1.惡臭氣體的分類
臭味能被人感知是由于其具有高揮發(fā)性及親水親脂性。惡臭物質(zhì)的致臭原因主要是由于含有特征發(fā)臭基團(tuán)。含發(fā)臭基團(tuán)的氣體分子與嗅覺細(xì)胞作用，經(jīng)嗅覺神經(jīng)向腦部神經(jīng)傳遞信息，從而完成對氣味的鑒別。
瓦德麥克分類法依據(jù)氣味物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及人對氣味物質(zhì)的感覺特征將氣味物分為9類：醚類、芳香類、花類或香脂類、琥珀類、韭菜或大蒜類、焦臭、山羊臭、不快臭、催吐臭。
地球上存在的200多萬種化合物中，1/5具有氣味，約有1萬種為重要的惡臭物質(zhì)。按化學(xué)組成可分成以下5類。
(1)含硫的化合物，如硫化氫、二氧化硫、硫醇、硫醚類等；
(2)含氮的化合物，如胺、氨、酸胺、吲哚[1]類等；
(3)鹵素及衍生物，如鹵代烴等；
(4)氧的有機(jī)物，如醇、酚、醛、酮、酸、酯等；
(5)烴類，如烷、烯、炔烴以及芳香烴等。
除硫化氫和氨外，惡臭物質(zhì)大都為有機(jī)物。這些有機(jī)物具有沸點(diǎn)低、揮發(fā)性強(qiáng)的特征，我們又稱其為揮發(fā)性有機(jī)化合物[2]。
2.惡臭的來源
惡臭物質(zhì)的來源相當(dāng)廣泛，主要可分為動植物體泌污染源、生活污染源及工業(yè)污染源三類。動植物體泌污染源主要指腳臭、腋臭、口臭等。生活污染源主要來自廁所、衛(wèi)生間、垃圾桶、下水道等地方。工業(yè)污染源是惡臭污染發(fā)生的主要來源。污水處理廠、肉產(chǎn)品加工廠、造紙廠及石油化工企業(yè)都會產(chǎn)生嚴(yán)重惡臭。
表2-1惡臭物質(zhì)的主要來源
從表2-1可看出，硫系惡臭物質(zhì)涉及的行業(yè)廣泛，在各種惡臭物質(zhì)污染中影響是大的。含硫化合物的主要致臭成分是硫化氫、甲硫醇、甲硫醚及二甲基二硫化物，它們統(tǒng)稱為總還原硫化物(TRS)。這些氣體嗅閾值極低，即使?jié)舛仁窃?09數(shù)量級，也會由呼吸器官明顯感覺出來，加之具有極大的毒性，是不容忽視的一類必須予以消除的惡臭污染物。
3.惡臭氣體物的特征
惡臭氣體作為世界七類環(huán)境公害[3]之一，從大氣污染中單獨(dú)分離出來，說明其具有自身的特點(diǎn)。
(1)易揮發(fā)性：人通過嗅覺器官感覺到臭味物質(zhì)的存在，是由于氣味物分子或微粒運(yùn)動到達(dá)嗅覺器官的結(jié)果。一般來說，蒸氣壓大的物質(zhì)具有更為強(qiáng)烈的氣味，但也有少數(shù)例外，如香貓酮[4]和混合二甲苯麝香[5]，在(101~102)Pa(相當(dāng)于1ppM~0.1ppM)蒸氣壓下也有強(qiáng)烈的氣味。
(2)易溶解性：一般氣味大的物質(zhì)是溶于水和脂肪，能夠滲透嗅覺器官絨毛周圍的水性黏液，然后穿過多脂的絨毛本身而產(chǎn)生嗅覺作用。
(3)吸收紅外線能力強(qiáng)：有氣味物質(zhì)能強(qiáng)烈地吸收紅外線。氣味物質(zhì)對紅外線的吸收波段可以決定它的氣味。其原理與物質(zhì)對可見光譜的吸收波段決定該物質(zhì)的顏色類似，物質(zhì)對某波段光的吸收是由于物質(zhì)分子振動與光振動之間相互干擾的結(jié)果，氣味物質(zhì)對某紅外線波段的吸收，也說明了該物質(zhì)具有相同頻率分子內(nèi)部振動。但是還沒有充分理由說明為什么氣味物質(zhì)對紅外線吸收波段的吸收比對紫外光和可見光吸收波段的吸收更為明顯。石蠟油及二硫化碳例外，它們有氣味，但對紅外線基本不吸收。
(4)丁鐸爾(Tyndoll)效應(yīng)：氣味物質(zhì)，例如丁香酚(C10H12O2)、黃樟腦(C10H10O2)等，當(dāng)測定它們在甘油、石蠟油或水中的溶解度時，發(fā)現(xiàn)在曝光以后，顯示出丁鐸爾效應(yīng)，也就是當(dāng)一束紫外光通過溶液時，由于被溶質(zhì)微粒散射，呈現(xiàn)出乳白色。
(5)拉曼(Raman)效應(yīng)：當(dāng)一單色光(例如從汞蒸氣燈發(fā)出的綠色光)被一種純物質(zhì)散射時，散射光的波長總是大于或小于原來單色光的波長，這種效應(yīng)稱拉曼(Raman)效應(yīng)，其波長變化的量稱為拉曼位移。比較甲基硫醇、乙基硫醇、丙基硫醇及戊基硫醇的光譜，可以發(fā)現(xiàn)它們都有2567~2580cm1的拉曼位移，它們都有類似的強(qiáng)烈臭味。其他不具有該數(shù)值拉曼位移的物質(zhì)，沒有硫醇的特殊臭味。
4.惡臭氣體的污染特征
(1)污染范圍廣：惡臭物質(zhì)排放到大氣中，可在大氣環(huán)流作用下迅速蔓延，造成大范圍污染。
(2)測定困難：惡臭污染以心理影響為主要特征，極低的濃度就可使人產(chǎn)生不快，這使其測定非常困難。目前還難以找到一個可全面評述惡臭的可檢測性、強(qiáng)度、厭惡度及性質(zhì)的簡單測定方法。因此惡臭的有效測定方法是大氣污染控制的一個重要研究內(nèi)容。
(3)評價困難：惡臭污染源多為常見的、局部的無組織排放源，污染又多為短時間、突發(fā)性的，因而難以捕捉，加之惡臭擴(kuò)散方式復(fù)雜，故迄今世界上還沒有一種*的惡臭評價方法，因此目前這方面的研究也相當(dāng)活躍。
(4)治理困難：通常有害氣體對人產(chǎn)生的生理影響與其濃度成正比，而惡臭給人的感覺量(惡臭強(qiáng)度)與對人的刺激量(惡臭物質(zhì)濃度)的對數(shù)成正比。韋伯-費(fèi)希納(Weber-Fechner)公式很好地反映了這種關(guān)系：
＝lg-------------------------------------------------------------------------------------(4-1)
式中:
——惡臭強(qiáng)度；
——惡臭物質(zhì)含量，1×106。
因此即使將惡臭物質(zhì)去除90%，人的感覺認(rèn)為只去除了50%。通常把正常人勉強(qiáng)可以感覺到氣味的含量，即惡臭的低嗅覺含量稱為嗅覺閾值。一般情況下，人的嗅覺對多數(shù)惡臭物質(zhì)的嗅覺閾值都在109以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了分析儀器對惡臭物質(zhì)的低檢出含量范圍內(nèi)(儀器的低檢出含量在106~109)。迄今為止，有4000多種惡臭物質(zhì)僅憑人的嗅覺即能感覺到。其中對人體健康危害較大的有氨、硫化氫、硫醇類、二甲基硫、*胺、甲醛、苯乙烯、正丁酸(酪酸)和酚類等有機(jī)污染物。
5.惡臭氣體的危害
有些惡臭物質(zhì)隨廢水、廢渣進(jìn)入水體后，不僅使水散發(fā)出臭味，而且使魚類等水生生物也發(fā)出惡臭而不能食用。有些惡臭物質(zhì)還與環(huán)境中的化合物結(jié)合造成嚴(yán)重的二次污染。惡臭物質(zhì)分布廣、影響大，它除了刺激人的嗅覺器官使人覺得不愉快外，還對人的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和精神產(chǎn)生不利影響，高濃度情況下會導(dǎo)致急性中毒甚至死亡。這表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)危害呼吸系統(tǒng)：人們聞到惡臭，對呼吸產(chǎn)生反射性抑制，甚至憋氣，妨礙正常呼吸功能。
(2)危害血液循環(huán)系統(tǒng)：隨呼吸變化，會出現(xiàn)脈搏和血壓變化。如氨會使血壓出現(xiàn)先下降后上升現(xiàn)象。
(3)危害消化系統(tǒng)：人經(jīng)常接觸惡臭，會使人產(chǎn)生厭食、惡心，甚至嘔吐，進(jìn)而發(fā)展到消化功能減退。
(4)危害內(nèi)分泌系統(tǒng)：經(jīng)常受惡臭刺激，會使人的內(nèi)分泌系統(tǒng)功能紊亂，影響機(jī)體代謝。
(5)危害神經(jīng)系統(tǒng)：惡臭的刺激，會使嗅覺疲勞甚至喪失。“久聞不知其臭”后會導(dǎo)致大腦皮層興奮和抑制的調(diào)節(jié)功能失調(diào)。
(6)影響精神狀態(tài)：惡臭使人煩躁不安，思想不集中，工作效率降低，判斷力和記憶力下降，影響大腦的思維活動。
(7)引起各類中毒：大多數(shù)中毒癥狀表現(xiàn)為呼吸道疾病，且多為積累性。在高濃度污染物突然作用下，有時可能造成急性中毒，甚至死亡。一些有機(jī)物接觸皮膚，可引起皮膚病，有些有機(jī)污染物具有致癌性，如氯乙烯、聚氯乙烯，尤其是一些稠環(huán)化合物，如苯并芘等。
(8)遺傳性中毒：一些有機(jī)物，如二噁英還會遺傳等。
(9)造成雌性動物子宮癌變畸形等。
(10)造成兒童的免疫能力、智力和運(yùn)動能力的*性障礙，比如多動癥、癡呆、免疫功能低下等。
(11)雌性化中毒：如二噁英中毒會使雄性動物雌性化，喪失生殖功能，精子數(shù)減少、精子質(zhì)量下降、睪丸發(fā)育中斷、*性性功能障礙、性別的自我認(rèn)知障礙等。
(12)造成胎兒致畸、致癌、致突變，引起發(fā)育初期胎兒的死亡、器官結(jié)構(gòu)的破壞以及對器官的*性傷害，或發(fā)育遲緩、生殖缺陷。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，惡臭污染亦日益嚴(yán)重，而國內(nèi)許多行業(yè)產(chǎn)生的惡臭氣體幾乎未經(jīng)處理就直接排放到大氣中。隨著人們環(huán)保意識及對生活質(zhì)量要求的不斷提高，迫切需要對惡臭污染予以堅決治理。
[1]吲哚是一個芳香雜環(huán)有機(jī)化合物，包含了一個六元苯環(huán)和一個五元含氮的吡咯環(huán)的雙環(huán)結(jié)構(gòu)。吲哚存在于人類糞便中，有強(qiáng)烈的糞臭味。在很低的濃度下，吲哚具有類似于花的香味。
[2]VOCs是volatile organic compounds的英文縮寫。世界衛(wèi)生組織對總揮發(fā)性有機(jī)化合物
(TVOC)的定義為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50~260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。我國是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物，或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。
[3]指大氣污染、水質(zhì)污染、土壤污染、噪聲污染、振動、地面下沉和惡臭。
[4]又叫：靈貓酮；9-環(huán)十七烯酮；環(huán)十七烯-9-酮-1；10-氧環(huán)十七烯。是白色針狀晶體，在極度稀釋時有強(qiáng)烈的愉快的麝香香氣。
[5]二甲苯麝香，2，4，6-三硝基-3，3-二甲基-5-叔丁基苯，1-(1，1-二甲基乙基)-3，5-二甲基-2，4，6-*，2，4，6-三硝基-5-叔丁基間二甲苯，淡黃色針狀晶體。
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