有機(jī)硫惡臭污染物及其分析方法初探*

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 徐 亞

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有機(jī)硫惡臭污染物及其分析方法初探*

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 徐 亞

該文對有機(jī)硫惡臭污染物的概念、危害進(jìn)行了闡述，并對有機(jī)硫惡臭污染物的來源作了分析，重點(diǎn)突出了城市中有機(jī)硫惡臭污染物的來源，即城市污水處理廠、垃圾中轉(zhuǎn)站、城市內(nèi)河等。最后參照美國環(huán)保局TO-15方法，初步建立了有機(jī)硫惡臭污染物檢測的預(yù)濃縮和氣相色譜/質(zhì)譜儀聯(lián)用的方法，該方法具有峰分離較好、信噪比高等特點(diǎn)。

惡臭有機(jī)硫 危害 來源 檢測方法

1 概述

惡臭污染物是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)[1]，一些有機(jī)硫化物具有強(qiáng)烈的惡臭氣味和較低的嗅閾值，是惡臭污染物的重要組成部分，甚至被視為導(dǎo)致惡臭的主要源頭。有機(jī)硫惡臭污染物普遍存在于各種環(huán)境中，如工業(yè)區(qū)、填埋場、受污染城區(qū)、森林和海洋環(huán)境[2-3]。美國國家環(huán)保局(EPA)首批確定的8種重點(diǎn)監(jiān)測的惡臭物質(zhì)中，2種為有機(jī)硫惡臭污染物，分別是甲硫醚(DMS)和二甲基二硫(DMDS)。在國標(biāo)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554-93) 限制排放的8種物質(zhì)中，有機(jī)硫惡臭污染物占了4種，分別為甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳。

在有機(jī)硫惡臭污染物中，一些物質(zhì)如羰基硫、二硫化碳、甲硫醇、乙硫醇等除引起不愉快的氣味外，同時還具有神經(jīng)毒性，可作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重中毒時可引起抽搐甚至發(fā)生呼吸麻痹而死亡。Jaakkola對芬蘭Imatra工業(yè)區(qū)內(nèi)的含硫惡臭化合物影響的調(diào)查結(jié)果表明,長期暴露于有機(jī)硫惡臭污染物會增加成年人眼睛感染和排泄物，造成鼻子不通氣或流鼻涕，使得咳嗽、呼吸急促、氣喘和頭痛的發(fā)生率比較高[4]。惡臭除了對人體產(chǎn)生危害外，不少惡臭源還會滋生蚊蠅，影響人們的生活環(huán)境并造成疾病傳播[5]。由于人們?nèi)找嬲J(rèn)識到有機(jī)硫惡臭污染物對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生很大的不利影響，因此有機(jī)硫惡臭污染物的研究也越來越受到關(guān)注。

2 有機(jī)硫惡臭污染物來源

有機(jī)硫惡臭污染物來源廣泛，既有自然源也有人為源。自然源包括硫酸鹽的同化和異化作用、海洋微生物作用等；人為源包括城市污水處理廠和填埋場的釋放、化石燃料的燃燒、天然氣和石油的開采、石油加工、造紙和生物質(zhì)燃燒等。下面重點(diǎn)闡述城市中有機(jī)硫惡臭污染物的人為來源，包括城市污水處理廠、垃圾中轉(zhuǎn)站和城市內(nèi)河等。

城市污水處理廠釋放的有機(jī)硫惡臭污染物主要來源于污水和污泥的處理單元。當(dāng)污水處理過程存在厭氧區(qū)或由于曝氣不足產(chǎn)生厭氧條件時，硫醇等有機(jī)硫惡臭污染物會同H2S、NH3一并產(chǎn)生和釋放出來；在污泥處理階段，由于污泥中污染物質(zhì)濃度通常比較大，因此該階段產(chǎn)生惡臭的強(qiáng)度相對來說非常大[6-7]。伴隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推進(jìn)，各地不斷進(jìn)行城市污水處理廠新建和改建工程，城市污水處理廠數(shù)量和規(guī)模不斷增長，因此城市污水處理廠有機(jī)硫惡臭污染的問題不容忽視。

生活及生產(chǎn)垃圾的收集、轉(zhuǎn)運(yùn)和處理過程往往伴隨著有機(jī)硫惡臭污染物的生成和釋放，尤其是在酷熱的夏季產(chǎn)生惡臭的同時也伴隨著蚊蠅滋生。不同于垃圾填埋場和焚燒廠，垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站多建設(shè)于城市中心的商業(yè)區(qū)和居民區(qū)及商住混合區(qū)，多數(shù)無綠化隔離帶或建設(shè)不規(guī)范，因此各種垃圾混雜在一起造成包括有機(jī)硫在內(nèi)的惡臭間歇式和無組織排放，對居民產(chǎn)生更直接的影響。不同種類的垃圾散發(fā)出不同的氣味，導(dǎo)致中轉(zhuǎn)站惡臭化學(xué)成分的含量上有很大的差別[8]。

另外，城市內(nèi)河因水體污染也成為有機(jī)硫惡臭污染物的重要來源，并且由于城市內(nèi)河線狀分布的特性而使得城市內(nèi)河惡臭污染具有帶狀分布的特點(diǎn)，影響的范圍更廣。盛彥清對廣州市典型污染河道中4種有機(jī)硫惡臭污染物(羰基硫、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫)的揮發(fā)和擴(kuò)散研究表明，隨著水質(zhì)污染程度的加重，這4種有機(jī)硫惡臭污染物揮發(fā)和擴(kuò)散濃度明顯增加[5]。主要是因為水體嚴(yán)重缺氧導(dǎo)致厭氧環(huán)境的產(chǎn)生，這樣的厭氧環(huán)境往往有利于各類含硫化合物在厭氧菌的作用下發(fā)生厭氧消化反應(yīng)而釋放。

3 有機(jī)硫惡臭污染物檢測方法初探

《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫的檢測方法為氣相色譜法，二硫化碳的檢測方法為分光光度法，但這兩種方法存在檢出限較高和程序繁瑣的問題。本文參考美國環(huán)保局TO-15方法，運(yùn)用預(yù)濃縮和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用的方法，使用Entech 7100預(yù)濃縮儀和Agilent 7890A /5975c氣相色譜/質(zhì)譜進(jìn)行有機(jī)硫惡臭污染物的測定。色譜條件：色譜柱為GS-GasPro (30m×0.32mm×2μm，柱長×直徑×涂層)；載氣為高純氦；流量為1.5mL /min; 升溫程序，初始溫度60℃，以40℃/min升至240℃，保持6 min；分流比為10:1。質(zhì)譜條件：離子源電壓70 eV；離子源溫度230℃；全掃描( SCAN)。用此方法得到濃度為20ppbv標(biāo)準(zhǔn)氣體樣品的譜圖如圖1所示。從圖1可以看出，4種有機(jī)硫惡臭污染物二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫都得到很好的分離，沒有峰重疊。該方法的信噪比高，圖1中色譜圖的信噪比達(dá)6000~50000。

1—二硫化碳；2—甲硫醇；3—甲硫醚；4—二甲二硫

4 小結(jié)

有機(jī)硫惡臭污染物對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量會產(chǎn)生一定程度的不利影響，因此，有機(jī)硫惡臭污染物的有關(guān)研究也越來越受到關(guān)注。對于城市有機(jī)硫惡臭污染而言，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注城市污水處理廠、垃圾中轉(zhuǎn)站和城市內(nèi)河等有機(jī)硫惡臭污染和排放的問題。實驗表明，運(yùn)用預(yù)濃縮和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用的方法測定有機(jī)硫惡臭污染物，具有分離好、無峰重疊、信噪比高等特點(diǎn)。

[1] GB 14554-93, 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] Kesselmeier J, Hubert A. Exchange of reduced volatile sulfur compounds between leaf litter and the atmosphere[J]. Atmospheric Environment, 2002(36): 4679-4686.

[3] Muezzinoglu A. A study of volatile organic sulfur emissions causing urban odors[J]. Chemosphere, 2003(51): 245-252.

[4] Jaakkola J K. Archor of environmental headache. USA, 1999: 54254-54263.

[5] 盛彥清. 廣州市典型污染河道與城市污水處理廠中惡臭有機(jī)硫化物的初步研究[D]. 廣州: 中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所, 2007.

[6] 屠艷萍, 滕騰, 王如明, 等. 城市污水處理廠惡臭濃度分布規(guī)律及其防治措施[J]. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報, 2010, 20(5): 36-39.

[7] 王建明, 袁武建, 陳剛, 等. 污水處理廠惡臭污染物控制技術(shù)的研究[J]. 安全與環(huán)境工程, 2005, 12(3): 33-34, 38.

[8] 呂永, 鄭曼英, 葉曉玫. 生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站惡臭污染指標(biāo)初探[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2008, 14(4): 49-53.

福建省環(huán)保廳科技計劃項目（編號：2013R003）。