CN102928562A - 移动式恶臭污染预警监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种移动式恶臭污染预警监测装置，该装置由恶臭在线监测装置、恶臭无线采集装置、恶臭成分检测装置、车载供电装置和车载电脑控制中心组成，采用了防震措施保护仪器。预警监测装置安装在一辆客车内，可以随时开往事故现场，对恶臭污染现场进行检测,也可以安置在有潜在污染能力的恶臭污染源的厂界处进行恶臭污染的实时监测，并对恶臭污染进行预警。该预警监测装置实现了恶臭污染在线实时监测，恶臭污染物可能来源或设施的追踪和识别，恶臭污染变化趋势和污染范围的预测，并提供相应应急预案，为环境管理部门采取快速、高效的应急措施提供科学支撑，提高了恶臭污染事故应急处置的效率。

Description

移动式恶臭污染预警监测装置及监测方法

技术领域

本发明属于环境检测保护技术领域，涉及与恶臭污染有关的检测装置，具体地说是一种移动式恶臭污染预警监测装置。

背景技术

恶臭污染作为世界上公认的一种感官型公害，已成为我国城乡主要的扰民污染。在环境投诉事件中，恶臭污染仅次于噪声污染而位居第二位，超过了群众对水和大气污染的反映。恶臭污染既是环境问题，也是民生问题，是制约区域经济发展的因素之一。因此，能否有效地控制和治理恶臭污染，已然成为我国政府和民众关心的重要环境问题，《我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》特别指出要“建立健全区域大气污染联防联控机制，控制区域复合型大气污染”，并明确提出要“加强恶臭污染物治理”。但是由于我国的恶臭污染情况十分复杂，涉及恶臭污染的行业众多，恶臭物质种类繁多，影响因素较多且恶臭污染物之间存在着多种相互作用(如相加作用、协同作用、抵消作用和掩蔽作用),加之我国对恶臭污染的排放特征、扩散规律、来源解析技术、预警技术、防治措施等科学问题和技术手段的研究相对滞后，因此恶臭污染一旦发生，环境管理部门很难及时、准确的判定恶臭污染源、辨别恶臭物质，评估超标程度与影响范围，也无法采取有效措施进行恶臭污染的预警与防治。

我国于1993年制定的《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》（GB/T 14675-93）它是目前国内测试异味气体臭气浓度的唯一标准方法。《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）是我国现行的恶臭污染物排放的唯一标准。

目前恶臭污染的检测方法一般是采样人员到达采样地点后，按照预定时间节点进行采样，之后将样品带回实验室由实验人员分析。这种传统的检测方法需要耗费大量的人力，而且间歇采样不一定能够准确的采集到污染最为典型时期的样品，从而导致非人为因素上的数据不准确。本发明首次提出集恶臭污染在线监测功能、远程恶臭污染样品采集功能、恶臭污染预警应急功能于一体的恶臭污染预警监测装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动式恶臭污染预警监测装置，这种移动式预警监测装置包括了全套恶臭污染事故预警监测所需的仪器装置，全部安装在一辆客车上，可以随时开往事故现场，对恶臭污染现场进行检测,也可以安置在有潜在污染能力的恶臭污染源的厂界处进行恶臭污染实时监测，并对恶臭污染进行预警。

本发明的另一个目的是提供恶臭污染的实时在线监测的方法。

本发明的另一个目的是提供恶臭污染的来源解析。

本发明的另一个目的是提供恶臭污染变化趋势、影响范围的预测。

本发明的另一个目的是提供恶臭污染事故的应急预案。

为实现上述目的本发明公开了如下的技术内容：

一种用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于它是由恶臭在线监测装置12、恶臭无线采集装置13、恶臭成分检测装置14、车载供电装置10和车载电脑控制中心11组成；

其中，车载供电装置10分别为车载电脑控制中心11、恶臭在线监测装置12、恶臭无线采集装置13和恶臭成分检测装置14提供能源；

车载电脑控制中心11通过无线模块分别于恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14和恶臭无线采集装置13相连接，恶臭在线监测装置12将检测分析数据传送给车载电脑控制中心11，由车载电脑控制中心判定是否存在超标数据，若存在超标数据，向恶臭无线采集装置13发送信号，由恶臭无线采集装置自动采集样品，样品采集完毕，恶臭成分检测装置14自动开启进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将分析数据传送到车载电脑控制中心11进行预警应急分析，最终提供相应应急预案，为环境保护管理部门提供应急支撑，提高恶臭污染事故应急处置的效率。所述的恶臭无线采集装置13配有无线远程接收器及空气泵，能够接收到控制中心的采样指令将外界的空气通过肺式采样的方式采集到预先装好的空采样袋中。

上述的预警监测装置安装在一辆客车内，可以随时开往事故现场，对恶臭污染现场进行监测，也可以安置在有潜在污染能力的恶臭污染源的厂界处进行恶臭污染实时监测，并对恶臭污染进行预警。

所述的车载供电装置还包括供电电池、电压转换装置和车载充电装置，可以通过外接电源给电池充电，也可以在车辆运行过程中利用车辆发电为车载电池充电，可以通过外接电源为仪器提供能源，也可以将电池的低电压转化为高电压为仪器提供能源。

上述的车载电脑控制中心，其特征在于既具有控制恶臭污染无线采集装置、恶臭污染在线监测装置和恶臭成分检测装置的功能，又具有接收保存实时监测数据并进行统计的功能。

所述的恶臭无线采集装置配有无线远程接收器及空气泵，能够接收到控制中心的采样指令将外界的空气通过肺式采样的方式采集到预先装好的空采样袋中。

上述的恶臭在线监测装置，其特征在于恶臭在线监测装置包括复合恶臭传感器阵列和气象测定装置，并配有无线远程传输模块，能够将采集到的所有数据实时传送给控制中心。

所述的恶臭成分检测装置，其特征在于恶臭成分检测装置能够定性、定量地测定环境中22种主要恶臭污染物，并配有无线远程传输模块，能够将采集到的所有数据实时传送给控制中心。

上述的恶臭在线监测装置、恶臭成分检测装置和恶臭无线采集装置固定在仪器装置区的滑道上，每个滑道上分别设有卡夹，卡夹打开时，设备可在滑道上滑动，可以延伸到车身外部2m的位置，卡夹关闭时可将仪器装置固定不动。

本发明所述的车载供电装置10包含一套12V供电电池、一台电源转换器和一台车载充电器。车载充电器可以在车辆运行过程中利用车辆发电为车载电池充电；电源转化器将12V电压转换为220V电压，并连接到车载电脑控制中心11、恶臭无线采集装置13、恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14上。

车载电脑控制中心11，可以控制恶臭无线采集装置13、恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14，并可以接收保存实时监测数据并进行统计的功能，连接在恶臭无线采集装置13、恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14连接和车载供电装置10上。

恶臭无线采集装置13，利用真空泵作用于采样箱上的负压，将外界的恶臭气体采集到预先装置好的采样袋内。当检测到环境空气中恶臭气体超时，可以自动开启采样功能，采集恶臭污染发生时的实时样品，保证了样品的代表性。车载供电装置10、车载电脑控制中心11、恶臭成分检测装置14上。

恶臭在线监测装置12，监测恶臭污染现场的综合臭气浓度以及代表性恶臭物质浓度，并监测数据传输到控制中心，用于判定环境中恶臭物质是否存在超标现象；气象测定装置，测定采样地点的风向风速温度湿度等基础气象数据。恶臭在线监测装置12，连接在车载供电装置10和车载电脑控制中心11上。

恶臭成分检测装置14，检测分析恶臭样品中恶臭物质的组分以及物质组分浓度，并自动传输到车载电脑控制中心11，进行特征污染物以及指纹谱图分析，进一步追踪恶臭污染物质来源、预测恶臭污染的变化趋势和影响范围。恶臭成分检测装置14，连接在车载供电装置10、连接到车载电脑控制中心11和恶臭无线采集装置13上。

本发明采用预警监测装置进行预警的监测方法为：

（1）先由车载电脑控制中心11，依据《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）设定预警值，包括臭气浓度、硫化氢和氨，标注监测位置；

（2）由恶臭在线监测装置12检测恶臭环境，并将监测数据自动传输到车载电脑控制中心11，由控制中心将接收数据与事先设定预警值相比较，若无超标现象，继续由恶臭在线监测装置12检测，若存在任一项超标现象，则发号施令给恶臭无线采集装置13，进行样品采集，以保证采集到污染发生时的实时样品；所述的检测恶臭环境指的是对恶臭环境的臭气浓度、典型恶臭物质（硫化氢和氨）的浓度进行检测。

(3)样品采集完毕，恶臭成分检测装置14自动开启进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将检测数据自动传输给车载电脑控制中心11进行污染物质来源追踪以及恶臭污染变化趋势和污染范围的预测，最终提出应急预案。

采用本发明的恶臭污染预警监测装置进行检测的指标主要有：

定量地测定环境中22种主要恶臭污染物。

本发明公开的恶臭污染预警监测装置所具有的积极效果在于：

（1）根据恶臭在线监测装置对环境空气的检测数据，由电脑控制中心判定是否超过预设的检测标准，若超标则由电脑控制中心向恶臭无线采集装置发送信号，由恶臭无线采集装置自动采样，采集的样品由恶臭成分检测装置进行检测分析，并将分析数据自动传给电脑控制中心，由电脑控制中心对恶臭污染的来源进行追踪，并预测恶臭污染的变化趋势和影响范围，提出相应的应急预案。

（2）本发明构建了企业恶臭污染物排放特征数据库和恶臭污染预警应急***，能够解决如何在恶臭污染事故中快速、准确地获得恶臭污染物来源、种类，以及臭气浓度、主要组分、影响范围、变化趋势等问题，为区域空气质量改善、加速环境技术管理体系建设、提高解决重大公益性环保科技问题的公共服务能力提供技术支撑。

（3）本发明还可以实现对重点污染源的实时监测功能，监测数据可以实时的向控制中心反馈，当恶臭污染发生时，控制中心就会及时收到超标数据，控制中心接收到超标数据后会将超标数据以手机短信的形式发送给预警信息接收人，与此同时控制中心还会命令随车配备的恶臭无线采集装置开始自动采样，采集恶臭污染发生时的实时样品，保证了样品的代表性。

附图说明

图1为本发明的恶臭污染预警监测装置结构示意图；

图2为预警监测***的动作流程图；

图3样品及相关污染源（1#-4#）恶臭指纹谱图；

图4相关污染源（4#-8#）恶臭指纹谱图；

其中，10为车载供电装置， 11为车载电脑控制中心，12为恶臭无线采集装置，13为恶臭在线监测装置，14为恶臭成分检测装置。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供下述恶臭在线监测装置及检测方法的实施实例。这些实施实例仅仅是解释、而不是限制本发明的范围。下面通过典型的实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

参考图1，用于恶臭污染预警监测的装置，它是由恶臭在线监测装置12、恶臭无线采集装置13、恶臭成分检测装置14、车载供电装置10和车载电脑控制中心11组成；

车载供电装置10包含一套12V供电电池、一台电源转换器和一台车载充电器。车载充电器可以在车辆运行过程中利用车辆发电为车载电池充电；电源转化器将12V电压转换为220V电压，并连接到车载电脑控制中心11、恶臭无线采集装置13、恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14上。

车载电脑控制中心11，可以控制恶臭在线监测装置12、恶臭无线采集装置13、恶臭成分检测装置14，并可以接收保存实时监测数据并进行统计的功能，连接在恶臭无线采集装置13、恶臭在线监测装置12、恶臭成分检测装置14连接和车载供电装置10上。

恶臭在线监测装置12，监测恶臭污染现场的综合臭气浓度以及代表性恶臭物质浓度，并监测数据传输到控制中心，用于判定环境中恶臭物质是否存在超标现象；气象测定装置，测定采样地点的风向风速温度湿度等基础气象数据。恶臭在线监测装置12，连接在车载供电装置10和车载电脑控制中心11上。

恶臭无线采集装置13，利用真空泵作用于采样箱上的负压，将外界的恶臭气体采集到预先装置好的采样袋内。当检测到环境空气中恶臭气体超时，可以自动开启采样功能，采集恶臭污染发生时的实时样品，保证了样品的代表性。车载供电装置10、车载电脑控制中心11、恶臭成分检测装置14上。

恶臭成分检测装置14，检测分析恶臭样品中恶臭物质的组分以及物质组分浓度，并自动传输到车载电脑控制中心11，进行特征污染物以及指纹谱图分析，进一步追踪恶臭污染物质来源、预测恶臭污染的变化趋势和影响范围。恶臭成分检测装置14，连接在车载供电装置10、连接到车载电脑控制中心11和恶臭无线采集装置13上。

实施例2

如图2所示，预警监测***的动作流程为：先由车载电脑控制中心11，依据《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）设定预警值，包括臭气浓度、硫化氢、氨，标注监测位置，然后由恶臭在线监测装置12检测恶臭环境，并将监测数据自动传输到车载电脑控制中心11，由控制中心将接收数据与事先设定的预警值相比较，若无超标现象，继续由恶臭在线监测装置12检测，若存在任一项超标现象，则发号施令给恶臭无线采集装置13，进行样品采集，以保证采集到污染发生时的实时样品，样品采集完毕，恶臭成分检测装置14自动开启进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将检测数据自动传输给车载电脑控制中心11进行污染物质来源追踪以及恶臭污染变化趋势和污染范围的预测，最终提出应急预案。

实施例3

实际应用实例

利用本发明恶臭污染预警监测的装置，对天津市大港区某区域恶臭污染事故进行检测，过程如下：

（1）准备阶段：将本发明所述恶臭污染预警监测装置安置在天津市大港区某区域，依据《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93），通过车载电脑控制中心11，设定臭气浓度、硫化氢和氨的预警值,并标注所在监测位置。

（2）实时在线监测：由恶臭在线监测装置12对恶臭环境进行实时监测，并将监测数据自动传输到车载电脑控制中心11，由控制中心将接收数据与事先设定的预警值相比对，发现臭气浓度出现超标现象，车载电脑控制中心自动向恶臭无线采集装置13发号施令，恶臭无线采集装置13进行样品采集，样品采集完毕时，恶臭成分检测装置14自动开启对采集样品进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将检测数据自动传输给车载电脑控制中心11。

（3）事故预警：车载电脑控制中心11，根据接收数据筛选出污染区域的特征恶臭污染物，与恶臭污染污染源管理数据库中的特征污染物相比对，并在该区域周边3km范围内筛选出导致恶臭污染的可能来源；根据22种主要恶臭污染物的相对含量，进行量化处理，建立污染物污染区域的指纹谱图；运用模糊聚类模型方法对恶臭污染源指纹谱图的进行识别，根据最大隶属度原则，准确的判定恶臭污染物的来源；预测恶臭污染变化趋势和污染范围；最终提出应急预案。

经过检测分析，该区域的特征污染物为苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、乙醇、叔丁基甲醚和丁酮。该区域周边3km范围内的相关恶臭污染排放源共8个，样品及8个排放源的特征恶臭污染物的比较见表1。

表1  样品与相关污染源特征恶臭污染物比较

排放源	特征恶臭污染物
		样品	苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、乙醇、叔丁基甲醚、丁酮
1#	苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、乙醇、叔丁基甲醚
		2#	苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、乙醇、丙酮、异丙醇、叔丁基甲醚、丁酮、乙酸乙酯
3#	二硫化碳、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯、乙醇、丙酮、异丙醇、叔丁基甲醚、丁酮、乙酸乙酯
		4#	二硫化碳、苯、甲苯、间二甲苯、对二甲 苯、丙酮、异丙醇、丁酮
5#	苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、丙酮
		6#	硫化氢、甲硫醚、二硫化碳、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、丙苯、乙醇、丙酮、叔丁基甲醚、乙酸乙酯
7#	二硫化碳、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、乙醇、丙酮、叔丁基甲醚、丁酮、乙酸乙酯
		8#	二硫化碳、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、丙酮、叔丁基甲醚、丁酮、乙酸乙酯

根据样品主要恶臭污染物的相对含量建立的指纹谱图，运用模糊聚类模型方法对恶臭污染源指纹谱图的进行识别，样品和相关恶臭源指纹谱图如图3所示。

采样Matlab软件编程实现谱图之间比较，将谱图信息转化为计算机能够识别的数量化矩阵，借助于计算机强大的数据处理能力，快速准确的求出样品恶臭特征谱图与污染源之间的相似系数，1#污染源与样品的相似度最高，根据最大隶属度原则，可定性为该区域恶臭污染物来源。此外， 2#和3#恶臭源与样品的相似度也较大，为1#恶臭源所属企业的不同恶臭排放源。样品和相关恶臭源恶臭特征的相似关系如表2所示。

表2  样品和相关恶臭源恶臭特征的相似关系

污染源	与样品相似系数
		1 #	0.9786
2 #	0.7044
		3 #	0.7980
4 #	0.0027
		5 #	0.1393
6 #	0.5548
		7 #	0.1675
8 #	0.2159

运用恶臭污染源识别与预警管理***，对恶臭污染的变化趋势和影响范围进行预测，预测结果如表3所示。

表3  污染范围和变化趋势预测结果

预测类型	预测结果
		地面最大浓度距离	190m
最大落地浓度	111.983
		影响区域内敏感点	天津市某生物工程有限公司、天津市某电器有限公司、天津市某电子元件有限公司、天津市某生物技术有限公司等

最后，根据恶臭污染的具体情况，提出相应应急预案，为环境管理部门快速、高效的应急处置恶臭污染事故提供科学支撑，如表4所示：

表4  事故应急预案

Claims (9)

1.一种用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于它是由恶臭在线监测装置（12）、恶臭无线采集装置（13）、恶臭成分检测装置（14）、车载供电装置(10)和车载电脑控制中心(11)组成；

其中，车载供电装置(10)分别为车载电脑控制中心(11)、恶臭在线监测装置（12）、恶臭成分检测装置(14)和恶臭无线采集装置（13）提供能源；

车载电脑控制中心(11)通过无线模块分别于恶臭在线监测装置（12）、恶臭成分检测装置（14）和恶臭无线采集装置（13）相连接，恶臭在线监测装置（12）将检测分析数据传送给车载电脑控制中心(11)，由车载电脑控制中心判定是否存在超标数据，若存在超标数据，向恶臭无线采集装置（13）发送信号，由恶臭无线采集装置自动采集样品，样品采集完毕，恶臭成分检测装置（14）自动开启进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将分析数据传送到车载电脑控制中心(11)进行预警应急分析，最终提供相应应急预案，为环境保护管理部门提供应急支撑，提高恶臭污染事故应急处置的效率。

2.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于预警监测装置安装在一辆客车内，可以随时开往事故现场，对恶臭污染现场进行监测，也可以安置在有潜在污染能力的恶臭污染源的厂界处进行恶臭污染实时监测，并对恶臭污染进行预警。

3.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于车载供电装置还包括供电电池、电压转换装置和车载充电装置，可以通过外接电源给电池充电，也可以在车辆运行过程中利用车辆发电为车载电池充电，可以通过外接电源为仪器提供能源，也可以将电池的低电压转化为高电压为仪器提供能源。

4.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于车载电脑控制中心，既具有控制恶臭在线监测装置、恶臭无线采集装置和恶臭成分检测装置的功能，又具有接收保存实时监测数据并进行预警应急的功能。

5.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于恶臭无线采集装置(13)配有无线远程接收器及空气泵，能够接收到控制中心的采样指令将外界的空气通过肺式采样的方式采集到预先装好的空采样袋中。

6.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于恶臭在线监测装置包括复合恶臭传感器阵列和气象测定装置，并配有无线远程传输模块，能够将采集到的所有数据实时传送给车载电脑控制中心。

7.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于恶臭成分检测装置能够定性、定量地测定环境中22种主要恶臭污染物，并配有无线远程传输模块，能够将采集到的所有数据实时传送给控制中心。

8.权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置，其特征在于恶臭在线监测装置、恶臭成分检测装置和恶臭无线采集装置固定在仪器装置区的滑道上，每个滑道上分别设有卡夹，卡夹打开时，设备可在滑道上滑动，可以延伸到车身外部2m的位置进行现场样品采集、检测等工作，卡夹关闭时可将仪器装置固定不动。

9.采用权利要求1所述用于恶臭污染预警监测的装置进行监测的方法，其特征在于：

（1）先由车载电脑控制中心11，依据《恶臭污染物排放标准》设定预警值，包括臭气浓度、硫化氢、氨，标注监测位置；

（2）由恶臭在线监测装置12检测恶臭环境，并将监测数据自动传输到车载电脑控制中心11，由控制中心将接收数据与事先设定的预警值相比较，若无超标现象，继续由恶臭在线监测装置12检测，若存在任一项超标现象，则发号施令给恶臭无线采集装置13，进行样品采集，以保证采集到污染发生时的实时样品；所述的检测恶臭环境指的是对恶臭环境的臭气浓度、典型恶臭物质和总挥发性有机物的浓度进行检测；

 (3)样品采集完毕，恶臭成分检测装置14自动开启进行恶臭物质成分及含量的检测分析，并将检测数据自动传输给车载电脑控制中心11进行污染物质来源追踪以及恶臭污染变化趋势和污染范围的预测，最终提出应急预案。

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