惡臭污染評定特征及分析方法簡述

張園

（天津市環境監測中心 天津 300191）

惡臭污染評定特征及分析方法簡述

張園

（天津市環境監測中心 天津 300191）

結合惡臭污染物質的特點，分析比較了目前國內外常用的幾種惡臭污染評定特征以及測定惡臭物質的不同方法。選擇適當的評定特征以及分析方法，是保障惡臭監測工作準確性的首要條件，也為惡臭污染的治理工作提供數據支持。

惡臭監測；評定特征；三點比較式臭袋法；動態測試法

惡臭是某種物質通過空氣介質作用于人的嗅覺，通過感知思維分析判斷的各種異味的總稱。由于惡臭對人類的呼吸系統、神經系統和消化系統的嚴重危害，已經成為繼大氣、水質、土壤、噪聲、振動以及地面下沉之后的第七大公害。隨著我國工業化進程的大幅加快，以及人們對周圍環境保護意識的提高，使得惡臭污染投訴事件逐年遞增，已經成為僅次于噪聲投訴的第二大環境投訴內容。

由于惡臭本身是以人的嗅覺感知作為判斷標準，且具有非單一性，受惡臭物質本身的性質以及外界環境條件影響較大等特點，而且多數惡臭物質的嗅閾值較低，這就使得如何選擇惡臭污染評定特征以及分析測試方法的選用成為保障惡臭監測工作準確性的首要條件。

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，如以空氣作為傳播介質，通過呼吸系統對人體產生影響等。同大氣污染特點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，而不能用數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在以下方面：

1.1 成分復雜性

生成惡臭的物質來源往往很多，并不是由單一物質產生，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，即使用色譜色質聯用技術對其各個成分進行定性和定量，也不能完全代表人類嗅覺對該種惡臭物質的感受情況。

1.2 多種成分相互作用

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

1.3 惡臭物質濃度的影響

惡臭物質的濃度受人的主觀感受程度影響，并不是惡臭物質濃度越高，人的感覺越強烈，二者并不存在線性關系。有些惡臭物質（如吲哚）在高濃度時有令人反感的氣味，而在合適的低濃度時卻產生某種令人愉悅的香味。因此，對惡臭污染物質進行評價時，不能只參考物質種類，要將物質種類與其濃度結合起來，共同作為評價惡臭污染物質的依據

1.4 環境條件的影響

惡臭污染具有很強的時間性和空間性，而且與氣象條件密切相關，主要受風力因素影響，因此，惡臭采集工作進行前，需要對周圍氣象、建筑等環境條件作整體分析，以確定正對的監測點位。

2 惡臭污染評定特征

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別閾值，在日常監測工作中，通常使用的是感覺閾值。嗅覺閾值的標準為在特定的化學濃度下，50%的人能夠察覺氣味，另外50%不能察覺氣味。它可以從化學分析結果（化學濃度）和嗅覺儀測定結果（臭氣濃度）計算出來。

2.2 臭氣強度

臭氣強度是人們對臭氣嗅覺感受程度的一種描述，一般分為幾個級別。用惡臭強度評價惡臭污染程度，是一種簡便的感官測量方式，特別適用于突發性惡臭環境污染事故的應急監測。世界各國對惡臭強度的分級數量也有不同，例如美國采用8級分類，歐洲等國家采用7級分類，而日本和我國采用6級分級制，見表1。

表1 我國惡臭強度分類法[2]

2.3 臭氣味質

臭氣味質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別出來，這種描述并不具有直觀性和統一性。例如硫化氫在20μg/L以上時能感覺到臭雞蛋氣味；氨氣可以通過與其它的一些已知氣體比較或者使用一些描述性詞語而區別出來。

2.4 臭香值

臭香值也稱愉快或不愉快度，是人們對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，由嗅辨員根據其經驗和對惡臭的記憶作為參考尺度來確定。

3 惡臭物質測定方法

3.1 儀器測定法

惡臭的儀器分析法是利用科學儀器檢測惡臭的組成成分和濃度等因素的分析方法[2]。由于惡臭物質的非單一性，因此必須借助各種化學分析儀器，目前常用的有：紫外-可見分光或光度計、氣相或高效液相色譜儀以及氣相色譜-質譜聯用儀等。在我國目前已經頒布的國家或行業標準中，需要相關儀器分析測定的有8種惡臭受控物質，見表2。使用儀器分析惡臭，分析費用較高，分析周期較長，其分析結果無法與相關的環境管理標準直接掛鉤[3]。

表2 八種惡臭物質標準儀器分析法[2]

3.2 感官測定法

感官測定法也可以成為嗅覺測試法，因為惡臭物質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，產生不愉快的情緒，甚至出現惡心、嘔吐和呼吸障礙等情況，嚴重影響人類的正常生活。嗅覺測試法由于其具有不受惡臭污染物多組分特征和濃度影響，且能夠較為準確的反映出人類對于該種惡臭污染物感受的優點，長期以來作為大部分國家和地區監測惡臭物質的首要方法。

嗅覺測試法根據對臭氣稀釋方法的不同，分為靜態測試法（三點比較式臭袋法）和動態測試法。二者不同在于前者采用人工進行臭氣樣品稀釋，而后者采用的是嗅覺儀的氣體自動稀釋系統進行連續稀釋。

3.2.1 靜態測試法（三點比較式臭袋法）

《空氣質量 惡臭的測定 三點比較式臭袋法》（GB/T 14675-93）是我國目前唯一的惡臭嗅覺測定標準，在日常的惡臭監測工作中應用較為廣泛，它是在日本的六級臭氣強度基礎上結合我國情況改進而來的，方法中規定“該標準適用于通過不同形式排放的各類惡臭氣體樣品和環境空氣樣品臭氣濃度的測定”。

三點比較式臭袋法測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惡臭氣體樣品供嗅辨員嗅辨，當嗅辨員正確識別有臭氣袋后，再逐級進行稀釋、嗅辨，直至稀釋樣品的臭氣濃度低于嗅辨員的嗅覺閾值時停止實驗。

3.2.2 動態測試法

隨著動態嗅覺儀的研發與不斷改進，它測定惡臭污染物的靈敏度、準確度和精密度也不斷提高，這就大大促進了對于惡臭污染物動態測試法的發展，使得越來越多的國家和地區采用此方法作為惡臭監測的標準方法之一。在日本，經過三十年的實際使用，專業人員已經意識到現代的動態嗅覺儀可以進一步改善測試結果，其結果標準方差甚至優于三點比較式臭袋法的結果標準方差。

嗅覺計是利用人的鼻子測定臭氣濃度的氣體動態稀釋儀器，自1886年發明了首臺動態嗅覺測定儀，至今已有百余年的歷史。目前，最成熟的動態嗅覺標準為《空氣質量—動態嗅覺計測定臭氣濃度》（EN13725：2003），是歐洲研究人員經10年研究于2003年4月制定頒布，該標準規定動態嗅覺計為惡臭樣品測定儀器。澳大利亞、新西蘭、美國、德國等國執行的標準，與歐洲標準基本一致。

動態嗅覺測量儀具備進行自動校準功能，以保證氣體稀釋可實現精確性、可重復性，具備自動清洗系統，可在分析過程中消除交叉污染。稀釋倍數在2-128000倍之間，測試過程與三點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字式精確運動的針管來調節，已稀釋的臭氣被釋放到嗅辨杯中，由6名嗅辨員對杯子中的氣體進行嗅辨實驗，鑒別哪只杯子中有味，并將其判定結果記錄下來。然后經過數理統計的方法，計算氣體的臭氣濃度。

3.2.3 ICH等級評估方法

該方法起源于澳大利亞，目前正在逐步開發應用中，主要用途為追溯排放源。ICH其中的I為氣味強度（Intensity）、C為氣味特征（Character）、H為氣味厭惡度(Hedonic tone)，氣味強度指標沿用德國標準體系，采用7級分類法，氣味厭惡度采用9級分類，氣味特征分為8大類，每大類下又分為7-8種小類，總計60小類，具體指標情況見表3。

表3 ICH法氣味強度、氣味特性、氣味厭惡度等級法

實驗具體過程包括強度實驗、厭惡度實驗以及氣味特征實驗三部分。首先進行強度實驗，實驗室內部選擇6名嗅辨員對未經稀釋的氣體樣品直接進行嗅覺實驗，得出等級數值，取其算術平均值作為監測結果。然后進行厭惡度實驗，6名嗅辨員對未經稀釋的氣體樣品直接進行嗅覺實驗，得出等級數值，取其算術平均值作為監測結果。最后進行氣味特征實驗，6名嗅辨員對未經稀釋的源樣品氣進行嗅覺實驗，記錄其氣味特征，然后進行特征相似性判別實驗，每組樣品2個，一個為稀釋樣品，一個為純凈空氣，篩選哪個與源樣品氣味特征相似，并作記錄，同樣的實驗重復3次，共得出18個監測結果，進行統計。

統計結果中，11個以上結果為樣品不相似，可終止實驗，得出樣品不相似的結果；如11個以上結果為判斷不清，繼續實驗，重復實驗5次，共得出18個監測結果，進行統計，18個以上結果為樣品不相似，可得出樣品不相似的結果。該方法通過環境樣品與源樣品相似性分析，實現排查惡臭污染源的目的。

3.2.4 電子鼻技術

電子鼻是由多個不同選擇性的氣敏傳感器和適當的模式識別方法組成的具有識別單一和復雜氣味能力的裝置。1961年，Moncrieff制成機械式的氣味檢測裝置，這是首臺實際意義上的電子鼻，至今國內外對電子鼻的研究正在逐步深入。

電子鼻基本結構包括下面3個部分：氣體傳感器陣列、信號預處理單元、模式識別單元。電子鼻典型的工作方式為：利用內置真空泵采集氣體樣品，與氣體傳感器陣列接觸，使氣體物質與傳感器活性表面材料發生瞬間反應，響應信號被記錄并傳送至信號預處理單元，進行分析，結合模式識別單元儲存的大量物質特性信息和專業的識別技術，進行比較鑒別，以確定氣味物質類型或氣味類型。

目前，國內外在酒類、飲料、乳制品、水果、肉類、糧食、茶葉、卷煙等方面都有應用電子鼻技術的成功范例，代表性電子鼻產品有法國Alpha-MOS的FOX、美國Cyranosciences公司的Cyranose等。電子鼻技術的局限性在于傳感器具有選擇性和限制性、監測環境的溫度、濕度對結果影響比較大。

4 結語

結合惡臭污染物質的特點，分析比較了目前國內外常用的幾種惡臭污染評定特征以及測定惡臭物質的不同方法。在惡臭監測過程中選擇適宜的惡臭污染評定特征以及分析方法是保障惡臭監測工作準確性的首要條件，也為惡臭污染的治理工作提供數據支持。

[1].張繼光.惡臭評估體系新技術研究[D].中國石油大學.2009.

[2].天津市環境監測中心.惡臭監測技術[M].北京:中國環境出版社，2013.