生活垃圾转运站恶臭污染指标初探

垃圾转运站是现代城市规划中不可缺少的市政设施，承担着垃圾压缩转运的重要功能，但同时带来严峻的臭气污染问题。2006年，国家建设部颁布实施了两个相关行业标准，对此做了详细的规定和说明。但我国的恶臭管理实行统一的标准《恶臭污染物排放标准》(GB14554—1993)，标准规定的恶臭指标和浓度限值适用于所有向大气排放恶臭气体的单位。垃圾转运站不同于一般的工业企业，多建设于城市中心的商业居民等混合区中，建设标准偏低，多数无绿化隔离带或达不到新规范的要求。因垃圾分类及分类处理严重滞后各种垃圾混杂在一起造成强烈的恶臭，这种恶臭气体的组成复杂，缺乏规律性，有其明显的行业特点和特殊性。目前，需要解决现行的国家标准是否适用于垃圾转运站，标准规定的9个恶臭指标在垃圾转运站臭气中有什么特点等问题。鉴于此，本文对广州市部分垃圾转运站的恶臭指标检测数据进行了分析总结，试图找出垃圾站恶臭指标的特点和综合指标臭气浓度与各恶臭单项指标间的关系。
1采样与检测方法
本次检测的垃圾转运站臭气采样点包括若干厂界点和若干垃圾站内点，厂界点设置在垃圾转运站边界1～3m处。采样按照相关标准分析方法的要求进行，在同一采样点，用真空采样瓶和真空不锈钢采样罐同时采样，分别分析臭气浓度和硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫等恶臭单项污染物臭气浓度分析方法为国家标准方法《三点比较式臭袋法》(GB／T14675—1993)。
其它恶臭单项指标分析方法为美国EPA方法(USEPA Method To-15)：采用Entech 7100 Preconcentrator-Agilent5973 GC—MS联用系统进行分析。
2结果与分析
垃圾转运站各厂界点部分恶臭指标的检测结果见表1。
本次监测的垃圾转运站全部为1994年6月后建于商业、交通、民居等混合区中，按照《环境空气质量标准》(GB3095—1996)，其环境空气质量功能区为二类区，相应执行恶臭污染物排放标准中的二级标准限值(新改扩建)，表1同时列出了一级标准限值。
表1垃圾转运站边界点恶臭污染指标检测结果（μg／m3）

检测数据显示，四种硫类恶臭物质的含量均低于标准限值，除个别数据外，多数数据仅为标准值的十分之一或百分之一，如甲硫醇、甲硫醚的检测值，比国家一级标准限值还低很多。但相同采样点的臭气浓度值绝大多数超过标准控制值20。最大值为9l，高出标准限值3倍多。结合以前本实验室的检测结果，氨、三甲胺、二硫化碳、苯乙烯的指标值一般也远低于标准控制值。说明综合指标臭气浓度和各恶臭单项指标检测结果存在严重不符，两组数据间不能相互说明。
垃圾站内的臭气样品检测结果见表2。
表2垃圾转运站站内点恶臭指标检测结果（μg／m3）

现场采样中，垃圾转运站站内的臭味比其边界点强烈得多。与此相应，表2中的几种恶臭指标的检测值普遍比表1中的高。尤其是臭气浓度，多数都超过200，最高的为733。但同时发现，站内点恶臭指标检测数据的变化范围更大，如甲硫醇在表2和表1中的变化范围分别为0.12～1.54μg／m和0.12～0.52μg／m3。用SAS统计软件比较表1和表2中的同一指标的均值和方差，显著性水平取0.05，T检验的结果见表3。
数据分组中1组为表1的数据，2组为表2的数据。统计结果显示，所有恶臭指标的方差齐性检验的P值均小于0.05，达到显著水平。这表明，比较同一恶臭指标在垃圾站边界点和站内点的浓度变化范围，两个变化范围间的差异很大，在统计上达到显著水平。除硫化氢的P值为0.0103外，其它指标的P值均小于0.0001，达到极显著水平。如表3，从标准差数据上可明显看出站内点各数据的波动比边界点的大很多，如二甲二硫的值，垃圾站边界点的标准差为11.83μg／m3，而站内点的达到了202.56μg／m3。这一方面说明垃圾站臭气的复杂性；另一方面，垃圾转运站臭气排放是间歇式无组织排放，臭气成分随采样时出入垃圾站的垃圾种类的不同而呈现较大的差异，这种不同显然对站内点各臭味指标值的影响更大。
表3垃圾转运站边界点和站内点同一恶臭物检测值的T检验

由于方差和均值在同一方向变化，导致在均值的比较中，尽管两组恶臭单项指标的均值间有很大差别，如二甲二硫，分别为5.40μg／m3和127.33μg／m3，但T检验的P值仍大于0.05，说明两数据间的差异并不显著。差异显著的甲硫醚的P值为0.044，仅稍小于0.05。唯一例外的是臭气浓度指标，P值为0.006，差异性达到了极显著性水平。由此可见，臭气浓度的显著变化并没有带来其它臭味单项指标的相应变化。如石牌东垃圾站的数据，站内点臭气浓度为417，比边界点的高值74有显著的增大，但同一样品的甲硫醇的测定值反而减少了。

为进一步考察臭气浓度和其它单项指标间的关系，本次实验另根据现场臭级递增的顺序采集垃圾站臭气，同时分析臭气浓度和部分臭味单项指标，检测结果列于表4。
表4三个垃圾转运站部分臭味指标的检测结果（μg／m3）

3回归与相关分析
3.1模型的建立
臭气浓度为臭味综合指标，受多种因素影响。可以设想，臭气浓度和各单项指标存在某种线性关系。由于有多个单项指标，即为多重线性回归的问题。以臭气浓度为y因变量，以各臭味单项指标为x自变量，则满足以下回归模型：

此回归模型中存在多个白变量，需要找出对因变量影响最显著的白变量建立回归方程，即需要对白变量进行筛选，剔除对整个回归模型贡献小的白变量，这一过程称为模型的选择过程。
SAS系统中，白变量筛选的方法有多种，其中常用的是逐步回归法(STEPWISE)，其过程是逐个引入自变量，每次引入对Y影响显著的白变量，同时对方程中的老变量进行检验，把变为不显著的变量逐个从方程中剔除。最终得到的方程中即不漏掉对Y影响显著的变量，又不包含对Y影响不显著的变量。影响显著的变量还可通过通径系数c(p)的大小或其它信息判断其对回归模型的作用大小。
3.2回归模型的分析与改进
调用SAS系统的REG过程，对表4中各臭味指标检测数据做回归分析。程序运行结果：总回归模型的P值为0.003，决定系数(R2)即相关系数的平方为0.8896，回归方程可写为

式中，y为臭气浓度，x1～x5分别为二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、苯乙烯(下同)。该结果说明，取显著性水平0.05，总回归模型中臭气浓度与各单项指标存在显著的线性关系，在臭气浓度的总变异中，由单项指标线性说明的部分占88.96％。
利用SAS系统的STEPWISE过程对回归方程的改进结果如下：对臭气浓度影响显著的变量只有苯乙烯和甲硫醇，其通径系数C(p)分别为28.49和3.43，回归方程为

程序运行结果显示，此改进的回归模型在显著性水平取0.05时的P值为0.0001，R2为0.8354，苯乙烯和甲硫醇的P值分别为0.0001和0.0006，均达到极显著水平。根据通径系数，苯乙烯对回归模型的作用更大。
但是，两方程中的甲硫醇(x2)的系数为负值，和臭气浓度间呈异常的负相关。在做臭气浓度和甲硫醇的一元线性回归中，发现两者的相关性是很不显著的(P=0.27，R2=0.1092)。再分析苯乙烯的情况，STEPWISE过程的第一步是代入了对臭气浓度影响最显著的苯乙烯，从P值为0.0187，R2仅为0.4084上看出，臭气浓度和苯乙烯的线性相关性并不好。
总之，分析表4的实验数据，如把各恶臭污染物集合为一个整体，其和臭气浓度间有一定的线性相关性，但各个恶臭污染物和臭气浓度的相关性并不好，甚至无逻辑上的相关性，如甲硫醇。
4讨论
4.1垃圾转运站恶臭污染指标的变异性
从以上实验数据可看出，无论是垃圾站边界点还是站内点，恶臭指标检测值的变化范围均较大，而站内点各指标的变化范围更大。分析造成这种变异的原因主要有：
4.1.1出入垃圾站的垃圾种类的复杂性带来的影响
目前，广州市生活垃圾的收运模式基本是把各社区街道收集的垃圾运到垃圾转运站，经压缩后转运到垃圾填埋场或焚烧厂。因近年来市区垃圾量大幅增加，各地收集的垃圾量过多，往往造成堆积在垃圾转运站，等待压缩作业的情况。所以，站内点采集的臭气一部分为刚收集来的垃圾直接散发的臭气。而广州市生活垃圾未经系统分类，更夹杂有餐厨垃圾、下水道垃圾等，成分复杂。不同种类的垃圾散发出不同的气味，导致随机采集的站内点臭气样品在同一化学成分的含量上有很大的差别。
4.1.2垃圾站边界点的臭气样品除了受出入垃圾的影响外，还直接受天气条件的影响垃圾站的臭气为无组织排放，风向、风速、湿度、气压等都能影响臭气的散发，使各边界点的臭气样品间缺乏均匀性和可比性。
4.1.3恶臭物质本身的性质
臭气成分中可能有活性较高的臭味物质，它们不能稳定存在，在较短的时间内经历复杂的生物化学过程(分解、氧化、还原等)发生了变化。另外，各臭味物质扩散性质不同也可能是一个影响因素。臭气成分的多样性和复杂性可能也是带来这种变异的原因之一。
4.2臭气浓度检测数据的质量控制
研究恶臭指标间的关系需要准确、客观的臭气浓度数据。臭气浓度的标准检测方法是三点比较式臭袋法，利用嗅辨员的感觉阈值求得臭气浓度。所谓感觉阈值，即是感觉到气味存在，而非需要定出气味特性的识别阈值。从本实验室多次的检测发现，即使是空气本底样品，也常出现臭气浓度值高出标准限值的情况。垃圾转运站周边的环境复杂，臭气浓度依靠感觉阈值判断可能是造成臭气浓度普遍超标的原因之一。
臭气浓度的另一个关键影响因素是嗅辨员。人的嗅觉非常复杂，不同日期、不同时段甚至情绪状态都会影响到个人的嗅觉，人的主观判断常使臭气浓度的检测缺乏重复性和再现性。每次实验前严格筛选嗅辨员确是最重要的质量控制。

4.3臭气浓度与恶臭单项指标间的相关性
对表4检测数据的线性回归分析表明，臭气浓度和各臭味指标整体上存在一定的相关性，但和某个具体的恶臭污染物指标的关系不大，甚至没有。但是，该分析仅建立在一次实验的基础上，两者间是否真正存在这种线性相关，还需要更多的实验数据验证说明。另外，这种关系是否是一种线性关系，即用线性回归模型来分析是否合理，还有待商榷。
垃圾转运站臭气的化学成分异常复杂，文献报道：曾检出148种挥发性有机物，检出率在50％以上的就有42种。由此可见，垃圾站的臭味不适合仅用恶臭污染物排放标准规定的单项指标说明，应是多种物质协同作用的结果。
5结论
(1)应用国家恶臭污染物排放标准(GB14554—1993)评价垃圾转运站的恶臭气体排放，综合指标臭气浓度普遍超标，但相应的恶臭单项污染物指标却远低于标准限值，两类指标的检测数据间不能互相说明，存在严重不符。
(2)垃圾转运站臭气中恶臭物质的含量存在较大的变异，且在垃圾站内的变异程度更大；国家标准规定的恶臭单项指标在垃圾站内和垃圾站边界点的测定均值间无显著差异。
(3)垃圾转运站的臭气浓度和恶臭单项指标整体间可能存在一定的线性关系，但和某个具体的恶臭指标的线性相关性并不显著。参考文献：略