甲酯的濃度樣品感覺主要集中在“容易感覺”，感受到“強(qiáng)烈刺激”的人數(shù)相對較少；

(5)在臭氣濃度為20時(shí)，處于聞不到或個(gè)別人員聞出或勉強(qiáng)感覺的情況，將該標(biāo)準(zhǔn)作為異味影響控制基準(zhǔn)或近似視為該物質(zhì)的嗅閾值具有一定合理性。

對于上述試驗(yàn)結(jié)果，在環(huán)評中進(jìn)行了以下應(yīng)用：比對廠界預(yù)測濃度，說明廠界臭氣濃度(無量綱)達(dá)標(biāo)情況，使項(xiàng)目環(huán)評更具針對性；按關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的嗅閾值，分析了各關(guān)心點(diǎn)質(zhì)量濃度可能的異味影響情況；鑒于項(xiàng)目特殊性，對非正常和事故情況下可能產(chǎn)生的異味影響進(jìn)行了初步估算，與企業(yè)進(jìn)一步溝通了源頭控制、降低風(fēng)險(xiǎn)影響的措施，使異味影響范圍進(jìn)一步降低，盡可能避免異味擾民情況的發(fā)生。

受評價(jià)周期和經(jīng)費(fèi)限制，本文無法進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)擬合，因此，建議相關(guān)研究部門盡快開展典型物質(zhì)臭氣濃度與質(zhì)量濃度關(guān)聯(lián)性研究，并做定期發(fā)布，以便環(huán)評時(shí)統(tǒng)一基準(zhǔn)。

[1] 全浩. 惡臭環(huán)境科學(xué)詞典[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 1993: 43- 44.

[2] 國家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司. GB/T 14675—93 空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1993.

[3] 張歡, 包景嶺, 王元剛. 惡臭污染評價(jià)分級方法[J]. 城市環(huán)境與城市生態(tài), 2011, 24(3): 37- 42.

Correlation Study of Odor Concentration and Mass Concentration

ZHANG Li-hua, CHENG Kai, YANG Wen-wei

(Shanghai Research Institute of Chemical Industry, Shanghai 200062, China)

Through the analysis of acrylic acid and methyl acrylate samples of different concentrations, the correlation between odor concentration and mass concentration of acrylic acid and methyl acrylate is discussed. The research results showed that there was no obvious linear correlation between odor concentration and mass concentration while the odor concentration decreased as the mass concentration reduced; when the mass concentration was 1 mg/m3, the corresponding boundary odor concentration of acrylic acid and methyl acrylate was less than 20 which could be approximated as the odor threshold value; Meanwhile, panelists usually ranked the odor samples as “easy to sense” level.

environmental impact assessment; mass concentration; odor concentration; correlation; odorous substance

2014-06-18

張立華(1967—)，女，山西人，高級工程師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評價(jià)，E-mail：zlhsrici@126.com

10.14068/j.ceia.2015.03.022

X82

A

2095-6444(2015)03-0087-03