生活垃圾轉運站惡臭污染指標初探

垃圾轉運站是現代城市規劃中不可缺少的市政設施，承擔著垃圾壓縮轉運的重要功能，但同時帶來嚴峻的臭氣污染問題。2006年，國家建設部頒布實施了兩個相關行業標準，對此做了詳細的規定和說明。但我國的惡臭管理實行統一的標準《惡臭污染物排放標準》(GB14554—1993)，標準規定的惡臭指標和濃度限值適用于所有向大氣排放惡臭氣體的單位。垃圾轉運站不同于一般的工業企業，多建設于城市中心的商業居民等混合區中，建設標準偏低，多數無綠化隔離帶或達不到新規范的要求。因垃圾分類及分類處理嚴重滯后各種垃圾混雜在一起造成強烈的惡臭，這種惡臭氣體的組成復雜，缺乏規律性，有其明顯的行業特點和特殊性。目前，需要解決現行的國家標準是否適用于垃圾轉運站，標準規定的9個惡臭指標在垃圾轉運站臭氣中有什么特點等問題。鑒于此，本文對廣州市部分垃圾轉運站的惡臭指標檢測數據進行了分析總結，試圖找出垃圾站惡臭指標的特點和綜合指標臭氣濃度與各惡臭單項指標間的關系。
1采樣與檢測方法
本次檢測的垃圾轉運站臭氣采樣點包括若干廠界點和若干垃圾站內點，廠界點設置在垃圾轉運站邊界1～3m處。采樣按照相關標準分析方法的要求進行，在同一采樣點，用真空采樣瓶和真空不銹鋼采樣罐同時采樣，分別分析臭氣濃度和硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫等惡臭單項污染物臭氣濃度分析方法為國家標準方法《三點比較式臭袋法》(GB／T14675—1993)。
其它惡臭單項指標分析方法為美國EPA方法(USEPA Method To-15)：采用Entech 7100 Preconcentrator-Agilent5973 GC—MS聯用系統進行分析。
2結果與分析
垃圾轉運站各廠界點部分惡臭指標的檢測結果見表1。
本次監測的垃圾轉運站全部為1994年6月后建于商業、交通、民居等混合區中，按照《環境空氣質量標準》(GB3095—1996)，其環境空氣質量功能區為二類區，相應執行惡臭污染物排放標準中的二級標準限值(新改擴建)，表1同時列出了一級標準限值。
表1垃圾轉運站邊界點惡臭污染指標檢測結果（μg／m3）

檢測數據顯示，四種硫類惡臭物質的含量均低于標準限值，除個別數據外，多數數據僅為標準值的十分之一或百分之一，如甲硫醇、甲硫醚的檢測值，比國家一級標準限值還低很多。但相同采樣點的臭氣濃度值絕大多數超過標準控制值20。最大值為9l，高出標準限值3倍多。結合以前本實驗室的檢測結果，氨、三甲胺、二硫化碳、苯乙烯的指標值一般也遠低于標準控制值。說明綜合指標臭氣濃度和各惡臭單項指標檢測結果存在嚴重不符，兩組數據間不能相互說明。
垃圾站內的臭氣樣品檢測結果見表2。
表2垃圾轉運站站內點惡臭指標檢測結果（μg／m3）

現場采樣中，垃圾轉運站站內的臭味比其邊界點強烈得多。與此相應，表2中的幾種惡臭指標的檢測值普遍比表1中的高。尤其是臭氣濃度，多數都超過200，最高的為733。但同時發現，站內點惡臭指標檢測數據的變化范圍更大，如甲硫醇在表2和表1中的變化范圍分別為0.12～1.54μg／m和0.12～0.52μg／m3。用SAS統計軟件比較表1和表2中的同一指標的均值和方差，顯著性水平取0.05，T檢驗的結果見表3。
數據分組中1組為表1的數據，2組為表2的數據。統計結果顯示，所有惡臭指標的方差齊性檢驗的P值均小于0.05，達到顯著水平。這表明，比較同一惡臭指標在垃圾站邊界點和站內點的濃度變化范圍，兩個變化范圍間的差異很大，在統計上達到顯著水平。除硫化氫的P值為0.0103外，其它指標的P值均小于0.0001，達到極顯著水平。如表3，從標準差數據上可明顯看出站內點各數據的波動比邊界點的大很多，如二甲二硫的值，垃圾站邊界點的標準差為11.83μg／m3，而站內點的達到了202.56μg／m3。這一方面說明垃圾站臭氣的復雜性；另一方面，垃圾轉運站臭氣排放是間歇式無組織排放，臭氣成分隨采樣時出入垃圾站的垃圾種類的不同而呈現較大的差異，這種不同顯然對站內點各臭味指標值的影響更大。
表3垃圾轉運站邊界點和站內點同一惡臭物檢測值的T檢驗

由于方差和均值在同一方向變化，導致在均值的比較中，盡管兩組惡臭單項指標的均值間有很大差別，如二甲二硫，分別為5.40μg／m3和127.33μg／m3，但T檢驗的P值仍大于0.05，說明兩數據間的差異并不顯著。差異顯著的甲硫醚的P值為0.044，僅稍小于0.05。唯一例外的是臭氣濃度指標，P值為0.006，差異性達到了極顯著性水平。由此可見，臭氣濃度的顯著變化并沒有帶來其它臭味單項指標的相應變化。如石牌東垃圾站的數據，站內點臭氣濃度為417，比邊界點的高值74有顯著的增大，但同一樣品的甲硫醇的測定值反而減少了。

為進一步考察臭氣濃度和其它單項指標間的關系，本次實驗另根據現場臭級遞增的順序采集垃圾站臭氣，同時分析臭氣濃度和部分臭味單項指標，檢測結果列于表4。
表4三個垃圾轉運站部分臭味指標的檢測結果（μg／m3）

3回歸與相關分析
3.1模型的建立
臭氣濃度為臭味綜合指標，受多種因素影響。可以設想，臭氣濃度和各單項指標存在某種線性關系。由于有多個單項指標，即為多重線性回歸的問題。以臭氣濃度為y因變量，以各臭味單項指標為x自變量，則滿足以下回歸模型：

此回歸模型中存在多個白變量，需要找出對因變量影響最顯著的白變量建立回歸方程，即需要對白變量進行篩選，剔除對整個回歸模型貢獻小的白變量，這一過程稱為模型的選擇過程。
SAS系統中，白變量篩選的方法有多種，其中常用的是逐步回歸法(STEPWISE)，其過程是逐個引入自變量，每次引入對Y影響顯著的白變量，同時對方程中的老變量進行檢驗，把變為不顯著的變量逐個從方程中剔除。最終得到的方程中即不漏掉對Y影響顯著的變量，又不包含對Y影響不顯著的變量。影響顯著的變量還可通過通徑系數c(p)的大小或其它信息判斷其對回歸模型的作用大小。
3.2回歸模型的分析與改進
調用SAS系統的REG過程，對表4中各臭味指標檢測數據做回歸分析。程序運行結果：總回歸模型的P值為0.003，決定系數(R2)即相關系數的平方為0.8896，回歸方程可寫為

式中，y為臭氣濃度，x1～x5分別為二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、苯乙烯(下同)。該結果說明，取顯著性水平0.05，總回歸模型中臭氣濃度與各單項指標存在顯著的線性關系，在臭氣濃度的總變異中，由單項指標線性說明的部分占88.96％。
利用SAS系統的STEPWISE過程對回歸方程的改進結果如下：對臭氣濃度影響顯著的變量只有苯乙烯和甲硫醇，其通徑系數C(p)分別為28.49和3.43，回歸方程為

程序運行結果顯示，此改進的回歸模型在顯著性水平取0.05時的P值為0.0001，R2為0.8354，苯乙烯和甲硫醇的P值分別為0.0001和0.0006，均達到極顯著水平。根據通徑系數，苯乙烯對回歸模型的作用更大。
但是，兩方程中的甲硫醇(x2)的系數為負值，和臭氣濃度間呈異常的負相關。在做臭氣濃度和甲硫醇的一元線性回歸中，發現兩者的相關性是很不顯著的(P=0.27，R2=0.1092)。再分析苯乙烯的情況，STEPWISE過程的第一步是代入了對臭氣濃度影響最顯著的苯乙烯，從P值為0.0187，R2僅為0.4084上看出，臭氣濃度和苯乙烯的線性相關性并不好。
總之，分析表4的實驗數據，如把各惡臭污染物集合為一個整體，其和臭氣濃度間有一定的線性相關性，但各個惡臭污染物和臭氣濃度的相關性并不好，甚至無邏輯上的相關性，如甲硫醇。
4討論
4.1垃圾轉運站惡臭污染指標的變異性
從以上實驗數據可看出，無論是垃圾站邊界點還是站內點，惡臭指標檢測值的變化范圍均較大，而站內點各指標的變化范圍更大。分析造成這種變異的原因主要有：
4.1.1出入垃圾站的垃圾種類的復雜性帶來的影響
目前，廣州市生活垃圾的收運模式基本是把各社區街道收集的垃圾運到垃圾轉運站，經壓縮后轉運到垃圾填埋場或焚燒廠。因近年來市區垃圾量大幅增加，各地收集的垃圾量過多，往往造成堆積在垃圾轉運站，等待壓縮作業的情況。所以，站內點采集的臭氣一部分為剛收集來的垃圾直接散發的臭氣。而廣州市生活垃圾未經系統分類，更夾雜有餐廚垃圾、下水道垃圾等，成分復雜。不同種類的垃圾散發出不同的氣味，導致隨機采集的站內點臭氣樣品在同一化學成分的含量上有很大的差別。
4.1.2垃圾站邊界點的臭氣樣品除了受出入垃圾的影響外，還直接受天氣條件的影響垃圾站的臭氣為無組織排放，風向、風速、濕度、氣壓等都能影響臭氣的散發，使各邊界點的臭氣樣品間缺乏均勻性和可比性。
4.1.3惡臭物質本身的性質
臭氣成分中可能有活性較高的臭味物質，它們不能穩定存在，在較短的時間內經歷復雜的生物化學過程(分解、氧化、還原等)發生了變化。另外，各臭味物質擴散性質不同也可能是一個影響因素。臭氣成分的多樣性和復雜性可能也是帶來這種變異的原因之一。
4.2臭氣濃度檢測數據的質量控制
研究惡臭指標間的關系需要準確、客觀的臭氣濃度數據。臭氣濃度的標準檢測方法是三點比較式臭袋法，利用嗅辨員的感覺閾值求得臭氣濃度。所謂感覺閾值，即是感覺到氣味存在，而非需要定出氣味特性的識別閾值。從本實驗室多次的檢測發現，即使是空氣本底樣品，也常出現臭氣濃度值高出標準限值的情況。垃圾轉運站周邊的環境復雜，臭氣濃度依靠感覺閾值判斷可能是造成臭氣濃度普遍超標的原因之一。
臭氣濃度的另一個關鍵影響因素是嗅辨員。人的嗅覺非常復雜，不同日期、不同時段甚至情緒狀態都會影響到個人的嗅覺，人的主觀判斷常使臭氣濃度的檢測缺乏重復性和再現性。每次實驗前嚴格篩選嗅辨員確是最重要的質量控制。

4.3臭氣濃度與惡臭單項指標間的相關性
對表4檢測數據的線性回歸分析表明，臭氣濃度和各臭味指標整體上存在一定的相關性，但和某個具體的惡臭污染物指標的關系不大，甚至沒有。但是，該分析僅建立在一次實驗的基礎上，兩者間是否真正存在這種線性相關，還需要更多的實驗數據驗證說明。另外，這種關系是否是一種線性關系，即用線性回歸模型來分析是否合理，還有待商榷。
垃圾轉運站臭氣的化學成分異常復雜，文獻報道：曾檢出148種揮發性有機物，檢出率在50％以上的就有42種。由此可見，垃圾站的臭味不適合僅用惡臭污染物排放標準規定的單項指標說明，應是多種物質協同作用的結果。
5結論
(1)應用國家惡臭污染物排放標準(GB14554—1993)評價垃圾轉運站的惡臭氣體排放，綜合指標臭氣濃度普遍超標，但相應的惡臭單項污染物指標卻遠低于標準限值，兩類指標的檢測數據間不能互相說明，存在嚴重不符。
(2)垃圾轉運站臭氣中惡臭物質的含量存在較大的變異，且在垃圾站內的變異程度更大；國家標準規定的惡臭單項指標在垃圾站內和垃圾站邊界點的測定均值間無顯著差異。
(3)垃圾轉運站的臭氣濃度和惡臭單項指標整體間可能存在一定的線性關系，但和某個具體的惡臭指標的線性相關性并不顯著。參考文獻：略