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生活垃圾恶臭监测现状与发展展望
摘要:本论文通过综述生活垃圾处理的各个处理流程和环节,探讨国内现行的恶臭监测方法的优点和不足,提出包括建立恶臭投诉渠道以响应市民的反馈,建立预警机制及制定应急响应措施等应对建议和措施。
关键词:生活垃圾;恶臭控制;监测方法;应对措施
0 引言
当前,生活垃圾所带来的恶臭污染逐渐凸显,恶臭物质刺激的气味,还会对人体健康造成危害,并导致强烈的心理不适[1]。因此,研究和监测生活垃圾产生的恶臭污染已经成为中国环境保护领域的一项重要议题。
1 生活垃圾恶臭种类及性质
恶臭物质根据其化学成分可分为以下几种[2]:
① 含氧化合物,典型物质有醇、醛、酮、醚及酯。
② 含硫化合物,典型物质有硫化氢、甲乙硫醚、乙硫及及甲硫醇。
③ 含氮化合物,典型物质有氨、三甲及及吲哚。
④ 烃类化合物,典型物质有烷烃、烯烃、萜烯及及芳香烃类。
⑤ 卤素及其衍生物,典型物质有氯气和卤代烃。
这些恶臭物质呈现出显著的差异,表1列出了一些常见恶臭化合物及其性质,进一步呈现了这种多样性。
2 生活垃圾处置流程中各环节的恶臭成分
2.1 生活垃圾收集站
生活垃圾收集站用于集中收集和暂时存放居民生活垃圾,臭气成分主要来自垃圾中的有机物质在分解过程中产生的气体,常见硫化氢、甲硫醇和氨类[4]。其中,废纸类释放烷基苯、醇、烷烃,庭院垃圾释放萜烯、烷基苯、酮和烷烃,厨余垃圾释放硫化物、酸、醇、含氮化合物,油漆、塑料释放卤代化合物[5]。
2.2 垃圾转运站
生活垃圾转运站的恶臭源包括垃圾收运车辆、地面及壁面、垃圾存储容器和压缩设备、污水处理间、渗沥液收集处理间,以及排水沟等[6]。提升垃圾车辆密封性、定期清理地面及壁面、清理垃圾容器和设备、有效管理大型垃圾站的液体处理区域,确保排水沟畅通,可有效控制生活垃圾转运站的臭气污染,提高周围环境的空气质量。生活垃圾转运站污染物监测结果见表2。
2.3 垃圾分拣站
生活垃圾分拣站实现可回收资源的分离收集和有害物质的去除,同时将不同垃圾送往相应场地进行处理。恶臭污染问主要源自有机废弃物在垃圾中的分解过程。硫酸盐和有机硫化合物在此过程中释放的硫化氢是引起恶臭的主要成分之一。同时,有机废弃物的分解还产生氨和胺类化合物,有机硫化合物的降解也释放出硫醇,形成了恶臭污染的根本来源。
2.4 厨余垃圾处理厂
厨余垃圾处理厂专门处置家庭、餐厅、食品加工等场所产生的厨余垃圾,其生化处理区对厨余垃圾进行好氧或厌氧处理,使有机物升温、发酵、腐烂和分解,产生多种恶臭气体污染物。呈现出风量大、污染物浓度高、成分复杂的特点。其中,卸料及预处理区的恶臭污染程度最高,其次是生化处理区,最后是污水处理区。监测结果见表3。
2.4 垃圾填埋与焚烧处理场所
生活垃圾填埋过程中产生的臭味主要包括硫化氢、硫醇、氯乙烯、甲苯、乙烷、氯甲烷、二甲苯等致臭气体[9],源于垃圾填埋的各个环节。它们多含有硫基、羟基、醛基、酯基等发臭基团[10]。
生活垃圾焚烧处理厂的恶臭主要源于垃圾的存放和处理。垃圾通常需要在垃圾储池中停放5~10天[11]以脱水提高热值。在这个过程中,生活垃圾在厌氧微生物的降解作用下产生硫化氢、氨、甲硫醇等,形成了恶臭的源头。储池和渗沥液收集沟道被认为是焚烧厂主要的臭源区。为有效解决这一问题,需要加强垃圾储存区域的通风系统,改善垃圾车卸料过程中的气味控制措施,以及对渗沥液进行有效的处理。
3 恶臭监测方法
恶臭污染的分析与测定主要有以下三类:
3.1 感官分析法
包括臭气强度法、臭气浓度法以及动态嗅觉测定法。目前,我国的臭气强度监测主要借鉴日本的六级强度表示法,使用数字0~5来量化臭气的强弱程度[12],数字越高越强烈,为0时则无臭味。这种六级强度表示法要求嗅辨员直接在环境中嗅闻臭气,将当时的臭气强度以数字形式呈现在表格中,作为一种量化的手段。在实施测量时,嗅辨员团队需包括至少3人,每隔10秒在各调查地点闻一次臭气,并记录臭气的强度。测定在同一地点连续进行5分钟,每单位时间总结一次平均分数,从而对测定地点的臭气强度进行评估。
臭气浓度采用人工嗅辨法对恶臭气体的强度进行量化表征。目前,我国对臭气浓度的检测主要依据《环境空气和废气 臭气的测定 三点比较式臭袋法》(HJ1262)进行:在三个无臭袋中随机选择一个注入一定稀释比例的臭气,另外两个充入无臭气体,由嗅辨员进行嗅辨。当嗅辨员识别出具有臭味的袋后,对该臭袋继续进行逐级稀释和嗅辨,直到嗅辨员分辨不出含有臭味的臭气袋为止[13]。
动态嗅觉测定法使用仪器精确混合样品和洁净空气,同时记录嗅辨员在嗅样时的感觉和嗅辨结果。通过数理统计计算,可以获得样品的臭味浓度[14]。该方法可以规避了嗅辨员的疲劳,提高嗅辨精度[15]。但难以实现持续监测。
3.2 仪器分析法
仪器分析法是利用科学仪器和设备进行物质分析的方法。包括定性分析(确定成分)、定量分析(测定含量)、分离技术、检测器。常见仪器有电子鼻、气相色谱(GC)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等[16]。
电子鼻利用气体传感器通过测量对化学物质的反应来识别和量化气体样品中的成分。使用前需要对电子鼻进行标准曲线驯化,建立污染物臭气浓度与仪器响应值之间的关系。但长时间使用存在传感器老化和性能失效问题[17]。气相色谱(GC)是一种分离和分析混合气体或液体样品中化合物的方法。在GC中,通过加热使样品中的化合物逐渐分离并在色谱柱中移动,形成谱图用于识别和定量化合物。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)则集成了气相色谱和质谱的优势,既提供了高效的样品分离,又能在分离后快速、准确地鉴定和定量化化合物。
3.3 仪器感官结合分析法
由于GC-MS不能完全替代人对气味的主观感知,包括气味的质地、强度和不愉快度等。为此出现了GC-MS-O技术,该技术在GC-MS测量的基础上加入了嗅觉检测,兼具了GC-MS的分离能力和人类嗅觉的高度敏感性及辨别能力,不仅能提供关于气味的定量信息,还能结合主观嗅觉评估,更准确反映主观感知和污染程度,提供恶臭污染更全面的信息[18]。
4 恶臭污染物排放标准与监测
世界各国在控制恶臭污染物排放方面采取了不同的立法和标准,一般涵盖恶臭物的种类、排放浓度、排放源监测等。我国对恶臭污染治理一直依1993年颁布的《恶臭污染物排放标准》(GB 14553)进行。随着恶臭物质种类的增加,越来越多的地方颁布了不同的限制标准。与国外法规相比,我国更侧重通过监测污染源的恶臭污染浓度来判定企业是否存在违法超排,而国外则注重环境恶臭浓度的控制,结合大气扩散模型进行评估。
有效的预警机制有助于提前预防恶臭污染事件,将被动的应对转为主动。国外运用大气污染扩散模型,如高斯扩散模型、稳态羽流大气弥散模型(AERMOD)、CALPUFF模型等,对恶臭污染气团扩散趋势及其影响范围和强度进行模拟[19]。并通过输入气象、地形和排放数据,与历史情景进行匹配度筛选,选取最高接近度情况为依据,评估大气污染排放和分布情况,能对特定污染物未来分布进行较好的预测[20]。
5 总结与展望
生活垃圾的广泛来源和多样性使恶臭监测变得困难,发展智慧监测,融合智能传感和数据,整合仪器测定和嗅觉感知,规范嗅辨员的培训和保护,可提高评估的全面性和准确性。
为了更有效地预防生活垃圾恶臭污染事件,需建立积极主动的预警机制,将被动的应对策略转变为主动的风险管理。首先应深入研发大数据及污染扩散模型对特定污染物未来分布的预测模型,其次是构建明晰的生活垃圾恶臭应急处置流程,包括核实情况、控制舆情、启动应急预案、组织应急人员、资源准备,以及应急处置阶段的清理现场、改善设施和监测评估。同时建立有效的生活垃圾恶臭投诉机制,提供多样化的投诉途径,通过多方合作、源头调查和整改、公告反馈、法规宣传和监测评估等手段,积极解决生活垃圾恶臭污染问题。
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项目:重庆市城管管理局2022年度重庆市城市管理标准编制计划项目(渝城管局〔2022〕83号):重庆市生活垃圾处理环卫设施恶臭源强监测技术标准。






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