恶臭监测方法的研究进展

乐 昊,李海玮*,盖鑫磊

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏 南京 210044；2.江苏省大气环境监测与污染控制重点实验室，江苏 南京 210044)

恶臭(异味)是典型的扰民污染，也是当前我国城镇居民投诉最强烈的环境问题之一，兼有环境污染和健康威胁的两重性，是一个严重的社会民生问题，被列为世界七大公害之一。恶臭污染物成分包括一切刺激嗅觉器官引起民众不悦感的气体物质，除氨、硫化氢和二硫化碳等少数无机物外，主要是有机物，其中绝大部分是含硫化合物、含氮化合物、芳香烃、酯、醛、醇、酮和低级脂肪酸等挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)。恶臭从产生到扰民是一个多环节的复杂过程，包括气味物质的形成与排放、大气迁移扩散、受体暴露、感知评价以及烦恼投诉等。相比于污染物的浓度控制，异味测定和控制更为困难，由于恶臭污染的发生具有突发性、时段性和局地性等特点，使得传统的环境监管手段具有较大的应用局限性，不能满足环境管理的需求。因此，与其他大气环境污染问题相比，恶臭污染的识别、评价、监管和控制面临着许多难题，亟需在科学研究和技术方法上有更多的创新和突破。

随着人们对恶臭污染的逐渐重视，恶臭的评价与测定方法也在不断完善，总体上可以从两个层面介入：其一为以人的嗅觉感知为判断标准和恶臭物质的定量定性分析监测。恶臭作为一种嗅觉感知污染，其判定的依据来源于人，故嗅觉测定标准被迅速引入，且随着科技的进步，恶臭配气和测定方法也更加精确合理。其二为仪器测定，旨在对恶臭事件中的致臭因子进行分析，通过大量的试验研究，选出人类最为敏感的异味气体，并对其单独进行化学分析。仪器测定比嗅觉测定更加客观和准确，但由于有关恶臭污染研究不够深入，实际结果与人的主观恶臭评价仍有一定的差距。

本文从恶臭监测的研究进展出发，比较了国内外多种不同的恶臭评价与测定方法，进一步阐述了其在实际应用中的优缺点，并根据恶臭监测中实际存在的问题，对未来恶臭监测的发展方向进行了展望。

1 恶臭监测的研究现状

目前我国针对恶臭气体源排放特征、风险评估和防控技术的基础研究较少，导致管理部门和企业在恶臭污染监管和治理方面均缺乏充分的理论指导，无法对恶臭污染问题进行有效管控，已成为环保管理部门亟待解决的一个难点问题。“十三五”期间我国对VOCs和恶臭等大气污染物的防治工作提出了新的要求，但由于目前在监测和防治手段方面仍有许多技术瓶颈，更多、更深入的基础研究和技术研发工作有待进行，以推动本领域的发展。

图1分别给出了国内各城市典型恶臭来源地边界的臭气浓度和限定的二级新建厂界臭气浓度，可以发现，我国一些厂区的恶臭水平远高于国家标准，导致这些工厂不可避免地因恶臭问题而被投诉。

图1 我国各城市典型恶臭来源地边界的臭气浓度和限定的二级新建厂界臭气浓度[10-14]Fig.1 Odor concentration at the boundary of typical odor sources in different cities and the odor concentration at the boundary of secondary new factory required in China

图2给出了某地以氨为判别标准的工业氨排放贡献，结果表明市政处理可能是城市因恶臭被投诉的重点。

图2 工业氨的排放贡献[15]Fig.2 Contribution of industrial ammonia emission

图3给出了垃圾填埋场常规的恶臭气体组成和臭味贡献，可以发现，加强对氨和还原性硫的控制对恶臭污染的消减十分重要。

图3 垃圾填埋场恶臭气体组成[11]和臭味贡献[10]Fig.3 Odorous gas composition of a landfill and odor contribution in a landfill

图4给出了2018—2020年我国每月的恶臭投诉事件及其占大气投诉事件的比例，可以发现，近年来我国恶臭投诉事件频发，且占所有空气质量问题投诉事件的40%左右，是大气污染举报中的第一大问题。恶臭/异味污染造成的环境影响不可忽视，这已经成为一个重要的社会民生问题，对恶臭污染的研究和控制，更是成为当前研究的热点，这在另一方面也推动了恶臭监测技术的发展。恶臭监测的主流方法可以分为两类：一类是通过嗅觉器官对恶臭气体进行感知量化测定的嗅觉感知法；另一类则是对恶臭组分和浓度进行检测的仪器分析法。此外，还可以利用特定气体与化学试剂发生显色反应，通过对单一特征气体进行分析，来描述某一时间段的气味水平。

图4 2018—2020年我国每月的恶臭投诉事件及其占大气投诉事件的比例(数据来源生态环境部)Fig.4 Monthly odor complaints in China from 2018 to 2020 and its proportion in air complaints

美国在20世纪50年代便将嗅觉感知作为恶臭气体的一种测定方法，随着检测步骤的规范化，材料测试协会(American Society of Testing Materials，ASTM)的注射器法被改良成臭气测定方法，它是利用洁净注射器和无臭气体稀释恶臭气体来进行嗅觉测定。日本作为最早开展这方面研究的亚洲国家之一，最初称之为“官能实验法”，在20世纪70年代，日本的岩崎博士将其细化改善，提出了三点比较式臭袋法。我国的恶臭污染研究从20世纪80年代开始，多从日本学习并借鉴了恶臭气体的测定方法，在1993年颁布的《恶臭污染物排放标准》中将三点比较式臭袋法作为恶臭气体评估的统一测定方法。

随着技术的发展，同时由于感官测定的主观先入性，越来越多的监测仪器被应用于恶臭污染的定性定量分析，例如气相色谱仪、气质联用仪和电子鼻等。这些仪器能够客观、科学地监测和识别恶臭污染的主要致臭因子和各成分的贡献程度，有助于制定更为切实可行的防控政策。

2 嗅觉感知法

恶臭气体成分分析是一个非常复杂的问题，面临许多困难，不仅表现在时间、空间、量级上的多维度分布，而且很多物质具有嗅觉阈值低、极性强、活性高的特点，给仪器测定带来极大的困难。同时，不同致臭气体的气味强烈程度在相同的浓度有着不同的表现，并且存在气味相消或相乘的现象，所以利用仪器测定无法有效地反映恶臭污染的真实特点以及其对人的影响程度。因此，有必要将恶臭污染的受体，人的嗅觉感受作为检测器来进行恶臭气体的评估和测定工作。

恶臭的嗅觉感知方法就是根据人的嗅觉对恶臭气味的响应而建立起来的，通过人的感受对恶臭程度进行描述，这是一种非常简单、有效的判别方式。基于此，目前国际上较为主流的嗅觉感知方法有三点比较式臭袋法、动态嗅觉测定和异味地图。前两种方法是对已收集样品进行稀释判别的恶臭定量分析，而异味地图则是根据特定地点受恶臭袭扰的程度对区域恶臭污染进行的恶臭定性分析。

2.1 三点比较式臭袋法

三点比较式臭袋法的定义是：首先准备数组无臭袋，每组3只，并进行编号标记，其中2只充入无臭空气，另1只按一定稀释比例充入被测恶臭气体样品和无臭空气；然后让嗅辨员进行嗅辨实验，判断哪个袋子是有异味的，再增加稀释倍数进行多次实验，直至嗅辨员判断错误，并记录稀释倍数，且需要多个嗅辨员(至少6个)一起参与，取判断正确的最大稀释倍数与判断错误的稀释倍数计算环境的臭气浓度。具体计算公式为

Y

=10式中：

X

为个人的感知阈值；

a

为判断正确的最大稀释倍数；

a

为判断错误的稀释倍数；

Y

为污染源样品的恶臭浓度；

X

为去除嗅辨员中个人感知阈值中的最大值与最小值后所得的算术平均阈值。

三点比较式臭袋法的优点是不易发生样品间的交叉污染，应用技术较为成熟，但实验精度仍有待提高，且臭袋无法重复利用，成本较高，样品可能会在采集输送过程中发生一定程度的损耗，造成最终结果的误差。同时，由于三点比较式臭袋法选择的稀释方法是一个从有味到无味的过程，嗅辨员更易发生嗅辨疲劳。有研究表明，当嗅辨员持续接触某种气体时，会对这种气体的敏感度有一定程度的下降，被称为适应性嗅觉疲劳。但当间断地接触这种气体时，敏感度又会增加，此时对气体的熟悉增加了嗅辨员的辨识能力。因此，在利用三点比较臭袋法时，嗅辨员每天会有限定的嗅辨数量，并在每一次进行嗅辨前都要间隔足够长的时间。

Han等利用三点比较式臭袋法对天津滨海新区的6类重要恶臭排放源进行了气味探究，在研究过程中发现臭味浓度和感官刺激值最高的分别是炼油厂和橡胶制造业，且炼油厂、喷涂、橡胶制造和树脂合成行业的臭味浓度均超过我国《恶臭污染物排放标准》；Zhang等则是通过三点比较式臭袋法对北京污水处理厂中各个处理流程的气味排放程度进行了检知，最终发现预处理、生物和污泥处理装置的臭味浓度最高，这为后续的工程管理提供了依据。

2.2 动态嗅觉测定

动态嗅觉测定的应用基础是动态配气嗅觉仪。动态配气嗅觉仪的开发和使用标准以欧美为主，其发明的初衷是由于20世纪研究人员公布了大量恶臭化合物的检知阈值数据，但由于稀释方法的不统一和精度不高，造成各自之间的数据往往相差几个数量级，促进了拥有精准配气功能的嗅觉仪的发展。它能通过仪器使恶臭样品与洁净无味的空气进行精准混合，并模拟人的正常呼吸流量，同时收集嗅辨员参与嗅辨时的嗅觉感受，记录不同嗅辨员的嗅辨结果和他们进行嗅辨时的自信程度，通过一系列的数理统计计算，可得出样品的臭味浓度。在欧洲，臭味浓度被定义为使测试样品稀释至臭味检知阈值所需的洁净无味空气的稀释倍数，此时测试样品的臭味只有50%的嗅辨员能够检知到，其单位是OU/m。

动态配气嗅觉仪的优点在于它的配气精准、稀释比例精确且由高到低，即是一个无异味到有异味的过程，有效避免了嗅辨员的嗅觉疲劳，提高了嗅辨精度。其缺点是它是一种不连续的测量方式，因为它测定的样品是在一个明确的时间地点采集，并带到嗅辨室进行测定的，所以它不能持续监测气体的排放。此外，动态配气嗅觉仪内部的管道、嗅杯易发生交叉污染，尽管每次嗅辨前仪器都会进行自动清洗，但每次嗅辨后都不可避免地会有些许残留吸附，对下一次的嗅辨造成影响，尤其在进行高浓度的恶臭强度测试时，动态配气嗅觉仪的冲洗时间长达12 h以上。因此，如何实现动态配气嗅觉仪内部管道样品吸附污染的快速去除，已成为当前仪器发展的难题和研究方向。

Hove等为了提高动态嗅觉测定的重复性，研究了嗅辨员人数、工作状态、嗅辨次数和气味类型对恶臭气体嗅辨精度的影响，当仅测定一种恶臭气体时，嗅辨人数的增加可以明显提高嗅辨的精度;当测定多种恶臭气体时，气味类型对嗅辨结果的重复性影响最大，其次为嗅辨人数。由此可以发现，嗅辨人数的增加是提高嗅辨结果重复性的有效措施之一，因此发展多人同时进行嗅辨测定活动的动态配气嗅觉仪也是目前的研究热点之一。Rincón等利用加拿大生产的ONOSE-8动态嗅觉仪(见图5)，研究了固体废弃物堆肥气体的臭味浓度，该动态嗅觉仪最多能允许8个人同时进行嗅辨活动，最终发现农业和食物产生的垃圾经堆肥处理后会造成强烈的气味污染。事实上，仅仅是对环境样品进行恶臭气体分析是远远不能满足受影响区域的民众诉求的，因此将其与气体扩散模型相结合是目前较为常用的恶臭气体分析方法，各个国家的研究人员利用气体扩散模型计算出符合本国要求的安全距离，对恶臭行业的建址做出了一定的限制。

图5 ONOSE-8动态嗅觉仪Fig.5 ONOSE-8 Dynamic olfactometer

2.3 异味地图

异味地图的绘制基于实地的臭味测定，这是一种利用嗅辨员嗅觉对已知恶臭源的特定区域进行臭味判定的方法，嗅辨员通过判断不同点位气味的存在与否来刻画该地区的臭味暴露特征。根据不同的研究需求，可以选择网格法和烟羽法。

2.3.1 网格法

网格法是一种长期的数据统计调查方法，在已知恶臭排放源的情况下，通过设置网格监测点，估计其排放的影响范围，最终绘制该地区的臭味暴露频率地图。首先根据事先规划的网格，每次至少有8名符合欧洲嗅辨标准的嗅辨员参与，每位嗅辨员都有特定的路线，每次的嗅辨时间持续10 min左右，每10 s嗅辨员记录一次数据，明确味道的存在与否；然后统计每一个嗅辨员在每一个网格点的嗅辨结果，当嗅辨结果中有超过10%的结果是认为存在气味的，该点在此次嗅辨中被定义为“臭味小时”；最后在长期观测中(至少半年)，计算出每个网格点“臭味小时”的出现频率，该网格点构成的矩形区域的“臭味小时”出现频率由4个顶点的平均值确定，并给出该地区不同区域的臭味评估报告。网格法臭味监测示意图，见图6。

图6 网格法臭味监测示意图[58]Fig.6 Schematic diagram of odor monitoring by grid method[58]

2.3.2 烟羽法

相较于网格法，烟羽法是在已知特定天气条件下识别特定来源的臭味气体暴露程度的短期监测，其大致分为两类：静态烟羽法和动态烟羽法，其中较为常用的便是动态烟羽法。在烟羽的下风向，从远离污染源的点位出发，至少2名嗅辨员不断进出气味烟羽，通过在不同点位检测到气味的存在与否来确定气味烟羽的影响范围，多个嗅辨员多次进行嗅辨，在一次监测活动中，如果某点位的气味存在确认小于10%，则认为该点位是无味的，反之则是有气味存在。利用该方法能够对特定地点一定天气条件下突发的有毒有害恶臭污染事件迅速做出反应，以便疏散人群或后续的处理。烟羽法臭味监测示意图见图7。

图7 烟羽法臭味监测示意图(EN 16841:2016-2)Fig.7 Schematic diagram of odor monitoring by plume method(EN 16841:2016-2)

现场臭味测定的优点是在于能够明确地给出一个已知污染源长期或短期的气味扰动程度，清晰地反映该地区的恶臭污染程度；缺点是该方法的成本较高，且受嗅辨人员主观的影响较大，需要进行严格地甄选，而且该方法只能给出气味的存在与否，不能给出臭味气体的臭味浓度。

Zhang等利用网格法来量化研究养猪场对于附近空气污染的恶臭强度，由于空气中的气味影响呈现间断式的高峰和零值，为此还引入了臭味强度峰值与均值的比较，以便研究气味的瞬时影响效应。最终发现，在距离排放源1 000 m以内，气味的检知呈现断断续续的情况，感知气味的时间间隔随着距离的缩短而减少；相反的是，空气中的气味峰值平均比随着距离的增加而增大。

Capelli等将烟羽法与气体扩散模型相结合，用来估算意大利某一垃圾填埋场的恶臭排放程度。其中应用于气体扩散的观点有两种：一种认为恶臭排放是关于地表风速的函数；另一种则是认为恶臭排放是一个固定的常数。经过烟羽法的现场观测与气体扩散模型相印证，结果表明：第一种观点会对垃圾填埋场的恶臭排放有一个明显的高估；而第二种观点模拟输出的结果与现场结果有很好的相关性。最终的结果也证明了垃圾填埋场的恶臭排放并不是一个被动的区域源点，空气对流的扰动也不完全是气味排放的主要推动力。

3 仪器测定法

近年来，臭味投诉事件频发，严重影响了人们的生活质量，嗅觉感知的主观判断差异性极大，同时一些恶臭成分可能会对嗅辨员造成不可逆的损伤，所以对恶臭事件的探究，需要一种更为客观、精确、科学的方法，以明确致臭因子及其臭味贡献。早在1993年，我国颁布的《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—1993)便给出了8种需要严格管控的恶臭物质(见表1)，并对其监测方法和具体的排放浓度做出了规定。其中，氨气和硫化氢常常被用作特定污染源的特征气体，但在实际情况中，恶臭事件中的特征气体难以确认，仅仅是单一组分的恶臭气体结果也并不能代表恶臭污染的气味特点。仪器测定法就是利用不同的气体分析仪去识别多种恶臭物质，同时给出其具体浓度的一种测定方法。目前，世界上较为常用的恶臭气体污染物分析测定仪器有气相色谱(GC)仪、气相色谱-质谱(GC/MS)联用仪、电子鼻和光谱仪等。其中，GC仪、GC/MS联用仪的应用最广泛，其分析测定方法主要采用美国EPA推荐的TO-14、TO-15、TO-17等方法。但由于恶臭气体组分的复杂性和多样性，各类物质之间的理化性质差异很大，单一的分析测定方法并不能满足恶臭污染物识别的要求，需要从浓缩与富集方法、仪器分析条件、检测器选择等方面进行系统研究，建立起针对不同类型物质及行业特征污染物质的鉴别方法体系，从而准确识别关键的致臭物质，为后续恶臭污染事件的溯源、风险评估和治理提供理论与技术支持。

表1 单一恶臭管控物质及其测定方法Table 1 Single odor control substance and determination methods

然而，现有的分析检测技术尚无法完全满足恶臭特征污染物质识别的需求，尤其是一些行业特征污染物质的识别仍然存在很大困难。因此，发展超高灵敏度、特异性的恶臭物质测试新技术、新方法是恶臭气体解析与特征污染物质识别的迫切需求。

3.1 气相色谱(GC)仪法

气相色谱(Gas Chromatograph,GC)作为VOCs监测中的一种常规仪器，其在恶臭监测的范围内也应用极广。GC仪部件组成大致可以分为4个部分：采样系统、分离系统、检测系统和数据输出系统。恶臭环境样品首先经采样系统后进入色谱柱(分离系统)，柱中存在固定相和流动相，其中固定相多为比表面积大且具有多孔结构的固体吸附剂，如活性炭和硅胶等；流动相也被称载气，多由氮气、氦气等与固定相无反应的惰性气体构成。不同的恶臭气体成分在固定相的吸附程度不同，在载气的输送下，吸附程度小的先从色谱柱的末端流出，根据停留柱中时间的长短可确定单一组分的性质，从而实现定性分析。这一切都会在检测器上呈现为一个个具有不同峰高的尖峰，各峰最高值的时间可以作为定性分析的依据，而峰的面积则被用于定量分析，经信号输出系统后，得出所测得的气体浓度。气相色谱(GC)仪的分析流程见图8。

图8 气相色谱(GC)仪的分析流程Fig.8 Analytical steps of the gas chromatograph

在GC仪中，最重要的部件就是检测器，它将分离后检测到的各气体组分以易于测量的电信号的方式输出。不同的检测器对于气体的敏感程度不同，检出的限值也不相同，这就需要我们在不同的恶臭环境选用合适的检测器，目前较为常用的检测器有氢火焰离子化检测器(FID)、电子捕获检测器(ECD)和热导检测器(TCD)等。其中，FID是VOCs中应用最为广泛的检测器，其优点是对大部分有机化合物有响应，且灵敏度较高，但由于使用氢气等易燃气体作为载气，需严格遵守操作规范，并且样品会在检测过程中被破坏；ECD对于电子亲和力强的物质具有高选择性和高灵敏度，常用于气体检测中的含氧化合物和卤代物的检测；TCD是最传统的气相色谱检测器，适用于大多数VOCs的监测，属于通用类检测器，但灵敏度不如上面两种检测器,一般用于常规气体的监测，不适用于痕量气体，载气通常是He。GC仪不同检测器的检测对象和检测组分，见表2。

表2 气相色谱(GC)仪不同检测器的检测对象和检测组分Table 2 Detect objects and detect components of different detectors of the gas chromatograph

3.2 气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪法

气相色谱-质谱(Gas Chromatograph-Mass Spectrometer,GC-MS)联用仪由GC仪和MS仪共同构成，相较于单独的GC仪，样品经GC-MS联用仪后可以得到化合物的分子量大小、元素组成、经验式以及分子结构等信息。质谱仪作为气相色谱仪的检测器，主要由三部分构成，分别为离子源、质量分析器和离子检测器。待测组分经离子源在高真空状态下被电离形成带电粒子，通过加速电场的作用进入质量分析器，按质荷比的大小将离子分离，分别进入检测器;检测器根据接收到的质荷比输出相应的电信号，经计算机的运算处理，绘制成质谱图。其电离方式常常选择电子轰击电离源(Electron Impact Ionization Source，EIIS)，待测样品的分子在此电离方式下被破碎成较小质量的碎片离子和中性粒子。当被测样品为单一物质时，将会得到该物质结构的详细信息，但如果是未经分离的混合物时，这时得出的信息则是该混合物的各物质叠加后的质谱图，而气相色谱仪具有优异的气体分离能力，所以在研究中常常将气相色谱仪与质谱仪联用。Gao等使用GC-MS联用仪对典型食品企业的VOCs排放进行了表征，结果发现含氧VOCs对恶臭污染的贡献最高，而且在研究的工厂内发现苯、1,3-丁二烯和1,2-二氯乙烷会对人有致癌风险；Cheng等则是对垃圾填埋场和堆肥厂的恶臭排放进行了评估，结果发现堆肥厂的恶臭污染较严重，且其臭气浓度与卤化物和硫化物浓度的相关性最高，堆肥厂的主要致臭因子是氨、乙酸乙酯和1-丁醇，垃圾填埋厂的主要致臭因子是硫化氢、苯和氨。

GC-MS联用仪的优点是能够识别气体组分，并对其进行定性与定量分析，有利于研究人员筛选出在恶臭污染事件中的主导气体，并评估危险气体对人体造成的健康影响。但在实际情况中，由仪器获得的气体浓度并不能直接与臭味浓度相联系，以便用来评估恶臭污染的影响。为此，研究人员引入气体的嗅觉阈值，即特定气体能为人所感知的浓度，利用气体浓度与嗅觉阈值相比得出臭味浓度。但由于缺乏统一的标准，同一气体嗅觉阈值的结果有很多的版本，且各版本之间的差距明显，因此利用这种方法研究气味污染仍具有一定的局限性和偏差。而且，事实上，由于一些臭味气体的嗅觉阈值很低，仪器的检出限可能达不到检测的标准，会忽略相当一部分的臭味贡献组分。

3.3 气相色谱-嗅觉(GC-O)测试仪法

气相色谱-嗅觉(Gas Chromatography-Olfactometry，GC-O)测试仪实际上是对GC-MS联用仪的一种改进，除了常规的气体成分分析外，还附加了嗅觉检知器。臭味样品在进行色谱分离后，分离样品被等分为两份，分别进入质谱检测器和嗅觉检知器端口。相较于传统的GC-MS联用仪不能给出臭味事件中的气味特征，嗅辨员能在GC-O测试仪的嗅觉端口处对臭味气体给出一个感观描述。GC-O测试仪的分析流程，见图9。

图9 气相色谱-嗅觉(GC-O)测试仪的分析流程Fig.9 Analytical steps of the gas chromatography- olfactometry

GC-O测试仪的优点在于由于色谱柱的分离作用，它能够分析气味样品中各成分的气味特征，有利于研究不同组分对于异味事件的贡献程度。

Gilio等利用GC-O测试仪对被居民投诉的城市固体废弃物处理厂的环境空气进行了分析，最终发现嗅辨端口的加入提高了恶臭判定的精度，这是由于人的嗅觉感知相较于仪器的检出限更加灵敏，且在分析过程中GC-O测试仪能给出环境样本中各成分气体的浓度和气味特征，而丙酮、二甲苯、三甲苯和乙基苯被认为是固体废弃物处理厂恶臭的主要贡献者。此外，有研究人员就GC-O测试仪的适用性在污水处理厂进行了实地验证，认为其能够满足厂区恶臭物质的筛选和排查，有助于改进工艺、消减特定臭味气体的排放，从而改善厂区的环境空气质量。

3.4 电子鼻(EN)法

电子鼻(Electronic Nose，EN)也被称为人工嗅觉系统，通过模拟人的嗅觉感知来主动检测和识别气体。EN通常由气体采样单元、化学信号感应单元和气味识别系统构成。其中，化学信号感应单元是由一系列的气敏传感器组成的阵列构成，当环境样品通过传感器，由于不同的传感器对不同气体的响应不同，因而输出不同的特征信号。通过与研究人员进行标准恶臭气体测试时建立的信号数据库进行对比，来识别复杂气体，并直接给出气体的臭气浓度。传感器作为其中的核心部件，目前使用最为广泛的大致有4种类型，分别是电导传感器、压电传感器、金属氧化物传感器和光学传感器。因使用场地臭味气体的组成不同，故监测现场会选用对监测气体有着不同敏感度的传感器组合。

EN的优点在于它能够实时对排放源和受体群众的区域空气进行长期的连续监测，及时地反馈恶臭事件的存在与否，并对其进行客观地评估，给出臭味浓度和臭味频率；缺点是其使用场所被局限于已知主要恶臭因子的区域，通过对此地环境空气进行评估，校准EN的响应来建立完善的臭味指纹数据库，并与嗅辨员的嗅觉感知相对应，之后才能够投入使用，对未知气体的场景应用的准确性有待进一步分析，而且EN中传感器在长期使用过程中会有响应疲劳的发生，需要定期进行校准。

由于EN的工作是基于特定气敏传感器的组合，所以目前它通常被应用于工业园区或者垃圾填埋场等为人所熟知的恶臭发生地，用来实时地监控臭气浓度，当恶臭排放超过当地环境标准时，EN发出警报，企业迅速做出反应，并及时调整生产结构，降低臭气浓度。Deshmukh等研究了EN在造纸业中监测挥发性有机硫气体排放的适用性，使用了7个对致臭因子具有高灵敏度的金属氧化物传感器和1个一氧化碳传感器，并将EN得到的结果与色谱仪测试结果进行比较，认为EN具有臭气浓度在线或离线测量的能力；Szulczyński等为了监测波兰格但斯克的恶臭影响，在城市中的6个恶臭污染易发地设置了监测站，每个监测站中的EN系统有6个金属氧化物传感器和1个光离子(PID)传感器，并进行了6个月的实时监测，结果发现臭气的月平均浓度与地点和气象参数有很大的联系，臭气浓度的最高值在垃圾填埋场和污水处理厂附近，而且空气温度越高、相对湿度越小，臭气的浓度也会相应增大，这为城市恶臭气体的管理提供了有效依据。

3.5 光谱法

光谱法是一种基于朗伯比尔定律的气体分析方法，它利用恶臭气体在中红外光段存在特征吸收的特点来确定其组分浓度。其中，最常见的光谱仪是傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪，它的主要组成部件由光源、迈克尔干涉仪和检测器构成，其工作原理是红外光源发出的光线经干涉仪后被分光器分成两束，在光学平台中进行多次反射过程造成两束光的光程差发生变化，并在检测器处发生干涉，检测器获取干涉图，该干涉图包含了光源的全部信息，经傅里叶变换后便形成了该光源的红外光谱图。当待测气体进入光路时，因气体对不同波长的光有较强的选择吸收性，使光源的红外光谱发生变化，形成该气体的特征吸收光谱，通过与标准气体通过时的光谱图进行对比，便能对待测样品进行定量与定性分析。

在台湾半导体工业区，Tsao等验证了多条线路的FTIR仪在臭味污染时期监测的有效性，在整个园区内，臭味气体中氨气的出现率最高，其次是乙酸丁酯和臭氧，在盛行风的作用下，各条线路所测得的臭味气体的比例相差很大，说明以往的单线测量会错过一些排放物质或者低估了排放水平，而多条线路共同测定则很好地解决了气象因素和排放差异造成的测量误差；Todd等利用FTIR仪对卡罗莱纳州集约化养殖业的氨排放进行了一次长期监测，时间分辨率达到了2 min，结果显示5月、8月和11月的氨气浓度分别为0.74 ppm、0.81ppm和0.25 ppm(1 ppm=10)，氨气的最低浓度出现在农场废弃物的堆放中心；Chen等利用可移动FTIR仪对石化园区恶臭源进行分析，发现二甲基甲酰胺是该园区的主要致臭因子，通过在重点区域的上下风向设置两台FTIR仪可得到污染上升图，并用来确定主要污染源，同时得出合成革生产对园区臭味气体丁酮、乙酸乙酯和异丙醇的贡献不可忽视。

光谱仪具有响应快(时间分辨率可达分钟级)、定量精准等优点，但由于其易受外部气象条件的影响，且受测定线路单一、探测系统需要冷却、运行计算的时间较长、仪器体积过大等条件的限制，使得它在常规环境监测中的应用并不广泛。

4 化学测定法

在一些臭味事件中，常常是一种恶臭气体占据主导位置，例如：在农业废弃物的处理场所，氨气是最主要的恶臭来源；在固体废弃物的垃圾填埋场中，硫化氢和芳香烃控制着恶臭的刺激程度。因此，在一些特定的场所，特征气体的测定可以一定程度上代表恶臭污染的程度。

比色管法便是其中应用较为广泛的一种特征气体测定方法，其测定原理是利用化学反应的显色作用，通过比较和测定颜色的深度来确定待测气体的浓度。该方法通过向比色管内加入定量的显色剂，并通入不同浓度的特征标准气体，此时比色管会呈现不同的颜色，根据所通气体浓度的不同形成标准色阶，当通入已知成分的待测气体时，将形成的颜色与标准色阶相比较，就能得出待测气体的浓度。如今，研究人员在此基础上对比色管法做了进一步的改善，即在比色管的外壁上标有一定的刻度，通过比色管中显色剂的变色长度来确定待测气体的浓度。这种方法既能够用于待测样品的初步确认，也能用于已知成分气体的测定，但不适用于低浓度的气体，且存在灵敏度不高、定量不准确的缺点，更多的使用场景是在恶臭现场的应急测量。He等利用比色管法对不同废弃物好氧生物降解中氨气排放进行了测定，结果发现氨气的排放在富含蛋白质和木质纤维素的废弃物中浓度很高，且主要发生在堆肥的中后期。

5 恶臭气体去除方法

随着恶臭监测技术的进步和社会对恶臭污染了解的加深，仅仅是对恶臭污染事件的监测研究是无法满足实际需求的，因此为了消除恶臭污染的影响，除臭技术也在不断地发展。根据恶臭去除方法原理的不同，目前主流的除臭技术主要分为三类，分别是物理法、化学法和生物法，具体原理与优缺点见表3。

表3 恶臭去除方法的原理与优缺点Table 3 Odor removal methods and their advantages and disadvantages

从20世纪开始，物理法和化学法便被广泛地应用于污水处理厂和垃圾填埋场的恶臭处理，但由于其机制的限制，这两种除臭方法都不适合连续处理高浓度的恶臭气体，且由于运维费用高昂和会产生二次污染的缺点，逐渐地被具有低成本和环境友好等特点的生物法所取代，目前生物法已成为国内污水处理厂除臭技术的主流方法之一。

6 结 语

恶臭污染是当前我国被投诉最强烈的环境问题之一，其污染直接作用于人的嗅觉感知，并以人的厌恶程度表现出来。目前，人们对于恶臭气体的致臭组分、过程和机制仍缺乏足够的研究，尤其是对于致臭因子的筛选和致臭成分气体间的相互作用等方面的研究不足。同时，仅仅利用仪器对特定成分的浓度进行测定是远远不够的，人的嗅觉感知依旧是恶臭污染程度判断的基础。但是，有相当一部分的嗅辨环境会对嗅辨员造成不可恢复的损伤，长时间的嗅辨分析也会造成嗅觉疲劳。因此，需要将嗅辨结果与具有高效分离技术和高分辨率检测器的恶臭污染物鉴别方法体系相结合，以获得基于污染源特征的臭气浓度响应模型，提高在线监测数据的精确度。同时，还需要开展典型恶臭源污染特征的解析来识别关键致臭物质，构建恶臭污染源指纹图谱和特征恶臭污染物排放清单，并结合恶臭气体的扩散模型和对人体健康影响的调查，建立恶臭暴露风险的多元评估方法。最终，利用综合指纹图谱对污染源的准确定性、反演模型对污染源的精确定位和恶臭污染动态溯源技术方法，对恶臭污染源头排放、迁移扩散、受体暴露和监控溯源进行全过程的控制研究，这样才能对恶臭污染形成准确识别、科学评估和有效防控的控制管理体系。