AIRSENSE电子鼻英文文献 | 采用嗅觉法与气体传感器阵列测量评估堆肥过程中的臭气排放

堆肥过程臭气排放评估研究总结
这篇发表于Sensors 2025的文章，以国外某大型堆肥厂为研究对象，采用现场嗅觉测量法、电子鼻、VOC 浓度检测三种技术，同步监测堆肥全周期臭气排放，验证多方法联用的可行性与一致性。

研究背景

1、堆肥是园林废弃物处理的核心环节，但会释放 VOCs 等致臭物质，属于大气污染物，需合规监测。
2、传统嗅觉测量法依赖人工，成本高、主观性强；电子鼻（传感器阵列）可快速、实时、无人工干预监测，是理想替代 / 补充手段。
3、研究目标：对比三种方法的有效性，划分堆肥阶段，为现场实时监测与工艺优化提供依据。

实验设计

研究对象：处理落叶、草屑、修剪枝条的露天堆肥厂，堆体约 300–350 吨，腐熟周期 10–14 周，共监测 67 个堆体、335 个气体样本。

实验仪器

电子鼻：AIRSENSE电子鼻（10 个金属氧化物传感器），实时识别气体组分变化。

VOC 浓度：PID 光离子检测器，量程 0–20000 ppb。
臭气浓度：现场嗅觉仪，按 EN 13725 标准，单位 ou/m³。
同步记录温度、湿度、气压、风速等气象参数。

核心结果

1、方法间强相关性
VOC 浓度与臭气浓度高度线性相关（r=0.981–0.993），VOC 可作为臭气快速替代指标。
电子鼻多个传感器与 VOC 对数浓度强相关（|r|>0.7），仅 W3S 无明显响应。

2. 堆肥三阶段划分（全周期一致）
阶段 1（0–2 周，初始分解）
微生物剧烈分解易降解有机物，VOC 与臭气快速飙升，出现厌氧区，释放硫化氢、甲烷等恶臭物质。
阶段 2（2–5 周，主动降解）
易降解底物耗尽，好氧为主，VOC 与臭气显著下降，释放醇类、酚类等温和物质。
阶段 3（5 周后，腐熟稳定）
堆肥基本稳定，VOC 与臭气趋于平稳、接近零排放，仅残留少量芳香族化合物与氨。
3. 电子鼻响应特征

阶段 1：W1S、W1W、W5S、W6S 信号极强，对应厌氧产物。
阶段 2：厌氧传感器信号下降，醇类 / 芳香族传感器信号稳定。
阶段 3：多数传感器信号低迷，仅少量芳香族传感器有微弱响应。

研究结论

1、现场嗅觉仪、电子鼻、VOC 检测结果高度一致，可联合用于堆肥臭气监测。
2、三种方法均能清晰区分堆肥三阶段，峰值出现在第 2 周，可指导翻堆、曝气等工艺调控。
3、电子鼻无需人工、响应快，适合实时在线监控，能提前预警厌氧异常，降低臭气扰民风险。
该现场验证方案为堆肥厂低成本、自动化臭气管控提供了数据支撑。