恶臭作为一种感觉公害,已成为世界上七大环境公害之一。地球上存在的200万种化合物中,1/5具有气味,约有1万种为重要的恶臭物质。迄今为止,凭人的嗅觉即能感觉到的恶臭物质有4000多种。其中对人体健康危害较大的硫醇类、氨、硫化氢、二甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、铬酸和酚类等。逸散在空气中的恶臭物质对人类的危害,在七大公害中仅次于噪声而居于第二位,因此世界各国对恶臭污染都给予了高度的重视。
在恶臭的来源分布中,工厂的恶臭污染占各行业的第一位,主要来自石油、化工、造纸、橡胶、食品、医药、垃圾运转站、动物饲养场、排水泵站等。表1列出恶臭物质的分类、及臭味性质。
表1 恶臭物质分类及臭味性质
分类 | 主要恶臭物质 | 臭味性质 | |
无机物 | 硫化物 | 硫化氢、二硫化碳、二氧化硫 | 臭鸡蛋刺激味 |
氮化物 | 二氧化氮、氨、硫化铵 | 尿素刺激味 | |
氯化物 | 氯、氯化氢、溴 | 刺激味 | |
有机物 | 烃类 | 苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯 | 电石臭 |
硫醇类 | 甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇 | 烂洋葱味 | |
硫醚类 | 二甲基硫醚、二甲硫、二乙硫 | 大蒜微 | |
胺类 | 二甲胺、三甲胺、乙二胺 | 烂鱼味 | |
醇和酚 | 甲醇、乙醇、苯酚、甲酚 | 刺激味 | |
氯代烃 | 甲基氯、三氯乙烷、氯乙烯 | 刺激味 |
从表1可以看出,这些恶臭物质,除硫化氢、氨和部分氯化物外大都为有机物。这些有机物能散发到大气中主要是因为其沸点低挥发性强,为此我们有称其为挥发性有机物,简称VOCs(Volatile organic compounds)。
臭味强度是指人们通过嗅觉感觉到的气味的强弱程度。它取决于臭味物质的挥发性、吸附性和在水和酯类物质中的溶解性。臭味强度的分类,因国家、地区和研究者的不同而有一定的差异。日本采用的臭气强度分为0-5共六级。
表2 臭气强度的分级
臭气强度 | 分级内容 |
0 | 无臭 |
1 | 勉强可感到轻微臭味(感觉阈值浓度水平) |
2 | 容易感到轻微臭味(识别阈值浓度水平) |
2.5 | 明显感到臭味 |
3 | |
3.5 | |
4 | 强烈臭味 |
5 | 无法忍受的强烈气味 |
表2显示:随着臭气强度等级的提高,臭味使人感觉到的不适性越来越强烈。通常恶臭气体对人体产生的生理影响与其浓度成正比,而恶臭给人的感觉量(恶臭强度Ⅰ)与对人的刺激量(恶臭物质浓度)的对数成正比。
在《恶臭污染物排放标准》GB/T14544-93中,对八种恶臭气体的排放量、现有和新建企业的厂界浓度进行了规定。下面对八种恶臭气体的等级与浓度的关系进行列表:
表3 八种恶臭污染物质浓度与恶臭强度的关系
恶臭污染物 | 恶臭强度等级(浓度单位: ppm) | ||||||
1 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | |
氨 | 0.1 | 0.6 | 1.0 | 2.0 | 5.0 | 10.0 | 40.0 |
硫化氢 | 0.0005 | 0.006 | 0.02 | 0.06 | 0.2 | 0.7 | 3.0 |
甲硫醇 | 0.0001 | 0.0007 | 0.002 | 0.004 | 0.01 | 0.03 | 0.2 |
甲硫醚 | 0.0001 | 0.002 | 0.01 | 0.04 | 0.2 | 0.8 | 2 |
二甲二硫醚 | 0.0003 | 0.003 | 0.009 | 0.03 | 0.1 | 0.3 | 3 |
三甲胺 | 0.0001 | 0.001 | 0.005 | 0.02 | 0.07 | 0.2 | 3 |
乙醛 | 0.002 | 0.01 | 0.05 | 0.1 | 0.5 | 1 | 10 |
苯乙烯 | 0.03 | 0.4 | 0.4 | 0.8 | 2 | 4 | 2 |
从表3可以看出:甲硫醇对人体的影响是最大的,即使在0.2ppm(即0.30mg/m3)浓度下已达到5级,能使人感到无法忍受。
单一的恶臭气体通常按照国家标准进行测试,其测试方法显示在表4:
表4 单一恶臭物质的测定方法
序号 | 控制项目 | 测定方法 | 国家标准编号 |
1 | 氨 | 次硫酸钠-水杨酸光光光度法 | GB/T 14679 |
2 | 硫化氢 | 气相色谱法 | GB/T 14678 |
3 | 三甲胺 | 二乙胺分光光度法 | GB/T 14676 |
4 | 甲硫醇 | 气相色谱法 | GB/T 14678 |
5 | 甲硫醚 | 气相色谱法 | GB/T 14678 |
6 | 二甲二硫醚 | 气相色谱法 | GB/T 14678 |
7 | 二硫化碳 | 气相色谱法 | GB/T 14680 |
8 | 苯乙烯 | 气相色谱法 | GB/T 14677 |
从表4可以看出:氨和三甲胺采用分光光度法,其它六种气体均采用气相色谱法。
对于多种臭气的混合物来说,主要的测试方法总结在表5中:
表5 不同恶臭测试方法之间的比较
测定方法 | 测定原理 | 测定对象 | 主要问题 | 特点 |
三点比较式臭袋法 | 人的嗅觉 | 主要为复合臭气 | 容易产生嗅觉疲劳,不能进行大量测试 | 判定臭气的有无不需要特殊装置 |
臭气强度法 | 人的嗅觉 | 单一臭气或复合臭气 | 容易产生嗅觉疲劳,不能进行大量测定 | 直接判定臭气强度的大小,,不需要特殊装置 |
仪器测试方法 | 化学分析 | 主要为单一臭气 | 测定费用高,测定时间较长 | 用GC/MS、HPLC、离子色谱等精密分析 |
感受器测定法 | 电阻,共振周勃舒等的变化 | 单一臭气或复合臭气 | 存在其它气体的干涉问题 | 可进行快速连续测定 |
常用的复合臭气测试方法有四类,但最常用的是《三点比较式臭袋法》GB/T 14675-93 进行测定, 其方法是用三只无臭袋,其中的2只充入无臭气体,另一只按一定稀释比例充入无臭空气和检测样品供多名嗅辨员嗅辨,当嗅辨员正确识别有臭气袋后,再逐级稀释,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嗅辨。最终,由多名嗅辨员嗅辨稀释样品的平均稀释倍数,即为臭气的浓度。如果平均稀释倍数为300,即臭气的浓度为300。