基于电子鼻土壤与地下水污染修复现场TVOC和恶臭的评估

根据上海某土壤与地下水污染修复现场情况,应用自主研发的电子鼻系统(iSA-M1)分别对未修复及修复过程中的土壤和地下水、修复场地上空及周边空气中的VOCs和恶臭类气体进行检测.结合前期研究所得TPI和OPI公式,求得各点的值,并将其用图表示.结果表明:①修复后TVOC和恶臭的浓度总体呈下降趋势;②在土壤和地下水修复过程中,VOCs和恶臭的挥发受气象要素和作业的影响,其浓度在总体下降的过程中伴随着阶段性上升现象;③结合GIS技术,电子鼻能初步用于评估土壤和地下水修复现场造成的空间污染情况及对周围居民产生的影响.但造成影响程度的具体细化分级还需要进一步研究.     

电子鼻检测污染土壤中挥发性氯代烃的适用性研究

开发了一套以光离子化传感器（PID）为核心的电子鼻系统,用于污染土壤中挥发性氯代烃的快速检测.用气相色谱（GC）分析评价了预处理管对苯系物等干扰物质的去除效果;用标准气体发生装置发生不同浓度的四氯乙烯和三氯乙烯气体,比较评价了电子鼻与GC检测结果的吻合程度及测试重现性.在此基础上,选取我国长三角地区三类典型水稻土进行模拟污染土壤的通风净化实验,评价了电子鼻系统用于实时监测挥发性氯代烯烃污染土壤修复进程的可行性.结果表明：①采用RAE-SEP卤代烃分离管进行预处理,甲苯、乙苯等苯系干扰物的去除率可达80%～97%,而四氯乙烯和三氯乙烯等挥发性氯代烃的选择性透过率高于90%;②电子鼻对不同浓度四氯乙烯和三氯乙烯气体的定量检测结果与GC结果相近,线性拟合斜率为1.012,相关系数R2〉0.99;③电子鼻对三类典型土壤通气脱附过程中污染物浓度的变化趋势的实时监测结果与GC检测结果基本一致,判定系数R2〉0.99（n=47）.因此,该电子鼻系统有望用于挥发性氯代烯烃污染土壤的快速检测,提高污染场地的风险评估和修复效率.     

电子鼻预处理装置的开发及适用性研究

针对气敏传感器的信号响应受气体湿度影响较大的问题,开发了一套用于快速检测和实时监测土壤中挥发性氯代烃污染的电子鼻的预处理装置.优选了干燥剂的材质,评价了最适干燥剂的除湿性能和对氯代烃化合物的吸附情况;把预处理装置与电子鼻联用,通过与气相色谱（GC）检测结果的比较,评价了其用于土壤通风净化过程监测的适用情况.结果表明：①以无水氯化钙和卤代烃分离管搭配组合的干燥装置效果最佳,湿度去除率达99%以上,电子鼻各传感器的基线值与对照组接近;②上述干燥剂连续通入湿度为75%的空气,90 min内湿度几乎可完全去除,120 min内湿度去除率保持在95%以上,对传感器的基线影响较小.③预处理装置未造成检测气体的吸附损耗,通入干燥预处理装置前后的挥发性氯代烃气体浓度差异只有3%～5%;④在土壤通风脱附过程的检测中,通气湿度98%以上的情况下,预处理装置在120 min内对湿度去除率达99%以上;电子鼻与GC对四氯乙烯污染物的检测结果线性拟合判定系数R2〉0.99（n=18）,表明配以干燥预处理装置的电子鼻能够较好地适用于土壤修复过程监测.     

基于FastICA算法的大气监测电子鼻设备的研究探讨

电子鼻是一种由具有部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统组成,能识别简单或复杂气味的仪器,它模拟人的嗅觉系统,检测、分析、识别气味成分,广泛应用于现场污染源排放监测、突发事故现场的应急检测、作业场所安全监测和分析、污染气监测和分析。本设计由气体传感器阵列进行实时实地测量,由DSP芯片进行数据处理,采用盲源分离（BSS）原理,利用独立分量分析（ICA）算法分离出混合前的多个独立信号。便携式电子鼻由于其成本低、易携带、通用性好、能现场即时检测等特点在大气监测领域将会有广阔的应用前景。     

城市污水处理厂挥发性芳香烃的气味指纹及定量评价研究

采用二次热解析-气相色谱/质谱仪(GC/MS)与电子鼻对广州市某典型城市污水处理厂排放的挥发性恶臭有机物(MVOCs)进行检测与分析,结果表明:①芳香烃是该污水处理厂排放的最普遍、浓度最高的挥发性恶臭有机物质,浓度范围为96.61～818.03μg.m-3,均占各处理单元总MVOCs含量的50%以上,远高于其他MVOCs物种.②城市污水厂的挥发性芳香烃主要来源于生活污水,而污泥处理过程是污水处理厂释放这些污染物的重要环节,各单元排放的芳香烃化合物总浓度由高至低表现为:污泥脱水机房>污泥浓缩池>曝气池>格栅>生化池>沉砂池.③主成分分析(PCA)能够区分各单元排放的废气气味特征,识别指数达到71%,而按照各处理单元挥发性芳香烃的组成水平配制的模拟气体,其PCA识别指数高达94%,反映了不同处理单元挥发性芳香烃的气味也有很大不同.④将T70/2传感器所测得的实际气体与模拟气体的气味指纹进行比较,实际气体的气味指纹要大于模拟气体,从相关性方面分析得知挥发性芳香烃的气味指纹与各单元的气味指纹均呈现较好的正相关,其中曝气池挥发性芳香烃的气味指纹与实际气体气味指纹相关性尤为显著,达到0.98.     

环境空气中苯乙酸监测方法研究

采用预浓缩系统与GC/MS的联用,建立了受污染空气中恶臭气体的分析方法,用苏玛罐采集空气样品在预浓缩系统中经液氮于-160℃冷冻浓缩后,进入GC/MS进行分析.12h内,苏玛罐中24℃的凝结水不影响苯乙酸的再回收,三级冷阱预浓缩技术能够有效的除去水(相对湿度RH>95%)和二氧化碳(3.8%).该方法检测可以达到ng级,经6次重复测定,其相对标准偏差小于6.1%.     

一种可同时检测挥发性氯代烷烃和氯代烯烃的电子鼻的研制

开发了一种可用于快速检测挥发性氯代烷烃和氯代烯烃气体的电子鼻系统.该电子鼻系统的核心检测部件为3个金属氧化锡传感器及一个光离子化传感器(PID)所构成的传感器阵列.基于对9类单一成分标准气体和5类混合标准气体的测试分析建立了气体类型识别模型,然后通过加标实验与气相色谱法比较验证了电子鼻系统检测的有效性.结果表明:①电子鼻中各传感器对氯代烯烃和氯代烷烃的响应有差异.PID对氯代烷烃无响应,对氯代烯烃有线性响应(R2>0.997).传感器TGS2602对四氯化碳(CT)、三氯甲烷(TCM)和1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)较为灵敏,对前两者的定量性较好,但对1,2-DCA的线性响应很差.传感器TGS2600和TGS2620对二氯甲烷(DCM)和1,2-DCA较为灵敏,且线性响应程度好(R2>0.995).②建立了基于传感器阵列信号的气体类型简单识别模型:选用PID计算氯代烯烃浓度,TGS2602计算CT和TCM浓度,TGS2600或TGS2620计算DCM和1,2-DCA浓度.③TGS2602对标准混合气体的响应强度小于单物质响应强度之和,其它传感器对标准混合气体的响应强度接近于单物质响应强度之和.④电子鼻对污染水样中DCM和四氯乙烯(PCE)混合气体的检测结果与气相色谱分析值呈线性相关,相关系数R2>0.96.     

密闭化填埋作业条件下的场内恶臭污染分布情况与分析

随着城市化进程的加剧,填埋场恶臭逐渐成为影响城市生活的重要污染.对于场界范围内的恶臭发生源通常要依靠经验确定,难以对填埋场界范围内的恶臭污染强度分布及变化规律进行科学的描述.利用电子鼻与GPS定位仪对生活垃圾填埋场内的恶臭污染情况进行检测,通过GIS软件作图绘制恶臭污染等强度曲线,对场内强污染源释放点进行确定,发现覆盖膜破损及焚烧火炬尾气排放是造成场内恶臭污染的主要原因.对填埋气产量估算分析表明提高填埋气处理能力是控制恶臭污染的关键.     

典型生活垃圾处理设施恶臭排放特征及污染评价

为研究生活垃圾处理设施恶臭污染排放特征,分别在北京市生活垃圾填埋、焚烧、堆肥3种工艺的前处理车间采集恶臭样品,利用冷阱富集-气质联用(GC/MS)技术对恶臭气体进行分析.结果表明,检测到的恶臭物质主要分为6大类:芳香烃化合物、硫化物、卤代物、烯烃、烷烃和含氧有机物.其中,填埋工艺的前处理车间共检测出50种物质,质量浓度为100.069mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为350.611,综合臭气指数N为25.448.焚烧工艺的前处理车间共检测出55种物质,质量浓度为36.052 mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为141.434,综合臭气指数N为21.506.堆肥工艺的前处理车间共检测出34种物质,质量浓度为25.382 mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为27.547,综合臭气指数N为14.401.利用阈稀释倍数的恶臭贡献值计算方法,初步识别填埋工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:二甲二硫醚、乙酸丁酯、对二乙苯和乙醇;焚烧工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:甲硫醇、二甲二硫醚、乙醇和柠檬烯;堆肥工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:乙醇、二甲二硫醚、乙酸丁酯和柠檬烯.     

纳米膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥进程及恶臭气体排放的影响

好氧堆肥是处理畜禽粪便的重要途径,但传统堆肥存在效率低和恶臭气体污染严重等问题.为了加快畜禽粪便堆肥进程,减少恶臭气体排放,探究了覆盖纳米膜对提升畜禽粪便堆肥效率的作用机制.设置槽式好氧堆肥发酵实验,通过堆肥过程中堆体物料的理化性质,酶活性和排放的恶臭气体来评估纳米膜对畜禽粪便堆肥效果的影响.结果表明,覆盖纳米膜能够加快升温,降低堆体物料的pH、有机质（OM）和氨氮（NH₄⁺-N）,提高电导率（EC）,增强脲酶、蛋白酶、纤维素酶、木聚糖酶和过氧化物酶的活性,并且NH₃、H₂S和TVOC的总累积排放量分别减少了58%、100%和61%.相关性分析显示,大多数酶活性易受温度（T）、EC、OM和C/N的影响.在一定范围内,NH₃的排放速率与T呈极显著正相关,与pH呈极显著负相关,TVOC的排放速率与多种理化性质显著相关.覆盖纳米膜能够加快堆体腐熟,减少恶臭气体的排放,是一种无害化、低排放的技术手段,能够有效解决畜禽粪便堆肥发酵带来的污染物排放难题,促进养殖业的绿色可持续发展,为推动生物质废弃物的资源化利用提供技术支撑.     

珠三角典型工业区挥发性有机物(VOCs)组成特征：含氧挥发性有机物的重要性

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气的关键化学组分,其中工业排放是VOCs的重要来源之一.于2021年夏初在中国珠江三角洲的典型工业地区中开展了74种VOCs的在线观测.在整个观测期间,总挥发性有机物(TVOC)的体积分数平均值为(81.9±45.4)×10^-9.其中,含氧挥发性有机物(OVOCs)在TVOC中的占比最大,平均值为51.5%,并且其占比随TVOC体积分数的升高而逐渐增大.芳香烃在TVOC中的占比为19.4%.进一步分析发现,与工业活动相关的排放是工业区环境大气中芳香烃与OVOCs的主要来源.芳香烃和OVOCs对臭氧生成潜势(OFP)的贡献最为显著,在总OFP中的贡献率分别为56.4%和26.7%.此外,与烃类组分相比,OVOCs的大气化学活性同样较高,贡献了大气中总·OH反应活性的40.0%.二甲苯、甲苯、丙烯醛和乙酸乙酯对二次污染形成的贡献较大,在制定大气二次污染管控策略时应优先考虑.研究结果强调了工业地区中OVOCs对TVOC的重要贡献以及OVOCs在大气二次污染形成过程中的重要作用.     

长沙市大气中总挥发性有机物分布特征、变化规律及污染对策研究

为调查长沙市大气中TVOC的分布特征及变化规律,研究其污染控制措施,按照相关标准和技术规范,在不同的功能区划和行政区划内合理布设12个监测点位,分季节采集样品,使用热脱附－气相色谱法进行检测,利用反距离权重插值和遥感解译等方法进行综合分析。结果表明：长沙市大气中苯与甲苯（ B／T）特征比值为0．58,汽车尾气是长沙市苯系物和TVOC的主要来源;长沙市不同的工业区TVOC浓度有显著差异,工业区合理布局,增加绿化面积,可以有效的降低TVOC浓度。     

载人汽车室内空气VOCs污染的指标评价

载人汽车是最常用的交通工具,车内空气VOCs危害健康,为分析车内苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯与TVOC的污染程度,依据国内外室内与车内空气品质标准,采用指标评价法进行了客观分析.结果表明,就我国GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T 17729-2009《长途客车内空气质量》、GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》、韩国、挪威、日本与德国的标准而言,载人汽车室内空气中最主要的VOCs污染物分别是TVOC、TVOC、苯、苯、TVOC、甲苯与TVOC及其车内空气污染的平均级别依次为中污染、中污染、清洁、轻污染、中污染、清洁与重污染;指标评价法能够有效分析车内空气品质,不同标准的选取对评价结果差异显著;德国标准最严格,而我国GB/T 18883-2002标准相对比较严格,GB/T 27630-2011标准最宽松.     

典型工业恶臭源恶臭排放特征研究

恶臭污染具有主观性和复杂性特点,结合使用仪器分析和嗅觉方法,可以从成分和感官两方面充分反映恶臭污染特征.本文参考USEPA TO14A和GB/T 14675-93方法,选择天津滨海新区内的6个不同类型的工业恶臭源,包括制药、喷漆、炼油、石化、树脂合成和橡胶,采集了各类源工艺流程中通过有组织方式排放的恶臭废气,测定了废气的感官臭气浓度并定量分析了其中的恶臭VOCs物质.使用臭气浓度、恶臭指数及统计学方法进行研究,结果发现,炼油源和制胶源的废气具有非常严重的感官刺激性.甲硫醇等硫化物是炼油源和制胶源的主要特征恶臭物质;苯乙烯和甲苯分别是合成树脂源和喷涂源的特征恶臭组分;对苯二甲酸(PTA)源和制药源属于混合型恶臭源.甲苯是喷漆源和制药源的标识组分;二硫化碳是制胶源的标识组分;间,对-二甲苯可以用来标识石化PTA污染源;炼油源的标识组分为三氯乙烯、氯乙烷和1,2-二溴乙烷;苯乙烯是合成树脂源的标识组分.     

室内空气污染预测方法的实证研究

在大型(30m3)、小型(1m3)环境箱实验获得数据的基础上构建释放模型,并将模拟结果和现场监测得到的浓度水平进行对比,对开发的室内空气污染预测方法进行了实证研究.以一新装修房间为例,分别利用大型和小型环境箱实验,研究了复杂整装材料和简单层状材料的释放规律,建立了相应材料的污染物释放模型;依据单元内物质守恒理论和污染物充分混合的假设将释放模型组合,建立了室内空气污染预测方法,并预测了该房间甲醛和TVOC(total volatile organic compounds)浓度的变化过程.在考虑了0.03ACH(air change per hour)的换气率之后,模型预测与现场监测的污染物浓度变化趋势基本吻合,甲醛和TVOC污染预测误差(正则化标准差)分别为2.8%和1.6%.模型分析表明,各污染源对于甲醛污染的贡献,家具＞涂料＞地板;对于TVOC污染的贡献,涂料＞地板＞家具.结论表明,该预测方法可以真实反映现场污染物浓度变化趋势,可以用来分析各污染源对于整体污染的贡献、指导装修材料的选择和作为室内污染评估和控制的有效工具.     

污泥直接干化尾气中恶臭污染物质重要性评价:以指标权重评分法为例

利用水泥窑协同处置污泥可同时实现污泥的无害化、减量化和资源化.水泥回转窑处置污泥时须先对污泥进行干化使其含水率达到要求.污泥受热干化时会释放恶臭物质,易引发恶臭污染,对周围环境和居民生活造成影响.以污泥直接干化产生的尾气为对象,基于目前国内外恶臭污染相关规定,综合考虑污泥直接干化产生的尾气中物质浓度、嗅阈值、阈限值、气味安全级别以及饱和蒸气压,通过指标权重评分方法筛选出污泥直接干化产生尾气中的主要恶臭污染物.以恶臭污染潜力为评价目标,风险指标和臭气排放强度为评价指标,通过韦伯-费希纳定律构建污泥直接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价模型,形成适合污泥直接干化产生尾气的恶臭污染潜力分级评价方法.     

基于质子转移飞行时间质谱法对苏州市冬季大气VOCs的观测研究

为分析苏州市城区冬季VOCs污染水平、变化特征及污染来源,采用质子转移飞行时间质谱仪（PTR-TOF-MS）进行走航和定点观测.结果表明:①城区中心走航期间总挥发性有机物（TVOC）平均浓度为95.00 μg/m3,环高架快速路走航期间TVOC平均浓度为131.48 μg/m3,定点观测期间TVOC平均浓度为72.85 μg/m3.对比其他城市城区,苏州市城区VOCs污染较轻,环境空气质量处于优良水平（浓度数据基于PTR-TOF-MS所能观测物种）.②走航及定点观测期间平均浓度最高的均为含氧挥发性有机物（OVOC）,城区中心走航区域OVOC占比为35.83%,环高架快速路走航区域OVOC占比为43.33%,定点观测（处于闹市区）期间OVOC占比为33.36%.③观测期间对OFP贡献较大组分为OVOCs、烯烃、芳香烃.结合无机物种定点观测数据发现,VOCs和NO₂的浓度峰值与PM_2.5浓度峰值变化趋势一致.结合VOCs浓度呈早晚高峰的日变化规律,判断机动车尾气可能是VOCs、NO₂、PM_2.5的主要排放源之一.④特征比值法判断观测期间空气老化程度较高,苯系物主要来自交通源和燃料燃烧源.PMF（正矩阵因子分解法）源解析结果表明,VOCs污染源包括溶剂使用源、空气老化和二次形成源、植物源、交通源、工业源,结合非参数风回归模型（NWR）评估污染主要来自定点观测点北方的工业企业以及东南方向的环高架快速行驶的机动车,与走航观测高值点位一致.利用MIR系数法得出5类VOCs来源因子,其OFP贡献率依次为空气老化和二次形成源>溶剂使用源>植物源>交通源>工业源.研究显示,苏州市需加强管控溶剂使用行业的VOCs排放量,倡导在上下班高峰期、周末使用公共交通出行,减少机动车尾气排放,可以有效减少当地O₃生成.      

某化工区典型高污染过程VOCs污染特征及来源解析

使用在线色谱观测了冬季某化工区典型雾霾污染时段VOCs污染特征,同时应用PMF模型对化工区VOCs来源进行分析.结果表明,观测期间VOCs主要组分是甲苯、二甲苯、C3~C4烷烃和氯仿等,有机硫组分是化工区异味的主要来源之一.2个高污染时段内主要污染因子为异丁烷、正丁烷、丙烷和丙烯腈这4种组分.VOCs和NOx具有夜间高而白天低的日变化特征,体现了其主要受化工区排放源的影响.O_3的日变化特征反映出明显的光化学反应过程,表明由于化工区VOCs排放影响,虽时处冬季,区域仍受到较明显的光化学污染影响.PMF解析得到6个因子,分别表征合成材料、涉硫工艺与废水处理、工业有机溶剂使用和石化工艺,排放贡献率分别是48.0%、24.0%、14.7%和13.3%.化工企业的废水处理单元为区域异味的重要来源之一.     

天津市环境空气恶臭污染状况与典型气态污染物识别

以天津市中心城区和典型工业区为重点调查区域,通过网格法布设40个采样点,共采集不同季节的环境空气样品近1 300个. 采用嗅觉测定法、分光光度法和GC-MS分别测定恶臭感官浓度、NH₃和其他气态污染物的组成及浓度. 结果表明:①天津市环境臭气浓度介于0~90之间,中心城区和工业区臭气浓度水平相当. 夏季臭气浓度<10的样品最多,占总样品量的42%,春季超过85%的样品臭气浓度>20,秋季超过70%的样品臭气浓度>20,说明春、秋两季环境恶臭污染较为严重. ②NH₃是检出率最高的恶臭物质. 天津市夏、秋、春三季ρ(NH₃)平均值分别为0.070、0.058和0.060 mg/m3,各类功能区中居住区和混合区的ρ(NH₃)较高. ③秋季H₂S的检出较为普遍,ρ(H₂S)在0.006 4~0.220 0 mg/m3之间,中心城区和工业区的ρ(H₂S)平均值分别为0.014 0和 0.023 0 mg/m3,最高值出现在工业区. 以物质浓度、嗅阈值和检出率为评估参数,通过分级赋值和多参数综合评分筛选出10种典型气态污染物,分别为NH₃、CS₂、苯、甲苯、间二甲苯、乙苯、1,2,4-三甲苯、乙醇、丙酮和异戊二烯;建立了臭气浓度与这10种污染物浓度的多元线性回归方程,该方程具有良好的统计学意义和相关性(P<0.05,R=0.78),表明这些气态化合物是影响城市空气恶臭感官污染的重要因素.