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天津城區環境空氣ＶＯＣｓ 濃度及惡臭污染感官分析
儀器：
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摘要：為研究天津市環境空氣ＶＯＣｓ濃度水平及惡臭感官污染特征，采用網格布點法在天津中心城區布點２６個，分別對春、夏、秋、冬四季進行了系統采樣．分析結果顯示，天津市不同季節ＶＯＣｓ主要物質組成存在一定差異，城市空氣由于受各種污染源的影響，臭氣濃度普遍出相關標準．ＶＯＣｓ總濃度季節變化特征為：春季（０．２７６ｍｇ·ｍ－３）＞秋季（０．２７５ｍｇ·ｍ－３）＞冬季（０．２３６ｍｇ·ｍ－３）＞夏季（０．１７９ｍｇ·ｍ－３）．濃度統計結果表明，ＶＯＣｓ總體濃度范圍主要集中在０—０．３０ｍｇ·ｍ－３濃度區間，在此區間４個季節的樣品百分比均在７０％以上．臭氣濃度統計結果表明，臭氣濃度小于２０（無量綱）的樣品比例僅為３６．１９％．與一類區廠界標準相比，春季僅２．５６％的樣品臭氣濃度低于１０，夏季臭氣濃度小于１０的樣品比例高，為４５．４５％，冬季也較高，為３５．９０％，秋季為１３．５１％．與二類區廠界標準相比，春季僅１０．２６％達標，夏季６３．６４％達標，秋季１６．２２％達標，冬季７１．８０％達標．
關鍵詞：環境空氣，揮發性有機物，惡臭污染，感官分析．
大氣中揮發性有機物（ＶＯＣｓ）的濃度相對于其他化學組分較低，但這些痕量有機物在大氣中的化學反應會顯著改變大氣物理和化學性質，繼而影響空氣質量．城市地區高濃度的臭氧和二次細顆粒物的形成都圍繞著揮發性有機物的光化學過程．此外，惡臭污染已成為人民群眾為關注的環境問題之一，一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快感覺及損害生活環境的氣味統稱為惡臭，其主要成分為揮發性有機物．日本２２種惡臭受控物質中，除氨和硫化氫外，其余２０種均為揮發性有機物．我國現標準規定的８種受控物質中６種為揮發性有機物．《我國國民經濟和社會發展“十二五”規劃綱要》和國家環境保護部在《“十二五”時期污染防治工作要點》中都明確提出要加強惡臭污染物治理，充分顯示了國家對于惡臭污染防治的決心和信心．
目前，國內關于城市ＶＯＣｓ污染特征的報道主要集中在長三角、珠江三角區等區域以及北京、上海、沈陽、杭州等典型城市，但關于環境空氣ＶＯＣｓ濃度及惡臭感官污染分析的研究還鮮有報道．為了解我國城市環境空氣揮發性有機物以及惡臭污染狀況，以天津市內六區為調查對象，對天津城區環境空氣中揮發性有機物濃度和主要物質組成以及臭氣濃度進行了檢測和分析，以期為惡臭環境質量標準的制定提供一定的參考．
１樣品采集與分析
１．１采樣點的設置及采樣周期
采用網格布點法，在天津市區共布點２６個，覆蓋的功能區，包括文教區、居住區、商業區、交通密集區、風景區、居住商業交通混合區等．本次采樣時間為２０１１—２０１２年，分別對春、夏、秋、冬四季進行了采樣，獲得ＶＯＣｓ有效數據２７２個，臭氣濃度有效數據數據２６８個．
１．２主要儀器
真空不銹鋼罐（美國ＥＮＴＥＣＨ公司）；Ｅｎｔｅｃｈ罐采樣?低溫冷阱濃縮系統（美國ＥＮＴＥＣＨ公司７１００型號）；自動清罐儀（美國ＥＮＴＥＣＨ公司３１００Ａ型號）；Ａｇｉｌｅｎｔ７８９０Ａ／５９７５Ｃ氣相色譜?質譜聯用儀（美國安捷倫科技公司）；采樣袋（天津迪蘭奧特環保科技開發有限公司，８Ｌ）．
１．３樣品采集和分析方法
１．３．１樣品采集
ＶＯＣｓ樣品采集：真空不銹鋼罐采樣法．采樣時間為２ｈ，控制采樣流量為５０ｍＬ·ｍｉｎ－１．
臭氣濃度樣品采集：采樣袋采樣法，樣品避光保存，２４ｈ內測定．
１．３．２分析方法
ＶＯＣｓ樣品采用氣相色譜?質譜聯用法，參照美國ＥＰＡＴＯ?１５方法．
臭氣樣品采用《空氣質量惡臭的測定三點比較式臭袋法》（ＧＢ／Ｔ１４６７５?９３）分析．
２結果與討論
２．１ＶＯＣｓ濃度水平分析春季和夏季分別采集有效樣品７８個，秋季采集有效樣品７５個，冬季采集有效樣品３９個．春季ＶＯＣｓ總濃度高，夏季低，４個季節ＶＯＣｓ總濃度由高到低依次為春季（０．２７６ｍｇ·ｍ－３）＞秋季（０．２７５ｍｇ·ｍ－３）＞冬季（０．２３６ｍｇ·ｍ－３）＞夏季（０．１７９ｍｇ·ｍ－３）．這與曹文文等對天津和沈陽在２００８年４月—２００９年１月的數據分析結果相一致，即ＶＯＣｓ總濃度春、秋季大于冬、夏季．
天津市區不同季節ＶＯＣｓ主要物質組成存在一定差異．表１給出了４個季節ＶＯＣｓ物質濃度*１０的物質名稱及濃度．濃度*１０名的物質涵蓋了含氧有機物、烷烴、鹵代烴、苯系物和硫化物等６類物質．含氧有機物中，除冬季丙酮濃度較低外，乙醇和丙酮的濃度在其他季節均較高；烷烴檢出物質種類和濃度四季相差不大，主要為２?甲基丁烷、丁烷和戊烷；苯系物中，春季和夏季甲苯濃度較高，秋季和冬季則是苯濃度較高．李偉芳等對天津市環境空氣典型氣態物質進行了識別研究，結果表明，苯系物對感官臭氣濃度的影響遠高于其他污染物．
為了進一步說明天津中心城區ＶＯＣｓ總濃度的分布狀況，表２對春、夏、秋、冬４個季節有效樣品的ＶＯＣｓ總濃度進行了概率分布統計．從表２可以看出，４個季節ＶＯＣｓ總濃度在０．１０—０．２０ｍｇ·ｍ－３之間的樣品數量是多的，春季和秋季樣品百分比均在３５％以上，夏季和冬季在４０％以上．此外，春季、夏季和冬季濃度區間在０—０．１０ｍｇ·ｍ－３的樣品數量也較多，樣品百分比均在２０％以上，秋季則在０．２０—０．３０ｍｇ·ｍ－３濃度區間的樣品較多，所占百分比為２６．９２％．綜合整體數據來看，天津中心城區ＶＯＣｓ總體濃度范圍主要集中在０—０．３０ｍｇ·ｍ－３濃度區間，在此區間４個季節的樣品百分比均在７０％以上．４個季節ＶＯＣｓ總濃度波動均較大，夏季濃度較為集中，春季和冬季較為分散．
２．２惡臭污染水平分析
臭氣濃度是指用清潔空氣（無臭空氣）稀釋惡臭樣品直至樣品無味時所需的稀釋倍數．臭氣濃度既是衡量惡臭污染程度的一個綜合性感官指標，同時也是惡臭污染評價的重要量化指標．由于惡臭大都是多組分低濃度的混合氣體，各組分之間存在著協同、累加或拮抗作用，且某些物質會根據濃度的變化表現出不同的氣味特征．因此，利用成分濃度分析法不能有效地反映惡臭樣品的特點以及對人的影響程度，因此惡臭污染的測定必須采用感官分析方法．
從臭氣濃度分布概率來看，春季和秋季臭氣濃度要高于夏季和冬季，這一結果與ＶＯＣｓ濃度變化較為一致．春季，臭氣濃度在３０—４０區間的樣品比例高，為２８．２１％，其次濃度在４０—５０區間的比例也較高為２０．５１％．夏季，臭氣濃度在０—１０區間的樣品比例高，為４５．４５％，其次濃度在２０—３０區間的比例也較高，為１９．４８％．秋季，臭氣濃度分布狀況類似于春季，臭氣濃度在３０—４０區間的比例高，為２４．３２％，其次是濃度在４０—５０的樣品比例，為１７．５７％．冬季，臭氣濃度在０—１０和１０—２０比例高，樣品百分比均為３５．９０％．
我國尚未建立臭氣濃度的環境質量標準，我國目前的惡臭法規標準是１９９３年頒布的ＧＢ１４５５４?９３《惡臭污染物排放標準》，該標準規定一類區廠界臭氣濃度標準值為１０，二類區廠界臭氣濃度標準值為２０．與該標準規定的限值比較，天津市背景調查結果顯示，城市空氣由于受各種污染源的影響，臭氣濃度普遍出相關標準．綜合春夏秋冬四季共獲得的２６８個臭氣濃度數據，臭氣濃度小于２０的樣品比例僅為３６．１９％．與一類區廠界標準相比，春季僅２．５６％的樣品臭氣濃度低于１０，夏季臭氣濃度小于１０的樣品比例高，為４５．４５％，冬季也較高，為３５．９０％，秋季為１３．５１％．與二類區廠界標準相比，春季僅１０．２６％達標，夏季６３．６４％達標，秋季１６．２２％達標，冬季７１．８０％達標．
３結論
（１）天津城區揮發性有機物總濃度季節變化特征為：春季（０．２７６ｍｇ·ｍ－３）＞秋季（０．２７５ｍｇ·ｍ－３）＞冬季（０．２３６ｍｇ·ｍ－３）＞夏季（０．１７９ｍｇ·ｍ－３）．濃度統計結果表明，天津城區ＶＯＣｓ總體濃度范圍主要集中在０—０．３０ｍｇ·ｍ－３濃度區間，在此區間４個季節的樣品比例均在７０％以上．
（２）天津城區不同季節ＶＯＣｓ組成存在一定差異．在４個季節中，除冬季丙酮濃度較低外，乙醇和丙酮這兩種含氧有機物的濃度均較高；烷烴中，四季相差不大，主要為２?甲基丁烷、丁烷和戊烷；苯系物中，春季和夏季甲苯濃度較高，秋季和冬季則是苯濃度較高．
（３）城市空氣由于受各種污染源的影響，臭氣濃度普遍出相關標準．獲得的２６８個臭氣濃度數據中，臭氣濃度小于２０的樣品比例僅為３６．１９％．與一類區廠界標準相比，春季僅２．５６％的樣品臭氣濃度低于１０，夏季臭氣濃度小于１０的樣品比例高，為４５．４５％，冬季也較高，為３５．９０％，秋季為１３．５１％．與二類區廠界標準相比，春季僅１０．２６％達標，夏季６２．８２％達標，秋季１６．００％達標，冬季７１．８０％達標．
