劉 媛

（北京市城市管理研究院 生活垃圾檢測(cè)分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028）

1 研究背景及意義

臭氣是一種感官的污染物，其檢測(cè)與評(píng)估主要基于人類(lèi)的主觀感受。臭氣強(qiáng)弱和臭氣濃度是兩個(gè)主要的影響因素。其中，臭氣濃度測(cè)定方法簡(jiǎn)單，無(wú)需檢測(cè)設(shè)備，由嗅覺(jué)人員直接對(duì)氣味樣本進(jìn)行嗅覺(jué)識(shí)別，并用文字或相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)直觀地反映臭氣對(duì)身體的影響。臭氣濃度三點(diǎn)式比較式臭袋法是國(guó)內(nèi)常用的一種實(shí)驗(yàn)室臭氣濃度檢測(cè)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行逐步的稀釋?zhuān)钡經(jīng)]有異味，再利用嗅辨員計(jì)算出臭氣的濃度，從而達(dá)到定量檢測(cè)臭氣的目的。臭氣濃度測(cè)定方法簡(jiǎn)單、快速，能夠準(zhǔn)確地判定出環(huán)境中的異味濃度；通過(guò)對(duì)臭氣的量化、定性的分析，是環(huán)境管理部門(mén)對(duì)惡臭污染進(jìn)行執(zhí)法和仲裁的重要依據(jù)。

在實(shí)踐中，臭氣濃度與臭氣強(qiáng)度是互相驗(yàn)證的，對(duì)臭氣的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和管理具有十分關(guān)鍵的意義?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)臭氣的強(qiáng)度來(lái)預(yù)測(cè)其濃度，從而迅速判定其是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，從而制定出有效的治理措施。在測(cè)定臭氣濃度時(shí)，可以按臭氣的強(qiáng)度來(lái)決定初始稀釋比，從而最大程度地節(jié)省試驗(yàn)人員和材料。同時(shí)，臭氣強(qiáng)度測(cè)定方法具有很高的直觀性，可以通過(guò)臭氣濃度的測(cè)定來(lái)判定臭氣的強(qiáng)弱，從而確定臭氣的級(jí)別，從而為制定惡臭參考值、制定惡臭排放準(zhǔn)則等提供依據(jù)。

2 研究現(xiàn)狀

日本在1983年至1992年期間，曾在國(guó)內(nèi)六大工業(yè)中進(jìn)行過(guò)一次臭氣檢測(cè)，并將其與臭氣濃度相關(guān)聯(lián)，并于1995年日本環(huán)保部修改《惡臭防止法》，建議制定環(huán)境臭氣等級(jí)為2.5~3.5。

國(guó)內(nèi)對(duì)惡臭測(cè)定的研究相對(duì)滯后，對(duì)臭氣的評(píng)估與治理大都是參考日本的試驗(yàn)資料。從20世紀(jì)90年代李應(yīng)芝所列出的17種臭氣的強(qiáng)度和臭氣的相關(guān)性，到最近鄒梓等在垃圾堆放區(qū)進(jìn)行臭氣評(píng)估時(shí)所使用的國(guó)家臭氣濃度與臭氣強(qiáng)度的關(guān)系，與日本《惡臭防止法》中所載的資料相吻合[1]。

然而，國(guó)外的惡臭污染狀況、特性污染物等與國(guó)內(nèi)不同，因此，各國(guó)所確定的臭氣強(qiáng)度和臭氣濃度之間的關(guān)聯(lián)式能否與國(guó)內(nèi)的具體狀況相符，還有待于大量的實(shí)驗(yàn)資料加以證實(shí)。要建立國(guó)內(nèi)臭氣感知質(zhì)量的量化指標(biāo)，必須根據(jù)國(guó)內(nèi)的具體國(guó)情，采集不同工業(yè)企業(yè)的臭氣樣本，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的臭氣強(qiáng)度檢測(cè)和臭氣濃度檢測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的分析。

3 嗅辨測(cè)試

3.1 樣品來(lái)源

近年來(lái)對(duì)679個(gè)左右臭氣樣本進(jìn)行了檢測(cè)。樣本包括污水處理、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)與垃圾填埋、除臭劑、香料等多個(gè)典型的工業(yè)。

3.2 測(cè)試方法

利用 GB/T 14675—1993 《空氣質(zhì)量惡臭的測(cè)定三點(diǎn)比較式臭袋法》進(jìn)行了臭氣的檢測(cè)。試驗(yàn)員必須符合本規(guī)范中有關(guān)氣味的規(guī)定。在嗅辨時(shí)，必須做到客觀公正，實(shí)事求是，不夸大，不盲從。

氣味濃度按日本6等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了檢測(cè)，將人體的氣味感知分為0~5個(gè)等級(jí)。

為強(qiáng)化臭氣強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化，由同一嗅辨人員對(duì)臭氣強(qiáng)度和臭氣濃度進(jìn)行檢測(cè)。在試驗(yàn)之前，根據(jù)日本臭氣防治學(xué)會(huì)的建議，進(jìn)行了強(qiáng)度等級(jí)的鑒定培訓(xùn)。步驟：首先，將2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)的氣味材料交給嗅辨員進(jìn)行分析。第二個(gè)步驟是將2，3，4的不同氣味進(jìn)行調(diào)配，交給嗅辨員進(jìn)行分析。在檢測(cè)過(guò)程中，嗅辨人員會(huì)按照自己的氣味和6級(jí)的檢測(cè)方法來(lái)判斷氣味的濃度。判定師將6位參加試驗(yàn)的嗅覺(jué)人員的回答進(jìn)行匯總，剔除最大和最小，只留下4個(gè)中間值，并求平均。

4 結(jié)果與討論

4.1 測(cè)試結(jié)果

6等級(jí)的強(qiáng)度檢測(cè)，在運(yùn)算過(guò)程中會(huì)生成0.5個(gè)等級(jí)，為準(zhǔn)確地確定臭氣強(qiáng)度與臭氣濃度之間的關(guān)系，從0級(jí)到5個(gè)等級(jí)。從數(shù)據(jù)上看，679個(gè)樣本的臭氣強(qiáng)度及臭氣濃度分布狀況如表1所示。

表1 679個(gè)樣品的臭氣強(qiáng)度和臭氣濃度分布情況

從表1可以看出，679個(gè)實(shí)驗(yàn)的氣味等級(jí)為0~5等級(jí)。每個(gè)等級(jí)的惡臭程度都有一個(gè)特定的惡臭濃度區(qū)間。在0~2.5等級(jí)（也就是沒(méi)有異味至輕度惡臭）的區(qū)間內(nèi)，氣味的濃度波動(dòng)幅度比較大，數(shù)值比較平穩(wěn)；在3.0~4.0（從顯著惡臭至劇烈惡臭）的等級(jí)間，最大和最低比率為17.8~17.9，差異幅度很大；在4.5（也就是很大的惡臭），氣味的濃度在很短的時(shí)間內(nèi)改變；5級(jí)代表著令人無(wú)法承受的惡臭，而這股惡臭的程度，是沒(méi)有上限的。

在氣味強(qiáng)度的作用下，氣味的濃度變化幅度與氣味愉快度的關(guān)系密切。當(dāng)濃度為0~2.5時(shí)，其味道會(huì)變得很淡，而且它的特性也不是很明顯，所以當(dāng)嗅辨員對(duì)味道的強(qiáng)弱進(jìn)行評(píng)估時(shí)，它就會(huì)變得不那么敏感了。當(dāng)濃度為3.0~4時(shí)，其味道的強(qiáng)弱表現(xiàn)為顯著至強(qiáng)弱，其氣味特點(diǎn)較為清晰。根據(jù)氣味的快感程度，嗅辨員一般會(huì)給好味道的樣本提供更弱的濃度，而味道不好的樣本則會(huì)給出更高的濃度。當(dāng)?shù)燃?jí)提升到4級(jí)時(shí)，這種味道就會(huì)變得很濃，所有的味道都會(huì)變得很難聞，而快感則會(huì)降低對(duì)嗅覺(jué)的影響。

4.2 臭氣濃度與臭氣強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)計(jì)算得到相應(yīng)于不同強(qiáng)度的氣體的平均濃度，得到相應(yīng)的臭氣強(qiáng)度和惡臭的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

通過(guò)測(cè)量，得到了惡臭濃度與惡臭強(qiáng)度程度之間的曲線（圖1），從圖1可以看出，惡臭強(qiáng)度與惡臭濃度是相對(duì)的。該對(duì)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系符合韋伯-費(fèi)希納定理。韋伯-費(fèi)希納法則顯示了物質(zhì)與精神的聯(lián)系。韋伯-費(fèi)希納定理指出：感官數(shù)量的增長(zhǎng)滯后于物質(zhì)數(shù)量的增長(zhǎng)，而物質(zhì)數(shù)量以幾何倍率的速度增長(zhǎng)，而精神數(shù)量則以數(shù)學(xué)的速度遞增。臭氣的大小是指人們?cè)诰裆鲜艿降某魵獾挠绊?，是一種精神上的數(shù)量；而臭氣的含量則是指臭氣的真實(shí)污染水平。臭空氣中的氣味強(qiáng)度和氣味濃度關(guān)系表明人的心理和身體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

圖1 臭氣強(qiáng)度與臭氣濃度的關(guān)系曲線

根據(jù)濃強(qiáng)度關(guān)系曲線繪制趨勢(shì)圖，擬合出濃強(qiáng)度關(guān)系式為：

在這些指標(biāo)中，Y表示惡臭的程度，X表示惡臭的程度。該方法的相關(guān)性R2為0.996 5，表明該方法具有良好的適用性。通過(guò)擬合的稠密強(qiáng)度公式，調(diào)整了相應(yīng)的惡臭氣體的含量。

3.3 臭氣強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的臭氣濃度區(qū)間劃分

鑒于臭氣強(qiáng)度試驗(yàn)具有主觀性和難聞樣本的復(fù)雜程度，因此，其相應(yīng)的臭氣濃度應(yīng)該在某一范圍內(nèi)，而不是一個(gè)確定的數(shù)值。不同的臭氣強(qiáng)度級(jí)別，不同級(jí)別的惡臭氣體的最大和最大的比率為7.3~17.9（見(jiàn)表1），其數(shù)值變化幅度很大，0~5個(gè)級(jí)別的6種不同程度的惡臭程度有一定的重合。為此，需要重新對(duì)臭氣的區(qū)域進(jìn)行重新分類(lèi)。

氣味濃度的分區(qū)是：①氣味強(qiáng)度試驗(yàn)中的偏差。在氣味濃度試驗(yàn)中，氣味濃度值的變化幅度為-0.5。以特定的強(qiáng)度等級(jí)±0.5級(jí)別的惡臭氣體濃度值為最大、最小。②惡臭的濃度數(shù)字間斷。用三個(gè)比例法將樣本按3個(gè)不同的濃度進(jìn)行稀釋?zhuān)钡綒馕睹舾姓叩臍馕堕撝禐橹埂Ｒ驗(yàn)楸幌♂尩臉颖镜拿芏炔皇沁B續(xù)性的，所以檢測(cè)到的氣味的濃度也是斷斷續(xù)續(xù)的。在高濃度的污染樣本中，這一間斷性特別明顯。采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的惡臭氣體濃度值為臨界值，使其分布范圍更為科學(xué)。

相應(yīng)的惡臭氣體的濃度范圍如表2所示。不同的氣味強(qiáng)度區(qū)域，其最小與最大差為4.7~5.6，其數(shù)值變化幅度很小，0~5的6種不同的氣味強(qiáng)度沒(méi)有重合。

表2 臭氣強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的臭氣濃度區(qū)間

檢驗(yàn)結(jié)果表明：在不同的環(huán)境中，不同的臭氣樣本的氣味分布具有很高的一致性，其中某些級(jí)別為0，0.5和5.0級(jí)別均有100%的一致性。而在最大的惡臭濃度（3~4）的強(qiáng)度級(jí)別中，其惡臭的含量與惡臭的濃度值之間的相關(guān)性也超過(guò)了74%。從而論證了區(qū)域內(nèi)的惡臭氣體的分布是合理的。

4.4 數(shù)據(jù)對(duì)比

日本于1983年至1992年期間，測(cè)定了6家工業(yè)的臭氣指標(biāo)，并計(jì)算出相應(yīng)的臭氣濃度與臭氣指標(biāo)?！稅撼舴乐狗ā妨谐隽讼鄳?yīng)于2.5~3.5等級(jí)的臭氣指標(biāo)。將惡臭指標(biāo)轉(zhuǎn)換為惡臭的濃度，其相應(yīng)的惡臭程度和惡臭的濃度值如表3所示。

表3 臭氣濃度區(qū)間對(duì)比

經(jīng)比較，在相同的惡臭程度下，本研究測(cè)定的惡臭氣體的含量范圍要大于日本的10~25倍。日本的檢測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)氣體的質(zhì)量在600以上時(shí)，其氣味等級(jí)將會(huì)上升至5個(gè)級(jí)別，這是一種令人無(wú)法承受的惡臭。但是，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，這種氣體的等級(jí)在3~3.5之間，屬于很大的惡臭。二者差別很大。差異的成因：①各國(guó)的國(guó)情不同，外國(guó)的環(huán)境和特點(diǎn)污染物與國(guó)內(nèi)有很大差別；②由于生活環(huán)境、飲食習(xí)慣、生活習(xí)慣等因素導(dǎo)致了不同的氣味；③測(cè)試條件與方法的改變與發(fā)展，間隔20~30a。所以，在進(jìn)行臭氣污染的實(shí)驗(yàn)中，若隨意地使用國(guó)外試驗(yàn)資料，將會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果造成負(fù)面的效果。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)679種不同氣味樣本進(jìn)行了臭氣強(qiáng)度及臭氣含量的計(jì)算，并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)度試驗(yàn)中，嗅覺(jué)快感對(duì)嗅覺(jué)能力有很大的作用。通過(guò)分析不同等級(jí)的臭氣密度的幾何平均，得到了不同的氣味強(qiáng)度與其密度之間的關(guān)系，并與韋伯-費(fèi)希納公式進(jìn)行了比較。針對(duì)臭氣強(qiáng)度試驗(yàn)的偏差和氣味檢測(cè)的特殊性，將臭氣強(qiáng)度與臭氣的濃度相關(guān)聯(lián)，利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了區(qū)域劃分的合理性，并給出了相應(yīng)的臭氣濃度與臭氣的相關(guān)性。通過(guò)與日本的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明，二者有很大差異。因此，在實(shí)踐中，應(yīng)充分結(jié)合我國(guó)國(guó)情和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，避免在實(shí)踐中盲目地使用國(guó)外的試驗(yàn)資料。

在惡臭評(píng)價(jià)、檢測(cè)和管理中，確定惡臭程度與惡臭的相關(guān)性。通過(guò)簡(jiǎn)單的氣味強(qiáng)度測(cè)定，可以對(duì)相應(yīng)的臭氣濃度進(jìn)行預(yù)報(bào)，從而迅速地判定出該臭氣的含量，從而為企業(yè)的決策和管理工作打下基礎(chǔ)。試驗(yàn)時(shí)，可按氣味濃度來(lái)設(shè)定初始濃度，以達(dá)到迅速、精確的目的。同時(shí)，根據(jù)氣味的濃度來(lái)判定惡臭的強(qiáng)弱，可以更好地進(jìn)行惡臭的分類(lèi)和評(píng)估，從而為制定惡臭參考值、制定惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)等提供依據(jù)。