王 波，陳軍輝，韓 麗，徐晨曦

(四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041)

烹調(diào)油煙是食用油和食物在高溫條件下，發(fā)生一系列變化而形成的。食用油加熱到170℃時開始出現(xiàn)少量油煙霧，隨著溫度升高，油的分解速度加快，當(dāng)溫度達(dá)到250℃時會產(chǎn)生大量的烹調(diào)油煙[1～5]。烹調(diào)油煙成分極為復(fù)雜，含各類污染物達(dá)200～300種之多，將菜油和豆油加熱至270℃時，從其油煙中能檢測到微量巴豆醛等致突變物質(zhì)，可以說油煙污染已經(jīng)成為影響居民健康的隱型殺手[6～10]。本文分別選取老舊小區(qū)、高層電梯住宅等不同居民住宅類型的建筑排煙設(shè)計特點進(jìn)行分析，查清不同居民住宅類型煙氣排放涉及的特點，厘清現(xiàn)階段不同居民住宅類型現(xiàn)存的主要問題。根據(jù)我國油煙排放特點、現(xiàn)階段文獻(xiàn)研究成果、實際調(diào)研結(jié)果，結(jié)合成都市居民區(qū)住宅的實際情況，對不同居民住宅類型的油煙排放現(xiàn)狀及排放特點進(jìn)行分析，以期為成都市的油煙控制提供科學(xué)依據(jù)，對管控PM2.5、VOCs有指導(dǎo)意義。

1 成都市不同居民住宅類型現(xiàn)存的問題

餐廚油煙污染危害多，集中表現(xiàn)在：一是污染大氣。餐廚油煙廢氣是污染城市空氣的“隱形殺手”。據(jù)調(diào)查，餐飲油煙對PM2.5的“貢獻(xiàn)率”達(dá)到10%～15%，高于地面揚塵，雖然廚房的PM2.5濃度不完全由油煙組成，但是在烹飪的短暫時期內(nèi)，PM2.5的濃度增量實際上就是油煙的產(chǎn)生量，且PM2.5濃度比油煙更容易測量[11-12]。廚房內(nèi)最重要的排煙設(shè)備是抽油煙機(jī)，它的效率直接關(guān)系到廚房油煙能否被及時的排到室外。二是影響市民居住環(huán)境;三是有損城市形象。直排油污及外置油污管道不僅影響市容市貌，且存在火災(zāi)安全隱患[13～16]。

根據(jù)油煙產(chǎn)生主體不同，成都市餐廚油煙排放可以分為兩大類別五種情形，詳見表1。第一類是餐飲企業(yè)，分為高煙囪集中排放、凈化后低空排放和低空直排3種情形，第二類是市區(qū)居民，分為高空直排和低空直排兩種情形。從表1可以看出，目前我市餐廚油煙基本都是未經(jīng)治理直接排放。餐飲企業(yè)只要實現(xiàn)了高空排放，相關(guān)執(zhí)法部門基本默許：既不頒發(fā)排污許可，也不強(qiáng)制要求凈化。低空直接排放油煙的餐飲企業(yè)，環(huán)保投訴長期居高不下，是相關(guān)部門的執(zhí)法重點。目前多個城市已積極開展相關(guān)探索，如有些餐館，統(tǒng)一安裝了油煙凈化系統(tǒng)，將油煙進(jìn)行分離。但設(shè)備能耗和維護(hù)成本高，需要定期清洗，往往沒有正常運行，且難以推廣[17～19]。

表1 成都市餐廚油煙治理現(xiàn)狀Tab.1 Current situation of cooking oil fume treatment in Chengdu

2 研究方法

2.1 采樣時段及計算方法

采樣時段：烹飪過程中采樣時間為全天做飯時段，中午10∶30～12∶30；晚餐：17∶00～19∶00，各2h。

計算方法：采用排放因子法對成都市不同居民住宅廢氣排放源進(jìn)行單戶排放量的計算。排放量的計算公式如下所示：

Ei=Ai×EFi

其中，Ei為i類住宅類型油煙的排放量；Ai為i類住宅類型居民戶數(shù)(如高層住宅戶數(shù)等)；EFi為對應(yīng)的排放因子(單戶排放量)。

2.2 相關(guān)系數(shù)

煤氣公司在進(jìn)行煤氣管道設(shè)計時，煤氣管道的尺寸與規(guī)格會按照煤氣灶同一時間段開機(jī)率來計算設(shè)計，根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范 GB50028-2006》[20]，燃?xì)夤緮?shù)據(jù)來源為全國實測數(shù)據(jù)，并且燃?xì)夤景凑沾藬?shù)據(jù)進(jìn)行燃?xì)夤艿涝O(shè)計。表2中“同類型燃具數(shù)目”對應(yīng)的是樓層數(shù)，“燃?xì)怆p眼灶”對應(yīng)的是灶具開機(jī)率。

表2 居民生活用燃具的同時工作系數(shù)KTab.2 Simultaneous operation coefficient K of household fuel appliances

2.3 儀器

SidePakAM520個體暴露粉塵儀；便攜式VOC檢測儀(PID)；Agilent氣相色譜；便攜式非甲烷總烴檢測儀；真空采樣箱子；氣袋；采樣泵。

3 結(jié)果與討論

3.1 排煙筒或排氣口相關(guān)參數(shù)

表3列出了測試對象排煙口相關(guān)參數(shù)的測定和收集情況，包括油煙機(jī)的排風(fēng)量、住戶戶數(shù)、排煙筒截面積等。高層住宅采樣時，煙道排氣流量較小，此次以一戶居民的油機(jī)風(fēng)量代替。

表3 排煙筒相關(guān)參數(shù)Tab.3 Relevant parameters of smoke stack

3.2 PM2.5監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)SidePakAM520個體暴露粉塵儀對油煙PM2.5進(jìn)行實時監(jiān)測，分別得到環(huán)境空氣及不同居民住宅的PM2.5濃度。其中6月2日上午高層住宅的PM2.5平均排放濃度最高，為0.028mg/m3，而6月1日下午的PM2.5平均排放濃度最低，為0.648mg/m3；老舊小區(qū)3月9下午 PM2.5平均排放濃度最高，為0.745mg/m3，而3月9日上午的PM2.5平均排放濃度最低，為0.232mg/m3；得到結(jié)果如表4。

表4 不同居民住宅類型PM2.5濃度情況表Tab.4 PM2.5 concentration of different residential types (mg/m3)

暢凱[21]對重慶市住宅廚房空氣品質(zhì)現(xiàn)狀及改善措施中也對廚房內(nèi)油煙進(jìn)行過測試，濃度值0.025 7～0.170mg/m3之間，本次所測數(shù)據(jù)在0.028～0.745mg/m3，住宅油煙中的顆粒物還是遠(yuǎn)小于商業(yè)油煙排放。

我們可以發(fā)現(xiàn)：在10層的建筑中，同步開機(jī)率為54%；20層建筑中，同步開機(jī)率為45%；30層建筑中，同步開機(jī)率為40%[20]。本次參照此表根據(jù)不同樓層計算排放量，得到高層住宅單戶平均年排放量為0.047 kg/a，老舊小區(qū)單戶平均年排放量為0.222 kg/a。

3.3 VOCs監(jiān)測結(jié)果分析

3.3.1 質(zhì)量濃度

川菜與其他菜系不同，川菜需要加入大量花椒和辣椒等調(diào)料，用油量大，油溫又高，產(chǎn)生的PM2.5是幾大菜系里最高的，粵菜是產(chǎn)生PM2.5最少的菜系[18]。根據(jù)Agilent氣相色譜及便攜式非甲烷總烴檢測儀對氣袋中油煙VOCs進(jìn)行分析，得到不同居民住宅的VOCs濃度。下表總結(jié)了兩天監(jiān)測過程中VOCs排放濃度的最大值、最小值和時段平均值。VOCs排放濃度差別較大，其中6月1日高層住宅的VOCs平均排放濃度最高，為3.715mg/m3，

而3月2日下午的VOCs平均排放濃度最低，為0.856mg/m3，這主要與住戶的烹飪方式有關(guān)，隨機(jī)性較大。高層住宅(多戶)VOCs平均排放濃度為0.856～3.715mg/m3之間，而老舊小區(qū)(單戶)VOCs平均排放濃度為1.00～2.709mg/m3，平均濃度相差不大，但高層住宅為多戶集中排放，老舊小區(qū)為單戶排放。

表5 不同居民住宅類型VOCs濃度情況表Tab.5 VOCs concentration of different residential types (mg/m3)

根據(jù)不同樓層計算排放量，得到高層住宅和老舊小區(qū)單戶平均年排放量為0.355kg/a，0.491 kg/a。

3.3.2 VOCs成分分析

將所有組分分為烷烴、烯烴、芳香烴、鹵代烴、含氧化合物和其他(氟氯昂、二硫化碳等)。從表6和圖1、圖2中可以看出，高層住宅和老舊小區(qū)的物種均主要以含氧化合物為主，高層住宅占總排放量的45.9%，老舊小區(qū)占總排放量的43.8%；其次是烷烴類，高層住宅占總排放量的19.4%，老舊小區(qū)占總排放量的21.0%。高層住宅排放的前十VOCs物種中(包括丙酮、1-戊烯、乙醇、丙烯醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、苯、異丁烷、正戊烷、正丁烷)，丙酮濃度最高，為26.618μg/m3，其次為1-戊烯，濃度為12.971μg/m3，再次是乙醇，為7.678μg/m3。老舊小區(qū)排放的前十VOCs物種(包括丙酮、丙烯醛、1-戊烯、三氯甲烷、二氯甲烷、正戊烷、乙酸乙酯、乙醇、庚烷、2-甲基庚烷)，丙酮濃度最高，為32.459μg/m3，其次為丙烯醛，濃度為17.989μg/m3，再次是1-戊烯，為16.710μg/m3。高層住宅及老舊小區(qū)前十種物種分別占總排放量的72.4%和76.4%。

表6 不同住在類型VOCs物種類別濃度分布Tab.6 Concentration distribution of VOCs species of different living types (μg/m3)

圖1 不同居民住宅VOCs占比情況Fig.1 The proportion of VOCs in different residential buildings

圖2 不同居民住宅VOCs占比情況Fig.2 The proportion of VOCs in different residential buildings

3.3.3 成分譜

在不同住宅類型分別取2個氣袋進(jìn)行成分譜分析，合計4個樣品，將每個樣品計算VOCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后不同住宅的兩個樣品進(jìn)行平均值處理，從而獲得不同住宅成分譜。不同住宅類型，大多數(shù)特征物種較為相似，主要為含氧化合物烯烴和烷烴，主要為丙酮、1-戊烯、乙醇、丙烯醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、苯、異丁烷、正戊烷、正丁烷、氯甲烷、2-甲基庚烷、甲苯、正辛烷、異戊烷、異丙醇、庚烷、正己烷、三氯甲烷等物種。其中無論高層住宅還是老舊小區(qū)，丙酮的占比均為最高，其次為1-戊烯和丙烯醛，均為10%以上。乙醇占比也較高，但考慮實驗中用無水乙醇清洗儀器的情況，也會受到部分影響。不同住宅類型成分譜見圖3、圖4。

圖3 高層住宅VOCs成分譜Fig.3 VOCs composition spectrum of high-rise residential buildings

圖4 老舊小區(qū)VOCs成分譜Fig.4 VOCs composition spectrum of old residential buildings

4 結(jié) 論

4.1 成都地區(qū)屬于川菜系地區(qū)，飲食多為川菜。川菜的特點是麻、辣、香、鮮、油大味厚，用的調(diào)味料特別多，且多為高溫爆炒，因而會產(chǎn)生油煙過大的問題。川菜需要加入大量花椒和辣椒等調(diào)料，用油量大，油溫又高，產(chǎn)生的PM2.5是幾大菜系里最高的，粵菜是產(chǎn)生PM2.5最少的菜系。相比其它城市和地區(qū)，成都市的住宅廚房由于飲食習(xí)慣的關(guān)系，油煙相對大一些，抽油煙機(jī)的凈化和排煙效果不僅直接關(guān)系到廚房空氣質(zhì)量，而且也關(guān)乎區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量，這對成都市的廚房排煙系統(tǒng)提出了較高的要求。

4.2 雖然廚房的PM2.5濃度不完全由油煙組成，但是在烹飪的短暫時期內(nèi)，PM2.5的濃度增量實際上就是油煙的產(chǎn)生量，且PM2.5濃度比油煙更容易測量。廚房內(nèi)最重要的排煙設(shè)備是抽油煙機(jī)，它的效率直接關(guān)系到廚房油煙能否被及時的排到室外。

4.3 目前國內(nèi)還未對居民住宅油煙出臺過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。暢凱對重慶市住宅廚房空氣品質(zhì)現(xiàn)狀及改善措施中也對廚房內(nèi)顆粒物進(jìn)行過測試，濃度值0.025 7～0.170mg/m3之間，本次所測數(shù)據(jù)在0.028～0.745mg/m3。根據(jù)本次對高層住宅和老舊小區(qū)PM2.5進(jìn)行測試，據(jù)不同樓層計算排放量，得到高層住宅單戶平均年排放量為0.047 kg/a，老舊小區(qū)單戶平均年排放量為0.222 kg/a。

4.4 根據(jù)本次對高層住宅和老舊小區(qū)VOCs進(jìn)行測試，得到VOCs平均濃度在0.856～3.695 mg/m3之間，在根據(jù)不同樓層計算排放量，得到高層住宅單戶平均年排放量為0.355 kg/a，老舊小區(qū)單戶平均年排放量為0.491 kg/a。