如何进行恶臭污染物的臭气强度计算？

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0 序曲

广东省地方标准《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2024）于 2024 年 2 月 19 日发布，于 2024 年 5 月 1 日起实施，用于替代《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2009）。随着新标准的颁布实施，广东省畜禽养殖业场界臭气浓度标准限值大幅收严，并明确了相应的监控位置，但依然没提出有组织排放的恶臭污染物排放标准限值。根据我国废气污染物排放标准的执行原则，广东省畜禽养殖业有组织排放的恶臭污染物排放需继续执行通用型污染物排放标准：《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93），后续若有适用的新标准颁布，则从其规定。

排放标准 控制项目 排放限值（无量纲） 污染物排放监控位置
DB44/ 613-2024 臭气浓度 20 规模化畜禽养殖场场界
DB44/ 613-2009 臭气浓度 60 /

本文所作的资料整理与《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2024）内容无直接关联，因此，本文不会对《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2024）条文内容展开讨论，在序曲中提及它，纯粹是为了蹭一波流量（😜）。如果后续不小心提及《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2024），应属笔误，敬请谅解，绝不接受信用记分。

1 恶臭污染物的分子结构特征

当我们遇到具有以下臭味官能团的化学物质时，需要重点关注其恶臭污染影响：

  • 不饱和；
  • 含氧：羟基（-OH）、醛基（-CHO）、酯基（-COOR）、羰基（-CO）、羧基（-COOH）等；
  • 含还原态氮；
  • 含还原态硫：硫基（＝S）、巯基（-SH）等；
  • 含卤素。

典型的恶臭污染物见下表：

分类 名称 臭味官能团 气味特征
脂肪烃 1,3-丁二烯 不饱和（烯基） 瓦斯味
芳香烃 苯乙烯 不饱和（苯环、烯基） 塑料味
含还原态氮化物 氨 还原态氮 氨味
甲胺 还原态氮 氨味
三甲胺 还原态氮 鱼腥味
吲哚（粪臭素） 还原态氮 粪便味
3-甲基吲哚（甲基粪臭素） 还原态氮 粪便味
含还原态硫化物 硫化氢 巯基 臭鸡蛋味
甲硫醇 巯基 瓦斯、腐菜味
二甲基硫 还原态硫 腐菜味
二甲二硫 还原态硫 洋葱味
卤代烃 氯仿 碳卤键 醚味
含氧烃 乙醛 羰基 刺鼻味
丙酮 羰基 刺激性甜味
乙酸乙酯 酯基 凤梨香
乙酸 羧基 醋酸味
植物油等 羰基 樟脑味、薄荷味、柠檬味

2 臭气强度评价体系

我国恶臭污染研究文献广泛引用日本对臭气强度的评价方法：以嗅觉阈值为基准将臭气强度划分为 6 个等级，以数值 0~5 表示不同的强度等级。

６ 段階臭気強度表示法
臭気強度 内容
0 無臭
1 やっと感知できるにおい（検知閾値濃度）
2 何のにおいかがわかる弱いにおい（認知閾値濃度）
3 楽に感知できるにおい
4 強いにおい
5 強烈なにおい

在不同的中文文献来源中，上述表格的汉化版各有不同，但内容大同小异：

六级臭气强度表示法
臭气强度 内容
0 无臭
1 气味似有似无，勉强可感知的臭气（感觉阈值）
2 微弱的气味，但是能确定什么样的气味（识别阈值）
3 能够明显的感觉到气味
4 感觉到比较强烈气味
5 非常强烈难以忍受的气味

臭气强度与恶臭污染物浓度的关系遵循韦伯-费希纳（Weber-Fecher）定律，其数值关系表达如下：

Y = K · lgX + a

其中：Y 为臭气强度；X 为恶臭污染物的浓度，以 ppm、mg/m3 表示，或者以臭气浓度表示；K、a 为常数，针对不同的恶臭污染物，有所不同。

韦伯定律：在同类刺激之下，其差异阈限的大小是随着标准刺激强弱而成一定比例关系的，K = ΔI / I，K为常数。

费希纳定律：在绝对阈限之上，主观的感觉强度与刺激强度的改变，两者间呈对数的关系，亦即，刺激强度如果按几何级数增加，而引起的感觉强度却只按算术级数增加。

恶臭污染物质量浓度与体积浓度的数值转换方法参考：ppm、ppb与mg/L、mg/m³、mg/kg的换算关系。

3 不同恶臭污染物的臭气强度公式

在本文所摘录的臭气强度公式中，天津市环境保护科学研究院部分主要分散于宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》（2018 年 2 月，编制单位：华东理工大学、宁夏环境科学研究院有限责任公司、宁夏环境监测中心站、上海市化工环境保护监测站）、上海市生态环境局《畜禽养殖业污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》（2017 年 6 月，编制单位：上海市环境科学研究院、上海市环境监测中心）、生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》（2018 年 11 月，编制单位：天津市环境保护科学研究院），存在同一种污染物对应不止一道公式的情形。本文拟定以下原则进行取舍：

  1. 有天津市环境保护科学研究院参与编制的优先；
  2. 天津市环境保护科学研究院未参与编制的情况下，R 方数值大的优先；
  3. 天津市环境保护科学研究院未参与编制，且R 方数值一致的情况下，研究成果较新的优先。

在上述原则指导下，不同恶臭污染物的臭气强度公式摘取如下：

序号 恶臭污染物 台湾省 天津市环境保护科学研究院
（国家环境保护恶臭污染控制重点实验室）
1 氨 Y=1.67lgX+2.38 Y=1.13lgX+1.681，R2=0.980
2 三甲胺 Y=0.90lgX+4.56 Y=0.91lgX+2.7，R2=0.94
3 硫化氢 Y=0.95lgX+4.14 Y=1.462lgX+3.659，R2=0.983
4 甲硫醇 Y=1.25lgX+5.99 Y=0.955lgX+4.15，R2=0.991
5 甲硫醚 / Y=1.3lgX-3.79，R2=0.96
6 二甲二硫 Y=0.78lgX+4.06 Y=1.089lgX+3.108，R2=0.990
7 二硫化碳 / Y=0.85lgX+1.697，R2=0.989
8 苯乙烯 Y=1.42lgX+3.10 Y=1.77lgX+1.778，R2=0.999
9 乙苯 / Y=1.353lgX+1.277，R2=0.999
10 丙醛 / Y=1.13lgX+2.679，R2=0.997
11 丁醛 / Y=1.305lgX+3.258，R2=0.991
12 戊醛 / Y=1.195lgX+3.347，R2=0.999
13 乙酸乙酯 / Y=1.99lgX+4.08，R2=0.992
14 乙酸丁酯 / Y=1.435lgX+2.601，R2=0.996
15 甲基乙基酮 Y=1.85lgX+0.15 Y=1.41lgX+1.057，R2=0.987
16 甲基异丁基酮 / Y=1.72lgX+1.783，R2=0.991
17 乙醛 Y=1.01lgX+3.85 /
18 丙烯酸甲酯 Y=1.30lgX+4.30 /
19 甲基丙烯酸甲酯 Y=2.05lgX+2.68 /
20 酚类 Y=1.42lgX+3.74 /
21 臭气浓度 / Y=1.34lgX-0.740，R2=0.997
注意：公式中的 X 以物质浓度（单位 ppm）或臭气浓度表示，详见本文后续探讨内容。

4 臭气强度计算

4.1 宁夏回族自治区环境保护厅

宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》提供了基于臭气强度评价体系的恶臭污染物周（场）界浓度限值确定依据，但并没有列出详细的演算过程。下面让我们尝试窥探一番。

以氨（化学式：NH3；分子量：17.0306）为例，征求意见稿提供如下相关信息：

台湾省 天津市环境保护科学研究院
（国家环境保护恶臭污染控制重点实验室）
计算公式 Y=1.67lgX+2.38 Y=1.13lgX+1.681，R2=0.980
臭气强度 = 1 氨的质量浓度 = 0.11 mg/m3 氨的质量浓度 = 0.25 mg/m3
臭气强度 = 1.5 氨的质量浓度 = 0.23 mg/m3 氨的质量浓度 = 0.69 mg/m3

验证过程如下：

（1）将征求意见稿给出的氨质量浓度转换为氨体积浓度（保留 3 位小数）。

温度 0.11 mg/m3 0.23 mg/m3 0.25 mg/m3 0.69 mg/m3
0℃ 0.145 ppm 0.303 ppm 0.329 ppm 0.908 ppm
20℃ 0.155 ppm 0.325 ppm 0.353 ppm 0.974 ppm
25℃ 0.158 ppm 0.330 ppm 0.359 ppm 0.991 ppm

（2）将不同的氨体积浓度（ppm）代入相应的公式进行臭气强度计算，得到结果一：在均采用恶臭污染物体积浓度（ppm）进行计算的情况下，台湾省臭气强度公式计算结果与征求意见稿内容基本吻合，天津市环境保护科学研究所臭气强度公式计算结果与征求意见稿内容存在较大偏离。

结果一 台湾省 天津市环境保护科学研究院
（国家环境保护恶臭污染控制重点实验室）
1 级（0.11 mg/m3） 1.5 级（0.23 mg/m3） 1 级（0.25 mg/m3） 1.5 级（0.69 mg/m3）
0℃ 0.979 级 1.514 级 1.135 级 1.634 级
20℃ 1.028 级 1.565 级 1.170 级 1.668 级
25℃ 1.042 级 1.576 级 1.178 级 1.676 级

（3）直接将氨质量浓度（mg/m3）代入相应的公式进行臭气强度计算，得到结果二：在均采用恶臭污染物质量浓度（mg/m3）进行计算的情况下，台湾省臭气强度公式计算结果与征求意见稿内容存在较大偏离，天津市环境保护科学研究所臭气强度公式计算结果与征求意见稿内容基本吻合。

结果二 台湾省 天津市环境保护科学研究院
（国家环境保护恶臭污染控制重点实验室）
1 级（0.11 mg/m3） 1.5 级（0.23 mg/m3） 1 级（0.25 mg/m3） 1.5 级（0.69 mg/m3）
计算结果 0.779 级 1.314 级 1.001 级 1.499 级

（4）根据宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》，验证结果如下：台湾省臭气强度计算公式中，恶臭污染物浓度以体积浓度（ppm）计。天津市环境保护科学研究院臭气强度计算公式中，恶臭污染物浓度以质量浓度（mg/m3）计；臭气浓度以臭气浓度计。

4.2 生态环境部

（1）生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》明确提出，X 以物质浓度（单位 ppm）或臭气浓度表示。

（2）生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》所列公式与宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》所列公式对照情况如下：

序号 恶臭污染物 宁夏回族自治区环境保护厅
《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》		 生态环境部
《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》
1 氨 Y=1.13lgX+1.681，R2=0.980 Y=1.13lgX+1.681，R2=0.980
2 三甲胺 Y=0.91lgX+2.7，R2=0.94 Y=0.91lgX+2.7，R2=0.94
3 硫化氢 Y=1.462lgX+3.659，R2=0.983 Y=1.462lgX+3.659，R2=0.983
4 甲硫醇 0.955lgX+4.15，R2=0.991 Y=0.955lgX+4.15，R2=0.991
5 甲硫醚 Y=1.2lgX-3.79，R2=0.96 Y=1.3lgX-3.79，R2=0.96
6 二甲二硫 Y=1.089lgX+3.108，R2=0.990 Y=1.089lgX+3.108，R2=0.990
7 二硫化碳 / Y=0.85lgX+1.697，R2=0.989
8 苯乙烯 Y=0.52lgX-1.68，R2=0.999 Y=1.77lgX+1.778，R2=0.999
9 臭气浓度 / Y=1.34lgX-0.740，R2=0.997

（3）由上表可得出以下结论：生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》所列的公式中，有 5 道公式与宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》所列公式一模一样，由于体积浓度与质量浓度需要转换，其数值不一致，若将不同数值代入相同公式，计算结果会有天壤之别。因此，在对计算公式中 X 的表示方式上，生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》与宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》必然有一个是错误的。根据此前我们所确立的原则：“有天津市环境保护科学研究院参与编制的优先”，要遗憾地和宁夏回族自治区环境保护厅《恶臭污染物排放标准编制说明（征求意见稿）》说一声抱歉，我们决定相信生态环境部《〈恶臭污染物排放标准（征求意见稿）〉编制说明》（2018 年 11 月，编制单位：天津市环境保护科学研究院）的说法。

4.3 一锤定音

我们除了相信公式的制定单位，没有更优的选择：天津市环境保护科学研究院臭气强度计算公式中，X以物质浓度（单位 ppm）或臭气浓度表示。

4.4 练手

我有点迫不及待要算一下《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2024）、《畜禽养殖业污染物排放标准》（DB44/ 613-2009）场界臭气浓度对应的臭气强度等级了。

DB44/ 613-2024 DB44/ 613-2009
场界臭气浓度限值 20 60
臭气强度 1.003 级 1.643 级
臭气强度的计算模块已经整合到本站发布的核算工具之中，有需要的同学可以移步至：〔本站工具发布〕环评技术评估助手。

5 臭气强度评价在我国恶臭污染防治标准体系中的应用

📝山东省：《城镇污水处理设施臭气处理技术规程》（DB 37/T 5248-2023）

3.0.3 臭气强度的检测指标按表 3.0.3 的规定划分为 1 级至 5 级，2.5 级及以上应进行臭气处理。

表 3.0.3 臭气强度与污染物浓度关系
污染物 臭气强度（级）
1 2 2.5 3 3.5 4 5
氨（mg/m3） 0.1 0.6 1 2 5 10 40
硫化氢（mg/m3） 0.0005 0.006 0.02 0.06 0.2 0.7 8
注：氨和硫化氢有一项指标达到臭气强度 2.5 级，即应进行臭气处理。

6 后记

二十日来，三易文稿，心力交瘁，仍旧瞎子摸象，错漏难免，恳请诸位不吝批判。

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