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嗅觉实验室(恶臭污染检测)解决方案
编辑:博兰特实验室设备(江苏)有限公司   时间:2016-11-22

嗅觉实验室(恶臭污染检测)解决方案

一、概述

恶臭是指难闻的臭味。迄今凭人的嗅觉就能感觉到的恶臭物质就有4000多种,其中对人体健康危害较大的有几十种。有的散发出腐败的臭鱼味,如胺类;有的刺鼻,如氨类和醛类;有的放出臭鸡蛋味,如硫化氢;有的类似烂洋葱或烂洋白菜味等等。恶臭物质使人呼吸不畅,恶心呕吐,烦躁不安,头晕脑胀,甚至把人熏倒,浓度高时,还会使人窒息而死。

恶臭物质分布很广,影响范围大,已成为一些国家的公害。恶臭物质多来源于化学、制药、制纸、制革、肥料、食品、铸造等工业。恶臭对人的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统都有不同程度的损害。恶臭还会使人烦躁不安,工作效率减低,判断力和记忆力下降。高浓度恶臭物质突然袭击,有时会把人当场熏倒,造成事故。


二、发臭机制

纵观这些恶臭物质,除了氨、硫化氢等少数无机物以外,绝大多数是有机物。有机恶臭物质中,除了有机物必有的碳(C)及绝大数有的氢(H)以外,硫(S)、氮(N)、氧(O)和氯(Cl)是恶臭物质中常见的组成元素。有机恶臭物质常含有羟基(-OH)、羰基( )、羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、巯基(-SH)等官能团,组成酚、醇、酮、羧酸、胺、硫醇、硫醚等化合物。表1-1是常见恶臭物质的分类及其气味性质

表1-1  常见恶臭物质的分类及其气味性质

三、恶臭的来源

从恶臭物质生成的特性来看,一种是属于天然形成的动植物在生态环境系统中自然界腐败分解或加工过程中产生、释放的气体;另一种为工业型恶臭污染源排放的气体,主要是指各种天然材料或工业合成的产品加工、生产或贮存、运输过程的跑冒滴漏、正常的排放或意外突发性事故造成大量恶臭的排放。表1-2是主要恶臭物质的来源。

表1-2 主要恶臭物质的来源


四、恶臭的危害

    恶臭的危害主要有六个方面:①危害呼吸系统。人们突然闻到恶臭,就会产生反射性的抑制吸气,使呼吸次数减少,深度变浅,甚至完全停止吸气,即所谓“闭气”,妨碍正常呼吸功能。②危害循环系统。随着呼吸的变化,会出现脉搏和血压的变化。如氨等刺激性臭气会使血压出现先下降后上升,脉搏先减慢后加快的现象。③危害消化系统。经常接触恶臭,会使人厌食、恶心,甚至呕吐,进而发展为消化功能减退。④危害内分泌系统。经常受恶臭刺激,会使内分泌系统的分泌功能紊乱,影响机体的代谢活动。⑤危害神经系统。长期受到一种或几种低浓度恶臭物质的刺激,会引起嗅觉脱失、嗅觉疲劳等障碍。“久闻而不知其臭”,使嗅觉丧失了第一道防御功能,但脑神经仍不断受到刺激和损伤,最后导致大脑皮层兴奋和抑制的调节功能失调。⑥对精神的影响。恶臭使人精神烦躁不安,思想不集中,工作效率减低,判断力和记忆力下降,影响大脑的思考活动。 

  高浓度恶臭物质的突然袭击,有时会把人当场熏倒,造成事故。例如在日本川崎市,1961年8~9月就曾连续发生三次恶臭公害事件,都是由一家工厂夜间排放一种含硫醇的废油引起的。恶臭扩散到距排放源20多公里的地方,近处有人当场被熏倒;远处有人在熟睡中被熏醒。还有人恶心、呕吐、眼睛疼痛等等。


五、恶臭污染监测

    我国《环境保护法》和《大气污染防治法》均有对恶臭气体排放的限制条款,如《环境保护法》第24条:产生环境污染和其他公害的单位,必须把环境保护工作纳入计划,建立环境保护责任制度;采取有效措施,防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。《大气污染防治法》第40条:向大气排放恶臭气体的排污单位,必须采取措施防止周围居民区受到污染;第40条:在人口集中地区和其他依法需要特殊保护的区域内,禁止焚烧沥青、油毡、橡胶、塑料、皮革、垃圾以及其他产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质。

    依据《环境保护法》和《大气污染防治法》,我国制定了《恶臭污染排放标准》(GB14554-93)及相关监测标准。《恶臭污染排放标准》(GB14554-93)分年限规定了8种恶臭污染物的一次最大排放值、臭气浓度限值及无组织排放源的厂界浓度限值。


六、实验室解决方案

6.1 人员要求

    嗅觉实验室一般情况是作为第三方实验室而建立的,需要依据《实验室资质认定评审准则》和《检测和校准实验室能力认可准则》(CNAS-CL01:2006),同时恶臭污染检测涉及化学和感观检测两个领域,所以还需要满足《检测和校准实验室能力认可准则在感官检验领域的应用说明》(CNAS-CL26:2007)和《检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明》(CNAS-CL10:2006)对人员的要求。
    而对于臭气浓度的检测,《空气质量 恶臭的测定 三点比较式臭袋法》(GB/T14657-93)对检测人员(嗅辨员)还有特殊要求。表1-3是相关准则、标准对实验室人员的要求。

注:很明显可以看出GB/T 14657-93关于嗅辨员的要求是与CNAS-CL26:2007的要求相符的。

ISO 8586分两部分:
ISO 8586-1:1993 感官分析鉴定员的选择、培训和监视的一般导则 第 1 部分:鉴定员的选择  http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=15875
ISO 8586-2:2008 感官分析鉴定员的选择、培训和监视的一般导则 第 2 部分:专家 http://www.iso.org/iso/catalogue_detail?csnumber=37389

嗅辨员的考核
1.笔试
2.现场提问
3.鼻试
在一个通风条件良好的房间里,考官给出五张白色的纸条。考官会事先将其中3条浸入无臭液中一厘米,另外两条浸入标准臭液中一厘米,然后将5条臭液纸条间隔一定距离平行放置,叫考生嗅辨。如果第一关辨别准确了,就到下一个房间里闻下一种气味。一般来说,要保证考生能分辨出花香、汗臭、甜锅巴气味、成熟水果香和粪臭这5种单一气体。如果在鼻试闯关时有一张纸条闻错了,那就会被刷下。表1-4为标准臭液的组成及性质。

判定师考核:
判定师除了嗅辨员的考核外,还对其经验有所要求,如操作、配气等方面要求均严于嗅辨员。(表1-3已经提到)

表1-4 标准臭液的组成及性质

注:液体石蜡被作为无臭液和标准臭液的溶剂;无臭纸——层析滤纸,纸条宽10mm,长120mm。


嗅辨员如何保护鼻子
做了嗅辨员后,就特别爱护自己的鼻子。平时应及时关注天气变化,尽量不让自己感冒。
因为嗅辨员万一不小心感冒了,鼻子不灵就得暂时“离岗”,由别嗅辨员来替代。
在实验过程中,所有实验人员不允许身上有气味,女孩子不能涂脂抹粉,不能使用香水。
嗅辨员的饮食禁忌———不吃辛辣的、油炸的食品,葱、姜、蒜、辣椒等调味品都不能放。

6.2 检测方法
《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)规定了8种恶臭物质限值,8种恶臭气体的检测方法见表1-5。
表1-5 8种恶臭气体和臭气浓度的推荐检测方法

6.3 仪器设备
6.3.1 分析仪器
6.3.1.1 从表1-5所列的标准方法中我们可以了解到,除了臭气浓度是用鼻子来评价之外,我们分析8中恶臭物质仅仅需要的是气象色谱仪和分光光度计而已,对于分光光度计在此就不做阐述了,下面说说气相色谱仪器的相关配置:

表1-6  标准方法中气相色谱仪的配置

6.3.1.2 气相色谱仪主要检测器介绍

表1-7  分析恶臭物质常用的检测器


6.3.1.3 色谱柱的选择

我国在20世纪70~90年制定了大量的应用气相色谱法分析各类有机化合物的国家标准和行业标准,

其中绝大多数是使用填充柱。(表1-6可以看出,所列国标均是填充柱法)

填充柱固然有其优点和适用性,但其分离能力远远比不上毛细管柱。

如今,我们面对着分析对象及其基体越来越复杂化,要从众多复杂组分将所需物质分离出来,

填充柱往往已经不能胜任。

近些年来,毛细管柱在GC、GC-MS分析中得到非常广泛的应用,毛细管柱的商品化也已经达到相当高的程度。

所以,就现在的技术条件和物质基础来说,至少在环境分析领域(包括恶臭分析)没有必要也不会再去选择填充柱。

下面我们就说说,选择毛细管色谱柱的5大要素:

① 毛细管柱的类型

② WCOT柱固定相

③ 固定相的膜厚

④ 毛细管柱的长度

⑤ 毛细管柱的内径

毛细管柱的类型:在此说的毛细管柱都是只熔融石英毛细管柱,它有两种基本类型:

管壁涂渍开口柱(WCOT)和多孔层开口柱(PLOT)。

而WCOT柱是气相色谱中最常用的,大多数恶臭物质分析一般都使用WCOT柱,但是含硫化合物

的分析选择PLOT-Q将是十分明智的。

WCOT柱固定相:1.聚硅氧烷固定相  2.聚乙二醇固定相

根据恶臭物质的极性大小选择合适的固定相。

固定相的膜厚:标准膜厚为0.25um~0.5um,对于流出温度为300℃大多数化合物分析很好,

对于更高的洗脱温度,可用0.1um的液膜。恶臭物质大多是挥发性化合物,洗脱温度不会很高,

综合考虑其他因素,可以选择0.5um~1.0um的膜厚。

毛细管柱的长度:增加柱长就增加了塔板数,可以提高峰的分辨率,但分析时间也延长。

对于恶臭物质,一般选择25m或30m的标准柱长即可满足分析,只有非常复杂的样品才会选择50m或更长的柱子。

毛细管柱的内径:毛细管柱的内径是一个比较重要的参数。增大内径意味着需要更多的固定相,

就算膜厚不增加,也会有较大的柱容量。但同时也降低了分离能力且流失较大。

总体来说,0.2/0.25mm内径具有较高的柱效,适用于分流/不分流进样及GC-MS分析;

0.32mm内径,适用于分流进样及柱上进样;

0.53mm内径的毛细管柱,其膜厚都在1.0um以上,柱容量大,能够承受大容量进样,为痕量分析创造了条件。

毛细管柱的长度、膜厚和内径的确定,需要分析者的实际情况出发,结合仪器的配置、样品浓度、样品复杂程度和

前处理方法等因素综合考虑。

6.4 设施和环境条件

依据《空气质量 恶臭的测定 三点比较式臭袋法》(GB/T14657-93)和

《感官分析 建立感官分析实验室的一般导则》(GB/T13868-2009)(等同ISO8589:2007)

来说明一下嗅觉实验室建立的一般条件,一般实验室和仪器室(如GC室)在此将不作说明。

6.4.1 实验室的建立

实验室至少具备:

——供个人或小组进行嗅觉评价工作的检验区,即嗅辨室;

——样品准备区。

嗅觉实验室应建立在嗅辨员易于到达的地方,且除非采取干扰措施,应避免建在交通流量大的地方。

参考设计图如下:

参考1



1——评价小间

2——样品准备区

3——会议室和集体工作区

参考2

3——集体工作区
4——评价小间
5——样品分发区
6——样品制备区
7——储藏室

6.4.2 检验区(嗅辨室)

一般要求

检验区最小应能容纳6~7名嗅辨员同时工作。

检验区应紧邻样品准备区(配气房),以便提供样品等。但两个区域应隔开,以减小气味的干扰。

为避免对检验结果带来误差,不允许嗅辨员进入或离开检验区时穿过准备区。

环境条件要求

检验区应能通风换气;检验时,保持温度在17℃~25℃。

检验区的环境条件总体感觉应尽量使嗅辨员感到舒适。

气味

检验区尽量保持无气味。可以安装带活性炭过滤器的换气系统,必要时,可利用形成正压的方式减少外界气体的侵入。

检验区的建筑材料应易于清洁,不吸附和散发气味;相应的设施和装置(如桌椅等)也不应散发气味干扰检验;根据实验室

用途,应尽量减少使用对检验有干扰的设施和装置。

使用清洁剂等不应在检验区留下气味。

安全防护

应配备相应的通风厨;应当设置安全出口标志。

6.4.3 评价(嗅辨)小间

一般要求

恶臭嗅辨试验一般由1名判定师主持,6名嗅辨员进行嗅辨,6名嗅辨员分别单独对三只试验气袋进行嗅辨

其中一只是经过稀释的臭气,其余两只是无臭清洁空气。为了避免嗅辨过程中的干扰和相互交流,通常可以使用独立的

评价小间进行工作。

数量

根据检验区的空间大小和嗅辨员数量等确定评价小间的数量,并能保证检验区内有足够的活动空间和提供样品的空间。

设置

推荐使用固定的评价小间,也可以采用临时或移动的。

若评价消减是沿着检验区和准备区的隔墙设立的,则宜在评价小间的墙上开一窗口以传递样品。窗口的设计应便于样品的传递并保证嗅辨员

看不到样品准备和样品编号的过程。为方便使用,应咋准备区沿着评价小间外壁安装工作台。

评价小间内宜设有信号系统,以使嗅辨员准备就绪时通知检验主持人,特别是准备区与检验区有隔墙分开时尤为重要。可通过开关打开准备区

一侧的指示灯或者在送样窗口下移动卡片。

评价小间可标有数字或符号,以便嗅辨员对号入座。

布局和大小

评价小间的工作台应有足够大小能容纳样品和必要的器具及设施,同时能有足够的空间以便于嗅辨员填写记录等。

工作台长最少0.9m,宽0.6m;评价小间侧面隔板的高度至少高出工作台面0.3m。

6.4.4 集体工作区

可设置一个集体工作区,以便于判定师和嗅辨员进行讨论,同时也可用于培训。

集体工作区应足够大,能摆放一张大桌子及配置舒适的椅子供所有检验人员同时使用,桌子应能足够放置必要的物品和器具。

6.4.5 准备区(配气房)

一般要求

准备样品的区域要紧邻检验区,避免嗅辨员进入检验区时穿过样品准备区而对样品检验结果造成偏差。

各功能区内及各功能区之间布局合理,使样品准备的工作流程便捷高效。

准备区应保证空气流通,以利于排除样品准备时的气味及来自外部的异味。

地板、墙壁天花板和其他设施所用材料应易于维护、无味、无吸附性。

准备区建立时,水、电、气装置的放置空间要有一定余地,以备将来位置的调整。

设施

准备区需配备的设施,主要有:

——工作台。

——洗涤水池和其他供应洗涤用水的设施。

——必要设备,如无臭空气净化装置、聚酯无臭袋等。

——清洗设施。

——贮藏设施。

——其他必需的设施。







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