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恶臭气体的各种特征

2016-12-10

  1.恶臭气体的分类
  臭味能被人感知是由于其具有高挥发性及亲水亲脂性。恶臭物质的致臭原因主要是由于含有特征发臭基团。含发臭基团的气体分子与嗅觉细胞作用,经嗅觉神经向脑部神经传递信息,从而完成对气味的鉴别。
  瓦德麦克分类法依据气味物质的结构及人对气味物质的感觉特征将气味物分为9类:醚类、芳香类、花类或香脂类、琥珀类、韭菜或大蒜类、焦臭、山羊臭、不快臭、催吐臭。
  地球上存在的200多万种化合物中,1/5具有气味,约有1万种为重要的恶臭物质。按化学组成可分成以下5类。
  (1)含硫的化合物,如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚类等;
  (2)含氮的化合物,如胺、氨、酸胺、吲哚[1]类等;
  (3)卤素及衍生物,如卤代烃等;
  (4)氧的有机物,如醇、酚、醛、酮、酸、酯等;
  (5)烃类,如烷、烯、炔烃以及芳香烃等。
  除硫化氢和氨外,恶臭物质大都为有机物。这些有机物具有沸点低、挥发性强的特征,我们又称其为挥发性有机化合物[2]。
  2.恶臭的来源
  恶臭物质的来源相当广泛,主要可分为动植物体泌污染源、生活污染源及工业污染源三类。动植物体泌污染源主要指脚臭、腋臭、口臭等。生活污染源主要来自厕所、卫生间、垃圾桶、下水道等地方。工业污染源是恶臭污染发生的zui主要来源。污水处理厂、肉产品加工厂、造纸厂及石油化工企业都会产生严重恶臭。
表2-1恶臭物质的主要来源
   从表2-1可看出,硫系恶臭物质涉及的行业广泛,在各种恶臭物质污染中影响是zui大的。含硫化合物的主要致臭成分是硫化氢、甲硫醇、甲硫醚及二甲基二硫化物,它们统称为总还原硫化物(TRS)。这些气体嗅阈值极低,即使浓度是在109数量级,也会由呼吸器官明显感觉出来,加之具有极大的毒性,是不容忽视的一类必须予以消除的恶臭污染物。
  3.恶臭气体物的特征
  恶臭气体作为世界七类环境公害[3]之一,从大气污染中单独分离出来,说明其具有自身的特点。
  (1)易挥发性:人通过嗅觉器官感觉到臭味物质的存在,是由于气味物分子或微粒运动到达嗅觉器官的结果。一般来说,蒸气压大的物质具有更为强烈的气味,但也有少数例外,如香猫酮[4]和混合二甲苯麝香[5],在(101~102)Pa(相当于1ppM~0.1ppM)蒸气压下也有强烈的气味。
  (2)易溶解性:一般气味大的物质是溶于水和脂肪,能够渗透嗅觉器官绒毛周围的水性黏液,然后穿过多脂的绒毛本身而产生嗅觉作用。
  (3)吸收红外线能力强:有气味物质能强烈地吸收红外线。气味物质对红外线的吸收波段可以决定它的气味。其原理与物质对可见光谱的吸收波段决定该物质的颜色类似,物质对某波段光的吸收是由于物质分子振动与光振动之间相互干扰的结果,气味物质对某红外线波段的吸收,也说明了该物质具有相同频率分子内部振动。但是还没有充分理由说明为什么气味物质对红外线吸收波段的吸收比对紫外光和可见光吸收波段的吸收更为明显。石蜡油及二硫化碳例外,它们有气味,但对红外线基本不吸收。
  (4)丁铎尔(Tyndoll)效应:气味物质,例如丁香酚(C10H12O2)、黄樟脑(C10H10O2)等,当测定它们在甘油、石蜡油或水中的溶解度时,发现在曝光以后,显示出丁铎尔效应,也就是当一束紫外光通过溶液时,由于被溶质微粒散射,呈现出乳白色。
  (5)拉曼(Raman)效应:当一单色光(例如从汞蒸气灯发出的绿色光)被一种纯物质散射时,散射光的波长总是大于或小于原来单色光的波长,这种效应称拉曼(Raman)效应,其波长变化的量称为拉曼位移。比较甲基硫醇、乙基硫醇、丙基硫醇及戊基硫醇的光谱,可以发现它们都有2567~2580cm1的拉曼位移,它们都有类似的强烈臭味。其他不具有该数值拉曼位移的物质,没有硫醇的特殊臭味。
  4.恶臭气体的污染特征
  (1)污染范围广:恶臭物质排放到大气中,可在大气环流作用下迅速蔓延,造成大范围污染。
  (2)测定困难:恶臭污染以心理影响为主要特征,极低的浓度就可使人产生不快,这使其测定非常困难。目前还难以找到一个可全面评述恶臭的可检测性、强度、厌恶度及性质的简单测定方法。因此恶臭的有效测定方法是大气污染控制的一个重要研究内容。
  (3)评价困难:恶臭污染源多为常见的、局部的无组织排放源,污染又多为短时间、突发性的,因而难以捕捉,加之恶臭扩散方式复杂,故迄今世界上还没有一种公认的恶臭评价方法,因此目前这方面的研究也相当活跃。
  (4)治理困难:通常有害气体对人产生的生理影响与其浓度成正比,而恶臭给人的感觉量(恶臭强度)与对人的刺激量(恶臭物质浓度)的对数成正比。韦伯-费希纳(Weber-Fechner)公式很好地反映了这种关系:
  =lg-------------------------------------------------------------------------------------(4-1)
  式中:
  ——恶臭强度;
  ——恶臭物质含量,1×106。
  因此即使将恶臭物质去除90%,人的感觉认为只去除了50%。通常把正常人勉强可以感觉到气味的含量,即恶臭的zui低嗅觉含量称为嗅觉阈值。一般情况下,人的嗅觉对多数恶臭物质的嗅觉阈值都在109以下,远远超过了分析仪器对恶臭物质的zui低检出含量范围内(仪器的zui低检出含量在106~109)。迄今为止,有4000多种恶臭物质仅凭人的嗅觉即能感觉到。其中对人体健康危害较大的有氨、硫化氢、硫醇类、二甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、正丁酸(酪酸)和酚类等有机污染物。
  5.恶臭气体的危害
  有些恶臭物质随废水、废渣进入水体后,不仅使水散发出臭味,而且使鱼类等水生生物也发出恶臭而不能食用。有些恶臭物质还与环境中的化合物结合造成严重的二次污染。恶臭物质分布广、影响大,它除了刺激人的嗅觉器官使人觉得不愉快外,还对人的呼吸系统、消化系统、内分泌系统、神经系统和精神产生不利影响,高浓度情况下会导致急性中毒甚至死亡。这表现在以下几个方面。
  (1)危害呼吸系统:人们闻到恶臭,对呼吸产生反射性抑制,甚至憋气,妨碍正常呼吸功能。
  (2)危害血液循环系统:随呼吸变化,会出现脉搏和血压变化。如氨会使血压出现先下降后上升现象。
  (3)危害消化系统:人经常接触恶臭,会使人产生厌食、恶心,甚至呕吐,进而发展到消化功能减退。
  (4)危害内分泌系统:经常受恶臭刺激,会使人的内分泌系统功能紊乱,影响机体代谢。
  (5)危害神经系统:恶臭的刺激,会使嗅觉疲劳甚至丧失。“久闻不知其臭”zui后会导致大脑皮层兴奋和抑制的调节功能失调。
  (6)影响精神状态:恶臭使人烦躁不安,思想不集中,工作效率降低,判断力和记忆力下降,影响大脑的思维活动。
  (7)引起各类中毒:大多数中毒症状表现为呼吸道疾病,且多为积累性。在高浓度污染物突然作用下,有时可能造成急性中毒,甚至死亡。一些有机物接触皮肤,可引起皮肤病,有些有机污染物具有致癌性,如氯乙烯、聚氯乙烯,尤其是一些稠环化合物,如苯并芘等。
  (8)遗传性中毒:一些有机物,如二噁英还会遗传等。
  (9)造成雌性动物子宫癌变畸形等。
  (10)造成儿童的免疫能力、智力和运动能力的*性障碍,比如多动症、痴呆、免疫功能低下等。
  (11)雌性化中毒:如二噁英中毒会使雄性动物雌性化,丧失生殖功能,精子数减少、精子质量下降、睾丸发育中断、*性性功能障碍、性别的自我认知障碍等。
  (12)造成胎儿致畸、致癌、致突变,引起发育初期胎儿的死亡、器官结构的破坏以及对器官的*性伤害,或发育迟缓、生殖缺陷。
  随着工业生产的不断发展,恶臭污染亦日益严重,而国内许多行业产生的恶臭气体几乎未经处理就直接排放到大气中。随着人们环保意识及对生活质量要求的不断提高,迫切需要对恶臭污染予以坚决治理。
  [1]吲哚是一个芳香杂环有机化合物,包含了一个六元苯环和一个五元含氮的吡咯环的双环结构。吲哚存在于人类粪便中,有强烈的粪臭味。在很低的浓度下,吲哚具有类似于花的香味。
  [2]VOCs是volatile organic compounds的英文缩写。世界卫生组织对总挥发性有机化合物
  (TVOC)的定义为,熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。我国是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物,或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。
  [3]指大气污染、水质污染、土壤污染、噪声污染、振动、地面下沉和恶臭。
  [4]又叫:灵猫酮;9-环十七烯酮;环十七烯-9-酮-1;10-氧环十七烯。是白色针状晶体,在极度稀释时有强烈的愉快的麝香香气。
  [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-叔丁基间二甲苯,淡黄色针状晶体。

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