張旭東

(深圳市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，深圳　518049)

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惡臭動(dòng)態(tài)稀釋法在三點(diǎn)比較式臭袋法中的應(yīng)用探討

張旭東

(深圳市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，深圳518049)

【摘要】三點(diǎn)比較式臭袋法分析惡臭氣體樣品全過程手工操作，步驟繁瑣，效率低下，在實(shí)際測(cè)定過程中存在較大的局限性和不確定性，易出現(xiàn)誤差，本文對(duì)國標(biāo)方法規(guī)定的靜態(tài)稀釋配氣法和歐美等國家采用的動(dòng)態(tài)稀釋配氣法進(jìn)行比較分析，探討借鑒和引用動(dòng)態(tài)稀釋配氣法完善國標(biāo)方法，提高監(jiān)測(cè)效率，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。

【關(guān)鍵詞】惡臭測(cè)定；動(dòng)態(tài)稀釋；應(yīng)用探討

1引言

近年來隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，惡臭污染與人居環(huán)境改善的矛盾日漸顯現(xiàn)，惡臭擾民已成為一個(gè)突出的環(huán)境問題。與此同時(shí)，惡臭監(jiān)測(cè)在環(huán)境管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境糾紛處理和建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)保驗(yàn)收中成為最基本的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一，各級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)承擔(dān)的惡臭監(jiān)測(cè)任務(wù)隨之大幅增加。

目前我國惡臭監(jiān)測(cè)采用的國家標(biāo)準(zhǔn)《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)已頒布實(shí)施20多年，該方法規(guī)定樣品配氣方法采用手工注射器注入樣品的稀釋方法[1](簡稱靜態(tài)稀釋法)，樣品稀釋配氣全過程手工操作，步驟繁瑣，操作精細(xì)，效率低下存在較大的局限性和不確定性，極易出現(xiàn)誤差。因此，改進(jìn)操作方法和步驟，逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、程序化和自動(dòng)化，減少人工操作失誤，提高樣品的分析效率，加強(qiáng)分析過程的質(zhì)量保證，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，具有迫切的需求。

2三點(diǎn)比較式臭袋法的局限性

《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)自1993年頒布實(shí)施以來，我國大部分環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)都已建立惡臭實(shí)驗(yàn)室，開展惡臭監(jiān)測(cè)工作。結(jié)合多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)和反饋，目前該分析方法在稀釋配氣和嗅辨等關(guān)健操作環(huán)節(jié)存在不確定性，影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1稀釋配氣全過程手工操作，不易進(jìn)行有效的質(zhì)量控制

在稀釋配氣過程所有操作依靠手工完成，從采樣瓶換塞、取樣、注入到封閉針孔等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均取決于操作者的規(guī)范和熟練程度，每一步稍有不慎，均會(huì)對(duì)分析結(jié)果造成誤差，難以實(shí)施規(guī)范有效的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制措施。

2.2稀釋配氣過程操作繁瑣，效率低下

在開展臭氣樣品分析時(shí)，至少需要2名配氣員(判定員)同時(shí)操作，并提前30分鐘以上進(jìn)行稀釋配氣，分析1個(gè)廠界臭氣樣品就需稀釋充入54～108個(gè)嗅辨氣袋。在熟練操作的情況下，分析1個(gè)樣品平均需20分鐘以上，效率低下，耗時(shí)過長[2]，易引起嗅辨員因長時(shí)間工作而導(dǎo)致嗅覺疲勞，影響分析判斷的準(zhǔn)確性。

2.3嗅辨氣袋易發(fā)生泄漏現(xiàn)象，誤差較大

手工稀釋配氣過程中使用的注射器、嗅辨氣袋易發(fā)生泄漏現(xiàn)象，誤差較大，準(zhǔn)確度不易把握。在實(shí)際測(cè)試中挑選了5分鐘內(nèi)無明顯漏氣的10個(gè)氣袋充滿并靜置，20 分鐘后氣袋體積平均降至原有體積的85%～90%，40分鐘后降至75%～80%。同時(shí)，實(shí)際稀釋配氣中由于頻繁往氣袋中注入氣體，漏氣現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。特別是進(jìn)行有組織排放臭氣樣品1000倍以上的稀釋配氣時(shí)，由于取樣微量，注入嗅辨袋時(shí)對(duì)針孔和膠塞的密封度要求更高，稍有不慎就會(huì)造成漏氣現(xiàn)象，影響稀釋倍數(shù)的準(zhǔn)確性。

2.4嗅辨袋膠塞殘留異味，影響分析結(jié)果

不同廠家生產(chǎn)的膠塞材質(zhì)不同，雖都稱由無氣味材質(zhì)制成，但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)部分膠塞仍帶有微量異味，經(jīng)加熱蒸煮處理，但仍無法徹底去除，對(duì)嗅辨員的判斷造成一定影響。

2.5一次性嗅辨袋使用量大，分析成本較高

依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以分析廠界臭氣樣品為例，每分析1個(gè)樣品就需108個(gè)嗅辨袋，雖可將部分無注入樣品氣體的嗅辨袋循環(huán)使用，但大部分再次使用會(huì)影響其氣密性。嗅辨袋一般由進(jìn)口無味材料制作，分析成本較高。

2.6分析結(jié)果手工記錄和運(yùn)算，易發(fā)生人為錯(cuò)誤

目前，所有樣品的分析結(jié)果的記錄和運(yùn)算均由手工完成，特別是結(jié)果統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算過程中易出現(xiàn)差錯(cuò)。

3惡臭動(dòng)態(tài)稀釋法的原理和特點(diǎn)

惡臭氣體分析動(dòng)態(tài)稀釋法的運(yùn)用迄今已有一百多年的歷史。1886年，荷蘭烏德勒支大學(xué)的教授Zwaardemaker發(fā)明了動(dòng)態(tài)嗅覺測(cè)定儀用于測(cè)試環(huán)境中的惡臭氣體[3]。我國的惡臭測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)方法采用的是三點(diǎn)比較式臭袋法規(guī)定的靜態(tài)稀釋法，目前國際上除日本、韓國等國家和地區(qū)采用靜態(tài)稀釋法外，歐美、澳大利亞、新西蘭等國家使用的是基于動(dòng)態(tài)稀釋法原理研制的動(dòng)態(tài)稀釋儀 (或稱嗅覺計(jì)) 對(duì)惡臭樣品進(jìn)行測(cè)定[4]，并在此基礎(chǔ)上測(cè)定評(píng)價(jià)惡臭樣品的臭氣濃度、臭氣強(qiáng)度、愉悅度等。現(xiàn)代惡臭動(dòng)態(tài)稀釋儀的基本原理是由通過無油空壓機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣，經(jīng)活性炭過濾器處理后制得無臭空白氣體進(jìn)入動(dòng)態(tài)稀釋系統(tǒng)，系統(tǒng)中的質(zhì)量流量計(jì)和電磁閥等部件在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉狀態(tài)的切換，定量抽取樣品氣體和無臭氣體按照程序預(yù)設(shè)的稀釋倍數(shù)，進(jìn)行精確配比稀釋操作，稀釋后的樣品氣體經(jīng)其中一個(gè)嗅辨口排出，其余兩個(gè)嗅辨口排出無臭氣體，嗅辨員對(duì)三個(gè)嗅辨口排出的氣體進(jìn)行嗅辨判斷得出結(jié)果。惡臭動(dòng)態(tài)稀釋儀主要有以下特點(diǎn)。

3.1分析方法模式多種多樣

由計(jì)算機(jī)軟件控制的分析方法模式，可根據(jù)需要可設(shè)定為國標(biāo)方法《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)和愉悅度、描述法等歐美國家的惡臭分析方法，供用戶靈活選擇。

3.2分析操作自動(dòng)化、程序化，效率高，節(jié)省時(shí)間

樣品的取樣、稀釋和配氣均由計(jì)算機(jī)軟件控制，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)操作。同時(shí)，一般的動(dòng)態(tài)稀釋儀具備6個(gè)嗅辨工作臺(tái)，6個(gè)嗅辨員可同進(jìn)行嗅辨分析，通過觸摸屏或按鍵選擇嗅辨結(jié)果，通常完成一個(gè)樣品的分析僅需5分鐘左右。

3.3具備清潔凈化裝置

部分動(dòng)態(tài)稀釋儀具備管路的加熱清洗功能，可有效清除殘留在管路中的有機(jī)物等粘性物質(zhì)，確保嗅辨口出氣無異味。

3.4稀釋倍數(shù)控制精確，嗅辨流量靈活調(diào)節(jié)

稀釋倍數(shù)的精確度，直接關(guān)系到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。配氣系統(tǒng)的電子質(zhì)量流量計(jì)由程序化智能控制，并可用電子流量計(jì)等儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。同時(shí)嗅辨杯的出氣流量可根據(jù)嗅辨員的習(xí)慣調(diào)節(jié)。

3.5自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算分析結(jié)果

通過動(dòng)態(tài)稀釋儀內(nèi)置的計(jì)算程序軟件，根據(jù)嗅辨員選擇指令可快速完成嗅辨結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，避免人工計(jì)算錯(cuò)誤。

4動(dòng)態(tài)稀釋法的與三點(diǎn)比較式臭袋法的比對(duì)驗(yàn)證

通過選取了當(dāng)前群眾惡臭污染投訴中較為典型的四個(gè)類企業(yè)進(jìn)行兩種稀釋配氣分析方法的比對(duì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)每個(gè)類型的企業(yè)進(jìn)行連續(xù)兩天廠界臭氣濃度監(jiān)測(cè)，依照《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)中采樣方法和步驟，每個(gè)企業(yè)每天同一時(shí)段同步采集2個(gè)樣品，分別進(jìn)行靜態(tài)稀釋法配氣和動(dòng)態(tài)稀釋法配氣分析實(shí)驗(yàn)，每天采樣4次。對(duì)各企業(yè)同一時(shí)段采集的樣品分別采用靜態(tài)稀釋配氣法和動(dòng)態(tài)稀釋配氣法稀釋配氣后，同一批嗅辨員進(jìn)行嗅辨分析，分析結(jié)果見表1。

表1　靜態(tài)稀釋配氣和動(dòng)態(tài)稀釋配氣樣品分析結(jié)果

對(duì)獲得的分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后對(duì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行置信區(qū)間估算，從而獲得比對(duì)結(jié)論。將靜態(tài)稀釋配氣法和動(dòng)態(tài)稀釋配氣法所得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)分析，假設(shè)Ho∶μ1=μ2，選定置信度95%，計(jì)算F和t檢驗(yàn)，再查F檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)的臨界值Fα和tα表，得到F0.025(7，7)=4.99和t(0.05，7)=2.365，進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，當(dāng)Fα>F和tα>t時(shí)，可以判別靜態(tài)稀釋配氣分析結(jié)果與動(dòng)態(tài)稀釋配氣分析結(jié)果不存在顯著差異。檢驗(yàn)結(jié)果：F檢驗(yàn)值為1.088～2.500，t檢驗(yàn)值為0.740～1.936，見表2，說明四種類型的企業(yè)惡臭樣品靜態(tài)稀釋配氣分析結(jié)果與動(dòng)態(tài)稀釋配氣分析結(jié)果均不存在顯著差異，采用動(dòng)態(tài)稀釋配氣法進(jìn)行惡臭樣品分析結(jié)果可靠。

5動(dòng)態(tài)稀釋儀的校準(zhǔn)

樣品稀釋倍數(shù)是否準(zhǔn)確直接影響樣品的分析誤差，《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)未對(duì)稀釋配氣過程中如何進(jìn)行稀釋倍數(shù)的精確控制出規(guī)定，而在實(shí)際操作過程中又難以避免操作誤差。動(dòng)態(tài)稀釋儀可通過校準(zhǔn)能較好地解決稀釋誤差大的問題。

表2　分析結(jié)果顯著性差異統(tǒng)計(jì)

5.1流量計(jì)校準(zhǔn)法

通過標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)或電子流量計(jì)測(cè)量動(dòng)態(tài)稀釋儀的樣品吸氣口和嗅辨杯出氣口的氣體流量可準(zhǔn)確計(jì)算出樣品氣體的稀釋倍數(shù)。當(dāng)稀釋倍數(shù)出現(xiàn)偏差時(shí)，調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)稀釋儀的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

5.2標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)法

用特定已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行稀釋倍數(shù)的校準(zhǔn)。如將NO、NO2等低毒或無毒的瓶裝標(biāo)準(zhǔn)氣體在通風(fēng)良好的條件下，接入樣品吸氣口，待目標(biāo)稀釋倍數(shù)穩(wěn)定后，用校準(zhǔn)過的煙氣分析儀測(cè)量嗅辨口的NO、NO2濃度與進(jìn)氣口的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度，可準(zhǔn)確計(jì)算其稀釋倍數(shù)。當(dāng)稀釋倍數(shù)出現(xiàn)偏差時(shí)，調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)稀釋儀的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

6惡臭動(dòng)態(tài)稀釋法的應(yīng)用展望

近年來，基于動(dòng)態(tài)稀釋法研制而成的惡臭動(dòng)態(tài)稀釋儀在我國的一些環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)中得到逐步引進(jìn)和應(yīng)用，給惡臭樣品的分析帶來了新的思路與方法。但由于種種原因動(dòng)態(tài)稀釋法在實(shí)際樣品分析中應(yīng)用較少，尤其是在污染源監(jiān)督執(zhí)法、建設(shè)項(xiàng)目驗(yàn)收等政府行為中尚未得到推廣應(yīng)用，主要存在主要問題是：

(1)無相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法支持。《空氣質(zhì)量 惡臭的測(cè)定 三點(diǎn)比較式臭袋法》(GB/T14675-93)已頒布20多年，在實(shí)施過程中已顯現(xiàn)出了較多的局限性，可在廣泛征求意見的前提下進(jìn)行修改和完善，并考慮引入動(dòng)態(tài)稀釋法相結(jié)合的操作性強(qiáng)的惡臭分析方法。

(2)惡臭動(dòng)態(tài)稀釋儀技術(shù)還需不斷改進(jìn)。如在進(jìn)行分析環(huán)境空氣樣品時(shí)，因需在6個(gè)嗅辨口同時(shí)釋放稀釋氣體，需要通常8～10升的樣品氣量，因此采樣時(shí)需攜帶大號(hào)采樣瓶采樣，對(duì)采樣人員帶來了不便；嗅辨時(shí)間較為緊湊，每一次約為20～30秒，要求嗅辨員能熟練快速做出判斷；稀釋時(shí)空壓機(jī)產(chǎn)氣體總量較大，過濾器中的活性炭的使用周期變短。

(3)目前，國內(nèi)的動(dòng)態(tài)稀釋儀技術(shù)還處在研發(fā)和試用階段，成熟儀器設(shè)備一般為國外進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格較為昂貴。國產(chǎn)動(dòng)態(tài)稀釋儀應(yīng)加快研發(fā)速度，爭取早日推出成熟產(chǎn)品。

靜態(tài)稀釋法和動(dòng)態(tài)稀釋法的本質(zhì)都是將臭氣樣品按特定的倍數(shù)稀釋后由嗅辨員進(jìn)行識(shí)別，其基本原理具有共性，經(jīng)實(shí)際比對(duì)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果無顯著差異。隨著惡臭動(dòng)態(tài)稀釋儀技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，我國惡臭監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，惡臭分析中動(dòng)態(tài)稀釋法將會(huì)得到推廣應(yīng)用。

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作者簡介：張旭東，碩士，高級(jí)工程師，長期從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)04-0080-03

Discussion on the Application of Odor Dynamic Dilution MethodintheThreePointComparisonMethod

ZHANG Xudong

(Shenzhen Environmental Monitoring Centre Station，Shenzhen 518049)

Abstract：Three comparison odor bag method analysis malodorous gas samples of whole process of manual operation，tedious steps，efficiency is low，in the actual measurement limitations and uncertainties exist in the process，prone to error，comparison and analysis of the provisions of the national standard method for static dilution gas distribution law and Europe and the United States and other countries have adopted dynamic dilution gas distribution method，to learn from and reference to the dynamic dilution gas method to improve the national standard method，to improve the monitoring efficiency to ensure accuracy and effectiveness of the monitoring results.

Keywords：determination of odor；dynamic dilution；discussion on application

引用文獻(xiàn)格式：張旭東.惡臭動(dòng)態(tài)稀釋法在三點(diǎn)比較式臭袋法中的應(yīng)用探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(4)：80-82.