臭气（恶臭）的测定
时间：2010-06-02 阅读：1000
臭气（恶臭）的测定
1臭气（恶臭）的测定
作为“气味”评价（量化）方法，主要分为两种。一种是用气体色谱仪或分光光度计等进行测定的 "仪器测定法（成分浓度显示法）"，另一种是根据人的嗅觉来评价气味强度和适与不适的 “嗅觉测定法”见图1。
1.1单一成分浓度显示法
利用气体色谱仪或分光光度计等分析仪器，通过构成臭气的化学物质的浓度进行显示（数值化）的方法。这种方法，在分析特定成分的臭气时，非常有效。但是，由于分析精度很高，因此所需费用也很高，并且需要高度的专业知识。另外，在对日本《恶臭防止法》中所规定的特定恶臭物质（22种）进行数值化时，就采用这种方法。1.2复合成分浓度显示法
利用气体色谱仪等分析仪器，通过总还原性硫（TRS）及总碳化氢（THC）的组合、对构成臭气的化学物质的浓度进行测定的方法。
1.3臭气强度显示
利用人的嗅觉，对臭气的强度进行数值化的方法。当前在日本广泛使用的是6级臭气强度显示法，见图2 。但是由于每个人的嗅觉都有很大差异，并且受到当时身体状况和喜好的影响，所以缺乏客观性。因此，在《恶臭防止法》中，对众多的数据进行统计处理，在臭气强度25～35的范围内，规定了成分（特定恶臭物质）浓度和臭气指数的限定值。
0：无臭
1：稍稍能够感知到的气味（检测临界值）
2：能够知道是何气味的微弱气味（认知临界值）
3：能够轻松感知的气味
4：较强的气味
5：强烈的气味
1.4适与不适显示法
为了显示气味的适与不适的程度而采用的方法。目前在日本采用的是9级适与不适显示法，见图 3。考虑到个体差别以及可靠性，一般作为辅助数据使用。虽然在反复测试中，个体内部的变动很小，但却会受闻味时间长短的影响。
－4：极度不适
―3：非常不适
－2：不适
－1：稍感不适
0：没有特别的舒适或不适感
1：稍感舒适
2：舒适
3：非常舒适
4：极度舒适
1.5臭气浓度（臭气指数）显示法
“臭气浓度” 的定义是指将气味（原臭）“用无臭的干净空气进行稀释时，正好达到无臭时所需要的稀释倍数”。臭气浓度100是指如果将气味（原臭）用无臭的干净空气进行100倍的稀释，那么气味就会消失。另外，还有一种叫臭气指数的标准，更能对应于人的嗅觉感觉量。它是臭气浓度常用对数的10倍，在日本的《恶臭防止法》中就采用了臭气指数。
臭气指数＝10×log臭气浓度
这些臭气浓度或臭气指数的测定，可采用下述的三点比较式臭袋法，但运营成本较高。另外，在日本，臭气指数测定要由拥有嗅辨师资格的人士来进行。
（注：中国*方法是“臭气浓度”，日本*方法是“臭气指数”）。
1.6臭气频率显示法
臭气频率显示法，是指显示气味的感知频率的方法，见图 4 。与臭气强度显示法、适与不适显示法、臭气浓度显示法相比较，这种方法多用于长期的水平评测。三点比较式臭袋法，见图5。
0：总闻不到
1：偶尔闻到（每月一次左右）
2：有时闻到（每周一次左右）
3：经常闻到（每日一次左右）
4：总能闻到
2气味传感器（恶臭测试仪）
本公司着眼于“构成气味的气体成分大多是还原性气体” 这一点，开发出了世界的能对气味进行灵敏检测的半导体型气味传感器，并向市场推出了对不分长度和重量单位的气味强弱进行数值化的 “便携式气味传感器” XP-329系列，见照片1。
照片1XP-329型
在现场，很多情况都是优先选择能快速得出结果的方法。在上述的测定方法中，如果追求精度，则难以快速地应对现场状况。相反，如果优先速度，则欠缺精度等，都是一利一弊。在此我们要介绍的气味传感器，能够当场对气味的强弱进行数值化显示，虽然在测定精度上逊色于分析仪器，但是作为简易测定法，其精度已足够。并且，不会像人的嗅觉那样，对气味变得适应或习惯，所以可以实时地测定出气味的经时变化。
2.1检测原理
作为气味的检测感应材料，使用的是采用了金属氧化物半导体的半导体型气味传感器。通过进行数百摄氏度的加热，半导体的电阻值会随着其表面气味分子的吸附和表面反应，发生敏感的变化，实际应用中也正是应用了这一原理。因此，能够对微量的气味进行高灵敏度的检测。另外，不受周围温度和湿度等的影响，重复再现性良好。气味传感器使用型半导体式传感器（图 6 左图）或基板型半导体式传感器（图 6 右图），通过改变半导体材料或触媒，实现了抑制对无臭气体成分的灵敏度等 “气味传感器” 的特性。
图6传感器构造概略
2.2气味传感器的特点
臭气很少以单一成分存在，通常以多个臭气成分复合的状态存在。人的嗅觉会将臭气作为整体复合臭来识别。臭气指数就是利用了这一特性的强度标准。臭气指数是这样得到的：将实验对象用无臭的干净空气进行稀释，并让多个嗅辨员闻嗅，求出直至无臭时的稀释倍率（臭气浓度），进行对数转换后，乘以10。
臭气指数＝10 × log［ 臭气浓度 ］（1）
另一方面，由于气味传感器与以往的浓度计不同， 能够对较多的臭气物质做出反应，所以对于复合臭，测定值是各种成分的总量值。气味传感器的灵敏特性可以通过测定值，也就是指示值△Ｖ，以及臭气物质的浓度X（限定的浓度域）进行如下表示。
△Ｖ＝ K × log X＋a（K，a:常量 ）（2）
这些公式实际上是同样的公式，表示可以利用气味传感器测定与臭气指数相当的数值。正是这样，气味传感器在测定复合气味时，与嗅觉测定法的臭气指数有较大的关联性，这也正是气味传感器的特点。
气味传感器的优点，并和其他气味评价方法进行比较。因为气味传感器XP-329系列的机动性非常好，能在现场简单使用并有很好的再现性，且不会像嗅觉那样对气味变得适应或习惯。另外，如果连接记录装置，就可以进行连续监测。虽然不能进行气味的定性分析，但是实用性较强。2.3便携式气味传感器「XP-329系列」
2.3.1概要便携式气味传感器的zui大特点是体积小、重量轻，机动性出色。通过内置的泵自动吸取气味，以0～2000数值即时显示气味的强弱。测定值具有客观性以及出色的再现性。另外，使用4粒5号碱性电池大约能进行8h的测量，如果使用附属的AC适配器，可以连续地进行几天测量。既有广泛感应各种气味物质且灵敏度较高的普通气味用XP-329，也有对产生恶臭的硫化物臭气特别灵敏的XP-329S，为了适应不同的气味种类和强度，进行了系列化开发。图8 所示的是XP-329S的灵敏度特性。图8XP-329S型灵敏度特性
2.3.2测定示例在解决恶臭投诉时，不论是仪器分析、嗅觉测定，都需要采取现场的臭气。可是随便采取臭气（大气）会与居民的受害程度不相符，需要亲自到现场，掌握恶臭发生的实际状态之后进行采取。一般来说臭气zui强时意见zui大，需要在那个瞬间采取臭气。图9所示的是化学工厂附近从上午10点到傍晚所监测到的臭气浓度变化。从图中可以看出，下午臭气的浓度变高，特别A点时刻臭气的浓度非常高。虽然实际上需要考虑风向和风速等气象条件，不过通过使用气味传感器，可以测量出臭气采样的时机。
2.4新型气味传感器「XP-329Ⅲ」
便携式XP-329系列使用的是单一元件，所以当气味的性质（成分种类）不同时，仅凭求出的数值不能进行气味强弱的比较。这是因为气味的性质不同，传感器的灵敏度也不同。因此，尤其是使用气味传感器进行臭气的定量性测定时，关于测定的臭气，需要事先确定气味传感器的数值和臭气指数的关联性。新型气味传感器“XP-329Ⅲ”，在确保机动性和简便性的同时，简化了和用户端的臭气指数的关联性，实现了臭气指数（对应值）的直接显示，见照片2。
照片2XP-329Ⅲ型
2.4.1特征 ①通过开发新的传感器元件，实现了“预热时间1min”。②使用了活性炭过滤器标准装备，容易进行零基设定。③除水平值外，还可以显示臭气指数（对应值）。④可在用户端制作臭气指数转换表（附属软件）。⑤附加了数据记录机能。
2.4.2测定示例为了制作S印刷工厂的臭气指数转换表，在厂房的排气口进行臭气（原气味）采样，分别调制10倍稀释试样和100倍稀释试样，用XP-329Ⅲ进行测定。另外，根据嗅觉测定得出的原气味的臭气指数是39，稀释试样的臭气指数和臭气浓度为计算值，见表1 。
原气味10倍稀释试样100倍希釈试样
臭气指数39（29）（19）
（臭气浓度）（7900）（790）（79）
XP-329Ⅲ等级值92641470
对于同日采样浓度不同的臭气，用嗅觉测定法求出臭气指数，根据前述，将输入了臭气指数转换表的XP-329Ⅲ设定为臭气指数（对应值）显示模式，进行并行测定。图10所示，臭气指数在30以上的4个试样，两者的测定结果非常接近。
作为“气味”评价（量化）方法，主要分为两种。一种是用气体色谱仪或分光光度计等进行测定的 "仪器测定法（成分浓度显示法）"，另一种是根据人的嗅觉来评价气味强度和适与不适的 “嗅觉测定法”见图1。
1.1单一成分浓度显示法
利用气体色谱仪或分光光度计等分析仪器，通过构成臭气的化学物质的浓度进行显示（数值化）的方法。这种方法，在分析特定成分的臭气时，非常有效。但是，由于分析精度很高，因此所需费用也很高，并且需要高度的专业知识。另外，在对日本《恶臭防止法》中所规定的特定恶臭物质（22种）进行数值化时，就采用这种方法。1.2复合成分浓度显示法
利用气体色谱仪等分析仪器，通过总还原性硫（TRS）及总碳化氢（THC）的组合、对构成臭气的化学物质的浓度进行测定的方法。
1.3臭气强度显示
利用人的嗅觉，对臭气的强度进行数值化的方法。当前在日本广泛使用的是6级臭气强度显示法，见图2 。但是由于每个人的嗅觉都有很大差异，并且受到当时身体状况和喜好的影响，所以缺乏客观性。因此，在《恶臭防止法》中，对众多的数据进行统计处理，在臭气强度25～35的范围内，规定了成分（特定恶臭物质）浓度和臭气指数的限定值。
0：无臭
1：稍稍能够感知到的气味（检测临界值）
2：能够知道是何气味的微弱气味（认知临界值）
3：能够轻松感知的气味
4：较强的气味
5：强烈的气味
1.4适与不适显示法
为了显示气味的适与不适的程度而采用的方法。目前在日本采用的是9级适与不适显示法，见图 3。考虑到个体差别以及可靠性，一般作为辅助数据使用。虽然在反复测试中，个体内部的变动很小，但却会受闻味时间长短的影响。
－4：极度不适
―3：非常不适
－2：不适
－1：稍感不适
0：没有特别的舒适或不适感
1：稍感舒适
2：舒适
3：非常舒适
4：极度舒适
1.5臭气浓度（臭气指数）显示法
“臭气浓度” 的定义是指将气味（原臭）“用无臭的干净空气进行稀释时，正好达到无臭时所需要的稀释倍数”。臭气浓度100是指如果将气味（原臭）用无臭的干净空气进行100倍的稀释，那么气味就会消失。另外，还有一种叫臭气指数的标准，更能对应于人的嗅觉感觉量。它是臭气浓度常用对数的10倍，在日本的《恶臭防止法》中就采用了臭气指数。
臭气指数＝10×log臭气浓度
这些臭气浓度或臭气指数的测定，可采用下述的三点比较式臭袋法，但运营成本较高。另外，在日本，臭气指数测定要由拥有嗅辨师资格的人士来进行。
（注：中国*方法是“臭气浓度”，日本*方法是“臭气指数”）。
1.6臭气频率显示法
臭气频率显示法，是指显示气味的感知频率的方法，见图 4 。与臭气强度显示法、适与不适显示法、臭气浓度显示法相比较，这种方法多用于长期的水平评测。三点比较式臭袋法，见图5。
0：总闻不到
1：偶尔闻到（每月一次左右）
2：有时闻到（每周一次左右）
3：经常闻到（每日一次左右）
4：总能闻到
2气味传感器（恶臭测试仪）
本公司着眼于“构成气味的气体成分大多是还原性气体” 这一点，开发出了世界的能对气味进行灵敏检测的半导体型气味传感器，并向市场推出了对不分长度和重量单位的气味强弱进行数值化的 “便携式气味传感器” XP-329系列，见照片1。
照片1XP-329型
在现场，很多情况都是优先选择能快速得出结果的方法。在上述的测定方法中，如果追求精度，则难以快速地应对现场状况。相反，如果优先速度，则欠缺精度等，都是一利一弊。在此我们要介绍的气味传感器，能够当场对气味的强弱进行数值化显示，虽然在测定精度上逊色于分析仪器，但是作为简易测定法，其精度已足够。并且，不会像人的嗅觉那样，对气味变得适应或习惯，所以可以实时地测定出气味的经时变化。
2.1检测原理
作为气味的检测感应材料，使用的是采用了金属氧化物半导体的半导体型气味传感器。通过进行数百摄氏度的加热，半导体的电阻值会随着其表面气味分子的吸附和表面反应，发生敏感的变化，实际应用中也正是应用了这一原理。因此，能够对微量的气味进行高灵敏度的检测。另外，不受周围温度和湿度等的影响，重复再现性良好。气味传感器使用型半导体式传感器（图 6 左图）或基板型半导体式传感器（图 6 右图），通过改变半导体材料或触媒，实现了抑制对无臭气体成分的灵敏度等 “气味传感器” 的特性。
图6传感器构造概略
2.2气味传感器的特点
臭气很少以单一成分存在，通常以多个臭气成分复合的状态存在。人的嗅觉会将臭气作为整体复合臭来识别。臭气指数就是利用了这一特性的强度标准。臭气指数是这样得到的：将实验对象用无臭的干净空气进行稀释，并让多个嗅辨员闻嗅，求出直至无臭时的稀释倍率（臭气浓度），进行对数转换后，乘以10。
臭气指数＝10 × log［ 臭气浓度 ］（1）
另一方面，由于气味传感器与以往的浓度计不同， 能够对较多的臭气物质做出反应，所以对于复合臭，测定值是各种成分的总量值。气味传感器的灵敏特性可以通过测定值，也就是指示值△Ｖ，以及臭气物质的浓度X（限定的浓度域）进行如下表示。
△Ｖ＝ K × log X＋a（K，a:常量 ）（2）
这些公式实际上是同样的公式，表示可以利用气味传感器测定与臭气指数相当的数值。正是这样，气味传感器在测定复合气味时，与嗅觉测定法的臭气指数有较大的关联性，这也正是气味传感器的特点。
气味传感器的优点，并和其他气味评价方法进行比较。因为气味传感器XP-329系列的机动性非常好，能在现场简单使用并有很好的再现性，且不会像嗅觉那样对气味变得适应或习惯。另外，如果连接记录装置，就可以进行连续监测。虽然不能进行气味的定性分析，但是实用性较强。2.3便携式气味传感器「XP-329系列」
2.3.1概要便携式气味传感器的zui大特点是体积小、重量轻，机动性出色。通过内置的泵自动吸取气味，以0～2000数值即时显示气味的强弱。测定值具有客观性以及出色的再现性。另外，使用4粒5号碱性电池大约能进行8h的测量，如果使用附属的AC适配器，可以连续地进行几天测量。既有广泛感应各种气味物质且灵敏度较高的普通气味用XP-329，也有对产生恶臭的硫化物臭气特别灵敏的XP-329S，为了适应不同的气味种类和强度，进行了系列化开发。图8 所示的是XP-329S的灵敏度特性。图8XP-329S型灵敏度特性
2.3.2测定示例在解决恶臭投诉时，不论是仪器分析、嗅觉测定，都需要采取现场的臭气。可是随便采取臭气（大气）会与居民的受害程度不相符，需要亲自到现场，掌握恶臭发生的实际状态之后进行采取。一般来说臭气zui强时意见zui大，需要在那个瞬间采取臭气。图9所示的是化学工厂附近从上午10点到傍晚所监测到的臭气浓度变化。从图中可以看出，下午臭气的浓度变高，特别A点时刻臭气的浓度非常高。虽然实际上需要考虑风向和风速等气象条件，不过通过使用气味传感器，可以测量出臭气采样的时机。
2.4新型气味传感器「XP-329Ⅲ」
便携式XP-329系列使用的是单一元件，所以当气味的性质（成分种类）不同时，仅凭求出的数值不能进行气味强弱的比较。这是因为气味的性质不同，传感器的灵敏度也不同。因此，尤其是使用气味传感器进行臭气的定量性测定时，关于测定的臭气，需要事先确定气味传感器的数值和臭气指数的关联性。新型气味传感器“XP-329Ⅲ”，在确保机动性和简便性的同时，简化了和用户端的臭气指数的关联性，实现了臭气指数（对应值）的直接显示，见照片2。
照片2XP-329Ⅲ型
2.4.1特征 ①通过开发新的传感器元件，实现了“预热时间1min”。②使用了活性炭过滤器标准装备，容易进行零基设定。③除水平值外，还可以显示臭气指数（对应值）。④可在用户端制作臭气指数转换表（附属软件）。⑤附加了数据记录机能。
2.4.2测定示例为了制作S印刷工厂的臭气指数转换表，在厂房的排气口进行臭气（原气味）采样，分别调制10倍稀释试样和100倍稀释试样，用XP-329Ⅲ进行测定。另外，根据嗅觉测定得出的原气味的臭气指数是39，稀释试样的臭气指数和臭气浓度为计算值，见表1 。
原气味10倍稀释试样100倍希釈试样
臭气指数39（29）（19）
（臭气浓度）（7900）（790）（79）
XP-329Ⅲ等级值92641470
对于同日采样浓度不同的臭气，用嗅觉测定法求出臭气指数，根据前述，将输入了臭气指数转换表的XP-329Ⅲ设定为臭气指数（对应值）显示模式，进行并行测定。图10所示，臭气指数在30以上的4个试样，两者的测定结果非常接近。