嗅味层次分析法对饮用水中嗅味的识别
邬晓梅 1 , 林爱武 2 , 林财富 3
( 1. 中国科学院 生态环境研究中心 , 北京 100085; 2. 北京自来水集团有限责任公司
水质监测中心 , 北京 100085; 3. 台湾成功大学 环境工程系 , 台湾 台南 70101 )
于建伟 1 , 郭召海 1 , 敏 1 , 裴义山 1 , 李宗来 1
,
杨 摘 要 : 介绍了嗅味层次分析法 ( FP A )培训程序及其在饮用水嗅味识别中的应用案例 。结 果表明 ，按照 FP A 方法选择并培训的测试小组 ，对于实际水样中的异嗅味能够进行明确的定性和 定量分析 ; FP A 小组经嗅阈值及强度训练后 ，对典型土霉味物质 ( 2 - 甲基异莰醇 , M I B )和氯味物质
N a C l O 的嗅阈值可分别达到 4. 82 ng /L 和 0. 03 m g /L ，同时检测出的嗅味强度与嗅味物质浓度间的 关系符合 W ebe r - Fechne r L a w 关系式 ( R 2 分别为 0. 97、0. 99 ) ，且具有较好的重现性 。采用该方法
测定了北方某水厂各工艺段水样的嗅味变化情况 。结果表明 , FP A 法可较好地用于评价水厂工艺 对常见嗅味物质的处理效果 ，能够为水厂的运行提供可靠的感官分析手段 。
关键词 : 嗅味 ; 感官分析 ; 嗅味层次分析法 ; 土霉味 ; 氯味
中图分类号 : T U 991. 21
文献标识码 : C
文章编号 : 1000 - 4602 ( 2007 ) 08 - 0079 - 05
U s e of F l a vor Prof ile Ana ly s i s for I den t i f ica t i on of Ta ste an d O dor in
D r in k in g W a ter
Y U J i an 2we i 1
, L I Zong 2la i 1 , G UO Zhao 2ha i 1
, Y AN G M i n 1
, PE I Yi 2shan 1
,
WU X iao 2m e i 1 , L I N A i 2wu 2 , L I N Ca i 2fu 3
( 1. R ea r ch C en t er for E co 2E n vironm en ta l S c iences, C h i ne A cade m y of S c iences, B eijin g 100085, C h i na; 2. M on i to r ing C en t er fo r W a ter Q u a l ity, B eij ing W a ter w o r ks G r oup C o . L td. , B eij ing 100085, C h i na; 3. D epa r t m en t of E n vironm en ta l E n g i neeri ng, N a tion a l C h eng Ku n g U n i ver s it y , Ta i na n 70101, C h i n a )
A b s tra c t :
F l avo r P r ofil e A n a l ysis ( FP A ) tra i n i ng p r oce s s and its app li ca t i o n ca s e we r e i n t r o 2
duced. The re s u l t show s tha t afte r a sho r t tra i n i ng p e r i o d, a FP A p a ne l can p r ovi de a qua lita t i ve and quan t ita t i ve ana l ysis of ta s te and odo r i n ac t ua l w a t e r samp l e s . A f te r the odo r th r e s ho l d and strength tra i n 2
i ng, the FP A p a ne l can eva l ua t e the m u s ty and ch l o r i ne odo rs cau s ed by M I B and h
ypoch l o r ite sod i um , of wh i ch the odo r th r e s ho l d concen t ra t i o n s a r e 4. 82 ng /L and 0. 03 m g /L re s p e c t i ve l y . O n the o t he r hand, the FP A da t a a r e we ll de s c r i bed by the W ebe r 2Fechne r L a w and p r ovi de a we ll rep e a t ab l e re s u l t . The odo r change s of wa t e r samp l e s i n d i ffe ren t un i t p r oce s s i n a wa t e r trea t m e n t p l an t i n the no r th a r ea of Ch i na a r e de t e r m i ned u s i ng th i s m e t hod. The re s u l ts show tha t the FP A m e t hod is w e l l u s ed t o eva l ua t e 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 50678166
粉底是什么) ; 国家杰出青年科学基金资助项目 ( 2004AA649280 ) ; 北京市科委 重大项目 (D0605004040421)
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分析与监测
中国给水排水
第23卷第8
期
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Key word s:ta s te and odo r; n s o r y ana l ysis; flavo r p r ofil e ana l ysis; m u s ty odo r; ch l o r i ne odo r
嗅味是消费者评价饮用水水质的主要指标和依据之一。随着水环境质量的下降，世界范围内饮用水中嗅味事件发生的频率越来越高[ 1 ] 。
然而，如何对嗅味进行有效的定性定量分析一直是水质分析工作者面临的一个挑战。我国主要采用嗅阈值( T ON ) 的方法进行饮用水中嗅味的分析评价，但是该方法测定误差大、无法定性且可靠性差，在水质管理和工艺效果评价中难以发挥有效的作用。嗅味层次分析法( F l avo r P r ofil e A n a l ysis, FP A)可对嗅味的种类及强度进行较精确的描述，且具有一定的定性和定量分析能力。该法由美国南加州水厂引入到水质嗅味评价后，逐步被欧美等国的许多水厂采用, 并已被列入水质分析标准方法(A P HA Standa r d M e t hod 2170 )中[ 2 ] 。
作为将FP A 方法引入饮用水中嗅味分析评价体系的一种尝试，系统介绍了FP A 培训案例的全过程，并探讨了FP A 法用于饮用水中嗅味定性、定量评价的可行性。
1 FPA 培训程序
FP A是训练每个测试人员能够描述出水样中个别的味道及其强度的一种感官分析法，每组需有 4 个以上的测试员，每个测试员都须经特定的训练课程培训至少40 h以上，才能对异嗅味提供一个具有重现性的描述。测试人员需有参加训练的意愿，且不易受他人意见支配。该方法应用于不同的国家和地区时，可根据实际情况选择不同的试剂训练测试人员。
FP A 共设7 个强度等级，强度单位的符号通常采用数字表示，即: 1表示阈值, 2、4表示低浓度, 6、8
表示中等浓度, 10、12 表示高浓度。一般而言, FP A 嗅味强度结果与嗅味物质浓度符合W ebe r - Fechne r L a w 关系式，即:
S = A l g C + B
式中S———嗅味强度
C ———嗅味物质浓度
A、B ———斜率及截距
①嗅觉辨识测试
选用U P S I T嗅觉测试簿( U n i ve rsity of Penn syl2 van i a Sm e ll I den tifica ti o n Te st)进行测试员的筛选测试, 60 %以上的正确率为初步筛选成员的标准。测试前30 m i n内不能吃东西、喝饮料及抽烟。若有感冒及过敏症或其他相关的问题则不宜参加此项测试。
②不同水样辨认该内容主要是训练测试员
辨别不同水样的能
力，训练时准备 6 ～10 组未知样品，以无味水(超纯水) 、自来水及饮用水(煮沸冷却后)等为样品，让测试员对其分别进行判别，测试完成后对照答案，然后再重新闻测判断错误或判断有困难的水样。
③标准溶液练习
根据实际情况, 准备11 ～15 瓶不同味道的溶液，由测试者闻测后描述并写下相应的味道特征，在测试的最后开放讨论，以得到FP A 小组对同种物质共同的气味描述。
④嗅味阈值测试
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，如果无法确定其味道，也须记录最好的猜测。休息30 s后，继续进行下一组的测试。
⑤嗅味强度训练此训练课程用以学习如何确
定不同浓度标准品
的强度。训练时，配制3 种不同浓度(弱、中、强)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，然后对另外几瓶未知强度的溶液进行闻测，强化测试员对气味标准品的强度记忆。
⑥嗅味强度进阶训练此训练主要是针对常见
的嗅味物质作进一步的
强度训练及重现性测定。对于给定的标准溶液，在熟悉4、8、12 这 3 个明显强度后，再加入2、6、10 的强度，以训练测试员对不同浓度的强度记忆，待测试员熟悉7种强度记忆后，再给其盲样进行确认，并进行重现性测试。
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www
. wa t e r g a shea t . com 于建伟 ，等 ：嗅味层次分析法对饮用水中嗅味的识别
第 23卷 第 8
期
2 试验材料与方法 211 试剂与材料
共选取 12种嗅味标准物质 : 己醛 ( he xana l ) 、庚 醛 ( hep tana l ) 、土臭 素 ( geo s m i n ) 、苯 甲醛 ( benz a l de 2管理现代化
hyde) 、薄 荷 醇 ( m e n t ho l) 、蘑 菇 醇 ( 1 2oc t en 23 2o l ) 、2 2 甲基异莰醇 ( 2 2m e t hylisobo r neo l , M I B ) 、紫罗酮 (β2i o 2 none ) 、反 , 顺 22 , 6 2壬 二 烯 ( tran s , 2 2c i s, 6 2nonad i en 2 a l ) 、次氯酸钠 (N aC l O ) 、2 , 3 , 6 2三氯茴香醚 ( 2 , 3 , 6 2 tri ch l o r oan i so l e, T C A ) 、甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ( m e t hyl 2 m e t hac r yl a t e ) 。
暗香歌词
设 备 与 材 料 : U PS I T 嗅 觉 测 试 簿 ( Sen s on i c s I nc . , N. J. , U S A ) ，恒温水浴锅 , 500 mL 具塞三角瓶 , 超纯水机 (无味水 ) 。 212 试验方法
按照前述 FP A 培训步骤分别进行 。闻测时 ，首 先将内装 200 mL 水样的 500 mL 具塞锥形瓶放在 45 ℃恒温水浴中 ; 试验开始时 ，单手握取锥形瓶底 部轻晃水样 ，以另一只手打开玻璃瓶盖闻测并记录 味道种类及强度 。
3 结果与讨论
311 嗅觉辨识测试结果
结果显示 ，测试员均能分辨自来水水样 ，而对超 纯水及桶装水的识别相对较难 ，但经过强化训练后
可取得相对较好的结果 。
什么是有机肥
试验中选取 12种嗅味标准物质 ，经所有测试员 闻测并开放讨论后取得一致结果 ，具体描述结果见 表 2。
表 2 测试员对常见嗅味物质气味共同描述结果
Tab . 2 Q u a l ita t ive de s c r ip tion s of som e od o r standa r d
compound s by FPA p a ne l ists
结果显示 ，与文献中对应物质报道的嗅味相比 ,
其描述的嗅味种类具有较大的相似性 [ 2 ]
。
313 嗅味阈值测试结果
饮用水中常见的典型土霉味物质 (M I B )及氯味 物质 (N aC l O )的阈值测试结果见表 3 和表 4。经计 算所得 M I B 和 N aC l O 的阈值分别为 4. 82 ng /L 和
0. 03 m g /L ，与文献报道值基本一致 (M I B 为 4 ～10 ng /L ，氯 < 0. 1 m g /L ) 。
表 3 M I B 嗅味阈值测试结果
Tab . 3 O d o r th r e s ho l d concen t ra t i o n re s u l t of M I B
de t e r m ined by FPA
训练中共有 9 人参加嗅味测试 ，包括 3 名实验 室人员 和 6 名 自来 水公 司 职工 , 每 人 独 立 答 题 40 道 。结果显示 , 9 人均能答对 25 道以上 , 并有 3 人 答对 31道以上 ，符合 60 %正确率的成员筛选标准 。 由于测试簿为美式产品 ，其中许多项目为美式 食物 ，国内并不多见 ，造成测试员有判断的困扰 。但 最后的训练结果显示 ，测试结果相对不佳的成员 ，经 培训后其闻测结果仍有较好的重现性 。 312 不同水样辨认及标准溶液练习
对不同水样的辨识结果见表 1。
表 1 不同水样辨识结果
Tab . 1 Pe r cep t i o n re s u l ts of d i ffe r en t wa t e r samp le s
·81·
测试员
1 2 3
4 5
A 自 a
超 b
超 桶 c
自 B 自 超 超 桶 自 C 自 桶 超 桶 自 D 自 桶 桶 超 自 E 自 超 超 桶 自 F 自 超 超 桶 自 G 自 桶 超 超 自 H 自 桶 桶 超 自 I
自 桶 超 桶 自 实际
自
桶
超 桶
自
注 : a 为自来水 ; b 为超纯水 ; c 为饮用桶装水 。
测试员
稀释倍数
稀释倍数估算 (几何平均数 )
64 32 16 8 4 2 A
0 + + + + + 45. 25 B 0 0 + + + + 22. 63 C 0 0 + + + + 22. 63 D 0 0 + + + + 22. 63 E 0 + 0 + + + 11. 31 F + 0 + + + + 22. 63 G 0 0 + 0 + + 5. 66 H 0 0 + + + + 22. 63 I
+
+
+
11. 31
注 : +代表答案正确 , 0 代表答案错误 ; 稀释倍数计算
是以答对与答错间的几何平均值 (若全答对则以 最大稀释倍数及其两倍数值间的几何平均值 ) 作 为估算值 ，推得嗅觉阈值 。
物质名称
气味描述
hexana l
青草味 tran s , 2 2c i s, 6 2nonad i ena l 黄瓜 、臭虫味 geo s m in 泥土味 m e t hyl m e t hac r yla t e
塑料溶剂 、油漆味
M I B
霉味 N a C l O 氯味 β2ionone 花香味 benza ldehyde 杏仁味 TCA 木塞味 、皮革味 12oc t en 232o l 鲜蘑菇味 hep tana l 黄瓜味 、臭虫味
m e n t ho l
薄荷味
中 国 给 水 排 水
第 23卷 第 8
期
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表 4 N a C l
O 嗅味阈值测试结果 Tab . 4 O d o r th r e s ho l d concen t ra t i o n re s u l t of N a C l O
de t e r m ined by FPA
由图 1 可以看出 ，土霉味及氯味强度与 M I B 及
N a C l O 浓度对数值均呈良好的线性关系 ，回归公式 分别 为 : S M I B = 4. 57 l g C - 1. 31 , S
N aC lO = 6. 85 l g C + 11. 33。该回归公式与 W ebe r - Fechne r L a w 公式相 符合 ，且结果具有较好的重现性 。对于氯味 ，测试过 程中测试员表示所能接受的氯味强度为 6 级左右 , 经计算余氯浓度约为 0. 17 m g /L ，此数值与 B ruche t 的报道 (一般人员对于 0. 15 m g /L 的余氯气味无法 忍受 )一致 。
315 实际水样 FP A 分析
FP A 培训结束后 ，为验证训练结果 ，选取不同的
实际水样对其进行 FP A 测试 ，经 6 个测试员的闻测 及开放讨论后 ，其测定结果见表 5。
协调关系表 5 实际水样 F PA 测定试验结果
Tab . 5 FPA re s u l ts of d i ffe r en t wa t e r samp le s
314 嗅味强度及进阶训练结果
试验中以造成水源土霉味问题常见的嗅味物质
M I B 作为土霉味训练的标准样品 ，以次氯酸钠作为 氯味训练的标准样品 。配制相应浓度的水样 ，
对两 种嗅味物质的不同强度进行一定记忆后 ，再配制不 同浓度的溶液 ，进行盲样闻测 ，分别记下相应的嗅味 强度 ，最后经讨论取得共识的平均强度值 。前后共进 行 3次测试 ，每次至少间隔半天 ，测试结果见图 1。
实验室内所富集培养的藻水本身为产土霉味的 一种 ，故闻测到较浓的土霉味及腥味 ; 而 T H 原水也 为富营养化水样 ，藻类含量极高 ，故也闻测到较浓的 土霉味及腥臭味 ；对于 M Y 原水 ，在温度较
高的季节 (取样时 间 为 7 月 ) , 仍 能 闻 测 到 相 应 的 霉 味 , 其 M I B 浓度为 15 ng /L；自来水水样除由于余氯的影响 而闻测到较强的氯味外 ，仍能闻测到相应的土霉味 。 此外 ，取北方某水厂各工艺段 水 样 (取 样时 间 为 7 月 ) ，按 FP A 方法分别测定了其嗅味强度的变 化 ( 6 名成员参加 ) ，结果见表 6。
表 6 某水厂各工段 FPA 测定结果
Tab . 6 FPA re s u l ts of d i ffe r en t trea t m e n t stag e s in a
wa t e r trea t m e n t p lan t
无异味 3
对孩子的评价由表 6可以看出 ，炭后水无异味 ，表明活性炭滤 池对嗅味具有较好的控制作用 ; 出厂水中含有的氯 味是氯气消毒的结果 ，经脱氯处理后其他异味消失 。 该结果表明 , FP A 方法可以比较准确而灵敏地评价 水厂工艺出水中嗅味的变化 。
4 结论
按照嗅味层次分析方法培训的测试人员 ，对于 水中的异嗅味 ，可以达到定性及定量的程度 。对土 图 1 氯味及土霉味强度与其浓度关系
F i g . 1 Co r re l a t ion be t ween in t en s ity of m u s ty,
ch l o r ine od o r s and the i r concen t ra t ion s
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工艺段
原水 沉后水 滤后水 炭后水 出厂水
FPA 结果 土霉味 ( 5) 土霉味 ( 4 ) 氯味 ( 8) 土霉味 ( 4 ) 3
无异味
氯味 ( 8 )
注 :
3
代表将水样脱氯后测定 。
水样 富集培养藻水 TH 原水 M Y 原水
自来水
FPA 结果 腥草味 ( 8. 2) 土霉味 ( 10 ) 土霉味 ( 9 ) 腥臭味 ( 7 )
土霉味 ( 6. 5) 氯味 ( 7) 土霉味 ( 4 )
测试员
稀释倍数
稀释倍数估算 (几何平均数 )
64 32 16 8 4 2 A 0 + + 0 + + 5. 66 B + 0 + + + + 22. 63 C 0 0 0 + + + 11. 31 D 0 0 0 + + + 11. 31 E + 0 + + + + 22. 63 F 0 + 0 0 + + 5. 66 G + 0 + + + + 22. 63 H
+
+
+
+
+
22. 63
I + 0 + + + + 22. 63
注 : +代表答案正确 , 0 代表答案错误 ; 稀释倍数计算
是以答对与答错间的几何平均值 (若全答对则以 最大稀释倍数及其两倍数值间的几何平均值 ) 作 为估算值 ，推得嗅觉阈值 。
www. wa t e r g a 于建伟，等：嗅味层次分析法对饮用水中嗅味的识别第23卷第8
期
霉味及氯味FP A 的测试结果表明，闻测结果具有较好的重现性，平均强度偏差不超过一个等级。在实际的水处理过程中运用FP A 进行评价是
可行的，经过规范训练的FP A 小组, 可有效地对原水及自来水厂水质进行感官监测。同时，结合相应的化学分析手段(如GC /M S) ，可以更有效地判别水中典型的致嗅物质。
同T ON 法相比, FP A 法具有以下明显的优点：测试小组经培训后，可对水中的不同嗅味种类进行分析，能达到定性及定量的程度; 水样无需稀释，且具有较好的重现性，操作简单易行，可以为水厂的实际运行提供更为可靠的感官分析手段。
参考文献:
[ 1 ] Suffe t I H , C o r ad o A , Chou D ,et a l. A WWA ta s te and od o r su r vey[ J ]. J AWWA , 1996 , 88 ( 4): 168 - 180.
R a s ha sh D M C, D ie t rich A M , Hoehn R C. FPA of 2
lec t ed od o r o u s compound s[ J ]. J AWWA , 1997, 89 ( 2 ):
131 - 140.
[ 2 ]
电话: ( 010) 62849372
E- m a il:we i jian - yu@ 163. com
收稿日期: 2006 - 11 - 10
·水业公司信息·手背上有痣
I T T公司在广州国际水展大显身手节能高效给排水技术进军华南市场
2007 年3月7 日, 全球领先的水、污水处理系统解决方案供应商IT T公司, 携麾下先进水处理部(AW T) 、住宅与商业供水部( RC & W ) 、生物和制药集团( I B G)以及飞力( F l ygt)各品牌亮相第八届中国(广州)国际给排水、水处理技术与设备展览会和第七届中国(广州)国际泵、阀门、管道展览会，吸引了众多前来参会的国内厂商和大量专业人士。这是IT T公司第一次正式且大规模地将其先进给排水技术在华南地区亮相，此举充分表明了IT T公司期望开拓华南市场，进一步加大在华投资力度的决心。IT T飞力公司亚太地区总裁B ill M u rdoch先生出席了本次展会，并表示:“此次是IT T公司首次来到广州参展，公司对中国华南
地区的市场一直很感兴趣，并计划今年在华南地区加大投资力度。”B ill说,“中国经济以惊人的速度发展, 城市化步伐日益加快，在追求优质、高效生活的同时，人们对于水、污水处理的需求也越发复杂和多样化。IT T 公司能够提供全面的解决方案和多种形式的产品及服务，在此次展会上, IT T公司带来了最好最新的产品和技术，希望切实地满足中国用户的需求，帮助中国用户削减成本，提高效率。”B ill还表示:“中国是一个庞大的市场, IT T公司愿意同中国进行多层次合作，把IT T公司的设计理念和先进的技术产品带到中国来，用
IT T独特的方式为中国创建节能型城市、构建和谐社会做出努力。”
在过去的一年中, IT T公司在提供资源节约、科技创新的水处理技术和设备方面已有着卓越的成绩，曾为众多标志性的新建以及在建的工程项目提供解决方案。北京奥运会主场馆———国家体育场项目采用了IT T南京古尔兹生产的大流量端吸泵；北京奥运国家会议中心项目也采用了IT T的空调水泵以及享有专
( I T T公司董瑞萍)
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