羌 寧，陳淑敏，王 亙，史天哲

(1.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092； 2.天津市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院 國(guó)家環(huán)境保護(hù)惡臭污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300191)

前 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，惡臭作為環(huán)境公害之一已越來(lái)越受到關(guān)注。污水處理廠、污水泵站、垃圾處理、處置等市政設(shè)施和醫(yī)藥化工、食品、畜禽養(yǎng)殖等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程造成的惡臭公害已成為民眾投訴、造成糾紛的焦點(diǎn)之一，同時(shí)惡臭源還造成了周圍土地使用價(jià)值的下降，惡臭源的控制已成為目前一些地區(qū)亟待解決的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和民生問(wèn)題。目前我國(guó)對(duì)惡臭的控制措施主要還局限于以末端治理為主，存在控制效果不盡如人意，或排氣的惡臭控制效果尚可，但持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行代價(jià)高昂等問(wèn)題，許多地區(qū)還存在所謂“達(dá)標(biāo)擾民”的情況。本文以控制惡臭的環(huán)境影響、減少惡臭投訴為目標(biāo)，基于惡臭源特性及其對(duì)周邊環(huán)境形成影響的相關(guān)因素的梳理分析，探討技術(shù)和管理并重的系統(tǒng)化、全過(guò)程惡臭公害控制的對(duì)策途徑。

1 惡臭特征評(píng)價(jià)體系

惡臭是指一切刺激嗅覺(jué)器官引起人們不愉快感覺(jué)及損害生活環(huán)境的異味氣體。當(dāng)空氣中惡臭物質(zhì)濃度超過(guò)嗅閾值后，人體嗅覺(jué)感官就能感受惡臭氣味。惡臭的閾值濃度有檢知閾值濃度和確認(rèn)閾值濃度兩種。檢知閾值是指人嗅覺(jué)剛開(kāi)始感覺(jué)到有某種惡臭存在時(shí)的惡臭物質(zhì)濃度，確認(rèn)閾值是指人能確認(rèn)惡臭種類或惡臭特征的最小惡臭物質(zhì)的濃度。檢知閾值小于確認(rèn)閾值。

理論上，對(duì)惡臭最直觀的評(píng)價(jià)可通過(guò)分析測(cè)試得到所有惡臭物質(zhì)的成分和對(duì)應(yīng)的濃度，再根據(jù)惡臭成分濃度與嗅覺(jué)的響應(yīng)關(guān)系來(lái)表征惡臭的特征?，F(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)已能識(shí)別出許多惡臭物質(zhì)成分并在惡臭溯源工作中發(fā)揮了一定的作用[1～6]，同時(shí)許多研究工作也報(bào)道了部分惡臭成分的濃度與惡臭感官響應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)果[7～10]，但由于致臭物質(zhì)種類繁多，且大多數(shù)的惡臭氣體往往是多種成分的混合物[11～16]，部分惡臭成分甚至還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及相關(guān)譜圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)許多致臭物質(zhì)的嗅閾值遠(yuǎn)低于現(xiàn)有分析方法的檢測(cè)下限，所以目前還沒(méi)有一種測(cè)試方法能對(duì)所有的惡臭源提供全成分譜的定性、定量分析[17]。此外，從嗅覺(jué)感官評(píng)價(jià)分析來(lái)看，人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的敏感性也存在差異，惡臭成分對(duì)嗅覺(jué)器官刺激還可能存在協(xié)同或拮抗效應(yīng)，因此，即使獲得了惡臭全成分譜數(shù)據(jù)，也無(wú)法直接反映惡臭混合氣體對(duì)人體感受的綜合影響情況，即絕大多數(shù)情況下還難以通過(guò)惡臭源的惡臭成分分析來(lái)實(shí)現(xiàn)惡臭感官響應(yīng)的定量表征[18]?；跍p少惡臭投訴率的目的，目前階段，感官嗅覺(jué)測(cè)定法仍然是最符合實(shí)際人體感受的惡臭特征評(píng)價(jià)方法，即通過(guò)人的嗅覺(jué)器官對(duì)惡臭氣體的反應(yīng)來(lái)進(jìn)行惡臭特征的評(píng)價(jià)。

需要注意的是，環(huán)境惡臭特征和惡臭源排放特征的評(píng)價(jià)關(guān)注點(diǎn)是有所區(qū)別的。

1.1 環(huán)境惡臭特征評(píng)價(jià)體系

環(huán)境惡臭的評(píng)價(jià)主要關(guān)注受體的感受，其常用的惡臭特征感官評(píng)價(jià)參數(shù)有惡臭強(qiáng)度，惡臭濃度，頻率，持續(xù)時(shí)間，刺激性等[19]。

惡臭強(qiáng)度是指惡臭氣體在未經(jīng)稀釋的情況下，對(duì)人體嗅覺(jué)器官的刺激程度。六級(jí)臭氣強(qiáng)度法參照調(diào)香師的嗅覺(jué)感知，從0～5用六級(jí)臭氣強(qiáng)度法表示。具體見(jiàn)表1，其中許多國(guó)家和地區(qū)將2.5～3.5設(shè)為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值[20]。

惡臭濃度是指用無(wú)臭空氣對(duì)臭氣樣品連續(xù)稀釋至嗅閾值時(shí)的稀釋倍數(shù)，大體上與惡臭成分的質(zhì)量濃度同步。惡臭濃度可為惡臭評(píng)估提供相對(duì)直接可比的定量數(shù)據(jù)[21]。對(duì)于惡臭濃度的測(cè)定，我國(guó)目

表1 惡臭強(qiáng)度分級(jí)Tab.1 Odor intensity classification

前采用的是屬于靜態(tài)配氣法的三點(diǎn)比較式臭袋法，歐美等國(guó)采用動(dòng)態(tài)稀釋嗅辨法[22]。

需要注意的是，盡管人體對(duì)惡臭氣體影響的感受是通過(guò)惡臭強(qiáng)度來(lái)表示的，但如表1所示，惡臭強(qiáng)度只是一種半定量的表示方法，當(dāng)惡臭物質(zhì)濃度高到超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，惡臭強(qiáng)度都只能用5級(jí)強(qiáng)度來(lái)表示。而惡臭濃度可通過(guò)不斷增加稀釋倍數(shù)更加科學(xué)精確地對(duì)應(yīng)于可以被嗅覺(jué)器官感覺(jué)的惡臭物質(zhì)的質(zhì)量濃度。圖1所示為惡臭物質(zhì)的惡臭強(qiáng)度與惡臭濃度之間的關(guān)系情況。由于惡臭強(qiáng)度與惡臭濃度并非全程都是對(duì)數(shù)線性關(guān)系，這給惡臭控制效果的客觀評(píng)價(jià)帶來(lái)困難[23]。

圖1 惡臭物質(zhì)的惡臭強(qiáng)度與惡臭物質(zhì)濃度之間關(guān)系示意Fig.1 Relationship between odor intensity and odor substance concentration

在一定的范圍內(nèi)，惡臭強(qiáng)度和惡臭物質(zhì)濃度之間的關(guān)系可用Stevens定律即指數(shù)定律來(lái)表示。

I= k(C)n

(1)

或 logI= logk + nlog(C)

(2)

式中I表示惡臭強(qiáng)度，C表示惡臭質(zhì)量濃度，k為常數(shù)，n為與惡臭成份有關(guān)的指數(shù)，通常為0.2～0.8。從關(guān)系式中可以看出，如果某一惡臭物質(zhì)的n值為0.2的話，那么在其濃度降低10倍的情況下，其臭氣強(qiáng)度僅降低1.6倍。而對(duì)于n值為0.8的惡臭組分，在其濃度降低10倍的情況下，其臭氣強(qiáng)度降低6.3倍。對(duì)于以減低惡臭強(qiáng)度為目標(biāo)的惡臭污染控制(稀釋或凈化)而言，牢記住惡臭強(qiáng)度與惡臭物質(zhì)濃度之間的這種指數(shù)關(guān)系對(duì)于惡臭濃度測(cè)試過(guò)程稀釋比的選擇或治理設(shè)施控制效率的設(shè)定是非常重要的。

頻率是指某個(gè)時(shí)段內(nèi)惡臭受體暴露在惡臭大氣環(huán)境下的次數(shù)，與受體和污染源的相對(duì)地理位置、風(fēng)向等有關(guān)[24]。持續(xù)時(shí)間是指受體暴露在惡臭大氣環(huán)境下的時(shí)間長(zhǎng)度。通常，惡臭污染的頻率越高，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其造成的公害越嚴(yán)重，往往投訴率也越高。

刺激性是定義氣味是愉快或不愉快的參數(shù)，是衡量惡臭可接受性的參數(shù)之一[25]。

惡臭強(qiáng)度，出現(xiàn)的時(shí)間長(zhǎng)度、頻率及刺激性是與惡臭投訴相關(guān)的主要特征參數(shù)。由于環(huán)境惡臭的強(qiáng)度通常相對(duì)較低，因此也可利用惡臭強(qiáng)度與惡臭濃度間的對(duì)數(shù)線性關(guān)系，采用定量相對(duì)精細(xì)化的惡臭濃度來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

1.2 惡臭源特征評(píng)價(jià)參數(shù)

惡臭源的特征可以用惡臭強(qiáng)度，惡臭濃度，頻率，持續(xù)時(shí)間，刺激性等來(lái)表征，但由于惡臭源的起始濃度通常較高，因此大多數(shù)情況惡臭濃度較惡臭強(qiáng)度能更好的表征惡臭源狀況。由于惡臭源與受體間還存在大氣中的擴(kuò)散遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此對(duì)于惡臭源的特征更應(yīng)關(guān)注的是排放時(shí)間，頻率，排氣惡臭濃度和排放風(fēng)量，后兩者可更確切地綜合為惡臭排放速率OER(Odor Emission Rate)[26]。對(duì)于有組織排放的點(diǎn)源，惡臭排放速率可按常規(guī)的污染源源強(qiáng)的確定方式，即通過(guò)測(cè)定惡臭濃度和排氣風(fēng)量來(lái)確定，對(duì)于面源排放速率的測(cè)定和估算已有不少研究報(bào)道[27～34]，但總體還需要進(jìn)一步規(guī)范化。

惡臭排放速率亦可稱為惡臭源的排放強(qiáng)度，可用式(3)來(lái)表示。

OER=Q×C

(3)

式中，OER為惡臭排放強(qiáng)度；Q為單位時(shí)間內(nèi)污染源排放氣量，m3/h，C為惡臭濃度。

惡臭源排放強(qiáng)度與可能造成的環(huán)境惡臭污染狀況間的大致經(jīng)驗(yàn)關(guān)系如表2所示。確切的惡臭排放強(qiáng)度對(duì)周邊環(huán)境的影響范圍取決于所在地的氣象條件和地理、地形，可通過(guò)相關(guān)模型進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。

表2 惡臭排放強(qiáng)度與惡臭污染公害的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系[35]Tab.2 Empirical relationship between the odor emission intensity and the range of odor nuisance

對(duì)于惡臭源而言，其排放特征應(yīng)關(guān)注的是惡臭排放強(qiáng)度、排放頻率，持續(xù)時(shí)間和排放高度，排氣溫度和排放風(fēng)速等。此外，從污染治理的角度，如果惡臭源的惡臭物質(zhì)濃度可以定性定量的話，惡臭物質(zhì)濃度也是重要的排放特征參數(shù)。

2 惡臭物質(zhì)及其來(lái)源特征

2.1 主要惡臭污染物及特性

惡臭物質(zhì)種類很多，迄今單憑人的嗅覺(jué)能夠嗅到的就有400多種，對(duì)人體危害較大的也有幾十種。常見(jiàn)的有硫醇類：乙硫醇、二甲基硫醇等；硫醚類：二甲基硫、二乙基硫、二苯基硫等；硫化物：硫化氫、硫化銨等；醛類：甲醛、乙醛、丙醛等；吲哚類：β-甲基吲哚等；脂肪酸類：丙酸、丁酸(酪酸)、癸酸(羊脂酸)等；酮類；丁酸酰胺等；胺類：甲胺、乙胺、二乙胺等；酚類：酚、硫代酚等。

從以上所舉的例子可以看出，具有惡臭的物質(zhì)在其分子結(jié)構(gòu)上都具有形成惡臭的原子團(tuán)，也稱為“發(fā)臭團(tuán)”。含有發(fā)臭基團(tuán)的氣味分子與嗅覺(jué)細(xì)胞相作用，經(jīng)過(guò)嗅覺(jué)神經(jīng)向腦部神經(jīng)傳遞信息，就形成了對(duì)氣味的感知?！鞍l(fā)臭團(tuán)”包括硫(=S)、巰基(-SH)、硫氰基(-SCN)、羥基(-OH)、醛基(-CHO)、羰基(-CO)和羧基(-COOH)。這些惡臭物質(zhì)散發(fā)出來(lái)的臭氣性質(zhì)各異，有的似魚腥味，如胺類；有的似腐爛的卷心菜味，如硫醇類；有的如臭雞蛋味，如硫化氫；有的類似汗臭，如丁酸；有的具有刺激臭味，如氨和醛類；有的發(fā)生膻臭，如羊脂酸(癸酸)等等。表3列出了一些常見(jiàn)的惡臭化合物及其性質(zhì)。

惡臭物質(zhì)的種類很多，通常地，按化學(xué)組成來(lái)看惡臭氣體大致有以下五類：

①含硫的化合物，如硫化氫，硫醇類，硫醚類等；

②含氨化合物，如氨，胺類，酰胺，吲哚類等；

③鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴等；

④烴類，如烷烴，烯烴，炔烴，芳香烴等；

⑤含氧有機(jī)物，如醇，酚，醛，酮，有機(jī)酸等。

表3 一些惡臭化合物的性質(zhì)概要Tab.3 Properties of some odorous compounds

2.2 惡臭來(lái)源及特征

惡臭物質(zhì)按其發(fā)生特性主要有二大來(lái)源，其一：天然動(dòng)、植物的自然腐敗分解或生產(chǎn)加工過(guò)程中，蛋白、脂肪、碳水化合物的好氧、厭氧過(guò)程。如養(yǎng)殖場(chǎng)；肉、魚類加工廠；生活(或工業(yè))污水收集、輸送和處理設(shè)施(污水泵站、污水處理廠)；生活垃圾(或工業(yè)垃圾、醫(yī)用垃圾、人畜尸體等)存放和處置設(shè)施(垃圾中轉(zhuǎn)站、垃圾填埋場(chǎng)、垃圾焚燒廠、尸體火化場(chǎng))；造紙、制革和藥材加工廠等。其二：具有氣味的有機(jī)化合物的生產(chǎn)、合成和使用過(guò)程。如石油化工、日用化工、醫(yī)藥等化學(xué)原料及化工產(chǎn)品生產(chǎn)和使用行業(yè)等。

污水處理廠、垃圾中轉(zhuǎn)、填埋場(chǎng)等市政設(shè)施，化工、制藥、食品加工、飼料加工、涂裝作業(yè)等工業(yè)過(guò)程及畜禽養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)過(guò)程是主要的惡臭來(lái)源。

污水處理廠的惡臭氣體主要來(lái)源于污水進(jìn)水格柵，調(diào)節(jié)池及污泥處理處置部分，厭氧微生物利用有機(jī)物進(jìn)行分解和合成，產(chǎn)生大量的惡臭氣體[36～38]，污水在城市下水道中的長(zhǎng)距離輸送也容易形成厭氧環(huán)境而引發(fā)惡臭事件[39]。城市垃圾在轉(zhuǎn)運(yùn)、焚燒處理及填埋處理過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、堆放和填埋過(guò)程中容易厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生許多類型的惡臭氣體[40-41]。

惡臭的工業(yè)源包括煉油廠，化工廠，制藥廠、造紙廠和香精香料廠等[42]，許多工業(yè)園區(qū)的特征惡臭物質(zhì)往往會(huì)對(duì)人體感官造成非常強(qiáng)烈的刺激，甚至還具有毒性[43]。工業(yè)發(fā)酵等生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放的惡臭物質(zhì)具有嗅閾值較低或排放量大的特點(diǎn)。食品加工業(yè)也是惡臭的主要源之一，食品加工廠的氣味通常來(lái)自于食品加工、產(chǎn)品儲(chǔ)存等過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，食品在烹飪、加熱、干燥或熏制食物等熱處理步驟中的生物或化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成揮發(fā)性有機(jī)物[44]。畜禽養(yǎng)殖行業(yè)因動(dòng)物排泄物和飼料等因素，也是重要的惡臭發(fā)生源[45-46]。各主要惡臭污染源的類型及特性如表4所示。

表4 惡臭污染源分類特性Tab.4 Odor pollution source classification characteristics

3 惡臭公害的相關(guān)影響因素

惡臭公害發(fā)生過(guò)程一般包括惡臭的產(chǎn)生與排放、大氣擴(kuò)散、感覺(jué)——意識(shí)三個(gè)階段。其中，惡臭產(chǎn)生與排放的主要影響因素包括惡臭源發(fā)生的機(jī)制、產(chǎn)生的形態(tài)(污染源環(huán)境條件、排氣特性)等，面源和體源惡臭源的排放速率還與氣象條件有關(guān)；擴(kuò)散階段則取決于當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的氣象條件、地理位置、地形條件等；在感覺(jué)——意識(shí)階段，主要影響因素包括人的身體狀況、心理狀態(tài)、對(duì)惡臭的關(guān)心程度、環(huán)境意識(shí)等。

3.1 惡臭源的發(fā)生與排放速率

惡臭源排放的特征體現(xiàn)在排放強(qiáng)度(對(duì)應(yīng)于排放速率而非僅僅是濃度)、持續(xù)時(shí)間、頻率、排放氣體氣味的刺激性程度等。除氣味的刺激程度外，其它的排放特征與惡臭的產(chǎn)生機(jī)制、環(huán)境條件及污染源的逸散途徑和有組織的氣體收集方式等密切相關(guān)。

如前所述，許多情景的惡臭主要來(lái)自厭氧過(guò)程和惡臭物質(zhì)在生產(chǎn)加工過(guò)程中的暴露逸散，因此其排放量除與惡臭逸散有關(guān)的活動(dòng)量水平相關(guān)外(如垃圾填埋場(chǎng)規(guī)模越大，惡臭的產(chǎn)生散發(fā)量相對(duì)也越大)，還與影響惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生條件、逸散條件及收集條件等相關(guān)。影響惡臭的產(chǎn)生條件中，溫度是一個(gè)重要的因素，氣溫升高往往會(huì)造成源于微生物活動(dòng)的惡臭物質(zhì)產(chǎn)生量的增大，同時(shí)提高惡臭物質(zhì)的揮發(fā)性和減少液相中惡臭物質(zhì)的溶解度，從而造成惡臭發(fā)生排放速率增大。對(duì)于涉及惡臭污染的企業(yè)，若企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平高，原輔材料利用率高、機(jī)械設(shè)備密封良好，其惡臭污染物質(zhì)的發(fā)生量將相對(duì)較小。惡臭氣體收集系統(tǒng)也是影響惡臭源強(qiáng)的直接因素。收集是控制無(wú)組織排放的基本手段，氣體收集效率高，惡臭無(wú)組織排放量將減少，但僅依靠加大排風(fēng)量的方式提高集氣效率的話往往在污水、垃圾等表面造成惡臭物質(zhì)揮發(fā)量增大，很多情況下導(dǎo)致惡臭有組織排放源強(qiáng)不合理地增加。因此對(duì)于一些惡臭污染源，收集方式的合理改進(jìn)也是控制減少惡臭排放強(qiáng)度的關(guān)鍵因素之一。

3.2 氣象條件

氣象條件會(huì)從產(chǎn)生速率和散發(fā)速率兩方面影響惡臭污染源的源強(qiáng)，此外還會(huì)通過(guò)改變大氣擴(kuò)散稀釋能力影響惡臭公害的發(fā)生范圍和程度。

劉彥君[47]研究了惡臭釋放速率與氣象因素之間的相關(guān)關(guān)系，并通過(guò)非穩(wěn)態(tài)大氣擴(kuò)散數(shù)值模型模擬惡臭物質(zhì)的濃度分布。Devanathan等[48]通過(guò)模型模擬研究了造成面源惡臭影響最嚴(yán)重的氣象條件。筆者曾通過(guò)面源高斯擴(kuò)散模型分析了垃圾填埋場(chǎng)在不同氣象條件下的惡臭影響情況及影響范圍[49]。

從源強(qiáng)的角度分析，除3.1中分析的溫度影響外，對(duì)于填埋場(chǎng)等類的暴露面源，風(fēng)速還會(huì)影響暴露表面的惡臭物質(zhì)的散發(fā)率[50]。而氣象條件又直接影響大氣對(duì)惡臭物質(zhì)的擴(kuò)散稀釋能力，較大的風(fēng)速會(huì)增加惡臭污染物的擴(kuò)散范圍，但惡臭濃度較高的區(qū)域范圍會(huì)減少。惡臭公害的發(fā)生范圍和影響程度還受到大氣穩(wěn)定度的影響，穩(wěn)定的大氣條件往往造成惡臭氣體難以擴(kuò)散稀釋。總體而言，惡臭的影響范圍和程度隨著氣象穩(wěn)定度的增強(qiáng)而增大[48-49]。從某種意義上來(lái)說(shuō)，氣象條件對(duì)區(qū)域惡臭污染物的大氣承載容量起著決定性的作用，由于氣象條件是變化的，因此造成大氣承載容量的不同，最終表現(xiàn)為該區(qū)域出現(xiàn)惡臭公害的頻率、時(shí)長(zhǎng)和影響范圍隨氣象條件變化而不同。在制定具體的惡臭污染控制對(duì)策中必須考慮以上的因素。

3.3 源與受體的相對(duì)地理位置

惡臭污染源與受體敏感點(diǎn)的相對(duì)地理位置也是影響惡臭投訴率的重要因素。相對(duì)地理位置包括相對(duì)方位和距離。對(duì)于單個(gè)或數(shù)量較少的敏感點(diǎn)情景而言，如果惡臭源位于主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，敏感點(diǎn)受惡臭影響的頻率就較小。此外，源和受體的相對(duì)距離也是影響惡臭投訴率的最重要的因素之一，對(duì)于惡臭源周邊散布多個(gè)敏感點(diǎn)的情景就更是如此。

在氣味源和可能受影響的人群之間設(shè)置緩沖區(qū)可以幫助控制惡臭的擴(kuò)散。樹(shù)木、高圍欄或煙囪等結(jié)構(gòu)可以造成氣體湍流來(lái)稀釋惡臭氣體、降低氣味濃度[51]。Lin等[52]研究了可以改變風(fēng)向并降低風(fēng)速的防風(fēng)林對(duì)惡臭擴(kuò)散過(guò)程控制的作用。Tyndall等[53]研究了樹(shù)木和灌木對(duì)氣溶膠的物理攔截和捕獲作用。

惡臭管理控制的一條重要措施就是設(shè)置防護(hù)距離[53～57]。防護(hù)距離是描述氣味源對(duì)附近居民區(qū)影響的合適參數(shù)，旨在確定出氣味可能引起公害的區(qū)域，科學(xué)合理地確定防護(hù)距離以有效降低惡臭源對(duì)居民生活的影響。防護(hù)距離取決于惡臭源強(qiáng)、當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件和地形、地貌等因素。不同的國(guó)家和地區(qū)制定了不同的氣味影響標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定防護(hù)距離[58-59]。不同氣味影響標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別在于對(duì)惡臭濃度閾值和超出概率的規(guī)定，超出概率指超過(guò)惡臭濃度閾值的時(shí)間百分比。已知惡臭源的排放特性數(shù)據(jù)，和風(fēng)向、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等氣象數(shù)據(jù)，以氣味影響標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)估依據(jù)，就可以通過(guò)擴(kuò)散模型計(jì)算出防護(hù)距離[56,58]。Piringer等[58]分別用高斯奧地利氣味擴(kuò)散模型AODM和拉格朗日氣團(tuán)擴(kuò)散模型LASAT，計(jì)算了相同排放源和相同氣象條件下的防護(hù)距離，并分析了兩種模型計(jì)算結(jié)果的差異性。Brancher等[60]評(píng)估和量化了兩個(gè)氣象條件不同的地點(diǎn)之間所需防護(hù)距離的年際變化，證明用一年的小時(shí)氣象觀測(cè)值計(jì)算隔離防護(hù)距離是合理的。

此外，受體本身的狀態(tài)也是評(píng)價(jià)惡臭影響時(shí)需要考慮的因素之一，既包括受體在環(huán)境中的暴露情況，例如居住地點(diǎn)、人員流動(dòng)、暴露時(shí)間等，也包括受體自身的特征，例如是否有接觸惡臭的個(gè)人經(jīng)歷、感知健康受到威脅的心理特征和應(yīng)對(duì)能力等[61]。

4 惡臭控制原理和可行的技術(shù)路線

4.1 惡臭控制的原理

如圖2所示，惡臭氣體從產(chǎn)生、散發(fā)到排放形成惡臭公害的過(guò)程涉及眾多的因素，惡臭的有效控制應(yīng)建立如圖3所示全過(guò)程控制管理體系，即通過(guò)減少排放速率、增加稀釋等措施將敏感點(diǎn)處的惡臭物質(zhì)濃度減少到嗅閾值以下，同時(shí)通過(guò)模型預(yù)警對(duì)可能出現(xiàn)的不利氣象條件情景采取應(yīng)急措施等，最終實(shí)現(xiàn)減少惡臭源對(duì)受體的影響頻率和時(shí)長(zhǎng)的目的。

圖2 惡臭公害形成過(guò)程及主要影響因素Fig.2 The formation process and main influencing factors of odor nuisance

圖3 惡臭公害的全過(guò)程控制路線Fig.3 The integrated process control roadmap of odor nuisance

4.2 惡臭控制可行的技術(shù)路線

從惡臭公害發(fā)生過(guò)程和管理角度，建議對(duì)惡臭源通過(guò)如表5所示途徑進(jìn)行管控。

表5 惡臭全過(guò)程控制途徑Tab.5 Odor integrated process control roadmap

4.2.1 源頭控制

源頭控制包括兩方面。一是從源頭上減少惡臭物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，例如清潔生產(chǎn)、源頭替代、工藝改進(jìn)等方式。二是合理規(guī)劃惡臭源位置，在惡臭源與受體間設(shè)置適宜的防護(hù)距離。

4.2.2 過(guò)程減排

過(guò)程減排是指通過(guò)生產(chǎn)工藝設(shè)備和集氣通風(fēng)設(shè)備等的合理配置，減少惡臭類物質(zhì)的揮發(fā)逸散量，并經(jīng)濟(jì)有效地控制其散發(fā)。對(duì)大多數(shù)的惡臭源，需要研究分析惡臭的發(fā)生規(guī)律及影響因素并根據(jù)排放特征確定適宜的惡臭氣體收集方式，在控制無(wú)組織逸散的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置合理的排放風(fēng)量，以有效地減少過(guò)程排氣的惡臭物質(zhì)排放強(qiáng)度。如果排放風(fēng)量很大而只控制惡臭排放濃度而不減少排放風(fēng)量，由于惡臭排放強(qiáng)度仍然很高往往很難達(dá)到減少投訴率的目的。同時(shí)，目前許多場(chǎng)合的惡臭控制難度大，主要體現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面，尤其是大風(fēng)量、低濃度情況下采取高效凈化措施并維持穩(wěn)定運(yùn)行的話，往往資源及能源的代價(jià)較高。因此，通過(guò)過(guò)程減排的方式減少排放強(qiáng)度，尤其是合理集氣控制排放風(fēng)量，可在相當(dāng)程度上降低末端惡臭氣體凈化的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難度，從而提高整個(gè)控制過(guò)程的費(fèi)用效益。

4.2.3 末端治理

末端治理即對(duì)已收集氣體的進(jìn)行除臭后再行排放。除臭從原理上可分為污染物凈化減排除臭和破壞惡臭官能團(tuán)除臭兩種途徑。通過(guò)污染物凈化減排實(shí)現(xiàn)除臭的工藝方法有吸附、吸收、吸附濃縮、熱氧化等，通過(guò)破壞惡臭官能團(tuán)除臭的工藝方法有常溫氧化、高溫氧化等。

4.2.4 精細(xì)化管理

精細(xì)化管理即對(duì)惡臭污染源的排放后果進(jìn)行預(yù)測(cè)和管理，包括園區(qū)惡臭污染源解析及源清單，通過(guò)基于實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)的惡臭預(yù)測(cè)模型實(shí)時(shí)了解惡臭排放可能造成影響的范圍和時(shí)間，一方面合理利用氣象條件將惡臭物質(zhì)稀釋擴(kuò)散，另一方面在惡臭影響超出預(yù)設(shè)結(jié)果時(shí)，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，包括采取涉惡臭排放生產(chǎn)過(guò)程的停減產(chǎn)和對(duì)排氣增加應(yīng)急處理(如應(yīng)急氣體吸附等)等，將區(qū)域的惡臭源強(qiáng)控制在該氣象條件下的惡臭承載容量以內(nèi)。

5 小結(jié)與展望

5.1 以控制惡臭投訴率為目標(biāo)的惡臭控制應(yīng)該是全過(guò)程控制管理體系，包括前期的布局規(guī)劃，防護(hù)距離的確定，基于惡臭發(fā)生排放特性的逸散控制和氣體收集系統(tǒng)，排放氣體的治理系統(tǒng)(部分情況需配備應(yīng)急強(qiáng)化治理手段)，結(jié)合所在地氣象和地理?xiàng)l件建立相應(yīng)的預(yù)警、應(yīng)急、監(jiān)管體系等。

5.2 由于化學(xué)分析方法的局限性，嗅辨法仍是目前惡臭評(píng)估最重要的指標(biāo)。從惡臭管控的角度，對(duì)于惡臭源需要關(guān)注的是惡臭濃度和相關(guān)主要惡臭物質(zhì)的排放速率，排放頻率及對(duì)應(yīng)的排放時(shí)長(zhǎng)等；對(duì)于環(huán)境惡臭需要關(guān)心的是受體所在地環(huán)境空氣中的惡臭強(qiáng)度(濃度)，出現(xiàn)的頻率及持續(xù)的時(shí)間。

5.3 惡臭污染物的排放速率取決于惡臭源逸散途徑的控制及氣體收集方式。

5.4 惡臭污染源的排放速率，氣象條件，污染源和受體間的相對(duì)地理位置、地形條件等決定了惡臭的投訴率，針對(duì)惡臭影響特點(diǎn)的惡臭影響評(píng)估模型是惡臭管理的重要工具。

5.5 惡臭氣體的治理控制需從惡臭污染物減排和惡臭物質(zhì)官能團(tuán)破壞消臭兩方面綜合考慮。