國內外一些惡臭濃度值OU測定方法介紹
2020-06-02 08:04:11 艾方立科技
國內外一些惡臭測定方法介紹
1.成分濃度分析法
對惡臭物質的成分濃度進行分析一般依賴于先進的分析儀器，通常使用的儀器主要有氣相色譜儀（GC）、氣相色譜/質譜聯用儀（GC/MS）、液相色譜儀（HPLC）、紫外-可見分光光度計等；另外針對惡臭污染的測試，還有電子鼻、傳感器、簡易快速檢測管 等專用儀器。目前我國8種惡臭受控物質的分析方法如下表：
2.紫外-可見分光光度法
紫外-可見分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry）是利用物質在紫外、可見光區的分子吸收光譜，對物質進行定性分析、定量分析及結構分析的方法。按所吸收光的波長區域不同，分為紫外分光光度法(60-400nm)和可見分光光度法(400-750nm)，合稱為紫外一可見分光光度法。
紫外-分光光度法測定惡臭物質濃度是利用惡臭物質與相應的顯色劑發生顯色反應生成特定的物質，經紫外線或可見光照射后，物質分子中價電子對輻射產生吸收的原理進行測定。例如次氯酸鈉-水楊酸分光光度法測定氨，用稀硫酸吸收空氣中的氨氣，生成硫酸氫銨。在亞硝基鐵氰化鈉存在下，以酒石酸鉀鈉作掩蔽劑，銨離子、水楊酸和次氯酸鈉反應生成藍色化合物，根據顏色深淺，用分光光度計于波長698 nm處，用1 cm比色皿，以水為參比，測定吸光度，計算氣體中氨的濃度。
紫外-可見分光光度法常存在著干擾物質多，且顯色物質穩定性相對較差等缺點。
3.色譜法
色譜法適合多組分、低濃度物質的分離、測定，但是由于相當一部分的惡臭物質嗅覺閾值較低（如甲硫醇的嗅閾值為0.07 ppb），現有檢測器無法檢出。因此通常需要采用濃縮預富集手段來滿足物質檢出限的要求。由于大多數的惡臭物質為揮發性有機污染物（VOCs），因此對于惡臭物質的富集濃縮可以借鑒VOCs的富集濃縮方法。目前VOCs常用的富集濃縮方法主要有罐采樣-低溫冷阱濃縮-氣相色譜/質譜法和固體吸附-熱脫附-氣相色譜/質譜法，這兩種方法已經被美國環保署（USEPA）列為VOCs的標準分析方法，分別為EPA TO-14、TO-15和TO-17方法。
（1）罐采樣-低溫冷阱濃縮-氣相色譜/質譜法
罐采樣-低溫冷阱濃縮-氣相色譜/質譜法（EPA TO-14、TO-15）的基本原理是用經特殊處理的不銹鋼罐采集空氣樣品，進行樣品的低溫濃縮并除去惰性氣體后，經氣相色譜/質譜（GC/MS）定性、定量測定空氣中的VOCs。由于該方法可以將大體積的氣體樣品濃縮至微量體積，濃縮倍數zui多可達近千倍，故檢出限可達到ppb甚至ppt級。
罐采樣-低溫冷阱濃縮-氣相色譜/質譜法具有以下優點：
①可以采集到完整的樣品；
②不存在穿透體積（Breakthrough Volume）的問題；
③無需使用溶劑或加熱解析；
④可重復分析；
⑤通過限流閥可以采集一段時間內的樣品。
該方法的缺點是：
①存在壁吸附；
②不能排除非目標物的干擾；
③采樣罐和低溫冷阱濃縮系統本身造價較高；
④采樣罐體積較大，大批量的樣品采集攜帶不是很方便。
（2）固體吸附-熱脫附-氣相色譜/質譜法
固體吸附-熱脫附-氣相色譜/質譜法（EPA TO-17）的基本原理是使用無油采樣器采集空氣，使空氣通過裝有一種或多種固體吸附劑的吸附管（采樣管），然后將吸附管放入加熱器中迅速加熱，被分析物質從吸附劑上脫附后，再經氣相色譜/質譜進行VOCs的定性、定量分析。
吸附劑的種類、性質及其選擇性對于吸附濃縮/熱脫附技術是至關重要的。通常，按照吸附劑所用材料的性質、結構可將吸附劑分為無機吸附劑和有機多孔聚合物吸附劑兩大類。無機吸附劑主要有活性炭、石墨化碳黑、硅膠、氧化鋁、分子篩。無機吸附劑通常具有較大的比表面積、較高的使用溫度，比有機吸附劑的極性要強，適合吸附極性化合物。但是多數無機吸附劑親水性強，遇水容易失活，不適合分析濕度大的樣品。有機多孔聚合物吸附劑包括Tenax、XAD-2、Porapak、Chromasorb等。這些材料多為疏水性、背景低、反應活性低，不適合捕集易揮發性物質和強極性物質。由此可見，不同的吸附劑的應用范圍受其本身的性質限制，因此使用中常常會將幾種吸附劑組合起來，例如30mm Tenax GR和25mm CarbopackTMB組成的吸附管，適用于捕集C6~C20范圍內的化合物，在任何濕度下采樣體積可達2L，對于C7以上的化合物采樣體積可擴大到5L。
熱脫附儀是對吸附濃縮得到的樣品進行加熱解析的設備，其解析溫度、時間和載氣流速一般可調。從原理上來說，熱脫附有一級脫附和二級脫附兩種。一級脫附是將被吸附物解析后直接利用載氣吹到氣相色譜柱，但往往產生不同程度的峰擴散，且載氣流量大，因此很難在毛細管柱上應用。二級熱脫附將一級脫附的物質重新進行吸附富集/解析，從而減少峰擴展，可改善色譜的分離效率，故應用較廣。目前，第二次吸附富集主要是利用低溫的方法將解析樣品進行再次濃縮。通常采用的低溫濃縮方法為機械制冷、半導體電子制冷和液氮制冷等。
固體吸附/熱脫附氣相色譜-質譜法具有以下優點：
① 檢出限低，可以達到ppb級甚至ppt級；
② 無需使用有機溶劑；
③ 吸附管可重復使用；
④ 吸附管體積小，易于攜帶。
該方法的缺點主要有以下幾方面：
①由于不同的吸附劑具有一定的選擇性，因此不能捕集到完整的氣體樣品；
② 某些吸附劑本身背景較高；
③ 存在穿透體積的問題。
對于一些在GC或GC/MS上響應較差的惡臭物質，還可采用液相色譜進行分離測定，如2,4-DNPH衍生HPLC測定空氣中的醛酮類物質（可參考USEPA TO-11方法）。
盡管通過樣品的前處理將惡臭物質富集濃縮可以滿足很多物質的測定檢出限，但無法直接給出惡臭對人類感官的影響程度。
4.電子鼻法
電子鼻也稱人工嗅覺系統， J. W. Gardner給電子鼻下的定義是:“電子鼻是由一種有選擇性的電化學傳感器陣列和適當的識別裝置組成的儀器,能識別簡單和復雜的氣味。”電子鼻的工作原理主要是利用傳感器模擬生物鼻感應氣體中的化學成分，產生可以用來測量的物理量的變化，一般由傳感器陣列、信號預處理單元和模式識別單元等三大部分組成。目前常用的傳感器包括有石英晶體微平衡傳感器(QCM ) 、金屬氧化物傳感器、導電聚合物傳感器、表面聲波傳感器以及光纖傳感器等，其中以導電聚合物傳感器的應用zui為普遍。該技術zui早應用于食品工業, 用以鑒別食品的質量。近年來，電子鼻技術在惡臭污染源調查及其影響評價等方面也得到一定的應用。
李湘中、Lam.W.S等曾利用電子鼻分析垃圾填埋場和廠界的惡臭樣品，對照兩者的氣味指紋譜圖，確認了填埋場廠界惡臭具有和城市垃圾揮發的氣體具有相近的性質。
由于受傳感器種類的限制，電子鼻技術尚不能滿足對所有惡臭物質測試的需要。目前，市場所見的電子鼻只適合于半定量的分析要求。此外, 該方法的缺點同樣是測定結果無法直接給出惡臭對人的影響程度。
5.臭氣濃度傳感器法
為了解決一般傳感器測定結果不能直接反映惡臭對人影響的問題，日本的研究工作者依據韋伯—費希納公式對傳感器的響應信號進行處理，測定結果可以直接讀出臭氣濃度值。使用該傳感器分析實際樣品前需要建立惡臭物質濃度的對數值與傳感器相應信號的關系曲線。當分析實際樣品時信號處理單元會根據傳感器感應物質的濃度，轉化為相應的臭氣濃度對數值。
由于這種臭氣濃度傳感器沒有采用傳感器陣列，因而一種傳感器往往只適合某一類的惡臭化合物，對于復雜的混合氣體所得到的結果偏差較大。但是由于該儀器操作簡單，不需要太多試驗人員，因此目前更多的應用于污染物比較簡單的工廠進行自檢。
6.檢測管法 簡易快速檢測管
在工業生產過程中，工作現場經常會被一些有毒害和易燃易爆的氣體或蒸汽所污染。為了能及時反應現場狀況，以便發現事故隱患，需要一種既快速簡便，又有足夠準確度和靈敏度的分析方法來代替試驗室里常規的費時繁瑣的化學分析方法。
在這種情況下，檢測管式氣體測定技術應運而生。它是由氣體檢測管和采樣裝置組成。這種技術近年來在國內外發展很快，應用范圍越來越廣泛。在惡臭氣體應急檢測或者高濃度簡易測量方面此法應用較多。現在能用檢測管測定的惡臭氣體主要包括硫化氫、氨、苯乙烯、硫醇等。
氣體檢測管是在一個固定長度和內徑的玻璃管內，裝填一定量的檢測劑，用塞料加以固定，再將玻璃管兩端熔封。檢測劑形成一個指示層，當含有被測物質的氣體定量地通過管子時，檢測劑變色長度與被測氣體濃度成正比例，從檢測管上印制好的刻度可以得知被測氣體的濃度。檢測劑的選擇及其與載體的配比決定了檢測管可測物質的成分和量程范圍。
氣體檢測管法實質上是將化學分析方法儀器化，化學分析的一切步驟在檢測管法中也同樣地被采用著，只是在制造檢測管時被工業化手段所取代，使用時不再需要任何試劑及測前準備工作，僅有采樣和結果顯示兩步，而這兩步又是同時進行的，所以該方法具有操作簡便、快速的特點，加之體積小，攜帶方便，對任何現場人員稍加指導就可使用，在幾十秒至幾分鐘內就可測得結果，適合于現場測定。但是這種方法靈敏度低、準確性還有待提高，因此多被用來工廠自檢或監測部門初步調查時使用。
垃圾中轉站、垃圾處理廠、污水處理廠、屠宰廠、廠界、化工園區、石油石化、冶煉廠、鋼鐵廠、煤炭廠、熱電廠、自來水廠、醫藥車間、煙草公司、大氣環境監測、科研院校、樓宇建設、消防報警、工業過程化控制、鍋爐房、地下隧道、輸油管道、加氣站、地下管網檢修、室內空氣質量檢測、食品加工、殺菌消毒、冷凍倉庫、農藥化肥、殺蟲劑生產等等
1、快速了解惡臭排放規律，保證監測數據時效性
隨著人們水平的提高，環保意識的增強，人們對生活環境的質量要求越來越高，惡臭造成的民眾投訴的數量也逐年激增。而傳統的人工嗅辨惡臭監控手段，通常需要以下幾個操作流程：
2、接警→現場采樣→送樣→人工配氣→人工嗅辨→出具報告
由于操作環節眾多，各個環節要求的人工比較多，傳統分析手段存在著時效性、數據的客觀性差、人工成本高等一系列問題，無法滿足日益增加的惡臭監測的要求。
近年來，由于惡臭排放導致的居民和企業沖突越來越多，居民上訪越來越頻繁。環保整治、尤其是惡臭整治已經成為了一項涉及到社會穩定和諧的重要工程。而惡臭排放的時效性、不確定性，又導致了環保部門的取證難、執法難，因此迫切需要建立實時的、高效的、快速的惡臭自動監測系統，對惡臭情況進行24小時連續監控。
3、提升環保自動監測能力，提高環境管理水平
1.1.首先，監測周期短，取得監測數據后可實時通過有線或無線方式傳輸至中控室，保證監測數據的時效性。
1.2.其次，通過在線環境監測，可以獲取、存儲大量的監測數據，通過在線監測數據庫的建設，可以按需要將獲取的數據分門別類進行存儲，經過一定的時間積累，為分析和預測環境變化趨勢提供豐富可靠的數據材料，能夠真實客觀地反映設施環境影響狀況。
1.3.最后，由政府監管的在線環境監測系統通過對監測儀器采樣、監測數據傳輸等環節進行加密，可確保環境監測數據的公正、科學、準確。
4、向科技要人力、向科技要效率
1.1.目前環保問題受社會關注的程度越來越高，政府責任越來越大，工作人員的任務越來越重，群眾的期望值也越來越高。而借助于科技化、信息化手段建設惡臭污染源自動在線監測系統，在只需增加相對少量的技術人員的情況下，即可實現全天候24小時的實時監測監控，可以極大地提高環保工作的效率和效果，切實做到捍衛環境安全、提升環境質量。向科技要人力、向科技要效率不但是顯得尤為重要更是非常迫切。
1.2. 建設污染源惡臭自動在線監測系統，不僅可以解決目前監測采用人工采樣和送樣到實驗室分析引起的費工、費時、樣品捕獲率低、分析時間長、數據上報慢、信息量少、反映污染源臭氣污染變化現狀及規律不及時等問題，而且通過引進具有國際先進技術水平的惡臭自動監測系統，能有效提升我區的環境管理水平，為科學制定環保法規和城市規劃等提供準確可靠的數據。
5、通過連續監測惡臭，建立惡臭信訪預測、報警管理系統
通過24小時監測中心城環衛綜合處理廠周邊的惡臭信息，快速了解惡臭排放規律，保證監測數據時效性，建立能夠將惡臭信訪問題最小化的預測、報警系統。
6、尋找惡臭問題的原因，并制定減排方案
通過實時監測多樣的惡臭物質并掌握惡臭物質的變化擴散情況，制定有效的惡臭管理方案，尋找惡臭排放源，建立有效的惡臭減排對策。
7、有效解決人力問題，提高效率
解決目前監測采用人工采樣和送樣到實驗室分析引起的費工、費時、樣品捕獲率低、分析時間長、數據上報慢、信息量少、反映污染源臭氣污染變化現狀及規律不及時等問題，而且通過引進具有國際先進技術水平的惡臭自動監測系統，能有效提升我區的環境管理水平，為科學制定環保法規和城市規劃等提供準確可靠的數據。
8、為環保提供數據輔助決策支持
實現臭氣污染監測，監測周期短，取得監測數據后可實時通過有線或無線方式傳輸至中控室，保證監測數據的時效性；其次，通過在線環境監測，可以獲取、存儲大量的監測數據，通過在線監測數據庫的建設，可以按需要將獲取的數據分門別類進行存儲，經過一定的時間積累，為分析和預測環境變化趨勢提供豐富可靠的數據材料，能夠真實客觀地反映設施環境影響狀況；最后，由政府監管的在線環境監測系統通過對監測儀器采樣、監測數據傳輸等環節進行加密，可確保環境監測數據的公正、科學、準確。
9、項目建設依據
Ø 大氣污染物綜合排放標準GB16927-1998
Ø 惡臭污染物排放標準 GB14554-93
Ø 環境空氣質量標準GB3095
Ø 環境空氣質量監測規范（國家環保試行）
Ø 環境空氣質量自動監測技術規范 HJ/T 193-2005
Ø 環境空氣質量手工監測技術貴方 HJ/T 194-2005
Ø 測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：通用要求 GB4793-1995
Ø 信息技術設備（包括電氣事務設備）的安全 GB 4943-1995
Ø 電子測量儀器電磁兼容性試驗規范 GB 6833.1~10-87
Ø GBJ232-92 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》
Ø GB 4943-95 《信息技術設備包括電氣設備的安全》
Ø GB/T75-94 《安全防范工程程序與要求》
Ø 《中國電氣安裝工程施工及驗收規范》
Ø 《社會公共場所安裝防范工種設計規范》
Ø 《以太網標準（802.3ab/802.3u/802.3z等）》IEEE-802.3
Ø GB50057-94 《建筑物防雷設計規范》
Ø GB50174-95 《計算機防雷設計規范》
Ø GB2887-89 《計算機場地技術條件》
10、項目建點原則
一、惡臭在線監測點周圍環境應符合以下要求：
（1)監測儀器采樣口周圍，不能有阻礙環境空氣流通的高大建筑物、樹木或其他障礙物。從采樣口到附近最高障礙物之間的水平距離，應為該障礙物與采樣口的兩倍以上；
（2)采樣口周圍水平面應保證270°以上的捕集空間，如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平面應有180°以上的自由空間；
（3)監測點周圍環境狀況相對穩定，安全和防火措施有保障；
（4)監測點附近無強大的電磁干擾，周圍有穩定可靠的電力供應，通信線路容易安裝和檢修；
二、 采樣口位置應符合下列要求：
（1) 對于自動監測，其采樣口離地面的高度應在3~15米范圍內；
（2) 在保證監測點具有空間代表性的前提下，若所選點位周圍半徑300~500米范圍內建筑物平均高度在20米以上，無法按滿足1項的高度要求設置時，其采樣口高度可以在15~25米范圍內選取；
（3) 在建筑物上安裝監測儀器時，監測儀器的采樣口離建筑物墻壁、屋頂等支撐物表面的距離大于1米。
三、 監測儀器選型
惡臭在線監測系統
惡臭監測系統利用氣體中的特性成分與傳感器表面產生的化學反應將傳感器表面發生的物理、化學變化轉換為電信號值的方式來實現惡臭濃度監測。
基于復合惡臭傳感器的惡臭監測系統的優點：
Ø 確保惡臭監測信號的穩定性
Ø 可以將人類的嗅覺以客觀數值表現出來的技術
Ø 客觀反映周邊居民感受到的惡臭程度
Ø 用時間、空間方式呈現惡臭的空間分布情況及影響范圍
Ø 可以建立便于信訪和管理的基礎設施
Ø 監測系統所需的費用及運行維護費用最少化
11、 測量原理：
依據中國現行惡臭檢測標準《惡臭污染物排放標準GB14554-93》和《三點比較式臭袋法GB/T 14675-93》實現檢測結果與人類嗅覺的關聯，采用多路逐點采樣系統（manifold system）吸附和脫落的同時進行檢測。
12、 在線監測物質
系統除了按照國標檢測3大類（S系、N系、VOCs系）8種氣體物質單一氣體及復合惡臭濃度，另外半導體傳感器的反應物質可擴展至檢測其他（VFAs系、Aldehyde系）共約22種人類嗅覺能聞到的氣味。
13、 主要功能及特點
（1)惡臭傳感器和清洗裝置為一體化而延長傳感器壽命，大大穩定了輸出信號，提高惡臭濃度檢測結果的可靠性；
（2)采樣核心源泉技術——傳感器輸出信號分析技術來換算氣體濃度，其中惡臭采用金屬氧化物半導體式氣體傳感器進行檢測，結果顯示單位為稀釋倍數（OU），硫化氫和氨氣采用電化學式氣體傳感器進行檢測，結果顯示單位為ppm，VOCs采用光離子化氣體傳感器進行檢測，結果顯示單位為ppm；
（3)根據需求最多可擴展20個傳感器；
（4)百葉箱式惡臭吸入結構，確保惡臭吸入的穩定性；
（5)內置長壽命震動電樞泵，進樣泵采樣速度0.5L/min，自動控制流量；
（6)內置10.2英寸大屏幕高性能嵌入式計算機 (IEC667-07)，現場實時顯示檢測結果，并且可在現場通過WINCE屏幕設置及修改各項參數；
（7)支持LAN(TCP/IP 有線通訊), GSM 或CDMA 無線數據通訊方式傳輸數據；
（8)停電后有自動修復功能，實時保護監測數據不丟失；
（9)內置自動調節溫度裝置、雷擊保護器及電涌保護器；
（10）可擴展安裝惡臭自動捕集裝置（自動留樣系統）進行惡臭采集，可擴展氣象監測系統監測風向、風速、溫度、濕度、氣壓等。
14、惡臭監測系統平臺
該系統平臺是基于WEB的惡臭實時監測管理系統，通過多種方式的傳輸鏈路實現實時傳輸，達到實時自動監測的目的。
1. 通訊鏈路：
支持LAN(TCP/IP有線通訊)、GSM或CDMA無線數據通訊方式數據。
2. 系統平臺：
采用PHP+MySQL JAVA方式的操作系統軟件（Monitoring system SLC-OM020-J-V-1.1）。
15、平臺功能
(1)具有數據接收、存儲、報表等功能；
(2)具有數據及歷史曲線查詢、統計等功能；
(3)可擴展接入平臺的儀器數量與監測指標；
(4)具有遠程診斷功能；
(5)可聯動惡臭擴散模型監測惡臭影響程度，追蹤惡臭污染源，預測惡臭擴散情況。（另配）
惡臭在監測系統應用場所垃圾中轉站、垃圾處理廠、污水處理廠、屠宰廠、廠界、化工園區、石油石化、冶煉廠、鋼鐵廠、煤炭廠、熱電廠、自來水廠、醫藥車間、煙草公司、大氣環境監測、科研院校、樓宇建設、消防報警、工業過程化控制、鍋爐房、地下隧道、輸油管道、加氣站、地下管網檢修、室內空氣質量檢測、食品加工、殺菌消毒、冷凍倉庫、農藥化肥、殺蟲劑生產等等
