恶臭监测测定评价方法的比较与研究进展

张鑫

（山西省环境监测中心站，太原 030027）

恶臭是指大气、水体及废弃物等物质中能引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质，作用于人的嗅觉器官而被感知，现已成为世界七大环境公害之一。恶臭是由数十种甚至上百种成分形成的混合气体[1]，主要来自于工业污染源，包括石油化工、塑料橡胶、医药农药、造纸化肥、炼油炼焦等。

近年来，我国非常重视对恶臭的监测与防治，《国民经济和社会发展十二五规划纲要》中明确提出要加强对恶臭污染物的治理，《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）也是为贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，控制恶臭污染物对大气的污染，保护和改善环境而制定的。相关环境标准还有《空气质量 恶臭的测定三点比较式臭袋法》（GB/T 14675-93）及《恶臭污染环境监测技术规范》（HJ 905-2017）。另外还有一些省市发布了相关的地方标准，如天津市的《恶臭污染物排放标准》（DB 12-059-95）、上海市的《恶臭（异味）污染物排放标准》（DB 31/1025-2016）和河北省的《生活垃圾填埋场恶臭污染物排放标准》（DB 13/2697-2018）等。国内涉及恶臭标准的还有《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889-2008）、《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB 18483-2001）、《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）等。

恶臭对人体的毒害作用，主要表现在妨碍正常呼吸功能、消化系统和内分泌系统等方面。其中恶臭中的氨和醛类对眼睛有较强的刺激，长期影响甚至会使嗅觉脱失，最后导致大脑皮层兴奋与抑制的调节功能失调[2、3]。

1 恶臭的测定评价方法

恶臭污染物化学性质多变，物质组分相互之间可能存在叠加和消减作用。对于臭气成分比较复杂的恶臭源，要将物质种类与浓度综合分析，共同作为评价恶臭污染物质的依据。目前的测定评价方法主要分为两大类，一类是利用嗅觉，主要有臭气强度法和臭气浓度法，还有一类是仪器分析法。

1.1 嗅觉测定法

我国从20世纪80年代中后期就开始了对恶臭污染嗅觉测定技术的研究工作，主要借鉴日本的技术和方法。嗅觉测定法是依据人的嗅觉对恶臭气味的敏感性而建立，即通过人的嗅觉器官作为探测器对恶臭气体进行综合测定和评价。

该法适用范围宽，单一或多组分均可给出总强度，不需要复杂操作，是一种可直接给出恶臭污染对于环境影响的测定方法。

1.1.1 臭气强度法

该法是根据恶臭气味的强弱，把污染分成不同的等级，然后由嗅辨员用嗅觉感觉到的臭气强度与强度分级表比较而得出结果。嗅辨员类似于香精、烟草、酒类鉴定技术中的鉴定师。美国采用的是8级分级制，而我国同日本均采用的是6级分级制（见下表）。该方法具有简单直观和可靠实用的优点，但反映的污染程度是一个较粗略的范围。由于每个人的嗅觉存在很大差异，并受到经历、主观意识、环境本底、身体状况和喜好等因素的影响，结果误差会较大，缺乏客观性。

恶臭强度分级表

1.1.2 臭气浓度法

臭气浓度是指臭气用无臭空气稀释到刚好无臭时的稀释倍数。目前我国与日本、韩国等均采用三点比较式臭袋法。该法至少需要6名嗅辨员、1名配气员和1名判定师。原理是样品采集后，判定师和配气员对样品臭气浓度做一个大致判断，然后将样品按一定比例稀释。配气员将三只无臭袋中的二只充入无臭空气，另一只则按一定稀释比例充入无臭空气和被测恶臭气体。样品供6人一组的嗅辨员进行嗅辨。嗅辨员需要比较后选出有臭气的袋子。全员正确识别样品袋后，再逐级提高稀释倍数进行嗅辨。直到有五名嗅辨员回答错误时实验全部终止。最后判定师将嗅觉阈值进行统计，计算得到样品的臭气浓度。

该法的优点是操作简单便捷、实用性强，样品不存在交叉污染，测量的重复性和再现性较好，嗅辨员个体之间的误差小。缺点也较明显：1）一次性嗅辨袋使用量大，取样后需要较多人员，并且要求建立相应的嗅辨实验室，导致分析成本较高；2）分析结果手工记录和运算，极易出现人为误差；3）采样和样品稀释配气依靠手工操作，步骤繁琐、效率低下，存在较大的偶然性和不确定性；4）功能性较差，不适合低浓度和有毒物质；5）很难对恶臭气体的组分做量化分析；6）应用于大量样品点的测定较困难，测试的精度还有待提高。

1.2 仪器测定法

通常，有臭味气体包含的几百种化合物中只有几种是有臭味的，而主要的臭味物质的浓度和嗅阈值极低（低至μg /L级）[4]，因此需要灵敏的分析测定方法。仪器分析法是定性和定量测定恶臭气体的单一组分（主要包括有机酸、胺类、醛、酮、酯、硫化氢等），或对复杂的臭气混合物通过测定一种或几种代表性强的物质浓度来评价恶臭强度的分析方法。

常用的仪器主要有气相色谱仪（GC）、气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）、高效液相色谱仪（HPLC）、离子色谱、分光光度计（紫外-可见分光光度计）等。李利荣等[5]在《恶臭成分的仪器分析方法研究进展》中比较了测定恶臭物质仪器分析方法的优缺点。由于恶臭成分大都是有机成分，所以GC和GC/MS在复杂臭气物质的定性定量分析中发挥了优势。

仪器测定法优点是客观、精度高、数据客观、可定性定量气体组分，连续测定，并能实现自动检测，作为制定法律的依据，追踪污染源。但同时也存在以下问题：1）定性定量困难。恶臭物质成分复杂，许多臭气物质的浓度很低，无法得到这些气体标准样品；2）操作程序较繁琐，分析时间长且成本高[6]；3）从所鉴别的化学浓度中无法给出可被人感知的臭味强度，也不能可靠地阐明该结果与恶臭之间的关系。

2 研究进展

2.1 电子鼻

电子鼻是20世纪90年代发展起来的一种技术，其模拟人类嗅觉系统的作用机制，由对应于不同臭味分级的传感器矩阵组成，结合嗅觉测定方法和感觉分析技术，从而根据气味来分析和识别物质的类别和成分。电子鼻技术最早应用于食品工业，用于鉴别食品的质量。近年来在酒类、烟草、茶叶、室内空气、恶臭污染等方面也得到了广泛应用。

电子鼻既具有快速明确的优点，又避免了现在化学方法无法检测到混合臭味物质协同效应的难题，而且不需要将臭味物质从吸附物中分离。除了费用低、速度快、污染少、更稳定、重现性高外，还能分析低浓度，甚至是对人体健康有毒有害的臭气，一旦被记忆，还能预测未知样品的臭气浓度等级。随着传感器的发展[7]和成本的降低，电子鼻会逐渐成为接触式传感器技术的一个主要发展方向。电子鼻按功能模块区分如下图。

电子鼻功能模块区分图

2.2 便携式GC-MS

王效国等[8]对便携式和传统实验室的GC-MS研究发现，这两种方法所得的结果并无显著差异，均操作简便、分析快速、灵敏度高，能够满足室内空气监测的要求。适用于定量分析大气中挥发性有机污染物的应急监测[9]。

便携式GC-MS具有分析范围广、分析速度快、定性准确、灵敏度高、使用携带方便等优点，已成为环境现场监测必不可少的监测仪器。

2.3 便携式恶臭测定仪

便携式恶臭测定仪可在现场直接得出数据，操作简便，正被越来越多的国家和地区采用。如美国的The Nasal Ranger＠Field测量仪。使用此仪器和国标测定方法同时对制药厂、皮革厂等企业的厂界环境空气无组织排放臭气浓度进行测定[10]，结果表明二者的测量值基本在同一范围内，具有一定的可比性。

作为简易测定法，其精度已足够，不会像人的嗅觉对气味会适应或习惯，可以现场实时地测定出气味的变化，便捷简单，且需要的操作人员少，成本较低。

恶臭气体具有挥发快、易扩散、成分复杂等特点，利用单一的仪器已不能很好地检测出恶臭物质。嗅觉与分析仪器结合使用是嗅觉法发展的一个主要趋势，特别是恶臭气体中的高挥发性物质，化学分析法色质联机与嗅觉测定法相结合（即GC-MS/O）是一个较好的方法。另外，色谱质谱与电子鼻联用也是今后的研究方向。