上海市典型垃圾箱房惡臭氣體排放特征研究*

王 川

(上海環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計院有限公司，上海市環(huán)境工程設(shè)計科學研究院有限公司，上海 200232)

惡臭氣體不僅會對人體產(chǎn)生感官不快，而且有些組分還會對人體健康造成危害，甚至有致癌風險[1-2]。惡臭氣體中的揮發(fā)性有機物(VOCs)在光照條件下還會與大氣中的氮氧化物(NOx)發(fā)生光化學反應(yīng)而生成臭氧(O3)和二次有機氣溶膠(SOA)，對環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響[3-4]。

惡臭氣體對人體產(chǎn)生的感官影響是最直接的影響，已經(jīng)成為現(xiàn)階段公眾對惡臭污染最關(guān)注的問題。生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2018—2020年全國惡臭/異味污染投訴情況分析》指出，垃圾處理行業(yè)的惡臭投訴比例(11.3%)已上升至國內(nèi)各行業(yè)首位，其中投訴最多的是關(guān)于垃圾收集和堆放等與居民最接近的環(huán)節(jié)。隨著生活垃圾全程分類體系的不斷完善，濕垃圾分出量的增多可能會帶來更多惡臭污染的問題[5]1804,[6-7]。目前，生活垃圾處理的惡臭污染研究主要聚焦在中轉(zhuǎn)收運和末端處置環(huán)節(jié)。徐穎杰等[8]在垃圾收運車中檢出了75 種惡臭物質(zhì)，以乙醇為代表的含氧化合物濃度最高；LI等[9]研究發(fā)現(xiàn)，垃圾中轉(zhuǎn)站中乙酸乙酯和芳香烴含量非常高，且存在致癌風險；垃圾焚燒廠、填埋場、生化處理廠等生活垃圾末端處置設(shè)施的惡臭污染更是已有很多研究[10-12]。然而對于垃圾分類的源頭惡臭污染尚未引起足夠重視，特別是上海市要求濕垃圾破袋投放，很有可能產(chǎn)生垃圾分類的源頭惡臭污染，因此針對不同類型垃圾箱房的惡臭氣體排放特征研究非常有必要。

本研究對上海市的售后公房、高層公寓、商業(yè)酒店、別墅、辦公與公寓混合樓宇、高檔小區(qū)、菜場、農(nóng)村、低密度小區(qū)等配套的垃圾箱房進行了實地監(jiān)測調(diào)研，分析了典型垃圾箱房惡臭氣體的排放特征，并探究了影響因素，旨在為生活垃圾全程分類的精細化運營管理提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 垃圾箱房選取

本研究選取了上海市較為典型的11個垃圾箱房作為研究對象，涵蓋了市區(qū)和郊區(qū)的售后公房、商業(yè)酒店、辦公與公寓混合樓宇、高檔小區(qū)、高層公寓、別墅、菜場、農(nóng)村和低密度小區(qū)等，其中高檔小區(qū)還根據(jù)垃圾箱房位于地上還是地下分成了高檔小區(qū)(地上)和高檔小區(qū)(地下)，別墅考察了有/無就地生化機兩類。本研究選取的垃圾箱房面積約為20 m2，基本上都配備了除臭設(shè)施，監(jiān)測時間主要集中在環(huán)境溫度較高的夏秋季。11個垃圾箱房的基本信息見表1。

表1 11個垃圾箱房的基本信息Table 1 Basic information of 11 garbage houses

1.2 采樣與監(jiān)測

所有垃圾箱房均開展了臭氣濃度及惡臭氣體組分離線采樣監(jiān)測，除別墅和商業(yè)酒店外都開展了箱房內(nèi)外的同步監(jiān)測，并重點在辦公與公寓混合樓宇、高檔小區(qū)、菜場、農(nóng)村和低密度小區(qū)的6個垃圾箱房內(nèi)開展了日變化監(jiān)測。垃圾箱房內(nèi)的采樣位置在箱房中心，箱房外的采樣位置在箱房下風向3～5 m，采樣高度約1.5 m。

主要監(jiān)測指標及測定方法如表2所示，其中含硫化合物測定了硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫，VOCs涵蓋了烷烯烴、鹵代烴、芳香烴和含氧VOCs等。

表2 主要監(jiān)測指標及測定方法Table 2 Main monitoring indexes and their determination methods

溫度和相對濕度利用AirOdor413P型惡臭污染氣體在線監(jiān)測儀獲得的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 典型垃圾箱房的臭氣濃度

由圖1可見，垃圾箱房內(nèi)外臭氣濃度接近，箱房內(nèi)略高于箱房外，符合基本常識，因此下面以箱房內(nèi)為主進行討論。本研究的典型垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度均超過了上海市的《惡臭(異味)污染物排放標準》(DB31/1025—2016)非工業(yè)區(qū)周界監(jiān)控點臭氣濃度限值(10)，可見垃圾箱房內(nèi)因垃圾投放和存儲帶來的異味問題不應(yīng)忽視。其中別墅(有就地生化機)的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度(127)尤高，比別墅(無就地生化機)的垃圾箱房臭氣濃度(13)高出了近10倍，這是因為就地生化機中微生物發(fā)酵會產(chǎn)生大量臭氣。畢珠潔等[13]也發(fā)現(xiàn)在小型生化機排放口臭味非常明顯，臭氣濃度特別高。然而對于同樣配備了就地生化機的低密度小區(qū)，其垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度僅為14，是因為低密度小區(qū)服務(wù)戶數(shù)很少。售后公房、高層公寓和農(nóng)村等服務(wù)戶數(shù)在1 000及以上的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度總體高于服務(wù)戶數(shù)低于500的別墅、商業(yè)酒店和辦公與公寓混合樓宇等，證明垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度與其服務(wù)人群數(shù)量存在一定的正相關(guān)性。從不同區(qū)域來看，位于市區(qū)的商業(yè)酒店、辦公與公寓混合樓宇、高檔小區(qū)等的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度相對位于郊區(qū)的高層公寓、別墅、農(nóng)村和低密度小區(qū)等低，主要是因為市區(qū)的垃圾箱房管理更為規(guī)范，除臭設(shè)施能充分發(fā)揮作用。

通過對重點監(jiān)測的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度進行日變化分析(見圖2)發(fā)現(xiàn)，不同垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度峰值出現(xiàn)時間存在較大差異，但與垃圾投放時間和收運時間有較大關(guān)系，特別是晚間無垃圾投放和收運作業(yè)時垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度相對較低，也可能與晚間溫度較低有一定關(guān)系，高檔小區(qū)(地下)的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度在21：00—22：00出現(xiàn)高值，主要是因為該垃圾箱房的濕垃圾收運集中在該時段。

2.2 典型垃圾箱房內(nèi)的惡臭氣體組分特征

通過圖3可以發(fā)現(xiàn)，含硫化合物在所有垃圾箱房中都有檢出，濃度較高，其中甲硫醇質(zhì)量濃度在多數(shù)垃圾箱房內(nèi)較高，平均達到4.23 μg/m3，高于方晶晶等[14]910在2011—2012年監(jiān)測得到的某居民小區(qū)垃圾箱房內(nèi)甲硫醇水平(2.00 μg/m3)，可能與當下垃圾分類后上海市采用濕垃圾破袋投放有關(guān)，但仍著低于餐廚垃圾處理廠(20.90～52.80 μg/m3)[15]和填埋場作業(yè)面(27.60～136.40 μg/m3)[5]1808等生活垃圾末端處理設(shè)施。部分配次氯酸或次氯酸鈉噴淋除臭設(shè)施的垃圾箱房內(nèi)鹵代烴含量較高。氨的平均質(zhì)量濃度達到4.18 μg/m3，其中別墅(有就地生化機)的垃圾箱房內(nèi)最高，達到了13.50 μg/m3。此外，含氧VOCs在2個高檔小區(qū)的垃圾箱房內(nèi)濃度較高，以乙醛為主要代表。芳香烴和烷烯烴濃度相對較低，與方晶晶等[14]912報道的結(jié)果較為一致。

由于硫化氫、氨和甲硫醇是極具惡臭性質(zhì)的組分，因此又對這3種組分在重點垃圾箱房內(nèi)的日變化進行了分析，結(jié)果與重點監(jiān)測的垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度日變化基本吻合，不同垃圾箱房內(nèi)這3種組分濃度峰值出現(xiàn)時間存在較大差異，但整體上與垃圾投放時間和收運時間一致，進一步表明垃圾投放和收運作業(yè)對箱房內(nèi)惡臭氣體濃度影響較大。

通過氣味指數(shù)[16],[17]1040計算發(fā)現(xiàn)，多數(shù)垃圾箱房內(nèi)甲硫醇氣味指數(shù)最高，因為其嗅閾值極低，只有約0.15 μg/m3，而且甲硫醇在其他惡臭污染源中早已被鑒定為主要嗅覺貢獻者[14]911,[17]1041，因此甲硫醇可能是未來垃圾箱房惡臭控制的首要關(guān)注污染物。

2.3 影響因素分析

環(huán)境條件對垃圾箱房內(nèi)惡臭氣體的排放特征有重要影響。以往研究表明，溫度和相對濕度可能對惡臭氣體排放濃度有重要影響[18]。本研究監(jiān)測時間主要集中在夏秋季，垃圾箱房內(nèi)的溫度為27～37 ℃，相對濕度為50%～90%，相對濕度隨溫度呈降低趨勢，兩者有較好的線性負相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)為-0.707)。分析臭氣濃度和不同惡臭氣體組分與溫濕度的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，僅VOCs與溫度呈一定的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)為0.581)，其他組分與溫濕度幾乎無相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)均小于0.2)，可能是因為本研究采樣時間比較集中，垃圾箱房內(nèi)溫濕度波動相對較小。另外，甲硫醇與硫化氫的相關(guān)性較高(相關(guān)系數(shù)為0.506)，可以說明兩者具有同源性，可能都來自家庭濕垃圾。在餐廚垃圾兩相厭氧發(fā)酵工藝[19]和餐廚垃圾飼料化處理廠[20]都發(fā)現(xiàn)主要致臭物質(zhì)為含硫化合物。

3 結(jié)論與建議

(1) 上海市典型垃圾箱房內(nèi)外惡臭濃度接近，箱房內(nèi)略高于箱房外；箱房內(nèi)臭氣濃度均超過了DB31/1025—2016非工業(yè)區(qū)周界監(jiān)控點臭氣濃度限值(10)；垃圾投放時間和收運時間對垃圾箱房內(nèi)臭氣濃度及惡臭氣體組分日變化有重要影響。

(2) 含硫化合物在所有垃圾箱房內(nèi)均有檢出，其中甲硫醇質(zhì)量濃度較高，平均達到4.23 μg/m3，是未來垃圾箱房惡臭控制的首要關(guān)注污染物。

(3) 建議配備就地生化機的垃圾箱房要做好必要的除臭措施；建議進一步研究惡臭氣體排放與服務(wù)人群數(shù)量之間的定量關(guān)系；建議進一步研究不同季節(jié)時環(huán)境條件對垃圾箱房內(nèi)惡臭氣體排放的影響；建議管理部門提高郊區(qū)的垃圾箱房管理水平。