气味指数计在恶臭监测中的应用研究

气味指数计在恶臭监测中的应用研究

张园，李静

(天津市环境监测中心，天津 300191)

摘要：对气味指数计在恶臭监测中的应用进行了研究，通过与三点比较式臭袋法(GB/T 14675-93)进行实验分析比对，对稳定模拟环境条件下和复杂实际环境条件下的测定结果分别比较，结果表明在不同环境条件下，气味指数计具有不同的准确性和适用性；除此，还对气味指数计的连续监测功能进行了实验研究，结果表明该功能对掌握恶臭气体的排放规律具有很大的应用价值。

关键词：恶臭监测； 气味指数计； 三点比较式臭袋法

收稿日期：2014-06-26

作者简介：张园(1981-)，男，工程师，本科，天津市环境监测中心，主要从事现场环境与应急监测工作。

中图分类号：X831 文献标识码： A

恶臭是指一切刺激嗅觉感官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。随着我国经济的快速发展以及人们对自身生活质量的要求逐步提高，恶臭污染投诉事件不断增多，天津市环境监测中心数据显示，在整个环境投诉中，恶臭投诉有逐渐超越噪声的趋势，成为影响人们生活环境的首要问题。

《空气质量 恶臭的测定 三点比较式臭袋法》(GB/T 14675-93)是目前我国最常用的臭气浓度标准分析方法，具有应用范围广泛，分析数据准确的优点。但该方法的实验效率较低：实验需6个监测人员参与，平均20～30min左右分析1个样品，且涉及大量耗材。气味指数计作为一种便携式的臭味检测设备，与传统的三点比较式臭袋法相比，具有快捷且操作简便的优势，可以更为客观地确定周围臭味的阈值。本文通过气味指数计的应用研究，为气味指数计在不同环境条件下测定恶臭气体的准确性和适用性以及连续监测功能的实用性提供数据支持和经验依据。

1实验原理

1.1三点比较式臭袋法的测试原理

三点比较式臭袋法测定恶臭气体浓度的原理是先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嗅辨员嗅辨，当嗅辨员正确识别有臭气袋后，再逐级进行稀释、嗅辨，直至稀释样品的臭气浓度低于嗅辨员的嗅觉阈值时停止实验[1]。

三点比较式臭袋法的结果是以臭气浓度作为量化指标，即用无臭的清洁空气对臭气样品连续稀释至嗅辨员阈值时的稀释倍数。举例说明：如我们要对样品稀释100倍，首先在嗅辨袋内充入定容的3000ml清洁空气，再向袋内注入样品气30ml，计算方法为：

100倍稀释倍数=3000ml清洁空气/30ml样品气

1.2气味指数计的测试原理

气味指数计适用于低浓度污染源与环境监测，其核心是应用了气味感应材料：金属氧化物半导体的半导体型气味传感器，通过进行数百摄氏度的加热，半导体的电阻值会随着其表面气味分子的吸附和表面反应，发生敏感的变化。因此，能够对微量的气味进行高灵敏度的检测。

气味传感器的响应形式是电阻值发生变化，当传感器与气体接触时，它们之间的相互作用改变了半导体的导电性，使两电极之间的电阻发生变化，这种电阻变化可以测量。这个测定值可能是单一成分或多种成分的总量值，气味传感器的灵敏特性可以通过测定值，也就是指示值，以及臭气物质的浓度X(限定的浓度域)进行如下计算：

△V=K×10gx+a (式中K、a均为常量)

气味指数计对传感器测量的数据按照不同种类的臭气指数换算表进行换算，转换成臭气指数(INDEX)显示。该臭气指数的定义为“利用无味的空气稀释到感觉不到臭味时稀释倍数乘10的数值”，对比三点比较式臭袋法臭气浓度定义、样品稀释倍数的计算方法、臭气浓度结果的表征，可知臭气指数在数值上完全等于臭气浓度，两种方法监测结果在应用上具有等效性和可比性。

2实验方法

2.1实验材料和仪器

恶臭真空瓶，10L；真空泵，可抽负压至1.0×105Pa；XP-329Ⅲ 型气味指数计；温湿度计；风向风速仪；气压表。

2.2气味指数计与三点比较式臭袋法的对比实验

2.2.1稳定模拟环境条件下实验

实验选取硫化氢标准气体为模拟恶臭源进行研究，选取一密闭空间为实验场所，通过计算硫化氢注入量及密闭空间体积，人工模拟出硫化氢浓度分别为低浓度0.06 mg/L、中浓度0.09 mg/L及高浓度0.12 mg/L的稳定环境。在此稳定环境下，可以基本消除空气流动对测试结果的影响。分别使用三点比较式臭袋法和气味指数计进行测试。实验分两个周期进行，以观察不同环境条件下的测试结果，以三点式臭袋法的测定结果为理论真值计算其它两种方法的相对误差。测试结果见表1。

表1　两种方法在不同环境条件下对不同浓度标准气体的测定结果(以臭气浓度表示)

由以上结果可知，在无风速影响的稳定室内环境下，气味指数计与三点比较式臭袋法的测试结果相对误差范围为2.9%～6.9%，具有较为良好的准确性，而且压力、温度、湿度等环境条件的改变对测试准确性无明显影响。

2.2.2复杂实际环境条件下实验

选取工业污水处理厂、城镇污水处理厂和城市垃圾填埋场等三种不同的实际环境作为实际样气的采集或测试地点，分别使用三点比较式臭袋法和气味指数计进行测定。气味指数计的测定在三种不同状态下使用：自然状态，即在正常的自然环境条件下，在实际场地直接使用气味指数计进行测试；现场采集，指使用真空瓶采集空气样品，在采样现场使用气味指数计对瓶内所采空气进行测试；实验室指使用真空瓶采集空气样品并将其带回实验室，使用气味指数计进行测试。比较气味指数计在以上不同状态下与三点比较式臭袋法的测定结果的相对误差。风和湍流是影响恶臭污染物扩散的主要动力因子[2]，在实际环境试验中，以风速作为主要环境影响条件，实验测定结果见表2。

表2　两种方法在不同实际环境对实际样品气体的测定结果(以臭气浓度表示)

表2 结果表明，在自然状态下使用气味指数计与三点比较式臭袋法的测试结果相对误差范围在10.5%～69.7%，在采集后现场状态下测定相对误差范围在6.7%～47.1%，采集后实验室状态下测定相对误差范围在4.6%~17.6%。数据规律性较强，在自然条件下误差最大，现场采集次之，实验室最小，自然条件下受风速影响较大，呈现出相对误差与风速大小成正比的规律。

2.3气味指数计的连续监测功能实验

以垃圾填埋场无组织排放气体为实验对象，使用气味指数计进行测试。实验进行一个周期的连续监测，选取时段为上午10点到下午5点，基本覆盖了垃圾填埋场正常作业时段，监测频率设为每1次/h。实验结果见表3。

表3　气味指数计在某垃圾填埋场的连续监测结果(以臭气浓度表示)

通过分析以上实验结果，可以清楚看出该垃圾填埋场厂界从上午10点至下午5点所监测到的臭气浓度变化。对比其产生规律，上午垃圾基本处于清理、压缩处理、转运阶段，垃圾填埋场基本未进行正常作业，监测数据为填埋场本底数据；从中午开始，垃圾陆续运送到填埋场，开始填埋作业，臭气浓度有所升高，在下午2～5点处于作业高峰期，厂界臭气浓度达到最大值。

3结果与分析

3.1气味指数计与三点比较式臭袋法的监测结果比较分析

由于气味指数计是依靠自身的动力泵进行样品采集，而在自然状态下，仪器动力泵的进气速率很难与空气流动速率达到很好的平衡，尤其在风速较大的情况下，仪器无法保证测试样品的代表性，仪器内部进入的气体物质与传感器活性表面材料发生反应的时间和强度均会降低，造成实验结果偏低。如果考虑到使用三点法时，样品运输、配气等过程中臭气浓度的消减因素，指数计在自然状态下的测试结果与测试瞬时的实际臭气浓度的差距将会更大。

气味指数计采集后现场测定的实验结果大部分偏高，是由于与自然状态下直接测定相比，一定程度上减少了风速的影响，且避免了前面提到的三点法的臭气消减因素的影响；在样品采集后，由于涉及样品运输、储存、环境因素变化等原因，因此在现场采集后实验室分析时臭气浓度基本会比现场浓度偏低。

需要指出的是气味指数计的测试原理是应用适宜的传感器分析臭气浓度，传感器本身会发生零点的漂移，造成实验结果的不确定，因此气味指数计必须经过人工校准方可使用。

3.2气味指数计连续监测功能的应用在恶臭监测中的意义

在解决恶臭投诉时，不论是应用仪器分析还是嗅觉测定，都需要采集现场的臭气，掌握恶臭发生的实际状态。一般来说，需要在臭气最强、意见最大时的那个瞬间完成采样。可是大多数情况下，引发投诉的恶臭气体排放规律很难准确掌握。气味指数计的连续监测功能的应用可以解决这一问题。虽然实际监测中风向和风速等气象条件会发生一定变化，且气味指数计长期处于高浓度状态下零点会有一定漂移，使数据准确可靠性有所降低，但是在掌握某一恶臭气体的排放规律中，与三点比较式臭袋法相比较而言，节省了大量的人力物力，具有重要的实际意义。

4结论

气味指数计与三点比较式臭袋法的测定结果，在稳定的环境条件下，即无风速影响时，二者之间的相对误差较小；在复杂的实际环境条件下，气味指数计的使用虽然较为快捷简便，但是由于受风速变化影响，导致结果与三点比较式臭袋法的测定结果可比性较差，且目前国内缺少相关的标准方法依据，因此气味指数计在恶臭监测工作中的推广和使用，还需要大量的理论支持和经验依据，有待广大监测工作者进一步深入研究。

气味指数计连续监测功能的使用，基本可以掌握监测对象的排放规律，确定最佳监测时段，捕集最有代表性的样品，有效解决目前采样时机难以把握的问题，具有很强的应用价值。

参考文献：

[1] GB/T 14675-93， 空气质量 恶臭的测定 三点比较式臭袋法[S].

[2] 张欢.恶臭污染预警应急技术研究[D]. 天津：河北工业大学研究生学院，2010.

Research on Application of Odor Index Meter Monitoring Odor

ZHANG Yuan,LI Jing

(Tianjin Environmental Monitoring Center,Tianjin 300191 China)

Abstract：The application of odor index meter on odor monitoring was examined.The meter was compared with the national standard triangle odor bag method under both stable simulated environmental condition and real environmental condition. The results showed that the odor index meter had its accuracy and applicability under different environmental condition.In addition,the meter was tested for its function of continuous monitoring.The result indicated the potential application of the meter on monitoring the emission pattern of odor.

Key words： odor monitoring;odor index meter;triangle odor bag method