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鲱鱼罐头、榴莲、臭豆腐……有一群人,专门在上海研究异味→

陈玺撼 上观新闻 2020-08-19

嗅觉比较灵敏的人,只靠闻味道,就能分辨一些有异味的食物。


但如果把鲱鱼罐头、榴莲、臭豆腐等100多种有异味的食物放到一块场地,要从这股混合异味中找出对异味贡献最大的几种,并说出贡献(浓度)有多少呢?


这似乎是一个不可能完成的挑战。不过,经过近10年“磨砺”,上海生态环境科研人员已能从容应对这项挑战。


6月1日,解放日报·上观新闻记者从上海市环境监测中心获悉,该中心牵头完成的“产业园区恶臭污染智慧化监管溯源关键技术及应用”项目荣获上海市科技进步奖二等奖。


该技术目前已应用于上海10个产业园区。除了能在复杂多变的环境中测出异味污染物的种类、浓度,还能“画”出各个园区的恶臭“指纹谱”,为污染治理提供精准参考。




从容“感知”

不放过一丝异味


异味会随大气到处“流窜”,要对其进行精准分析,先得“捉”住它

可就算捉到,怎能保证样本是理想的?有没有可能混入其他气体?捉住到分析前这段时间,异味又能否“保鲜”,不发生变化?

上海市环境监测中心大气室副主任高松举了一个有机硫的例子。这种恶臭“难捕集”“易干扰”“低响应”,在大气污染监测领域是一道国际难题。

经过反复试验,监测团队找到了提高“捕捉率”的办法——低温吸附和管路惰性化技术,采集到的有机硫浓度大幅提高。

采集到理想分析对象,还需要先进的检测仪器,才能更接近真实答案。

研发人员升级了检测器,大幅提高检测的灵敏度。以甲硫醇为例,方法检出限由2微克/立方米降至最低0.05微克/立方米,哪怕是一丝不易察觉的异味,也能从容“感知”。

考虑到上海的气候特征,研发人员还给监测设备增加了去湿功能,更能适应上海高湿度的工作环境,确保50%相对湿度下测定误差基本控制在±20%以内,实现了质的飞越。

一种接入排气筒的监测仪器,可实时监控挥发性有机物的组分与浓度变化

非甲烷总烃,是除了甲烷以外的碳氢化合物总称,一个综合性指标;在一定条件下经日光照射产生光化学烟雾,危害环境和人类健康,是环境监测的重点对象。

然而在实际操作中,该类物质仅类别就有十几种,出于监测效率、成本等方面的考虑,一般都是以丙烷作为衡量标准,再按相关规律,推算非甲烷总烃的浓度。

这种“以管窥豹”的方式虽然基本可以推算出非甲烷总烃的浓度,但仍有很大进步空间。监测专家花费近两年,通过反复对比试验,又找出了3种有效的标准物质,用于校准监测设备。

“这些标准物质相当于几片关键拼图。”高松表示,有了这类拼图,就能“联想”到拼图周边的图案是怎样的,拼图越多,整幅画面,即非甲烷总烃的浓度,就越来越清晰。

在这些“拼图”的帮助下,上海目前环境空气非甲烷总烃的实际检测值标准偏差,由原来的80%缩小至了10%。 



绘制“指纹”

让治污对症下药



能够同时“闻”出多种异味,还能知道具体的浓度,这样的“电子鼻”站点有67个,分布在上海10个产业园区及周边,24小时不知疲倦地嗅探着。这个产业园区恶臭(异味)污染在线监测网络,是我国目前体系最健全、规模最大、密度最高的一个。

和传统的手工监测相比,扎营在园区内的电子鼻其监测效率和持续监测能力远胜一筹。前者很难做到第一时间赶到现场采样,赶到时,异味已经不知所踪;即使及时赶到,异味弥漫空中,仅凭人的嗅觉,很难精准找到最佳采样点,这些因素会影响最终监测效果。

不仅“鼻力”远胜人类,它们还有令人叹服的“脑力”。

在项目组成员张珊打开的监控平台上,记者看到上海化学工业园区十多个监测点位分别呈现出不同的颜色,代表对应监测区域异味的实时状态。

这些颜色是有“大脑”的电子鼻把嗅探结果“画”出来的结果。它们每分钟会“闻”一次身边的空气,一旦发生异味污染物浓度骤增的情况,系统将自动报警,并将信息推送到相关负责人手机上。

哪怕是面对100多种污染物组成的复杂异味,至多花1个小时,“脑力”担当——质谱分析仪就能把它们逐一识别出来,并结合气象条件、地理位置等信息,帮助环境管理人员准确追溯到异味的源头。


发现恶臭后,系统模拟出污染物迁移轨迹,给出污染源的大致范围

“污染物经试验分析,会形成质谱图,它是污染物独一无二的特征,我们经常把它称作指纹。”张珊介绍说,分辨是何种污染物时,主要看质谱图上的“手指”有几根、彼此间隔的长短,以及最长的几根“手指”长啥样,就能有大致的判断。

质谱分析仪正是将捕捉到的异味污染物指纹与“指纹库”内信息逐一比对后,确定了一个异味事件的“主谋”是谁。

找到“病灶”,才能对症下药。建设强大的监测分析能力,是为了积累经验、找出规律,最终制定精准高效的污染治理对策。

以上海化学工业园区为例,监测人员经过多年监测数据的积累,为园区内不同区域和重点企业定制了专属的恶臭排放指纹谱。其中,制药企业的乙酸乙酯、甲苯和苯乙烯是关键恶臭物种,对恶臭的贡献率达91.2%;污水处理厂硫化氢是主要恶臭物质,对恶臭的贡献率为99.7%。

锁定“主谋”,治污思路更加清晰,效果更为显著。2014年至2017年,参照恶臭“指纹谱”进行环境综合整治,金山地区硫化氢恶臭污染年均浓度降低了44%,恶臭报警量下降了75.9%,信访投诉量减少了60%。

未来,这些有“大脑”的电子鼻通过升级,将更加智能。“分析积累的大数据后,它们可以直接给污染治理者开‘药方’;溯源能力提高后,在城市安全等领域也大有可为。”高松表示,科研人员将再接再厉,力争将上海产业园区恶臭(异味)污染在线监测网络“进化”成全城的大气污染精细化管理平台。

走出产业园区,上海环境监测科研人员开发出了“走航”模式,把“机器人”放到监测车上,监测异味的机动性大幅提高,经常用于大型活动的环境服务保障

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作者:陈玺撼
微信编辑:胡雨松

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