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(guò)空氣介質(zhì)作用于人的嗅覺(jué)，通過(guò)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(jué)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(guò)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(guò)某些判斷或者描述性的詞匯來(lái)表達(dá)，而不能用數(shù)字或其它的方式來(lái)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(lái)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(jué)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(jué)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(lái)，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(jué)閾值

嗅覺(jué)閾值包括可以嗅覺(jué)氣味存在的感覺(jué)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(jué)閾值。嗅覺(jué)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(jué)氣味，另外50%不能察覺(jué)氣味。它可以從化學(xué)分析結(jié)果（化學(xué)濃度）和嗅覺(jué)儀測(cè)定結(jié)果（臭氣濃度）計(jì)算出來(lái)。

2.2 臭氣強(qiáng)度

臭氣強(qiáng)度是人們對(duì)臭氣嗅覺(jué)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(jiàn)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(lái)，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(jué)到臭雞蛋氣味；氨氣可以通過(guò)與其它的一些已知?dú)怏w比較或者使用一些描述性詞語(yǔ)而區(qū)別出來(lái)。

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(jué)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(lái)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(jiàn)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(jiàn)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(wú)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(jué)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(guò)刺激人的嗅覺(jué)，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(jué)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(lái)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(jué)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(jué)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(jué)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(lái)的，方法中規(guī)定“該標(biāo)準(zhǔn)適用于通過(guò)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(wú)臭袋中的二只充入無(wú)臭空氣，另一只則按一定稀釋比例充入無(wú)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(jué)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(jué)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(lái)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(guò)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(jué)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(jué)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(jué)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(jué)標(biāo)準(zhǔn)為《空氣質(zhì)量—?jiǎng)討B(tài)嗅覺(jué)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(jué)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(jué)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(guò)程中消除交叉污染。稀釋倍數(shù)在2-128000倍之間，測(cè)試過(guò)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(wú)氣味的空氣。稀釋比通過(guò)一系列通過(guò)數(shù)字式精確運(yùn)動(dòng)的針管來(lái)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(lái)。然后經(jīng)過(guò)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(jiàn)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(guò)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(jué)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(jué)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(jué)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(guò)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(yǔ)

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(guò)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.