神探养成！美国供水系统如此培训嗅味分析人员-watergpt

导语

以水看科技进步，以水观世界发展。“水看世界”带您在云端游历世界水务，博览众长，以为攻玉。（素材来自上海《净水技术》杂志社情报咨询服务板块成果）

本期摘要

旧金山公用事业委员会需要一种简单而有效的方法来筛选和培训感官分析人员，以检测饮用水中的土臭素。该机构的答案是提出了三角测试的修改版，为每个参与者使用一套40毫升的小瓶。

使用感官分析来描述水的味道和气味（T&O）对于解决饮用水的感官问题至关重要。在水处理工艺系统的早期检测出土腥味，可以使操作人员有时间在这些问题化合物送达用户之前将其去除。例如，为了帮助去除如土臭素和二甲基异莰醇（MIB）之类导致嗅味的化合物，操作人员可以通过在原水中添加粉末状活性炭来调整处理工艺。

在饮用水中，嗅味分析法（FPA）（标准方法2170）是评估饮用水嗅味的最可靠的描述性程序。FPA是一种描述性分析，由五至七人组成的训练有素的小组对样品的嗅和味特性进行评估。小组成员对嗅味的类型进行定性描述（例如，果味、霉味、氯味、草味），然后用七分法对各个气味的强度进行评分。在实践中，为了使嗅味更容易被察觉，嗅味分析使用的水温为45℃。25℃水温也是可以接受的，但是，它产生的嗅味强度就较低。

尽管FPA已经在饮用水领域使用了几十年，但对于常规的嗅和味监测来说，FPA所需要的资源和时间要求更为密集。一个分析小组通常需要几个月的培训才能熟练地描述嗅味特征并对其强度进行评级，而且还需要培训更多数量的分析人员以确保有足够数量的可上岗的分析员。

旧金山公用事业委员会的分析员除了在闻挥发性有机分析物小瓶时，都戴着口罩以减少新冠病毒感染的风险。

寻求更好的方法

旧金山公用事业委员会（SFPUC）希望有一种更实用的方法来筛选和培训分析员，使他们能够持续地闻到并描述出土臭素的特征，以便进行常规的检测分析。该方法的开发还必须纳入创新的步骤，以解决筛选和培训期间如何避免新冠病毒感染的安全问题。

旧金山公用事业委员会（SFPUC）管理着一个复杂的供水系统，从内华达山脉延伸到旧金山近150英里。根据一年中的不同时间，该机构可能从一个水库到另一个水库之间切换水源，或使用不同的水处理工艺设施来管理供水和调整水质的需求。这些供水系统中的变化偶尔会涉及当地的某些水库，这些水库更容易出现蓝藻水华及其相应的致嗅物质土臭素和二甲基异莰醇。

许多人都能在其嗅味阈值浓度（OTC）附近轻易地闻到土臭素和二甲基异莰醇，其浓度范围在1至10纳克/升之间。嗅味阈值浓度（OTC）的水平通常反映出为一组人中有50%能闻到嗅味的浓度范围。然而，对大多数人来说，准确描述出嗅味是比较困难的。例如，能够闻到土臭素的人可能会将其描述为泥土味、霉味、土味、草味、甜菜味和玉米味，这是因为由于遗传、接触、文化和年龄的原因，人和人之间的敏感度有100到1000倍的差异，而且人们会使用他们的个人记忆和熟悉的词汇来形成描述词。此外，不是每个人都能在他们的OTC附近闻到土臭素和二甲基异莰醇的嗅味，这是因为有的人会有特定的无嗅症或某个人的嗅味阈值特别高。特定的无嗅症是指一个人整体的嗅觉都没有问题，却唯独无法闻到某种气味的特殊情况。有证据表明，大约15%的人口不能闻到土臭素或二甲基异莰醇。另一方面，也有些人对土臭素或二甲基异莰醇极为敏感，即便低至1纳克/升的浓度也能感知到它们。

这就是为什么在开展水厂常规嗅味分析检测的培训之前，必须要筛选出能够闻到微弱强度的土臭素和/或二甲基异莰醇的感官分析员的原因，而且这里所谓的微弱强度要更低于用户会开始发生投诉的浓度。旧金山公用事业委员会（SFPUC）对嗅味分析人员的筛选方法是基于他们目前已有的三角测试方法的修改版，该方法改编自水研究基金会2004年的报告《常规操作中嗅和味的实用检测方法：决策树方法》。三角测试方法是一种简单、敏感、可靠的方法，它为每个参与者提供了三个样品；其中一个是有嗅味的水，另外两个是没有嗅味的水。该方法在感官测试管理员的监督下进行，管理员负责协调所有感官测试程序和感官分析人员。现在应用的修改完善版是在新冠疫情之前的原始版本基础上做的修改，即参与测试的分析人员使用的是45℃水温条件下的500毫升的厄伦迈尔烧瓶中准备的三角测试样本。

三角测试的修改版方法要求每个参与测试的人员在室温条件（20℃）下，在40毫升的挥发性有机分析物（VOA）小瓶中获取自己的一组测试样品。我们发现，标准浓度为50纳克/升的土臭素在室温下能产生一种微弱但可识别的土腥味，可以模拟类似45℃水温时嗅味阈值（OTC）附近的强度。选择VOA小瓶是因为它们很容易买到，而且经济实惠，再加上它们是玻璃的，有聚四氟乙烯瓶塞，不会吸附其他有机物的气味。VOA小瓶的密封性很好，可以通过摇晃来混合样品，而且结构紧凑，占用空间小，这在需要给每个参与测试的人员提供12套三角测试共36个小瓶时，显得非常理想。

培训感官分析人员的基础是修改属性评级测试（ART）方法，该方法改编自水研究基金会的《常规操作中嗅和味的实用检测方法》。培训中使用的参考浓度是在20℃无嗅味的水中加入50纳克/升的土臭素，这能够产生了一种弱到中等的土腥味，与FPA条件下的嗅味强度基本相当：即在一个500毫升的厄伦迈尔烧瓶中，在45℃水温的条件下，加入200毫升10纳克/升的土臭素溶液。

最佳实践：如何进行修改版的三角测试

完整的测试流程使用40毫升的挥发性有机分析物（VOA）小瓶共进行12次三角测试，分三节进行。每一节包括4次三角测试，每次测试包括三个小瓶（例如：第一组包括小瓶1A、1B、1C）。在每组样品中，有两个样品是无嗅味的水，一个是含有土臭素的样品，土臭素有一种“奇怪”或“不同”的嗅味。分析人员从样品中选择出具有土腥味的“奇怪”或“不同”的样品，即使这些样品在他们看来都是一样的。在这种测试方法中，有1/3的机会可以猜到正确答案。如果一个分析员在12次三角测试中能够正确找到8个或更多的有嗅味的样品，那么说明这个人有95%的机会确实可以检测到这种嗅味。

使用以下九个步骤进行测试：

1、分析人员从标有1A、1B、1C的第一组小瓶开始。

2、从1A小瓶开始，分析人员适度地摇晃小瓶，取下瓶盖并嗅闻样品。

3、分析人员以书面形式记录他们对样品的第一印象。

4、在数据表上，分析人员记录下拥有不同嗅味的样品瓶的编号字母。

5、分析人员在重复同样的步骤之前，应在嗅闻同一组的每个样品（A、B、C）之间等待两分钟。

6、分析人员对第2至第4组重复步骤1至5，然后休息5分钟。

7、分析人员对第5组到第8组重复同样的步骤，然后休息15分钟，以消除大脑和鼻腔中的嗅味干扰。

8、分析人员对第9至12组重复同样的步骤。

9、全部完成后，分析员将他们的数据单交给测试管理员。

在每组样品中，有两个无嗅味的水样和一个含有土臭素的水样。

“有些人对土臭素和二甲基异莰醇极为敏感，在低至1纳克/升的浓度下就能检测到它们。”

修改后的测试程序获得了成功

饮用水中土臭素的感官分析人员的筛选和培训工作是在旧金山公用事业委员会（SFPUC）位于加州Millbrae的办公室和实验室进行的。SFPUC要求分析人员在筛选和培训测试前遵守必要的规范，除嗅闻VOA小瓶外，都必须戴着口罩以减少与新冠病毒接触的风险。

●请勿使用香水、古龙水、须后水等。

●请用无味肥皂洗手。

●气味检测前30分钟内请勿进食、吸烟或饮水。

2021年12月14日，共有18名SFPUC的员工接受了筛选。在相当于嗅味阈值OTC的微弱强度下，表现出能够成功识别土臭素能力的员工有13人（72%）。结果与之前的研究报告规律一致，即有相当比例的人在低浓度下是闻不到土臭素的。在成功识别土臭素嗅味的员工中，有些人报告说浓度很弱，有些人报告说是中等强度，这也在意料之中，因为个人对嗅味的敏感程度不同。

然后，经过筛选的分析人员于2021年12月15日接受培训，在室温下使用ART方法，在40毫升VOA小瓶中抽取20毫升样品，使用50纳克/升的土臭素作为参考标准。上文提到的13名能够闻到低浓度土臭素的SFPUC员工参加了约2小时的培训。结果如图1所示，对于第一次培训，能闻到低浓度土臭素的SFPUC人员在ART测试中的表现也比较良好。随着样品中土臭素浓度从0增加到100纳克/升，SFPUC员工对样品中土臭素含量的总体平均评分呈线性增长。

表1 13个能够检测到低浓度土臭素的SFPUC员工在ART测试中对土臭素浓度的平均评分情况

如图2所示，SFPUC员工在将无嗅味的水样评定为“未检出”和将浓度高于标准的水样评定为“高于标准”方面的表现比较出色。SFPUC员工的平均总体评级与样品的真实评级之间有很好的一致性，在“低于标准（评分为1）”的区域内有一些差异，这种差异可能是由于感官分析人员认为将无嗅味的水样评为“低于标准”也是正确的，即使“未检出”应该是一个更好的答案。

表2 SFPUC员工对于土臭素样品的平均总体评级与样品的真实评级之间有很好的一致性

此外，40ng/L的土臭素样品会被判断为与50ng/L的土臭素标准溶液相同的嗅味强度，因为这两种浓度对大多数分析人员来说是无法区分的。这种情况并不罕见，因为嗅味的浓度要有足够大的差异才会被认为是“不同的”，在绝大多数情况的感官评价中，“需要明显的差异量”。

为筛选和培训SFPUC的分析人员，使其能够持续闻到并描述出水样中土臭素的特征而开发的创新和简单的方法，通过避免样品的共享，解决了新冠疫情背景下的安全问题。该方法将很好地满足SFPUC对原水和处理后的水样进行感官检测的需要，可以帮助确定嗅味浓度是否超过用户可能投诉的参考水平，尽管这些致嗅的化合物对人体无害，在饮用含有这些化合物的水时也不会造成健康风险。

最佳实践：如何开展完善后的嗅味评级测试

使用40毫升的挥发性有机分析物（VOA）小瓶进行了四次完善后的的属性评级测试（ARTs）。每个测试中有五个VOA小瓶（例如：测试1包括一个装有50纳克/升土臭素标准浓度的小瓶；一个装有20毫升无嗅味水样的小瓶；以及样品小瓶1A、1B、1C）。在每个测试中，一个测试样品包括无嗅味的水，另外两个样品包括浓度低于、类似于或高于标准的土臭素。分析人员对三个样品中的土臭素（土腥味）进行评分，使用可转换为数字的描述词，以生成平均值和图表。

●未检出，评分为0

●低于标准：评分为1

●等于标准：评分为2

●高于标准：评分为3

完善后的属性评级测试在每个测试中都包括有五个挥发性有机分析物小瓶。

原文：Screening and Training Analysts to Detect Geosmin

作者：Ayman Shawwa,Enio Sebastiani,Megan Tran,Damien Reggio,Andrea M. Dietrich

翻译：《净水技术》执行主编阮辰旼

出处：J Opflow

排版：西贝

校对：孙丽华