高层城市建筑中轮胎行业气味烦恼阈值的测定：一项系统性剂量 - 反应研究

《Atmospheric Environment》：Determination of Odor Annoyance Thresholds for the Tire Industry in High-Rise Urban buildings: A Systematic Dose-Response Study

　　## 摘要要点- 多源数据融合建立了精细的异味困扰阈值。- 评估了受垂直扩散驱动的与高度相关的异味影响。- 采用剂量-反应二元逻辑回归模型量化了该阈值。- 轮胎制造业的最优阈值为 P?OU=96%，对应 PM=4。---## 引言工业异味排放是一种重要的环境扰民问题，已成为中国最紧迫的环境关切之一。2018年至2020年间，全国工业领域异味污染投诉率排名中，橡胶制品制造业位列第四（ECCMEEC, 2021; Hayes 等, 2014）。在该行业中，轮胎制造业尤为值得关注，因其生产规模和污染物排放量均为该行业的最大子类。轮胎制造过程以天然橡胶、合成橡胶和废橡胶为原料，排放出包含醇类、酸类、醛类、酮类、硫化物、芳烃和烯烃等在内的复杂混合废气（Wang 等, 2023a）。这些挥发性有机化合物（VOCs）和恶臭物质不仅对周边居民的身体和心理健康产生不利影响，还对当地经济造成负面冲击（Hayes 等, 2017）。为减轻这些影响，评估异味和VOC排放的扩散范围及严重程度至关重要。大气扩散模型已成为确定适当隔离距离和评估相关健康风险的关键工具（Idris & Kamarulzaman, 2023; Liu 等, 2016; Palmiotto 等, 2014; Sarkar 等, 2003; Sironi 等, 2010; Xu 等, 2020）。其中，异味困扰阈值的建立是保护公众的核心环节——通过设定环境空气暴露限值，再与扩散模型模拟结果进行比较（Sommer 等, 2014）。当这些阈值被纳入地方监管框架后，即被正式确立为异味影响标准（OIC）。然而，由于不同地区社会文化因素和国家敏感性差异，全球各地区的OIC限值差异显著。例如，德国对住宅和混合区域采用第90百分位0.25 OU·m?3的限值，而加拿大曼尼托巴省则对住宅区域采用2 OU·m?3的限值。因此，直接移植其他地区的OIC值在实践上并不合适。尽管取得上述进展，但在高密度城市环境中建立针对轮胎制造业的OIC仍面临两大主要挑战。首先，从化学表征角度来看，轮胎混炼和硫化过程中排放的VOCs和含硫化合物复杂混合物具有独特的愉悦度特征。尽管我们此前的研究已建立了市政污水处理厂和卷烟工厂的异味困扰阈值（Zhang 等, 2021a; Yang 等, 2022），但这些成果无法直接应用于轮胎制造业。其次，从空间暴露角度来看，暴露-困扰关系是推导和验证异味困扰阈值的基础方法（Cantuaria 等, 2017; Li 等, 2019; Miedema 等, 2000; Moshammer 等, 2019; Weitensfelder 等, 2019; Wroniszewska 等, 2020），而中国独特的城市形态为传统异味评估带来了重大挑战。具体而言，高层住宅区与工业区相邻的紧凑布局严重改变了环境暴露动态。在大气的扩散过程中，居住在中高楼层的居民比低层住户对异味羽流的敏感性更高（Zhang 等, 2025）。因此，暴露-响应研究必须纳入垂直扩散动态。通过考虑不同居住高度上的暴露水平和相应的困扰程度，可以建立更准确、更具行业针对性的轮胎制造业异味困扰阈值。本研究系统调查了四家轮胎制造企业。对排气烟囱处的异味浓度进行了采样和量化，为合适的大气扩散模型提供源数据，从而模拟周边居住区的时间序列异味暴露。同时，在其中一家企业附近的城区开展社区问卷调查，量化居民的困扰水平。随后，基于分类算法建立剂量-响应关系，表征感知相关的异味暴露与报告困扰之间的相关性。所得异味困扰阈值随后被应用于评估其余三家企业，并利用历史异味投诉数据进行验证，最终确定一个最优阈值。这些发现为轮胎行业的异味污染提供了系统性的剂量-响应研究，为其嗅觉影响提供了全面的见解，并有助于高密度城市环境中气体排放的循证管理。---## 章节摘要### 现场调查与采样本研究调查了中国东部和北部地区四家具有代表性的橡胶轮胎制造企业，分别标记为T1至T4。这些企业主要生产汽车轮胎、两轮车轮胎和特种子午线轮胎，使用不同配比的天然橡胶、合成橡胶和废橡胶，以及相关框架材料和化学添加剂。核心制造工序始终包括混炼、硫化及成型，这些环节是废弃物的主要来源。### 参与者的社会人口学特征针对T1企业共收集到111份有效问卷，男女比例约为4:6。受访者的年龄按WHO标准流行病学年龄分类分为三个年龄段：18-44岁的青年占54.9%，45-60岁的中年占36.0%，60岁以上的老年人占9.0%。关于在目标社区居住的时长，4.5%的受访者居住了2……（原文此处截断）### 结论本研究系统建立了一套综合评估框架，由多源数据支撑，整合了数值模拟、问卷调查和投诉记录。该方法为筛选专门适用于轮胎制造业的异味困扰阈值提供了坚实的理论基础，同时充分考虑了中国城市环境中以密集高层住宅为特色的独特情境。结果表明，P?OU=96%的困扰阈值为……（原文此处截断）### CRediT作者贡献声明**王 根：** 项目管理。**肖贤德：** 方法论。**李 佳银：** 数据管理。**李 伟芳：** 写作——审稿与编辑。**王 鑫：** 正式分析。**吴 婷：** 写作——初稿撰写，软件。**张 智阳：** 监督指导。**杨 卫华：** 写作——初稿撰写，调查研究。**邹 科华：** 监督指导。**张 岩：** 写作——初稿撰写，方法论。**马 兰萍：** 调查研究。**杨 亚晶：** 概念化构思。**陆 志强：** 项目管理。### 未引用参考文献Brancher 等, 2019a; MEEC, 2021; Miedema 等; Sommer-Quabach 等, 2014; Wroniszewska & Zwodziak, 2020。---## 利益冲突声明? 作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。---## 致谢本研究受**天津市自然科学基金**（编号：23JCYBJC01110）、天津市科技计划项目（编号：24YFZCSN00100）及**国家自然科学基金**青年基金C类（52400181）资助。---张 岩 | 杨卫华 | 吴 婷 | 王 鑫 | 杨亚晶 | 马兰萍 | 陆志强 | 李伟芳 | 李佳银 | 肖贤德 | 王 根 | 邹科华 | 张智阳