童賢清，劉 霞，謝 飛，王進(jìn)鋒，許懷中，馮遠(yuǎn)福

（四川省天晟源環(huán)保股份有限公司，四川 成都 641000）

0 引言

在石化園區(qū)生產(chǎn)和處置階段都有不同程度的惡臭污染產(chǎn)生，不僅會(huì)影響周邊人們的正常生活，還會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害，而電子鼻是當(dāng)前惡臭環(huán)境監(jiān)測(cè)的有效方法。達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)區(qū)可應(yīng)用電子鼻及時(shí)開(kāi)展環(huán)境整治工作，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)區(qū)可應(yīng)用電子鼻預(yù)防惡臭污染，有效減少對(duì)環(huán)境的破壞?；诖耍瑢?duì)化學(xué)工業(yè)區(qū)惡臭監(jiān)測(cè)中的電子鼻運(yùn)用情況進(jìn)行分析，能夠?yàn)轭A(yù)防和治理環(huán)境污染提供一定的思路。

1 石化園區(qū)的惡臭污染

惡臭污染是各種環(huán)境污染問(wèn)題中能夠直接對(duì)人們生活產(chǎn)生影響的污染問(wèn)題。各種氣體分子在空氣中不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)，容易被人體吸入，而后與人體的嗅覺(jué)細(xì)胞發(fā)生作用，由嗅覺(jué)細(xì)胞將氣體的氣味傳遞至腦部神經(jīng)。經(jīng)調(diào)查，石化園區(qū)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中排放的各種惡臭污染物，與生產(chǎn)工藝有直接關(guān)系，這些惡臭物質(zhì)大多由各種不同的氣體化合物組成[1]。在惡臭濃度較低的情況下，惡臭氣味也會(huì)給人體健康造成一定的影響，在惡臭濃度較高的環(huán)境下，不僅會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)頭昏、惡心、精神不集中、食欲不振等多種情況，還會(huì)嚴(yán)重影響到人們的正常生活。近年來(lái)，石化園區(qū)的惡臭污染已經(jīng)成為影響園區(qū)環(huán)境質(zhì)量的重要因素，部分石化園區(qū)的惡臭問(wèn)題被居民投訴。

從石化園區(qū)惡臭污染產(chǎn)生的物質(zhì)組成來(lái)看，石油煉制是產(chǎn)生惡臭污染的主要原因。原油本身是高硫物質(zhì)，在石油煉制的過(guò)程中，原油經(jīng)過(guò)加熱、加壓以及催化等加工程序都會(huì)產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)。其中，硫化氫、各種低分子的硫醇以及硫醚等物質(zhì)對(duì)惡臭污染影響較大，且廣泛分布于整個(gè)石油煉制過(guò)程中，即便能夠?qū)ζ溥M(jìn)行處理，也會(huì)在大氣環(huán)境和工況的影響下不斷運(yùn)動(dòng)而對(duì)環(huán)境造成污染[2]。加之現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提高，雖然優(yōu)化了化學(xué)工業(yè)區(qū)的生產(chǎn)工藝和流程，但也導(dǎo)致更多的化學(xué)物質(zhì)參與到工業(yè)生產(chǎn)中，因而產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)種類(lèi)也越來(lái)越多?；趷撼粑廴緦?duì)周邊環(huán)境和人體健康的影響，現(xiàn)階段主要采用對(duì)環(huán)境進(jìn)行惡臭強(qiáng)度監(jiān)測(cè)的方法，盡快找出惡臭污染的源頭，從而采取有針對(duì)性的防治惡臭污染措施。

2 在石化園區(qū)惡臭監(jiān)測(cè)中應(yīng)用電子鼻的情況分析

石化園區(qū)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)是導(dǎo)致惡臭污染的主要原因，當(dāng)前我國(guó)針對(duì)惡臭強(qiáng)度監(jiān)測(cè)應(yīng)用的方法一般包括三點(diǎn)比較式嗅袋法和氣相色譜法。由于電子鼻是一種氣味掃描儀，在惡臭監(jiān)測(cè)中，電子鼻主要以三點(diǎn)比較式嗅袋法為原理，其能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的缺陷和不足。在分析化學(xué)工業(yè)區(qū)惡臭監(jiān)測(cè)中應(yīng)用電子鼻的情況時(shí)，可以從3 個(gè)方面入手。

2.1 電子鼻的應(yīng)用依據(jù)

電子鼻是一種用于惡臭監(jiān)測(cè)的新型儀器，且以三點(diǎn)比較式嗅袋法為理論依據(jù)。其中，三點(diǎn)比較式嗅袋法是用于檢測(cè)惡臭污染的傳統(tǒng)方法，能夠滿(mǎn)足不同排放形式和不同惡臭源的氣體樣品檢測(cè)要求，并且在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中不會(huì)受到惡臭物質(zhì)種類(lèi)、范圍以及濃度的影響[3]。該方法在實(shí)際應(yīng)用中，需要取3只無(wú)臭袋，先向其中兩只無(wú)臭袋充入無(wú)臭空氣，再向另一只無(wú)臭袋充入需要被監(jiān)測(cè)的惡臭氣體。嗅辨員需要對(duì)3 只無(wú)臭袋中的氣體進(jìn)行嗅辨，而后將無(wú)臭袋中的氣體逐級(jí)稀釋?zhuān)龠M(jìn)行嗅辨，直到被測(cè)氣體樣品中的臭味濃度小于嗅辨員的嗅覺(jué)閾值。為了保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)用該檢測(cè)方法時(shí)，通常需要多個(gè)嗅辨員同時(shí)對(duì)氣體樣品進(jìn)行測(cè)定，然后依據(jù)各個(gè)嗅辨員的個(gè)人閾值以及所有嗅辨員的平均閾值得出氣體樣品中的臭氣濃度。在應(yīng)用過(guò)程中，主要依靠嗅辨員對(duì)惡臭氣體的敏感程度來(lái)作為評(píng)價(jià)的依據(jù)[4]，因此對(duì)嗅辨員的專(zhuān)業(yè)能力要求較高。但長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行氣體監(jiān)測(cè)，嗅辨員容易產(chǎn)生嗅覺(jué)疲勞，而且會(huì)在一定程度上危害到人體健康，因此應(yīng)用三點(diǎn)比較式嗅袋法的時(shí)候切勿進(jìn)行連續(xù)性的、長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)惡臭污染監(jiān)測(cè)。

我國(guó)對(duì)石化園區(qū)的惡臭污染監(jiān)測(cè)和防治工作起步較晚，在應(yīng)用三點(diǎn)比較式嗅袋法的過(guò)程中，雖然對(duì)惡臭嗅覺(jué)測(cè)試方法的應(yīng)用流程和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)范，但該方法存在一定的缺陷，難以滿(mǎn)足在全國(guó)推廣和應(yīng)用惡臭檢測(cè)方法的要求。從三點(diǎn)比較式嗅袋法的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，該方法存在兩個(gè)方面的問(wèn)題：①由于不同石化園區(qū)的污染源排放方式、排氣筒位置、工業(yè)區(qū)風(fēng)向存在差異，導(dǎo)致采樣點(diǎn)獲取的氣體樣品有可能不具備代表性，致使監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況不符[5]。②嗅辨員自身的嗅辨能力以及工作狀態(tài)也會(huì)影響到惡臭監(jiān)測(cè)的結(jié)果。對(duì)于惡臭氣體濃度較高的樣品，嗅辨員容易因吸入氣味過(guò)于濃烈的氣體而減弱嗅辨員的專(zhuān)業(yè)能力，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)工作無(wú)法持續(xù)進(jìn)行。

電子鼻（圖1）是在三點(diǎn)比較式嗅袋法的基礎(chǔ)上，以傳感器這一氣敏元件來(lái)代替嗅辨員的工作，同樣能夠通過(guò)感官測(cè)定的方式對(duì)氣體樣品中的臭氣濃度值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 電子鼻

2.2 電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理

在應(yīng)用電子鼻代替人鼻子對(duì)惡臭氣體進(jìn)行臭氣濃度測(cè)定的同時(shí)，圍繞電子鼻構(gòu)建一個(gè)能夠直接應(yīng)用于惡臭氣體監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，不僅可以克服當(dāng)前化學(xué)工業(yè)區(qū)惡臭污染中惡臭物質(zhì)種類(lèi)較多的困難，而且能夠借助更先進(jìn)的信息管理系統(tǒng)，對(duì)惡臭監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，減少以往應(yīng)用三點(diǎn)比較式嗅袋法中人工計(jì)算的誤差，從而提高惡臭監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以傳感器為主體，能夠?qū)鞲衅髋c識(shí)別惡臭氣體能力的裝置和自動(dòng)留樣系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在傳感器捕捉到氣體樣品中的臭味氣體之后，借助系統(tǒng)裝置中的電化學(xué)傳感器和光離子化檢測(cè)（photo ionization detector,PID）傳感器直接得出氨氣、硫化氫等惡臭氣體的濃度值。具體而言，電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括氣體采集控制系統(tǒng)、氣敏傳感器陣列、信號(hào)處理子系統(tǒng)以及模式識(shí)別子系統(tǒng)這4 個(gè)部分，在實(shí)際運(yùn)行中，先由監(jiān)測(cè)儀和控制器采集氣味分子的信息，將其在經(jīng)過(guò)氣敏傳感器，而氣味分子會(huì)直接被氣敏傳感器陣列所吸附并生成氣味信號(hào)，然后將信號(hào)直接傳送到信號(hào)處理子系統(tǒng)當(dāng)中，由系統(tǒng)進(jìn)行加工處理，最終由模式識(shí)別子系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理的結(jié)果進(jìn)行判斷。

電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠針對(duì)不同組成的氣體樣品選擇不同的進(jìn)樣方式，并滿(mǎn)足在線進(jìn)樣的要求，具有可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，加之該系統(tǒng)操作便捷、對(duì)氣體信息的監(jiān)測(cè)水平較高，因而能夠滿(mǎn)足工業(yè)多個(gè)生產(chǎn)部門(mén)的惡臭監(jiān)測(cè)要求。從惡臭監(jiān)測(cè)的角度來(lái)看，惡臭監(jiān)測(cè)曲陽(yáng)本身較為困難，以往的采樣過(guò)程難以直接反映出惡臭強(qiáng)度和真實(shí)準(zhǔn)確的效果。電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠在三點(diǎn)比較式嗅袋法的基礎(chǔ)上，通過(guò)與三點(diǎn)比較式嗅袋法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)彌補(bǔ)該傳統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用中的不足，進(jìn)而細(xì)化系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的功能，并保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和相關(guān)性。

2.3 電子鼻的實(shí)際應(yīng)用效果

將電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到石化園區(qū)的惡臭監(jiān)測(cè)中，可以對(duì)電子鼻和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行更加科學(xué)的評(píng)價(jià)。在石化園區(qū)中，由于石油企業(yè)和化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝和流程不同，所產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)組成也存在一定差異。因此，本文選取了某化工廠為惡臭污染監(jiān)測(cè)的主體，在應(yīng)用電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)該化工廠進(jìn)行48 h 的監(jiān)測(cè)后（以每天0 點(diǎn)為監(jiān)測(cè)時(shí)間起點(diǎn)），得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，該化工廠在凌晨0—4 點(diǎn)的惡臭污染值要明顯高于其他時(shí)間段。結(jié)合該化工廠的生產(chǎn)情況可以發(fā)現(xiàn)，該時(shí)間段外部活動(dòng)較少，空氣流動(dòng)較慢，不利于惡臭氣體疏散。

圖2 某石化園區(qū)48 h 的惡臭污染值變化情況

考慮到影響惡臭檢測(cè)值變化的主要因素，在進(jìn)行電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析化學(xué)工業(yè)區(qū)在冬夏時(shí)段的惡臭污染變化情況，進(jìn)而判斷天氣因素是否影響惡臭監(jiān)測(cè)值。本文以某化工廠為主要監(jiān)測(cè)對(duì)象，并選取該化工廠的某一具體點(diǎn)位，統(tǒng)計(jì)其在冬天和夏天的惡臭污染平均值變化的情況，得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 某化工廠某一點(diǎn)位的惡臭污染月平均值變化情況

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，位于冬季的12月、1月和2月的惡臭污染值高于其他月份。根據(jù)化工廠的實(shí)際運(yùn)行情況可知，該化工廠在冬季因受到空氣濕度和霧霾天氣的影響，使得臭味氣體分子難以消散，導(dǎo)致空氣中惡臭氣體的濃度含量較高。

通過(guò)分析化工廠的惡臭污染情況可知，電子鼻惡臭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)24 h 不間斷地監(jiān)測(cè)惡臭污染環(huán)境的要求。例如，系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)信息之后，立即將其發(fā)送至電腦和管理系統(tǒng)終端，以便相關(guān)人員開(kāi)展對(duì)比和分析工作。若在對(duì)比分析的過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)將在第一時(shí)間發(fā)出預(yù)警。

由于異味污染具有瞬時(shí)性和不確定性的特點(diǎn)，人工惡臭監(jiān)測(cè)技術(shù)往往很難在第一時(shí)間找到異味發(fā)生的具體位置，阻礙了監(jiān)測(cè)臭味濃度的工作進(jìn)度，且傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用與環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法工作的開(kāi)展之間也存在著較為明顯的時(shí)間差，極易影響惡臭檢測(cè)的效果和環(huán)境執(zhí)法的效率。而電子鼻在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿(mǎn)足多個(gè)點(diǎn)位布置的要求，將惡臭監(jiān)測(cè)的范圍擴(kuò)大到整個(gè)石化園區(qū)，不僅可以對(duì)石化園區(qū)的惡臭污染濃度變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且能夠以更快的速度鎖定出現(xiàn)異常情況的區(qū)域，從而為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。在此過(guò)程中，電子鼻通過(guò)準(zhǔn)確判斷異味的產(chǎn)生來(lái)源，及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的異味信息保存并傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)當(dāng)中，為監(jiān)測(cè)人員提供分析依據(jù)。由此可見(jiàn)，監(jiān)測(cè)人員借助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備，可判斷化學(xué)工業(yè)區(qū)惡臭污染的實(shí)際情況，及時(shí)向企業(yè)發(fā)出環(huán)境污染的警示，進(jìn)而有效預(yù)防嚴(yán)重的惡臭污染事故，并以更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)石化園區(qū)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以電子鼻為主體的惡臭環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠有效提高惡臭檢測(cè)的實(shí)際效果，細(xì)化惡臭監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)多種環(huán)境下的惡臭監(jiān)測(cè)要求。相比于人工惡臭監(jiān)測(cè)法，電子鼻在石化園區(qū)的惡臭監(jiān)測(cè)中能夠呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以提供惡臭監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而且能夠提高惡臭監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并依據(jù)收集的數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)布惡臭污染的預(yù)警信息，推動(dòng)惡臭污染的整治工作更為有效、有序。