臭味层次分析法在上海市饮用水中的应用陈国光

书书书给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．３　２０１１９　　　　城镇给排水臭味层次分析法在上海市饮用水中的应用陈国光１　蔡云龙２　杨一琼３（１上海市供水调度监测中心，上海　２００００２；２上海市自来水市南有限公司，上海　２００００２；３同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海　２０００９２）　　摘要　介绍了臭味层次分析法（ＦＰＡ）培训内容及其在上海市饮用水臭味识别中的应用。结果表明，经过培训的ＦＰＡ臭味识别小组能够对水样中不同种类的异臭味进行定性和定量的评价分析；臭味检测人员对上海市水体中含有的典型致臭土霉味物质甲基异莰醇－２和腥臭味物质二甲基三硫的嗅阈值可分别达到１．６９ｎｇ／Ｌ和２４．４ｎｇ／Ｌ，并对这两种物质的强度等级评价有较好的重现性。采用ＦＰＡ评价上海市地区原水及不同供水区域自来水的臭味特征及加标后不同浓度条件下的臭味强度特征，结果表明，ＦＰＡ优于现行使用的臭味评价方法，能够及时、快速地反映水质问题，是可靠的感官分析方法。关键词　臭味层次分析法（ＦＰＡ）　饮用水　嗅阈值Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌａｖｏｒ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ＣｉｔｙＣｈｅｎ　Ｇｕｏｇｕａｎｇ１，Ｃａｉ　Ｙｕｎｌｏｎｇ２，Ｙａｎｇ　Ｙｉｑｉｏｎｇ３（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ　Ｓｈｉｎａｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００００２，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｒｅｕｓｅ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌａｖｏｒ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＰＡ）ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｉｎＳｈａｎｇｈａｉ　Ｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅ　ｔｒａｉｎｅｄ　ＦＰＡ　ｐａｎｅｌ　ｃｏｕｌｄｉｄｅｎｔｉｆｙ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｉｆｙ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｏｄｏｒ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ；ｔｈｅ　ｏｄｏｒ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＩＢａｎｄ　ＤＭＴＳ　ｆｒｏｍ　ｍｕｓｔｙ　ａｎｄ　ｓｔｅｎｃｈ　ｓｍｅｌｌ　ｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＦＰＡ　ｐａｎｅｌ　ｃｏｕｌｄ　ｒｅａｃｈ　１．６９ｎｇ／Ｌ　ａｎｄ２４．４ｎｇ／Ｌ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｃｌａｓｓ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅｓｅ　ｔｗｏ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｅｒｅｇｏｏｄ．ＦＰＡ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｏｄｏｒ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｒａｗ　ｗａｔｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ’ｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ａｄｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＩＢ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ＦＰＡｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｄｏｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｃｏｕｌｄ　ｒｅｆｌｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉ－ｔｙ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ａｎｄ　ｔｉｍｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｅｄ　ｉｔ　ｗａｓ　ａ　ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ　ｓｅｎｓｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｌａｖｏｒ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＰＡ）；Ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ；Ｏｄｏｒ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ０　引言臭味是人类评价饮用水水质的最早参数，因为它是饮用者最直观的判断。过去认为饮用水中的异臭味只是限于感官性不好，降低了水的可饮性及水质的安全性。国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７４１９－００２）。随着生活水平的提高和科学技术的进步，对饮用水的质量提出了越来越高的要求，我国供水行业现行的《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ　５７４９—２００６）规定生活饮用水不得有异臭和异味。作为重要的国际化大都市，上海供水水源以污染较重的黄浦江及长江水系为主，黄浦江水源为敞开式取水体系，长江水源位于下游，均易受到外来工DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2011.03.029１０　　　给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．３　２０１１业、农业、运输业等的污染，且有加重的趋势，水源水质状况复杂多变，异味重、口感差，一直是上海饮用水的主要水质问题之一。国内外人士到上海普遍反映自来水有异味、口感很差。近年来上海市政府对饮用水水质安全非常重视，并建设了黄浦江引水一期、二期工程，但居民有关自来水臭味问题的投诉仍然较多，供水区域内已多次发生臭味问题。因此我们引入国际上通用的臭味层次分析法（Ｆｌａｖｏｒ　Ｐｒｏ－ｆｉｌｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＦＰＡ）［１］，对各供水单位的水质分析人员进行了饮用水中臭味的识别鉴定技术培训，为进一步调查明确原水及水厂出水中臭味的种类及分布情况奠定了基础。１　ＦＰＡ培训程序ＦＰＡ最初应用在食品行业，１９８１年在美国水行业中开始采用［２］。美国《水与废水标准检验法》（第１７版）已将ＦＰＡ作为标准法［３］。该法由一个臭味检测小组对水样的臭味进行评价，最后将各臭味检测员的结果综合得出统一的气味特征和气味强度（常分为７个等级）。这种方法要求对臭味检测员进行严格的培训并经常用专门的有臭物来校正其臭味反应，因此能给出比较可靠的、有用的气味信息，并据此粗略推测水中大致的气味化合物。１．１　ＦＰＡ培训人员测试人员均为各供水单位水质分析人员及一线工作人员，有参加训练的意愿，且不易受他人意见支配；必须避免外来气味的刺激，如避免检验前吃食物，或使用香皂、香水、修脸剂；保证检验人员不因感冒或厌烦而对测臭不合要求；在他们出现疲劳之前，给以有限的检验次数，并经常在无气味的房间休息；保持在检臭实验室不分散注意力，不受气流及气味的干扰；不要让检验人员制备试样或知道试样的稀释浓度。１．２　ＦＰＡ实验室环境要求实验室建筑的外围要求有良好的自然环境，空气新鲜且无太浓的树木花草香味及其他异味，最好与交通干线、产生废气和烟尘等致臭物质的污染源保持一定距离，以避免烟尘等对测试分析带来的不良后果。实验室内环境包括光照、空气、噪声、温度和湿度等，具体见表１。表１　实验室内环境要求项目技术要求对闻测的影响光照充足的阳光，反射率为４０％～５０％　能提高视觉的功能和代谢的功能；有平衡兴奋与镇静的作用，能提高情绪和工作效率噪声≤４０ｄＢ　噪声在３０～４０ｄＢ是比较安静正常的环境，超过５０ｄＢ对休息有影响；超过７０ｄＢ会干扰谈话，造成精神不集中，心烦意乱，影响闻测工作温度２０～２５℃　温度直接影响臭味物质被人感觉到的程度湿度６０％　温度适宜，湿度相当，会使人感到温馨、安详、心情放松，是各种器官处于最灵敏的状态。闻测的正确率大大提高［４］１．３　ＦＰＡ培训内容ＦＰＡ培训内容包括嗅觉辨识测试、不同水样辨识、标准溶液练习、嗅阈值测试、臭味强度训练和臭味强度进阶训练。１．３．１　嗅觉辨识测试利用ＵＰＳＩＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ　ＳｍｅｌｌＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｓｔ）嗅觉测试薄对参与测试成员进行筛选，以确定测试员是否对相应味道具有足够的敏感性，６０％以上的正确率为初步筛选成员的标准。测试前３０ｍｉｎ不能吃东西、喝饮料及抽烟，并用无味肥皂洗手，若有感冒及过敏症或其他相关问题不能参加此项测试［５］。１．３．２　不同水样辨识该训练主要是训练测试员辨别不同水样的能力，训练时准备６组未知样品，以无味水（超纯水）、自来水及饮用水（自来水煮沸冷却后）为样品，让测试员对其分别进行辨识。１．３．３　标准溶液练习准备１０瓶左右在水中常见的不同味道的参考溶液，在室温下让每个测试员闻测，并写下每种溶液的气味描述。测试的最后进行开放讨论，以求得ＦＰＡ小组对同种物质共同的气味描述。１．３．４　嗅阈值测试通过用无臭水不断稀释水样，检测人群能够闻到的臭味下限，以确定产生臭味的该物质的阈值。共进行６组测试，每组有３个样品，让测试者挑选出不同于另外两瓶的那一瓶并作记录，同时描述出味道特征。休息３０ｓ后，继续进行下一组的测试。给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．３　２０１１１１　　　１．３．５　臭味强度训练该培训内容旨在令学员掌握如何确定不同浓度标准品的强度。训练时，配制３种不同浓度的标准溶液，标定其强度分别为４、８、１２，给测试人员一定时间进行闻测记忆，然后另配一组已知强度为０（无臭水）、４、８、１２的标准溶液，让学员根据标准系列判断另外几瓶未知强度溶液的强度等级。１．３．６　臭味强度进阶训练此训练项目主要是针对自来水中常见臭味物质做进一步的强度训练及重现性测定。据已知６种不同浓度的标准溶液，告知其强度等级分别为２、４、６、８、１０、１２及无臭水，于恒温水浴锅中加热至４５℃，让闻测人员闻测并记忆强度。另外配置一组已知强度为０（无臭水）、２、４、６、８、１０、１２的标准系列。然后根据标准系列，来定位另外６种不同强度盲样的强度等级。分别记下相应的臭味强度，最后经讨论取得共识的平均强度值。２　试验材料与方法２．１　试剂与材料共选取１１种臭味标准物质：Ｈｅｐｔａｎａｌ（庚醛）、１－ｏｃｔｅｎ－３－ｏｌ（蘑菇醇）、ｔｒａｎｓ，２－ｃｉｓ，６－ｎｏｎａ－ｄｉｅｎａｌ（反，顺－２，６－壬二烯）、Ｂｅｔａ－ｉｏｎｏｎｅ（紫罗酮）、Ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ（苯甲醛）、２，３，６－Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏａｎｉ－ｓｏｌｅ（２，３，６－三氯茴香醚）、Ｈｅｘａｎａｌ（己醛）、Ｍｅｔｈ－ｙｌｉｓｏｂｏｒｎｅｏｌ－２（甲基异莰醇－２）、Ｄｉｍｅｔｈｙ　ｔｒｉｓｕｌ－ｆｉｄｅ（二甲基三硫）、Ｇｅｏｓｍｉｎ（土臭素）、ＮａＣｌＯ（次氯酸钠）。设备与材料：ＵＰＳＩＴ嗅觉测试簿（ＳｅｎｓｏｎｉｃｓＩｎｃ，Ｎ．Ｊ．，ＵＳＡ），恒温水浴锅，５００ｍＬ具塞三角瓶，美国Ｍｉｌｉｐｏｒｅ超纯水机（无味水）。２．２　试验方法取２００ｍＬ试样于５００ｍＬ具塞直口锥形烧瓶中，轻轻塞上，在盛有无臭水的恒温水浴锅中加热到约４５℃，使臭味物质挥发，容易被闻到；检测人员用手尽量拿锥形瓶靠下部接近瓶肚的位置，从水浴锅中取出锥形瓶，闻测水样时，以单手托底摇动烧瓶２～３ｓ，同时另一只手轻轻抵住瓶塞（防止瓶塞因瓶内温度变化及臭味气体冒出而脱落），然后取下瓶塞，闻测并记录味道种类及强度。３　结果与讨论３．１　嗅觉辨识测试结果共有２５４人参加了嗅觉辨识测试，在规定时间内每人独立答题４０道。图１为参加测试人员的性别及年龄对嗅觉测试簿辨识结果的影响。结果表明，９４％的测试人员均能答对２５道以上，符合６０％正确率的成员筛选标准。而答对２５道以下的人员中，主要以年龄大于４０岁者居多，且男性所占比重较大。这表明，随年龄增长，嗅觉灵敏度降低，且男性嗅觉受吸烟影响较大。根据嗅觉测试簿结果，我们选取正确率达到６０％的人员进行接下来的测试。图１　性别及年龄对嗅觉测试簿结果的影响３．２　不同水样辨识参加测试的人员对６组分别为自来水１、煮开自来水１、超纯水１、超纯水２、自来水２及煮开自来水２的水样的辨识率分别为７６．５４％、７２％、８２．１９％、７５．３％、７４．９３％和６３．５６％（见图２）。图２　不同水样辨识结果测试人员易将自来水和煮开后自来水混淆，这说明上海市自来水煮开后仍有部分氯味及土霉味和腥臭味，需要经过ＦＰＡ强化训练，通过臭味种类及强度作出进一步正确的判