感官分析法在化工园区地下水日常监测中的应用

冉光静，徐振飞，李丛益，王 刚，李向富

(1．四川省地质工程勘察院集团有限公司，成都 610072；2．中国石油四川石化有限责任公司，成都 611930)

前 言

根据《全国地下水污染防治规划(2021-2025)》，细化落实了《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国土壤染防治法》中的要求，以保护和改善地下水环境质量为核心，坚持“源头治理、系统治理、综合治理”，落实地下水污染防治主体责任，包括地下水污染防治状况调查、监测、评估、风险防控、修复等，实现地下水污染防治全面监管。

化工园区是化学工业生产的集中活动区，也是化学物品密集产生和存储的区域，区内潜在地下水污染源十分常见，地下水遭受污染风险高。目前，化工园区地下水水质监测多采用化学仪器分析法进行定量分析，受限于仪器本身和误差等因素影响，且低浓度的污染物很难有效检出，也无法对未知的未指定的指标进行分析。另外仪器分析法多在常规监测或疑似水体异常后针对性进行定量检测，检测指标的选定较为困难、时效性较差，单纯的化验分析很难及时辨别水质状态。

利用大部分化学物质在水体中的嗅阈值浓度较低的特点，采用科学合理的手段对地下水气味进行有效的监测，可相比室内分析提前发现水质异常，抢占应急处置的先机。

1 工作原理和方法

1.1 国内外研究进展

水体中的异味主要是由产生臭的化学物质的气态分子刺激人体嗅觉细胞而使人们感知到，其物质主要来源于生活污水或工业废水污染、天然物质分解、或微生物、生物活动的结果[1]，造成水异味的化学物质浓度水平往往较低，多在μg/L甚至ng/L以下[2]，低浓度的异味化学物质很难测定产生异味物质的化学组份。

地下水“嗅和味”作为感官性状及一般化学指标在我国《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)已明确要求。从日本、美国，还是欧洲的相关资料来看，水体异味同样是一个不容忽视且非常棘手的问题[2]。

目前，水体中“嗅和味”的辨别技术诸如感官分析法、在线传感器分析法和免疫分析法等方法在生活饮用水、地表水和医学领域中已有应用，各种方法的优缺点[3～6]情况见表1，尚无针对地下水异味的检测方法。

表1 水体异味检测方法统计Tab.1 Statistics of water odor detection methods

1.2 工作原理

在化工生产过程中，跑、冒、滴、漏的事故仍不可避免[7]，一般以多种物质混合状态的污水渗入地下，导致园区土壤、地下水受到污染的风险较高。由于地下水具有隐蔽性，加之包气带对污染物质的吸附、转化、截留等作用，特别是渗漏量少和易于吸附的物质，进入地下水污染物浓度较低。受特征污染指标不确定性的影响，仅靠以定量分析为主的室内化验分析来筛选特征污染难度大、成本高、耗时长，待分辨出特征污染物质时，污染水体往往已经大面积扩散，增加后期处置难度，对地下水环境产生的破环影响大。

因此，地下水“嗅和味”监测同样是地下水环境监测的工作内容之一，应当引起重视。本文参照《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》(GBT5750.4-2006)、《水和废水监测分析方法》(第四版)中感官状态和物理指标中用嗅气味和尝味法以及《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T 14675-93)等相关工作原理的基础上，结合大部分物质嗅阈值浓度较低，易于现场人工臭味判别的特点，对某化工园区地下水监测工作探索，总结出一套可行的感官分析法，可以提前判定水质异常，取得了很好的监测效果，且成本低，发现快，为现场应急处置的抢得先机。

1.3 工作方法

根据定性描述法和三点比较式臭袋法得的工作原理，结合现场工作情况，划分地下水异味等级，采用现场辨别+工作组辨别相结合的方式进行定性描述，能快捷、高效、简便的发现污染物质。

1.3.1 能力建设

1.3.1.1 嗅觉测试人员能力建设

地下水异味辨别人员均至少需参加国家环境保护恶臭污染控制重点实验室的能力培训，经理论和现场考试合格获得全国统一编号的嗅辨员、判定师证书，嗅觉正常，具备一定的嗅辨专业知识。

1.3.1.2 嗅觉标准液体系建设

结合化工园区企业所需原料、中间产物和产品等特征对应选取特征污染物、特征污水、废液、废渣等，利用上游背景值监测井地下水进行稀释/浸泡处理，以专业辨别人员和嗅觉正常人员能够辨别出的浓度分别稀释一定浓度，并以背景值地下水作为空白对照，形成以空白对照+低浓度标准液(专业辨别人员察觉)+正常浓度标准液(嗅觉正常人员察觉)的标准液库。利用标准液数据库对现场辨别人员进行培训，增强其对特征污染物的嗅辨灵敏度。标准液嗅辨培训同时，观察标准液水体外观状态，与嗅辨结果相互验证。

1.3.2 建立地下水异味等级分级标准

根据现场工作情况，确定地下水异味等级分级见表2。

表2 地下水异味等级分级Tab.2 Classification table of groundwater odor grade

1.3.3 成立现场工作组

成立5人及以上(奇数，至少含2名非辨别人员)的工作组，辨别人员周期性的对园区地下水监测井进行水体气味辨别和外观识别。若辨别人员现场判定为3级及以上且经1名以上辨别人员复核确认的，该井位可立即判定水质异常，可启动应急抽水和应急监测，上报相关人员启动渗漏排查；若现场判定为1、2级，则现场采取水样带回室内工作组集体辨别，若一半以上均察觉有异味即可判定水质异常，立即对应处置；若未达一半以上人员察觉有异味的，则加密观察、持续跟进水质状态；若现场判定为0级的，则代表水质正常，周期性开展嗅辨工作即可。

2 感官分析法在化工园区地下水监测中的应用

按上述方法在实际工作中进行运用，现以两起典型地下水异常事件为例进行分析。

2.1 某含油污水池渗漏事件

场地：某化工园区含油污水池1号井位于含油污水池下游15m左右，平面位置见图1。

图1 1号井平面示意图Fig.1 Sketch map of No.1 well

事件经过：2020年11月10日，辨别人员周期性巡检发现1号井水面有油花，能察觉出油气味，取样带回室内工作组集体判定，结果有一半以上人员察觉异味，立即上报应急抽水、上游含油污水池。后经查证，上游含油污水池进水管上部接缝处开裂，结合近期检维修工作加大含油污水排放，高液位运行导致含油污水从开裂处渗漏影响地下水水质。最终渗漏处得到迅速修复，异常水体未大面积扩散。

结果：本次气味辨别相比化验分析结果，气味辨别和水质监测结果见表3，提前3天判定出水质异常，为应急处置争取了时间，且现场及时采取应急措施，未对下游地下水造成影响。

表3 气味辨别与水质监测结果表Tab.3 Results of odor level and water quality monitoring

2.2 某装置外操室生活污水管渗漏

场地：某装置外操室生活污水管2号井位于生活污水池侧向40m，平面位置见图2。

图2 2号井平面示意图Fig.2 Sketch map of No.2 well

事件经过：2020年8月11日，辨别人员周期性巡检发现该装置2号井水质微黄色、臭味较弱，判定地下水气味等级2级，立即启动应急处置；后持续观察3天，气味有变浓趋势，且恶臭明显，检测硫化物、CODMn未超过地下水Ⅲ类质量标准，气味等级加至3级，经查阅污水管走向图，结合地下水流向，初步怀疑地下水监测井左侧至格网井段污水渗漏的可能性大；8月16日，现场排查发现，格网井因堵塞，导致液位过高，化粪池经格网井进入生活污水池的生活污水倒灌进入上方清洗池进水管，遇管道部分段位渗漏，进入地下水影响水质。经清水冲洗清洗池1周，2号井粪大肠菌群下降至80.9 MPN/100mL，水质臭味浓度明显降低。

结果：气味辨别为初步判定了特征污染物类型，为现场排查指明了方向；气味辨别和水质监测结果见表4。同时，较水质检测结果，提前5天判定出水质异常，并及时采取应急措施，防止地下水大面积受到污染。

表4 气味辨别与水质监测结果表Tab.4 Results of odor level and water quality monitoring

3 结 论

感官分析法在化工园区地下水监测中的初步应用取得了较好的效果，有着操作方便、简单、快捷和经济成本低，能够满足现场地下水日常监测和应急处置工作需要。

3.1 感官分析法能及时发现地下水水质异常，但此方法受人员身体差异影响，因个体差异原因对气味判别和定性描述存在偏差，建议相关部门制定地下水异味等级分级定性和定量标准，科学建立异味辨别人员能力建设的培训和考核体系。

3.2 标准液数据库应不断完善，感官分析法结合建立的标准液库有助于及时辨别污染物种类，从而为污染物溯源和应急处置提供支撑，建议相关部门建立和不断完善异味数据库，并科学合理运用于现场工作中。

3.3 可以尝试气味监测设备在地下水气味监测中的应用，解放劳动力的同时实现全时段地下水气味的监控。

3.4 感官分析法在化工园区的地下水监测中的应用，可为地下水防控工作、污染物溯源、以及土壤污染修复治理等工作提供支撑，也可作为环境监管部门决策依据之一。