基于三家废物管理厂的异味影响评估的整体方法

《Waste Management》：Holistic approach to odour impact assessment on the basis of three waste management plants

本研究对波兰三家废物处理厂进行综合臭味评估，整合感官测试（包括现场臭味测定仪和专家评估）与电子鼻实时监测，分析氨、硫化氢及挥发性有机物浓度，并开发臭味空气质量指数（OAQI）实现量化。结果显示生物处理区（如堆肥隧道和发酵车间）是主要臭味源，夏季因微生物活性增强臭味浓度显著升高，冬季则因低温抑制排放。电子鼻与感官数据高度吻合，验证了多参数融合评估的有效性，并提出优化通风、封闭工艺及使用气相色谱等改进措施。

　　该研究探讨了波兰三个废物管理设施（WMPs）中臭气污染的综合评估方法。臭气污染是废物处理设施面临的重大环境挑战之一，主要来源于有机废物的分解过程，包括厌氧和好氧过程。研究采用了一种结合分析方法和感官方法的多维度评估策略，旨在更全面地理解臭气的来源、强度和对周边环境的影响。同时，研究还引入了电子鼻（e-nose）这一创新技术，以提高臭气监测的实时性和连续性。此外，为了增强感官数据与电子鼻数据之间的可比性，研究人员开发了一种臭气空气质量指数（OAQI），将关键的感官参数整合到统一的感知臭气影响尺度中。

### 研究背景与意义

臭气污染不仅影响人类健康，还可能对周边社区的生活质量产生显著负面影响。长期暴露于强烈的臭气可能导致头痛、恶心、呼吸道问题和压力等，严重降低居民的生活满意度。同时，臭气污染还可能对经济造成影响，如降低周边房地产价值，影响商业活动等。因此，有效的臭气监测和管理对于废物处理设施至关重要。传统的监测方法往往依赖于单一的化学分析或感官评估，但这些方法在捕捉臭气的动态变化方面存在局限性。例如，感官方法虽然能提供主观感知信息，但受环境因素、测量者疲劳和主观适应的影响较大；而化学分析方法虽然能定量测量特定臭气成分，但可能忽略臭气的综合影响。因此，研究者认为，需要一种更加系统和综合的方法来评估臭气污染，以实现更准确的臭气管理。

### 实验设计与方法

研究涉及三个废物管理设施，分别位于波兰的不同区域。这些设施虽然都采用了机械-生物废物处理技术，并生产了废物衍生燃料（RDF），但其生物处理策略有所不同。例如，设施1和设施2结合了厌氧消化与好氧稳定化，而设施3则仅使用好氧处理，采用封闭式堆肥隧道。这种技术上的差异为研究不同处理方式对臭气排放的影响提供了基础。此外，设施1和设施2包含垃圾填埋区，使得研究可以比较有和没有填埋区的设施在臭气排放方面的差异。

研究采用了多种方法，包括感官评估和分析检测。感官评估由经过培训的评审员进行，他们根据EN 13725和VDI 3940标准，对臭气浓度、强度和愉悦度进行评分。同时，使用了NasalRanger现场嗅觉仪进行臭气浓度的估计，采用稀释至阈值（D/T）比的方法，通过调节空气流量和过滤空气来确定臭气浓度。此外，研究还使用了气体传感器和光电离检测器（PID）来实时监测氨气、硫化氢和总挥发性有机化合物（tVOCs）的浓度。电子鼻系统则集成了多种传感器，包括电化学传感器和金属氧化物半导体（MOS）传感器，用于连续监测臭气强度，并识别关键的臭气来源。电子鼻的训练和验证采用了随机森林方法，以提高其对不同臭气特征的识别能力。

为了增强数据的可比性，研究开发了一个Odour Air Quality Index（OAQI），将臭气浓度（COT）、频率（F）、强度（I）和愉悦度（H）等参数整合到一个统一的评估尺度中。OAQI的计算公式考虑了各参数的权重，如臭气浓度的权重为0.3，频率为0.3，强度为0.3，愉悦度为0.1。该指数分为五个等级，从“非常良好”到“非常差”，分别对应不同的臭气水平。通过这种方式，研究人员能够将感官数据与电子鼻数据进行比较，从而验证电子鼻在实时监测中的可靠性。

### 实验结果与分析

研究结果显示，三个设施的臭气排放存在显著的空间和季节差异。在8月的测量中，设施1的堆肥隧道、表面水排水池和发酵建筑是主要的臭气来源，其中堆肥隧道的臭气浓度最高，达到549 ou/m3。设施2的活动区和再生区臭气浓度同样较高，而设施3的废物存储设施和堆肥厅则是臭气的主要来源。此外，臭气强度和愉悦度的评估进一步揭示了不同区域的臭气特征。例如，设施1的堆肥隧道具有最强烈的负面愉悦度（H = -4），表明其臭气对人类感知具有极强的负面影响。而在设施2和设施3中，一些区域的臭气强度和愉悦度相对较低，表明这些区域的臭气管理较为有效。

季节变化对臭气排放也有显著影响。在夏季，由于微生物活动的增强和高温条件，臭气排放量明显增加，尤其是在堆肥区域和表面水排水池。而在冬季，由于温度降低，微生物活性减弱，臭气排放量相应减少。然而，设施1的发酵建筑在冬季仍表现出较高的臭气浓度，这可能与其半封闭的处理过程和持续的微生物活动有关。设施2在冬季的臭气空气质量指数（OAQI）显著改善，说明其臭气管理措施在低温条件下仍然有效。设施3的某些区域在冬季臭气浓度有所下降，但仍有部分区域存在较高的臭气排放，表明其臭气管理措施需要进一步优化。

电子鼻的应用为臭气监测提供了新的视角。电子鼻能够连续记录臭气浓度，并捕捉到感官方法可能遗漏的短期臭气峰值。例如，在设施3的堆肥通道中，电子鼻检测到高达1700 ou/m3的臭气浓度，而对应的OAQI值为33.14，表明其空气质量较好。这一差异可能是由于电子鼻捕捉到了某个临时的臭气泄漏事件，而OAQI基于平均值的评估未能反映这一瞬间的变化。因此，电子鼻在识别突发性臭气事件方面具有独特优势，而感官方法则在评估臭气的主观影响方面更加有效。

### 讨论与建议

研究讨论了不同设施设计对臭气排放的影响。设施1和设施2采用了更完善的生物处理系统，包括封闭的发酵建筑和生物过滤器，从而有效减少了臭气排放。设施3则因缺乏完整的封闭系统和通风不足，导致部分区域的臭气浓度较高。这表明，臭气管理不仅依赖于处理技术的选择，还受到设施设计、基础设施维护和运营实践的影响。因此，研究建议，通过改进通风系统、加强臭气源的隔离和处理，以及采用更先进的分析技术如气相色谱-质谱联用（GC–MS）等，可以更有效地减少臭气排放。

此外，研究还强调了臭气排放的季节性变化对设施管理的重要性。在夏季，由于微生物活性增强和温度升高，臭气排放量显著增加，而在冬季，臭气排放则受到温度下降的影响而减少。因此，设施运营应考虑季节性变化，并在不同季节采取相应的管理措施。例如，在夏季加强通风和臭气处理，在冬季则优化废物处理流程，以减少臭气的产生。

### 结论与展望

综上所述，该研究通过结合感官评估、化学分析和电子鼻技术，提出了一个综合的臭气影响评估框架。该框架不仅能够识别臭气的主要来源，还能够量化臭气的强度和对周围环境的影响。通过OAQI的开发，研究为臭气监测提供了更统一的评估标准，有助于提高不同设施之间的数据可比性。同时，电子鼻的应用为臭气的实时监测和动态分析提供了新的工具，特别是在捕捉短期臭气峰值和突发性事件方面具有显著优势。

研究建议，未来应进一步探索臭气管理的先进模型，加强社区参与，以及利用物联网（IoT）技术实现更实时的臭气监测。此外，应继续优化废物处理流程，提高设施的封闭性和通风效率，以减少臭气的产生和排放。这些措施不仅有助于改善设施内部的空气质量，还能有效减少对周边社区的影响，从而提升整体的环境管理水平。