堆肥過程臭氣排放評估研究總結
這篇發表于Sensors 2025的文章，以國外某大型堆肥廠為研究對象，采用現場嗅覺測量法、電子鼻、VOC 濃度檢測三種技術，同步監測堆肥全周期臭氣排放，驗證多方法聯用的可行性與一致性。

研究背景

1、堆肥是園林廢棄物處理的核心環節，但會釋放 VOCs 等致臭物質，屬于大氣污染物，需合規監測。
2、傳統嗅覺測量法依賴人工，成本高、主觀性強；電子鼻（傳感器陣列）可快速、實時、無人工干預監測，是理想替代 / 補充手段。
3、研究目標：對比三種方法的有效性，劃分堆肥階段，為現場實時監測與工藝優化提供依據。

實驗設計

研究對象：處理落葉、草屑、修剪枝條的露天堆肥廠，堆體約 300–350 噸，腐熟周期 10–14 周，共監測 67 個堆體、335 個氣體樣本。

實驗儀器

電子鼻：AIRSENSE電子鼻（10 個金屬氧化物傳感器），實時識別氣體組分變化。

VOC 濃度：PID 光離子檢測器，量程 0–20000 ppb。
臭氣濃度：現場嗅覺儀，按 EN 13725 標準，單位 ou/m³。
同步記錄溫度、濕度、氣壓、風速等氣象參數。

核心結果

1、方法間強相關性
VOC 濃度與臭氣濃度高度線性相關（r=0.981–0.993），VOC 可作為臭氣快速替代指標。
電子鼻多個傳感器與 VOC 對數濃度強相關（|r|>0.7），僅 W3S 無明顯響應。

2. 堆肥三階段劃分（全周期一致）
階段 1（0–2 周，初始分解）
微生物劇烈分解易降解有機物，VOC 與臭氣快速飆升，出現厭氧區，釋放硫化氫、甲烷等惡臭物質。
階段 2（2–5 周，主動降解）
易降解底物耗盡，好氧為主，VOC 與臭氣顯著下降，釋放醇類、酚類等溫和物質。
階段 3（5 周后，腐熟穩定）
堆肥基本穩定，VOC 與臭氣趨于平穩、接近零排放，僅殘留少量芳香族化合物與氨。
3. 電子鼻響應特征

階段 1：W1S、W1W、W5S、W6S 信號極強，對應厭氧產物。
階段 2：厭氧傳感器信號下降，醇類 / 芳香族傳感器信號穩定。
階段 3：多數傳感器信號低迷，僅少量芳香族傳感器有微弱響應。

研究結論

1、現場嗅覺儀、電子鼻、VOC 檢測結果高度一致，可聯合用于堆肥臭氣監測。
2、三種方法均能清晰區分堆肥三階段，峰值出現在第 2 周，可指導翻堆、曝氣等工藝調控。
3、電子鼻無需人工、響應快，適合實時在線監控，能提前預警厭氧異常，降低臭氣擾民風險。
該現場驗證方案為堆肥廠低成本、自動化臭氣管控提供了數據支撐。