上海某居民区恶臭污染溯源、臭氧生成潜势及健康风险评估

陈刘雯, 呼佳宁, 李 丹, 张钢锋

(1.复旦大学环境科学与工程系, 上海 200438; 2.上海市环境科学研究院, 上海 200233)

恶臭污染具有组分复杂、浓度低及阵发性强等特点,通常来自污水处理厂、垃圾填埋场、食品工业企业等[1-5]。随着公众生活质量需求和环保意识的不断提高,在大中城市,特别是在工业区附近,恶臭污染投诉在所有环境问题投诉中排名第一,投诉量居高不下[6],恶臭污染已成为与大气污染、水污染、固体废弃物污染、噪声污染并行的重点环境问题。但由于恶臭污染成因和来源复杂,恶臭污染精准溯源成为关键和难点,科技部、生态环境部等部门2022年9月印发的《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》(国科发社[2022]238号)中将研究大气恶臭污染精准溯源技术列为重点任务之一。

目前,大气污染物溯源研究是对大气中的颗粒物进行定性或定量分析[7-9],常见溯源方法包括排放源清单法、受体模型法和源模型法[10-13],但针对恶臭污染溯源的研究较少。因为恶臭污染形成的主要原因是产生了有气味的挥发性物质,所以本文借助成熟的大气污染物溯源技术开展恶臭溯源方法的探究与应用。通过对比常见溯源方法可知,受体模型法具有不需要测量源成分谱、可处理遗漏数据和不精确数据等特点,是一种识别与解析受体处大气污染物不同来源及其贡献率的数字模式与方法[3],其中正定矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型为目前使用的主流溯源模型[14]。由已有研究[7,15-20]可知,PMF模型溯源结论只能聚焦于行业来源及其贡献,无法实现对恶臭物质组分以及污染排放特征的精准溯源,是目前恶臭监测与防控研究的难点所在。因此,本文将受体模型法与敏感点和厂区恶臭物质的相关性分析相结合,进一步明确致臭排气筒及其恶臭污染的排放特征。同时,恶臭污染的主要组成物质为挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs),而VOCs是PM2.5和臭氧共同的关键前体物[21],臭氧的氧化作用会抑制植物的光合作用,甚至导致植物叶片坏死、灼伤,最终造成农作物、森林等减产。因此,严重的恶臭污染伴随的大气中臭氧等污染物浓度增加以及向二次有机颗粒物转化对环境造成不良影响。臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)的研究方法主要有自由基反应速率法、等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法等。由邵珠泽等[22]的研究可知,垃圾堆肥厂等场所具有VOCs种类特征突出和最大增量反应(maximum incremental reactivity,MIR)系数易查的特点,更适合用最大增量反应活性法计算其OFP,故本文通过最大增量反应活性法计算单个物质的OFP,对臭氧生成的优势物质种类进行评估[18-20],从而分析恶臭物质的环境影响。恶臭污染除了存在对大气环境的危害,还可能存在影响人体健康的风险[23],这是因为大部分VOCs都具有致突变性、遗传毒性、神经毒性和致癌性[24]。赵茹涵等[25]对污水处理厂挥发性硫化物进行了健康风险评估,发现格栅和沉砂池中的硫化氢存在非致癌风险。Wang等[26]研究发现餐厨垃圾生物转化过程中多个处理区域的异味物质存在致癌和非致癌风险。现有研究关注厂区内恶臭污染对职工的健康风险评估,缺乏针对厂界受体处投诉人群健康风险评估的研究,因此,本文对厂界监测数据进行分析,更符合恶臭污染投诉事件中群众利益的诉求。同步开展对恶臭污染的环境和健康风险评估对制定恶臭标准、控制污染和管理风险有积极意义。

恶臭污染与常规大气污染不同,需要兼顾组分浓度、感官影响和风险评估。根据“12345”政务服务便民热线和微信异味投诉情况,上海市某区域近年来存在恶臭污染问题。为了全面分析恶臭污染来源、特征及其对环境与人体健康的影响,本文将宏观的受体模型溯源与全时段精准溯源相结合,同步分析研究区域恶臭污染中VOCs的OFP与(非)致癌风险,实现对研究区域恶臭污染的精准溯源、环境影响和健康风险评估的全面分析。

1 材料与方法

1.1 研究地点

研究区域内主要生产经营分布情况如图1所示,该区域以农业生产为主,以冷冻储藏、包装、物流等农产品下游产业为辅,区域内有4个科技园区和1个餐厨垃圾处理厂。根据居民投诉情况可知,在餐厨垃圾处理厂区门口和X居民区存在明显的恶臭影响且9—11月投诉频繁。X居民区在早上和下午时间段恶臭程度较严重,餐厨垃圾处理厂区门口在早上和凌晨恶臭程度较严重。因此,设置居民区投诉最严重的地点为敏感点,并对其恶臭问题开展相关研究。

图1 研究区域分布示意Fig.1 Schematic of case area distribution

根据该区域气象局提供的年气象数据统计得到的四季风向如图2所示,全年风向主要以北风和东南风为主,是我国典型的季风性气候。全年风向中北风、西北风占比32%,东风、东南风占比19%,两者占比合计51%,为该区域的主要风向。春夏季以东南风为主,秋冬季以北风为主。根据投诉时间可知,恶臭问题主要发生在秋季,以北偏西风为主,时有东偏北风。

图2 研究区域的四季风向频数Fig.2 Four-season wind direction frequency of the case area

1.2 采样点位与检测方法

本文在10月31日至11月1日对居民区环境空气采用选择性离子流动管质谱(selected ion flow tube mass spectrometry,SIFT-MS)技术进行连续采样检测,将实时监测设备安置于居民投诉区最严重的地点(居委会内),气体实时采样管安置于距离地面1.5 m高度处,与常规人体嗅辨高度相匹配。同期对餐厨垃圾处理厂区内涉及恶臭排放的车间排气筒进行检测,在各车间高峰工作时间段进行手工采样,采样点位分别为预处理车间排气筒(1号点位)、生化处理车间排气筒(2号点位)和深加工车间排气筒(3号点位),采样点位如图3所示。

图3 采样点位Fig.3 Sampling point location

SIFT-MS技术与大多数质谱分析技术不同,它不需要校准曲线来计算或确定分析物的浓度,而是根据产物离子数与试剂离子数的比率对VOCs进行精准量化[27]。本文采用新西兰Syft公司生产的SYFT手工采样分析方法参考国家生态环境标准,分析前质谱部分应调谐校准通过后再进行样品分析,尽量避免或减少被测排放物中共存污染物对目标化合物的干扰,所有化合物的校正曲线结果均满足校准曲线相关系数大于或等于0.99或相对响应因子的相对标准偏差小于或等于30%的质量控制。另外,根据样品的采样标准和规范保证样品的代表性,避开采样对象的不稳定工作阶段。

1.3 来源解析方法

本文采用美国国家环境保护局(U.S.Environmental Protection Agency,U.S.EPA)的PMF 5.0模型对敏感点连续监测数据进行来源解析。PMF模型使用样本浓度和样本数据相关的不确定度来对样本数据的合理性进行加权。因子贡献和成分谱由PMF模型最小化目标函数Q得出,计算公式为

式中:uij为第i种物质中污染因子j的不确定度;ρij为受体处在第j个时间点的质量浓度,μg/m3;gik为第i种物质对第k个因子的贡献率,%;fkj为第k个因子在第j个时间点对受体的贡献率,%。

PMF模型的运算需要对数据进行预处理。首先,确定方法检出限(method detect limit,MDL)和不确定度均无空值、零值和负值。然后,计算不确定度。如果样本质量浓度小于或等于所提供的MDL,则使用MDL的固定分数来计算不确定度;如果样本质量浓度大于所提供的MDL,则基于质量浓度和MDL来计算,计算公式为

式中:u为不确定度;RSD为物质的相对标准偏差;ρ为 物质的实测质量浓度,μg/m3;MDL是物质的MDL,本文中部分MDL的值从文献[27]中获取。

模型通过各物质的信噪比判断其在计算中的适用性,并根据结果对计算物质进行筛选。

物质的信噪比的计算公式为

式中:RSN为物质的信噪比;ρi为第i种物质的质量浓度,μg/m3;ui为第i种物质的不确定度。当RSN≥1.0时,将该物质设置为“strong”;当0.5≤RSN<1.0时,设置为“weak”;当RSN<0.5时,设置为“bad”,将该物质从模型中剔除[28]。

本文筛选出具有较优信噪比的物质进行PMF模型计算,根据运算结果得到各因子的突出贡献物质,通过将其和各来源具有指示作用的1种或多种颗粒物化学成分进行匹配来识别行业来源,并计算贡献率。

1.4 主要致臭排气筒识别方法

基于呼佳宁等[29]对于主要致臭物质的研究思路与成果,本文筛选出17种在3个排气筒中累计异味活度值(odor active value,OAV)贡献率超过99.0%的污染物质,分别为乙硫醇、丁硫醇、甲硫醇、乙硫醚、硫化氢、异戊酸、甲硫醚、苯甲醛、α-蒎烯、乙醛、苯酚、异戊醛、丁酸、三甲胺、二甲基二硫醚、乙酸、丙烯醛,并认为以上物质为该企业的主要致臭物质。

本文将敏感点连续监测数据与各排气筒主要致臭物质的OAV进行相关性分析,得到敏感点全监测时段受该排气筒的影响程度。统计学中常见的相关性分析方法是斯皮尔曼相关性和皮尔逊相关性分析方法,由数据的正态性决定[30],数据具有正态分布特征时,使用皮尔逊相关性进行分析,反之则使用斯皮尔曼相关性进行分析。对3个排气筒的17种主要致臭物质的OAV进行正态性检验,通过Shapiro-Wilk检验法判断数据的正态性[31],输出结果如表1所示,3个排气筒数据的显著性P<0.001,表明数据不具有正态分布特征,故对各排气筒与敏感点的主要致臭物质的OAV进行斯皮尔曼相关性分析。

表1 OAV的Shapiro-Wilk正态性检验结果

为了比较各排气筒对敏感点的恶臭影响,本文重点分析斯皮尔曼相关性系数rs,认为rs越大,该排气筒对敏感点的恶臭影响越大,如表2所示。

表2 相关性与影响程度的对应关系

1.5 OFP评估方法

OFP是综合衡量VOCs反应活性对臭氧生成的指标参数[21],计算公式为

LOFP=r×ρ

式中:LOFP为物质的OFP,μg/m3;r为物质的MIR系数,以O3/VOCs计,g/g。其中,本文的MIR系数采用Carter[32]和Venecek等[33]的研究数据,在70种监测物质中共汇总57种存在MIR系数的物质,如表3所示。

表3 57种监测物质的MIR系数

1.6 健康风险评估方法

健康风险是大气污染中不可忽视的问题,在恶臭污染投诉事件中投诉者除了关注恶臭源头问题,更担心长期阵发性恶臭污染对个体生命健康的影响。

本文根据U.S.EPA推荐的方法[34]评估吸入暴露产生的致癌风险和非致癌风险,暴露参数计算公式为

式中:XEC为物质的暴露参数,μg/m3;T为暴露时间,取上海市城乡户外活动时间3.02 h/d[35];F为暴露频率,取365 d/a;D为持续暴露时间,取垃圾处理厂一般建设年限30 a;t为平均暴露时间,非致癌平均暴露时间取20 a,致癌平均暴露时间取70 a。

致癌风险指数和非致癌风险指数计算公式分别为

式中:Q为物质的非致癌风险指数,量纲为一;Rfc为物质的参考质量浓度,mg/m3;R为物质的致癌风险指数,量纲为一;IUR为物质吸入单位风险(inhalation unit risk,IUR),m3/μg。

本文参照U.S.EPA(非)致癌风险评估标准[34]对恶臭物质的健康风险进行评估,当R>1×10-4时,说明物质存在“确定风险”;当1×10-51时,说明污染物可能会对人体产生非致癌风险,需要重点关注;Q≤1时,说明污染物对人体产生的非致癌风险可忽略不计。

2 结果与讨论

2.1 敏感区域恶臭来源解析

本文对筛选得到的具有较优信噪比的31种恶臭物质进行PMF模型运算,并基于研究区域的生产经营情况进行分析,解析出3个来源因子。

如图4所示,模型共确定了3种排放源。因子1中贡献较大的依次为2-戊醇(86.48%)、一甲胺(75.37%)、乙酸(70.05%)、甲醛(69.70%)、乙醛(60.91%)、乙硫醇(48.76%)、乙醇(37.42%),其中乙酸、乙醇、乙醛、乙硫醇是国内餐厨垃圾生化处理设施恶臭监测的主要指标[29,36],可以作为餐厨垃圾处理行业的特征物质。另外,氨(73.04%)、二硫化碳(46.73%)、苯乙烯(29.93%)作为我国管控的恶臭污染物,在因子1中也占有一定比例。根据研究区域的实际厂区经营情况,因子1被识别为餐厨垃圾源。

图4 敏感区域恶臭来源解析结果Fig.4 Results of odor source analysis in sensitive areas

因子2中贡献最高的是乙酸丁酯和乙苯,贡献率分别为83.49%、78.65%,乙酸丁酯天然存在于许多蔬菜、水果和浆果中,乙苯常被用于农药混合、涂覆、分离以及农业机械等农业生产活动中。另外,烃类、醛类、醇类物质均有占比,可能来自生物质燃烧、土壤扬尘和取暖燃煤等农业生产活动的大气排放[36]。由该区域分布图可知,区域内存在较大区域的农田、果蔬生产商及合作社,同时,存在较为发达的农产品销售业和运输业。因此,因子2被识别为农业源。

因子3中贡献最高的是丁酮,贡献率为89.87%,乙酸乙酯(67.93%)、1-丙醇(48.82%)等含氧挥发性有机物(oxygenated volatile organic compounds,OVOCs)具有较高占比,其很大一部分来自烃类的光化学反应,由于夜间积累的一次污染物迅速转化为二次污染物,该类物质的质量浓度具有早上随着光照强度增加而增加,下午随光照强度减弱而减小的规律[37]。另外,甲苯(61.94%)、苯(49.29%)、异戊烷(38.10%)等贡献率较高,汽油主要是由C4～C10各族烃类组成,其中异戊烷为汽油及其挥发物中含量丰富的物质,并且在交通拥堵时,道路旁边环境空气中的异戊烷的质量浓度会升高[38]。由周边交通情况可知,敏感点北面存在高速交通干道,东侧和南侧均有机动车交通主干道。因此,因子3被识别为二次生成和尾气排放的混合源。

由恶臭来源解析结果可得连续监测期间各污染源对VOCs的贡献率。如图5所示,敏感点环境空气中恶臭物质的来源为餐厨垃圾源(41.24%)、农业源(32.85%)及二次生成和尾气排放混合源(25.91%)。因此,餐厨垃圾源是VOCs诱发恶臭污染问题的主导因素。结合研究区域的风向数据和投诉情况,进一步明确了处于敏感点上风向的餐厨垃圾处理厂为主要恶臭来源,确定了排查的敏感厂区。

图5 恶臭来源因子占比Fig.5 Percentage of odor source factors

2.2 全时段敏感厂区主要致臭排气筒分析

本文将3个排气筒分别与敏感点各时间点主要致臭物质OAV进行双变量斯皮尔曼相关性检验,结果显示敏感点与各排气筒有215对极显著相关关系,455对显著相关关系,占总数据量的90.78%,即敏感点恶臭物质与排气筒排放物质有极强的相关性,说明各排气筒对敏感点的恶臭问题贡献突出。

根据斯皮尔曼相关性系数绘制色阶图,如图6所示。在00:00—08:00时段rs为0.35～0.70,恶臭影响总体处于中等水平,以预处理车间和生化车间的恶臭物质影响为主。08:00—18:00时段处于正常工作时间,是垃圾处理的高峰时段,恶臭影响浮动较大。预处理车间对敏感点的恶臭影响在13:20、13:50和14:20存在峰值,rs>0.70;生化车间对敏感点的恶臭影响在16:00左右出现峰值并持续1.5 h左右;深加工车间与生化车间同步产生较大恶臭影响,但在达到峰值后迅速降低。18:00—24:00为晚上至深夜时段,总体恶臭影响处于较低水平,rs均为0.67左右。该时段处于垃圾进厂的低谷期,预处理车间的恶臭影响明显减少。恶臭影响主要来源于生化车间,并且呈周期性突增后降低的规律。

根据图6中色阶聚集情况可知,监测期间厂区3个排气筒对敏感点恶臭影响的时间段集中在 06:00—08:00、10:00—14:00和16:00—18:00。全天受到预处理车间、生化车间的恶臭影响较为严重,受影响程度具有间歇式变化特征。在06:00—08:00和10:00—14:00期间,预处理车间与生化车间有明显的恶臭贡献,由该厂区工作周期可知,该时段为湿垃圾车入厂高峰期,经预处理工序后进行生化处理,时间持续8～10 h。从16:00开始,次日06:00运入厂区处理的湿垃圾进入深加工车间进行生化腐殖酸产品的制作工序,深加工车间的恶臭贡献在16:00左右突增,持续至18:00后减弱,该期间生化车间的恶臭贡献持续高位。另外,夜间至次日凌晨期间预处理车间与生化车间也存在一定的恶臭贡献,并且存在周期性变化规律。生化处理工艺的长反应时间和除臭系统的人工定时药剂投加,导致生化车间的恶臭影响在该时段仍持续存在恶臭影响,并存在周期性变化特征。

2.3 敏感厂区排气筒恶臭物质的OFP

本文共对57种存在MIR系数的恶臭物质进行了OFP分析,OFP贡献率从大到小依次为羰基类(37.46%)、醇类(21.38%)、烯烃类(15.52%)、挥发性脂肪酸类(13.70%)、芳香烃类(4.02%)、含氮化合物(3.90%)、烷烃类(1.77%)、酯类(1.29%)、硫化物(0.95%)、含氯有机物(0.01%)。由图7可知,敏感厂区排气筒的羰基类物质的OFP贡献率最高,芳香烃类、含氮化合物、烷烃类、酯类、硫化物、含氯有机物的OFP贡献率较小,均低于5%。该结果与刘涛等[39]对垃圾处理园区VOCs的OFP分析中的羰基化合物贡献率较高、大气氧化性较强的结论相吻合。同时,羰基类、醇类、烯烃类、挥发性脂肪酸类物质的累计OFP贡献率为88.06%,认为这4类恶臭物质是该餐厨垃圾处理厂区OFP贡献的代表物质种类,对臭氧生成起主要作用。

其他:硫化物、酯类、烷烃类、含氯有机物。图7 敏感厂区各物质种类OFP贡献率Fig.7 Contribution ratio of OFP of various substances in sensitive plant area

各车间的总OFP从高到低依次为预处理车间(27 051.82 μg/m3)、生化车间(7 547.51 μg/m3)、深加工车间(1 647.14 μg/m3)。敏感厂区排气筒各物质种类OFP及贡献率如图8所示。可以看出:羰基类物质在3个车间对OFP的贡献率突出,均超过35%,原因是醛、酮、羧酸等物质MIR系数较大且餐厨垃圾处理过程中该类物质排放浓度较高[40];挥发性脂肪酸在预处理车间的OFP为4 515.60 μg/m3,贡献率为16.69%,明显高于生化车间(4.25%)和深加工车间(7.87%);醇类物质在预处理车间和生化车间的OFP分别为5 556.85、1 991.58 μg/m3,贡献率较高,均超过20%。《环境空气质量标准》(GB3095—2012)中臭氧的二级标准的质量浓度限值为200 μg/m3(1 h平均值),本文中3个有组织排放口样本的OFP是标准限值的50～150倍,可能诱发臭氧的质量浓度超标,其中羰基类、挥发性脂肪酸、醇类物质是餐厨垃圾处理过程中潜在的臭氧生成重要贡献来源。

其他:硫化物、酯类、烷烃类、含氯有机物。图8 敏感厂区各物质种类OFP及其排气筒贡献率Fig.8 OFP of various substances in sensitive plant areas and their contribution ratio to the exhaust

各排气筒中对OFP的贡献率排名前十的物质如表4所示,乙醛、丙烯酸、1-丁烯、甲醛、乙醇、丙烯、苯酚这7种物质对OFP的贡献率在3个排气筒中均较高,是该餐厨垃圾处理厂区生成臭氧的主要污染物质。其中,各排气筒中对OFP的贡献率最高的物质均为乙醛,累计为8 703.53 μg/m3,贡献率为24.01%,同时,乙醛也是厂区的主要致臭物质,对人体感官和大气环境均存在不良影响,应作为厂区重点监测的恶臭物质。

表4 各排气筒中对OFP的贡献率排名前十的物质

2.4 敏感点恶臭物质健康风险评估

基于健康风险评估方法,本文对70种恶臭物质的IUR和参考质量浓度进行汇总。参考U.S.EPA综合风险信息系统(integrated risk information system,IRIS)[41]和PubChem化学信息数据库[42]的最新数据,筛选得到8种对人体存在致癌风险的恶臭物质和33种存在非致癌风险的恶臭物质,各物质的IUR和参考质量浓度如表5所示。同时,将厂界敏感点恶臭物质的24 h连续监测数据等分为晨间(00:00—08:00,包括凌晨、早晨)、午间(08:00—16:00,包括上午、中午、下午)和晚间(16:00—24:00,包括傍晚、晚上)3个时段,每个时段8 h,分别评估致癌风险和非致癌风险。

表5 各物质的IUR和参考质量浓度

2.4.1 非致癌风险

厂区边界敏感点各物质不同时段的非致癌风险指数如图9所示。各时段累积非致癌风险指数均超过非致癌风险可接受水平,说明各时段环境空气中的恶臭污染物均会对人体产生非致癌风险,各时段累积非致癌风险指数均值排名从高到低依次为晨间(22.95)、晚间(18.72)、午间(13.33)。丙烯醛的非致癌风险指数显著高于可接受水平,说明丙烯醛可能会对人体产生非致癌风险,是非致癌风险的关键因素,与甘浩[24]的研究结果“丙烯醛为典型化工园区非致癌风险中的主要贡献物种之一”相似。其余物质如磷化氢、丙烯酸、丙醛、乙醛、硫化氢等,虽然各时段非致癌风险指数均值较低,但最高值接近安全阈值,对于这些物质的排放监管也不可忽视。2-丁醇、丁酮、甲基异丁酮、甲苯等恶臭物质非致癌风险指数较低,对人体产生的非致癌风险可忽略不计。

红线:U.S.EPA推荐的非致癌风险安全阈值1。图9 敏感点恶臭物质非致癌风险指数Fig.9 Non-carcinogenic risk index of odor substances at sensitive sites

2.4.2 致癌风险

厂区边界敏感点各物质不同时段的致癌风险指数如图10所示。各时段各污染物累计致癌风险指数介于1×10-6和1×10-5之间,说明各时段环境空气中的恶臭污染物均对人体存在小概率致癌风险,各时段累积致癌风险指数均值排名从高到低依次为晨间(2.83×10-6)、晚间(2.80×10-6)、午间(2.46×10-6)。甲醛致癌风险指数在3个时段内均超过1×10-6且在16:00—24:00风险较高,最高达5.06×10-5,说明甲醛在敏感点环境空气中存在致癌风险,应对该物质进行重点监管,可知甲醛的健康风险问题不仅存在于装修等室内特殊情况,也可能存在于大气环境中,尤其在工业厂区附近。其他物质,如1,3-丁二烯,在00:00—08:00时最高致癌风险指数超过1×10-6,乙苯、乙醛虽然致癌风险指数小于1×10-6,但是最高值接近安全阈值,说明在特定的时段这些物质可能会对人体产生致癌风险,也应该加强管控。四氯乙烯、萘、苯等恶臭物质致癌风险指数较低,对人体产生的致癌风险可忽略不计。本文(非)致癌风险评估结论与方晶晶等[43]研究中生活垃圾收运过程中涉及的主要致癌(乙醛、苯和甲醛)与非致癌风险化合物(丙烯醛和硫化氢)具有一定的一致性。

红线:U.S.EPA致癌风险推荐的最大可接受水平1×10-6。图10 敏感点恶臭物质致癌风险指数Fig.10 Carcinogenic risk index of odor VOCs at sensitive sites

3 结论与展望

1) 通过PMF模型对敏感点连续监测数据进行来源解析,识别出3个来源因子,餐厨垃圾源占比41.24%,农业源占比32.85%,二次生成和尾气排放混合源占比25.91%。餐厨垃圾源为敏感区域恶臭来源的主要因素,明确了恶臭敏感厂区与排查对象。

2) 通过主要致臭物质的OAV的相关性分析可知,各排气筒对于敏感点的恶臭问题贡献突出。敏感点全天主要受到预处理车间、生化车间的恶臭影响,受影响程度具有间歇式变化特征。其中,夜间至次日凌晨和上午时段主要以预处理车间和生化车间的恶臭污染为主,16:00受到深加工车间阶段性的恶臭污染。

3) 通过计算3个车间排气筒恶臭物质的OFP可知,羰基类、醇类、烯烃类、挥发性脂肪酸类物质为该厂区OFP贡献代表物质种类。各车间的OFP从高到低依次为预处理车间(27 051.82 μg/m3)、生化车间(7 547.51 μg/m3)和深加工车间(1 647.14 μg/m3),其中乙醛、丙烯酸、1-丁烯、甲醛、乙醇、丙烯、苯酚这7种物质对OFP的贡献率在3个排气筒中均较高,是该餐厨垃圾处理厂区生成臭氧主要污染物质且乙醛在3个排气筒中对OFP的贡献率均最高,应作为厂区重点监测的恶臭物质。

4) 通过对恶臭物质进行致癌风险和非致癌风险评估可知,厂界敏感点各时段均存在致癌与非致癌风险,非致癌风险与致癌风险主要贡献物质分别为丙烯醛和甲醛,应作为餐厨垃圾处理厂的优先监控指标。各时段累积致癌风险指数均值排名从高到低依次为晨间(2.83×10-6)、晚间(2.80×10-6)、午间(2.46×10-6),1,3-丁二烯、乙苯、乙醛在特定时段可能存在致癌风险。各时段累积非致癌风险指数均值排名从高到低依次为晨间(22.95)、晚间(18.72)和午间(13.33),磷化氢、丙烯酸、丙醛、乙醛、硫化氢等在特定时段可能存在非致癌风险。

5) 结合居民区恶臭投诉情况和各时段恶臭影响分析,建议厂区从降低夜间生化处理车间的处理负荷、优化末端治理工艺等角度着手,降低臭气排放强度。结合风险评估结果,建议厂区加强预处理车间的废气监测,重点监控乙醛物质排放,降低其二次转化造成的环境危害,同时,优化晨间垃圾收运模型,降低丙烯醛、甲醛等物质对人体的(非)致癌风险。

6) 研究中涉及的风险参数可能存在部分物质处于风险未被发现或定量研究阶段且未考虑各物质之间的协同和拮抗效应,在后续研究中将进一步探究恶臭物质反应过程的复杂性。同时,设备、模型和运算参数等方面存在一定的不确定性,在后续研究中将持续关注健康风险评估中不确定性以及敏感度的分析,对风险指数精确性进行深入研究。