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(jué)細(xì)胞作用，經(jīng)嗅覺(jué)神經(jīng)向腦部神經(jīng)傳遞信息，從而完成對(duì)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(duì)氣味物質(zhì)的感覺(jué)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(wàn)種化合物中，1/5具有氣味，約有1萬(wàn)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(lái)源
惡臭物質(zhì)的來(lái)源相當(dāng)廣泛，主要可分為動(dòng)植物體泌污染源、生活污染源及工業(yè)污染源三類。動(dòng)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(lái)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(lái)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重惡臭。
表2-1惡臭物質(zhì)的主要來(lái)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(jí)，也會(huì)由呼吸器官明顯感覺(jué)出來(lái)，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(lái)，說(shuō)明其具有自身的特點(diǎn)。
(1)易揮發(fā)性：人通過(guò)嗅覺(jué)器官感覺(jué)到臭味物質(zhì)的存在，是由于氣味物分子或微粒運(yùn)動(dòng)到達(dá)嗅覺(jué)器官的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，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(jué)器官絨毛周圍的水性黏液，然后穿過(guò)多脂的絨毛本身而產(chǎn)生嗅覺(jué)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(duì)紅外線的吸收波段可以決定它的氣味。其原理與物質(zhì)對(duì)可見光譜的吸收波段決定該物質(zhì)的顏色類似，物質(zhì)對(duì)某波段光的吸收是由于物質(zhì)分子振動(dòng)與光振動(dòng)之間相互干擾的結(jié)果，氣味物質(zhì)對(duì)某紅外線波段的吸收，也說(shuō)明了該物質(zhì)具有相同頻率分子內(nèi)部振動(dòng)。但是還沒(méi)有充分理由說(shuō)明為什么氣味物質(zhì)對(duì)紅外線吸收波段的吸收比對(duì)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(duì)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(cè)定它們?cè)诟视汀⑹炗突蛩械娜芙舛葧r(shí)，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(guò)溶液時(shí)，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(shí)，散射光的波長(zhǎng)總是大于或小于原來(lái)單色光的波長(zhǎng)，這種效應(yīng)稱拉曼(Raman)效應(yīng)，其波長(zhǎng)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(méi)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(cè)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(cè)定非常困難。目前還難以找到一個(gè)可全面評(píng)述惡臭的可檢測(cè)性、強(qiáng)度、厭惡度及性質(zhì)的簡(jiǎn)單測(cè)定方法。因此惡臭的有效測(cè)定方法是大氣污染控制的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。
(3)評(píng)價(jià)困難：惡臭污染源多為常見的、局部的無(wú)組織排放源，污染又多為短時(shí)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(méi)有一種*的惡臭評(píng)價(jià)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(duì)人產(chǎn)生的生理影響與其濃度成正比，而惡臭給人的感覺(jué)量(惡臭強(qiáng)度)與對(duì)人的刺激量(惡臭物質(zhì)濃度)的對(duì)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(jué)認(rèn)為只去除了50%。通常把正常人勉強(qiáng)可以感覺(jué)到氣味的含量，即惡臭的低嗅覺(jué)含量稱為嗅覺(jué)閾值。一般情況下，人的嗅覺(jué)對(duì)多數(shù)惡臭物質(zhì)的嗅覺(jué)閾值都在109以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了分析儀器對(duì)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(jué)即能感覺(jué)到。其中對(duì)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(jué)器官使人覺(jué)得不愉快外，還對(duì)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(huì)導(dǎo)致急性中毒甚至死亡。這表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)危害呼吸系統(tǒng)：人們聞到惡臭，對(duì)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(huì)出現(xiàn)脈搏和血壓變化。如氨會(huì)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(huì)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(huì)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(huì)使嗅覺(jué)疲勞甚至喪失。“久聞不知其臭”后會(huì)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(dòng)。
(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(shí)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(huì)遺傳等。
(9)造成雌性動(dòng)物子宮癌變畸形等。
(10)造成兒童的免疫能力、智力和運(yùn)動(dòng)能力的*性障礙，比如多動(dòng)癥、癡呆、免疫功能低下等。
(11)雌性化中毒：如二噁英中毒會(huì)使雄性動(dòng)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(duì)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(guó)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(shí)及對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，迫切需要對(duì)惡臭污染予以堅(jiān)決治理。
[1]吲哚是一個(gè)芳香雜環(huán)有機(jī)化合物，包含了一個(gè)六元苯環(huán)和一個(gè)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(duì)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(guó)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(dòng)、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(shí)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-2，4，6-三硝基苯，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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