臭氣（惡臭）的測(cè)定儀

1臭氣（惡臭）的測(cè)定
作為“氣味”評(píng)價(jià)（量化）方法，主要分為兩種。一種是用氣體色譜儀或分光光度計(jì)等進(jìn)行測(cè)定的 "儀器測(cè)定法（成分濃度顯示法）"，另一種是根據(jù)人的嗅覺來評(píng)價(jià)氣味強(qiáng)度和適與不適的 “嗅覺測(cè)定法”見圖1。

1.1單一成分濃度顯示法
利用氣體色譜儀或分光光度計(jì)等分析儀器，通過構(gòu)成臭氣的化學(xué)物質(zhì)的濃度進(jìn)行顯示（數(shù)值化）的方法。這種方法，在分析特定成分的臭氣時(shí)，非常有效。但是，由于分析精度很高，因此所需費(fèi)用也很高，并且需要高度的專業(yè)知識(shí)。另外，在對(duì)日本《惡臭防止法》中所規(guī)定的特定惡臭物質(zhì)（22種）進(jìn)行數(shù)值化時(shí)，就采用這種方法。1.2復(fù)合成分濃度顯示法
利用氣體色譜儀等分析儀器，通過總還原性硫（TRS）及總碳化氫（THC）的組合、對(duì)構(gòu)成臭氣的化學(xué)物質(zhì)的濃度進(jìn)行測(cè)定的方法。
1.3臭氣強(qiáng)度顯示
利用人的嗅覺，對(duì)臭氣的強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值化的方法。當(dāng)前在日本廣泛使用的是6級(jí)臭氣強(qiáng)度顯示法，見圖2 。但是由于每個(gè)人的嗅覺都有很大差異，并且受到當(dāng)時(shí)身體狀況和喜好的影響，所以缺乏客觀性。因此，在《惡臭防止法》中，對(duì)眾多的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，在臭氣強(qiáng)度25～35的范圍內(nèi)，規(guī)定了成分（特定惡臭物質(zhì)）濃度和臭氣指數(shù)的限定值。
0：無臭
1：稍稍能夠感知到的氣味（檢測(cè)臨界值）
2：能夠知道是何氣味的微弱氣味（認(rèn)知臨界值）
3：能夠輕松感知的氣味
4：較強(qiáng)的氣味
5：強(qiáng)烈的氣味


1.4適與不適顯示法
為了顯示氣味的適與不適的程度而采用的方法。目前在日本采用的是9級(jí)適與不適顯示法，見圖 3?？紤]到個(gè)體差別以及可靠性，一般作為輔助數(shù)據(jù)使用。雖然在反復(fù)測(cè)試中，個(gè)體內(nèi)部的變動(dòng)很小，但卻會(huì)受聞味時(shí)間長短的影響。

－4：極度不適
―3：非常不適
－2：不適
－1：稍感不適
0：沒有特別的舒適或不適感
1：稍感舒適
2：舒適
3：非常舒適
4：極度舒適
1.5臭氣濃度（臭氣指數(shù)）顯示法
“臭氣濃度” 的定義是指將氣味（原臭）“用無臭的干凈空氣進(jìn)行稀釋時(shí)，正好達(dá)到無臭時(shí)所需要的稀釋倍數(shù)”。臭氣濃度100是指如果將氣味（原臭）用無臭的干凈空氣進(jìn)行100倍的稀釋，那么氣味就會(huì)消失。另外，還有一種叫臭氣指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，更能對(duì)應(yīng)于人的嗅覺感覺量。它是臭氣濃度常用對(duì)數(shù)的10倍，在日本的《惡臭防止法》中就采用了臭氣指數(shù)。
臭氣指數(shù)＝10×log臭氣濃度 
這些臭氣濃度或臭氣指數(shù)的測(cè)定，可采用下述的三點(diǎn)比較式臭袋法，但運(yùn)營成本較高。另外，在日本，臭氣指數(shù)測(cè)定要由擁有嗅辨師資格的人士來進(jìn)行。
（注：中國*方法是“臭氣濃度”，日本*方法是“臭氣指數(shù)”）。
1.6臭氣頻率顯示法
臭氣頻率顯示法，是指顯示氣味的感知頻率的方法，見圖 4 。與臭氣強(qiáng)度顯示法、適與不適顯示法、臭氣濃度顯示法相比較，這種方法多用于長期的水平評(píng)測(cè)。三點(diǎn)比較式臭袋法，見圖5。

0：總聞不到
1：偶爾聞到（每月一次左右）
2：有時(shí)聞到（每周一次左右）
3：經(jīng)常聞到（每日一次左右）
4：總能聞到

2氣味傳感器（惡臭測(cè)試儀）
本公司著眼于“構(gòu)成氣味的氣體成分大多是還原性氣體” 這一點(diǎn)，開發(fā)出了能對(duì)氣味進(jìn)行靈敏檢測(cè)的半導(dǎo)體型氣味傳感器，并向推出了對(duì)不分長度和重量單位的氣味強(qiáng)弱進(jìn)行數(shù)值化的 “便攜式氣味傳感器” XP-329系列，見照片1。
照片1XP-329型
在現(xiàn)場(chǎng)，很多情況都是優(yōu)先選擇能快速得出結(jié)果的方法。在上述的測(cè)定方法中，如果追求精度，則難以快速地應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況。相反，如果優(yōu)先速度，則欠缺精度等，都是一利一弊。在此我們要介紹的氣味傳感器，能夠當(dāng)場(chǎng)對(duì)氣味的強(qiáng)弱進(jìn)行數(shù)值化顯示，雖然在測(cè)定精度上遜色于分析儀器，但是作為簡(jiǎn)易測(cè)定法，其精度已足夠。并且，不會(huì)像人的嗅覺那樣，對(duì)氣味變得適應(yīng)或習(xí)慣，所以可以實(shí)時(shí)地測(cè)定出氣味的經(jīng)時(shí)變化。
2.1檢測(cè)原理
作為氣味的檢測(cè)感應(yīng)材料，使用的是采用了金屬氧化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體型氣味傳感器。通過進(jìn)行數(shù)百攝氏度的加熱，半導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨著其表面氣味分子的吸附和表面反應(yīng)，發(fā)生敏感的變化，實(shí)際應(yīng)用中也正是應(yīng)用了這一原理。因此，能夠?qū)ξ⒘康臍馕哆M(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)。另外，不受周圍溫度和濕度等的影響，重復(fù)再現(xiàn)性良好。氣味傳感器使用型半導(dǎo)體式傳感器（圖 6 左圖）或基板型半導(dǎo)體式傳感器（圖 6 右圖），通過改變半導(dǎo)體材料或觸媒，實(shí)現(xiàn)了抑制對(duì)無臭氣體成分的靈敏度等 “氣味傳感器” 的特性。
圖6傳感器構(gòu)造概略
2.2氣味傳感器的特點(diǎn)
臭氣很少以單一成分存在，通常以多個(gè)臭氣成分復(fù)合的狀態(tài)存在。人的嗅覺會(huì)將臭氣作為整體復(fù)合臭來識(shí)別。臭氣指數(shù)就是利用了這一特性的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。臭氣指數(shù)是這樣得到的：將實(shí)驗(yàn)對(duì)象用無臭的干凈空氣進(jìn)行稀釋，并讓多個(gè)嗅辨員聞嗅，求出直至無臭時(shí)的稀釋倍率（臭氣濃度），進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后，乘以10。
臭氣指數(shù)＝10 × log［ 臭氣濃度 ］（1）
另一方面，由于氣味傳感器與以往的濃度計(jì)不同， 能夠?qū)^多的臭氣物質(zhì)做出反應(yīng)，所以對(duì)于復(fù)合臭，測(cè)定值是各種成分的總量值。氣味傳感器的靈敏特性可以通過測(cè)定值，也就是指示值△Ｖ，以及臭氣物質(zhì)的濃度X（限定的濃度域）進(jìn)行如下表示。
△Ｖ＝ K × log X＋a（K，a:常量 ）（2）
這些公式實(shí)際上是同樣的公式，表示可以利用氣味傳感器測(cè)定與臭氣指數(shù)相當(dāng)?shù)臄?shù)值。正是這樣，氣味傳感器在測(cè)定復(fù)合氣味時(shí)，與嗅覺測(cè)定法的臭氣指數(shù)有較大的關(guān)聯(lián)性，這也正是氣味傳感器的特點(diǎn)。

氣味傳感器的優(yōu)點(diǎn)，并和其他氣味評(píng)價(jià)方法進(jìn)行比較。因?yàn)闅馕秱鞲衅鱔P-329系列的機(jī)動(dòng)性非常好，能在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單使用并有很好的再現(xiàn)性，且不會(huì)像嗅覺那樣對(duì)氣味變得適應(yīng)或習(xí)慣。另外，如果連接記錄裝置，就可以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。雖然不能進(jìn)行氣味的定性分析，但是實(shí)用性較強(qiáng)。2.3便攜式氣味傳感器「XP-329系列」
2.3.1概要便攜式氣味傳感器的大特點(diǎn)是體積小、重量輕，機(jī)動(dòng)性出色。通過內(nèi)置的泵自動(dòng)吸取氣味，以0～2000數(shù)值即時(shí)顯示氣味的強(qiáng)弱。測(cè)定值具有客觀性以及出色的再現(xiàn)性。另外，使用4粒5號(hào)堿性電池大約能進(jìn)行8h的測(cè)量，如果使用附屬的AC適配器，可以連續(xù)地進(jìn)行幾天測(cè)量。既有廣泛感應(yīng)各種氣味物質(zhì)且靈敏度較高的普通氣味用XP-329，也有對(duì)產(chǎn)生惡臭的硫化物臭氣特別靈敏的XP-329S，為了適應(yīng)不同的氣味種類和強(qiáng)度，進(jìn)行了系列化開發(fā)。圖8 所示的是XP-329S的靈敏度特性。圖8XP-329S型靈敏度特性
2.3.2測(cè)定示例在解決惡臭投訴時(shí)，不論是儀器分析、嗅覺測(cè)定，都需要采取現(xiàn)場(chǎng)的臭氣?？墒请S便采取臭氣(大氣)會(huì)與居民的受害程度不相符，需要親自到現(xiàn)場(chǎng)，掌握惡臭發(fā)生的實(shí)際狀態(tài)之后進(jìn)行采取。一般來說臭氣強(qiáng)時(shí)意見大，需要在那個(gè)瞬間采取臭氣。圖9所示的是化學(xué)工廠附近從上午10點(diǎn)到傍晚所監(jiān)測(cè)到的臭氣濃度變化。從圖中可以看出，下午臭氣的濃度變高，特別A點(diǎn)時(shí)刻臭氣的濃度非常高。雖然實(shí)際上需要考慮風(fēng)向和風(fēng)速等氣象條件，不過通過使用氣味傳感器，可以測(cè)量出臭氣采樣的時(shí)機(jī)。

2.4新型氣味傳感器「XP-329Ⅲ」
便攜式XP-329系列使用的是單一元件，所以當(dāng)氣味的性質(zhì)(成分種類)不同時(shí)，僅憑求出的數(shù)值不能進(jìn)行氣味強(qiáng)弱的比較。這是因?yàn)闅馕兜男再|(zhì)不同，傳感器的靈敏度也不同。因此，尤其是使用氣味傳感器進(jìn)行臭氣的定量性測(cè)定時(shí)，關(guān)于測(cè)定的臭氣，需要事先確定氣味傳感器的數(shù)值和臭氣指數(shù)的關(guān)聯(lián)性。新型氣味傳感器“XP-329Ⅲ”，在確保機(jī)動(dòng)性和簡(jiǎn)便性的同時(shí)，簡(jiǎn)化了和用戶端的臭氣指數(shù)的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)了臭氣指數(shù)(對(duì)應(yīng)值)的直接顯示，見照片2。
照片2XP-329Ⅲ型
2.4.1特征 ①通過開發(fā)新的傳感器元件，實(shí)現(xiàn)了“預(yù)熱時(shí)間1min”。②使用了活性炭過濾器標(biāo)準(zhǔn)裝備，容易進(jìn)行零基設(shè)定。③除水平值外，還可以顯示臭氣指數(shù)(對(duì)應(yīng)值)。④可在用戶端制作臭氣指數(shù)轉(zhuǎn)換表(附屬軟件)。⑤附加了數(shù)據(jù)記錄機(jī)能。
2.4.2測(cè)定示例為了制作S印刷工廠的臭氣指數(shù)轉(zhuǎn)換表，在廠房的排氣口進(jìn)行臭氣(原氣味)采樣，分別調(diào)制10倍稀釋試樣和100倍稀釋試樣，用XP-329Ⅲ進(jìn)行測(cè)定。另外，根據(jù)嗅覺測(cè)定得出的原氣味的臭氣指數(shù)是39，稀釋試樣的臭氣指數(shù)和臭氣濃度為計(jì)算值，見表1 。
原氣味10倍稀釋試樣100倍希釈試樣
臭氣指數(shù)39(29)(19)
（臭氣濃度）(7900)(790)(79)
XP-329Ⅲ等級(jí)值92641470
對(duì)于同日采樣濃度不同的臭氣，用嗅覺測(cè)定法求出臭氣指數(shù)，根據(jù)前述，將輸入了臭氣指數(shù)轉(zhuǎn)換表的XP-329Ⅲ設(shè)定為臭氣指數(shù)(對(duì)應(yīng)值)顯示模式，進(jìn)行并行測(cè)定。圖10所示，臭氣指數(shù)在30以上的4個(gè)試樣，兩者的測(cè)定結(jié)果非常接近。