淺談餐飲源排放顆粒物的特征與解決方案

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：采用在線監(jiān)測和采樣分析等手段對深圳市4家規(guī)模相當?shù)牟蛷d(粵菜館、茶餐廳、西餐廳、職工食堂)烹飪過程排放顆粒物的質量濃度、微觀形貌、化學組分進行研究。結果表明，不同餐廳的烹飪方式、用油量、原材料及調料都會影響到餐廳排放顆粒物的理化性質。各餐廳午市烹飪時段排放的PM2．5/PM10約為7．5%—96．9%，說明餐飲源排放顆粒物在細顆粒和粗顆粒均有分布。餐飲源排放顆粒物主要包含6種形態(tài):片狀、塊狀、簇狀、絮狀、球狀、不規(guī)則狀，其中數(shù)量較多的為不規(guī)則狀(30%)和塊狀顆粒物(21%)。塊狀、片狀、球狀顆粒物粒徑較小，處于小于2．5μm范圍內；絮狀和簇狀顆粒物粒徑普遍偏大，且大部分大于4．0μm；不規(guī)則狀顆粒物在各個粒徑段均有分布。Cu、Fe、Zn、Ca2+、Cl－、SO2－4等6種物質在餐飲源排放顆粒物中均偏高，此外，粵菜館和西餐廳的CH3COO－占比偏高。烹飪排放是環(huán)境揮發(fā)性化合物(VOCs)的來源之一，嚴重威脅著環(huán)境空氣質量和人類健康。結合餐飲油煙VOCs的組成特征，總結近幾年餐飲油煙VOCs凈化技術的研究現(xiàn)狀及其難點，同時闡述了油煙VOCs凈化組合工藝的優(yōu)勢和必要性。針對現(xiàn)有問題對油煙VOCs凈化組合工藝的發(fā)展做出了展望。

關鍵詞：PM2.5；PM10；餐飲源；化學組成；形貌特征；餐飲油煙監(jiān)測云平臺；安科瑞

0．引言

       目前，世界范圍內存在的空氣污染已成為嚴重的公共衛(wèi)生問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計，每年超過370萬人死于空氣污染。在不同的大氣污染物中，顆粒物(particulatematter，PM)的性質、組成和粒徑分布等較為復雜。因此可吸入顆粒物(inhalableparticles，PM10)、細顆粒物(fineparticulatematter，PM2．5)為特征污染物的治理工作受到廣泛關注。研究表明顆粒物的來源主要包括:機動車尾氣、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚塵等。近年來，相關研究結果顯示餐飲源排放的顆粒物中顆粒物的排放量已接近交通源排放，餐飲油煙顆粒物也應該作為大氣顆粒物的重要來源之一。此外，烹飪過程中產(chǎn)生的油煙顆粒物會吸附大量有毒、有害物質，如苯并芘等，會對室內人員的健康造成很大的危害。因此，國內外學者針對顆粒物的排放特征進行了大量的研究。

       吳芳谷等對飲食業(yè)油煙的排放特征進行了研究，油煙中顆粒物粒徑小于10μm的粒子占總懸浮顆粒物(totalsuspendedparticulate，TSP)的90%以上，小于2．5μm的粒子占TSP的70%左右。譚德生等對北京市內餐飲單位烹飪時廚房內油煙中進行了采樣分析，發(fā)現(xiàn)油煙中可吸入顆粒質量濃度峰值粒徑為6．56—9．99μm。林立等選擇了上海城區(qū)9家典型餐飲企業(yè)進行了餐飲油煙排放監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)餐飲企業(yè)排放源PM2．5的濃度在0．14—1．67mg·m－3之間；另一方面，國內學者也對餐飲油煙顆粒物的化學組成特別是組分進行了研究，確定了油煙顆粒物中豆甾醇、左旋葡聚糖、壬二酸和β-谷甾醇等特征物質的存在。而Yao等發(fā)現(xiàn)油炸比油煎產(chǎn)生更多的多環(huán)芳烴和苯并芘(分別為其1．3倍和10．9倍)。袁暢等認為大氣環(huán)境PM2．5中的As、Zn、Cu、Pb、Sb、Ni、Cd等元素主要來自于人為源。

       從前人的研究結果中發(fā)現(xiàn)，顆粒物的濃度、大小和理化組成對人體健康有重要影響。因此，為了制定戰(zhàn)略來減少這些污染物對空氣的影響，了解大氣中的毒性效應，并確定可能的排放源，有必要對顆粒物進行化學和形態(tài)表征。在全球范圍內，大量研究圍繞在城市和農村地區(qū)的烹飪油煙排放顆粒物特征，并且大氣化學反應往往發(fā)生在粒子表面。但是，很少有研究涉及這些顆粒物的表面化學。此外，顆粒物被人體吸入后其表面可迅速與生物液體和組織相互作用，因此顆粒物形態(tài)分析對于了解其對人類健康的影響至關重要。而SEM-EDX由于側重于單個粒子的分析，并能提供元素和分子組成的信息，成為研究顆粒物形態(tài)的合適方法。

       本次研究在深圳市篩選出4家具有代表性的商業(yè)餐廳，采集餐飲油煙中的顆粒物，并通過ICP、HPLC、SEM-EDX對顆粒物的形態(tài)特征和理化性質進行了詳細的分析，將不同餐廳的顆粒物排放特征進行了對比，并得出結論。餐飲油煙顆粒物排放特征信息的獲得能為當?shù)卮髿猸h(huán)境治理、政策的制定提供必要的理論支持。

1.安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺

       為了彌補現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠對企業(yè)餐飲設備的開機狀態(tài)、運行狀態(tài)進行監(jiān)控；實現(xiàn)開機率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設施停運

       告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具實效性。平臺預留與其他應用系統(tǒng)、設備交互對接接口，具有很好的擴展性。

1.1平臺結構

       平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對超標排放及異常企業(yè)進行提示預警，監(jiān)管部門可迅速進行處理，督促餐飲企業(yè)整改設備，并定期清洗、維護，實現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的。現(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結合排煙口的揮發(fā)性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放超標，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

       ■油煙監(jiān)測設備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

       ■凈化器和風機配合對油煙進行凈化處理，同時對凈化設備的電流、電壓進行監(jiān)測

       ■設備通過4G網(wǎng)絡將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠程云端服務器

1.2平臺主要功能

       （1）在線監(jiān)測

       對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測；同時對監(jiān)控風機和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

       (2)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

       系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應的排放超標告警；對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

       (3)數(shù)據(jù)分析

       運行時長分析，離線分析；告警占比、分析；歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

       (4)隱患管理

       系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)。

       (5)統(tǒng)計分析

       包括時長分析、超標分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊。

       (6)基礎數(shù)據(jù)維護

       個人信息、權限維護，企業(yè)信息錄入，對應測點信息錄入等。

       (7)數(shù)據(jù)服務

       數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析。

1.3油煙監(jiān)測主機

       油煙監(jiān)控主機是現(xiàn)場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髌脚_。同時，對本地數(shù)據(jù)進行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設備狀態(tài)，提供人機操作界面。

       具體技術參數(shù)如下：

1.4設備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。

2．結論

       (1)餐飲源油煙的排放量與烹飪菜式所用的食材及烹飪方式有直接關系，特別是油重味濃、翻炒頻繁的菜品會在烹飪過程中釋放更多顆粒物．各餐廳午市烹飪時段的PM2．5質量濃度與PM10質量濃度的比值處于7．5%—96．9%范圍內，說明餐飲油煙顆粒物在細顆粒和粗顆粒均有分布。

       (2)4類餐飲油煙顆粒物主要包含6種形態(tài):片狀、塊狀、簇狀、絮狀、球狀、不規(guī)則狀。其中數(shù)量較多的為不規(guī)則狀和塊狀顆粒物，分別占觀察到總顆粒物的30%和21%。

       (3)Cu、Fe、Zn、Ca2+、Cl－、SO2－4的占比在4類餐飲油煙顆粒物中均較高，但是在西餐廳和職工食堂的Fe元素占比明顯高于其余2家餐廳，這是不銹鋼鍋具使用率和鍋鏟碰撞率高造成的。

【參考文獻】

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[5]安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺。2020.05版.

作者簡介：簡婷，女，現(xiàn)任安科瑞電氣股份有限公司，主要從事餐飲油煙監(jiān)測的研發(fā)與應用。