浅谈餐饮源排放颗粒物的特征与解决方案

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：采用在线监测和采样分析等手段对深圳市4家规模相当的餐厅(粤菜馆、茶餐厅、西餐厅、职工食堂)烹饪过程排放颗粒物的质量浓度、微观形貌、化学组分进行研究。结果表明，不同餐厅的烹饪方式、用油量、原材料及调料都会影响到餐厅排放颗粒物的理化性质。各餐厅午市烹饪时段排放的PM2．5/PM10约为7．5%—96．9%，说明餐饮源排放颗粒物在细颗粒和粗颗粒均有分布。餐饮源排放颗粒物主要包含6种形态:片状、块状、簇状、絮状、球状、不规则状，其中数量较多的为不规则状(30%)和块状颗粒物(21%)。块状、片状、球状颗粒物粒径较小，处于小于2．5μm范围内；絮状和簇状颗粒物粒径普遍偏大，且大部分大于4．0μm；不规则状颗粒物在各个粒径段均有分布。Cu、Fe、Zn、Ca2+、Cl－、SO2－4等6种物质在餐饮源排放颗粒物中均偏高，此外，粤菜馆和西餐厅的CH3COO－占比偏高。烹饪排放是环境挥发性化合物(VOCs)的来源之一，严重威胁着环境空气质量和人类健康。结合餐饮油烟VOCs的组成特征，总结近几年餐饮油烟VOCs净化技术的研究现状及其难点，同时阐述了油烟VOCs净化组合工艺的优势和必要性。针对现有问题对油烟VOCs净化组合工艺的发展做出了展望。

关键词：PM2.5；PM10；餐饮源；化学组成；形貌特征；餐饮油烟监测云平台；安科瑞

0．引言

       目前，世界范围内存在的空气污染已成为严重的公共卫生问题。据世界卫生组织(WHO)统计，每年超过370万人死于空气污染。在不同的大气污染物中，颗粒物(particulatematter，PM)的性质、组成和粒径分布等较为复杂。因此可吸入颗粒物(inhalableparticles，PM10)、细颗粒物(fineparticulatematter，PM2．5)为特征污染物的治理工作受到广泛关注。研究表明颗粒物的来源主要包括:机动车尾气、燃煤、工业生产、扬尘等。近年来，相关研究结果显示餐饮源排放的颗粒物中颗粒物的排放量已接近交通源排放，餐饮油烟颗粒物也应该作为大气颗粒物的重要来源之一。此外，烹饪过程中产生的油烟颗粒物会吸附大量有毒、有害物质，如苯并芘等，会对室内人员的健康造成很大的危害。因此，国内外学者针对颗粒物的排放特征进行了大量的研究。

       吴芳谷等对饮食业油烟的排放特征进行了研究，油烟中颗粒物粒径小于10μm的粒子占总悬浮颗粒物(totalsuspendedparticulate，TSP)的90%以上，小于2．5μm的粒子占TSP的70%左右。谭德生等对北京市内餐饮单位烹饪时厨房内油烟中进行了采样分析，发现油烟中可吸入颗粒质量浓度峰值粒径为6．56—9．99μm。林立等选择了上海城区9家典型餐饮企业进行了餐饮油烟排放监测，发现餐饮企业排放源PM2．5的浓度在0．14—1．67mg·m－3之间；另一方面，国内学者也对餐饮油烟颗粒物的化学组成特别是组分进行了研究，确定了油烟颗粒物中豆甾醇、左旋葡聚糖、壬二酸和β-谷甾醇等特征物质的存在。而Yao等发现油炸比油煎产生更多的多环芳烃和苯并芘(分别为其1．3倍和10．9倍)。袁畅等认为大气环境PM2．5中的As、Zn、Cu、Pb、Sb、Ni、Cd等元素主要来自于人为源。

       从前人的研究结果中发现，颗粒物的浓度、大小和理化组成对人体健康有重要影响。因此，为了制定战略来减少这些污染物对空气的影响，了解大气中的毒性效应，并确定可能的排放源，有必要对颗粒物进行化学和形态表征。在全球范围内，大量研究围绕在城市和农村地区的烹饪油烟排放颗粒物特征，并且大气化学反应往往发生在粒子表面。但是，很少有研究涉及这些颗粒物的表面化学。此外，颗粒物被人体吸入后其表面可迅速与生物液体和组织相互作用，因此颗粒物形态分析对于了解其对人类健康的影响至关重要。而SEM-EDX由于侧重于单个粒子的分析，并能提供元素和分子组成的信息，成为研究颗粒物形态的合适方法。

       本次研究在深圳市筛选出4家具有代表性的商业餐厅，采集餐饮油烟中的颗粒物，并通过ICP、HPLC、SEM-EDX对颗粒物的形态特征和理化性质进行了详细的分析，将不同餐厅的颗粒物排放特征进行了对比，并得出结论。餐饮油烟颗粒物排放特征信息的获得能为当地大气环境治理、政策的制定提供必要的理论支持。

1.安科瑞AcrelCloud3500餐饮油烟监测云平台

       为了弥补现存餐饮行业在烟油监测上的漏洞，同时便利监管部门的监察，安科瑞油烟监测云平台应运而生。油烟监测模块通过2G/4G与云端平台进行通信和数据交互，系统能够对企业餐饮设备的开机状态、运行状态进行监控；实现开机率监测，净化效率监测，设施停运

       告警，待清洗告警，异常告警等功能；对采集数据进行统计分析、等统计功能；较之传统的静电监测方案，更具实效性。平台预留与其他应用系统、设备交互对接接口，具有很好的扩展性。

1.1平台结构

       平台GIS地图采集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放的浓度数据，自动对超标排放及异常企业进行提示预警，监管部门可迅速进行处理，督促餐饮企业整改设备，并定期清洗、维护，实现减排环保，不扰民等目的。现场安装监测终端，持续监测油烟净化器的工作状态，包括设备运行的电流、电压、功率、耗电量等等，同时结合排烟口的挥发性物质、颗粒物浓度等进行对比分析，一旦排放超标，系统会发出异常信号。

       ■油烟监测设备用来监测油烟、颗粒物、NmHc等数据

       ■净化器和风机配合对油烟进行净化处理，同时对净化设备的电流、电压进行监测

       ■设备通过4G网络将采集的数据上传至远程云端服务器

1.2平台主要功能

       （1）在线监测

       对油烟排污数据的监测，包括油烟排放浓度，颗粒物，NmHc等数值采集监测；同时对监控风机和净化器的启停状态、运行数据进行监测。

       (2)告警数据监测

       系统根据采集的油烟数值大小，产生对应的排放超标告警；对净化器的运行数据分析，上传净化设备对应的运行、停机、故障等告警事件。

       (3)数据分析

       运行时长分析，离线分析；告警占比、分析；历史数据统计等。

       (4)隐患管理

       系统对采集的告警数据分析，产生对应的隐患记录，派发、处理隐患，及时处理告警，形成闭环。

       (5)统计分析

       包括时长分析、超标分析、历史数据、分析报告等模块。

       (6)基础数据维护

       个人信息、权限维护，企业信息录入，对应测点信息录入等。

       (7)数据服务

       数据采集，短信提醒，数据存储和解析。

1.3油烟监测主机

       油烟监控主机是现场的管理设备，实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号，进行数据处理，通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时，对本地数据进行存储，监控现场设备状态，提供人机操作界面。

       具体技术参数如下：

1.4设备选型方案

注：双探头适合双排烟通道的场合，每路探头监测1路排烟通道。

2．结论

       (1)餐饮源油烟的排放量与烹饪菜式所用的食材及烹饪方式有直接关系，特别是油重味浓、翻炒频繁的菜品会在烹饪过程中释放更多颗粒物．各餐厅午市烹饪时段的PM2．5质量浓度与PM10质量浓度的比值处于7．5%—96．9%范围内，说明餐饮油烟颗粒物在细颗粒和粗颗粒均有分布。

       (2)4类餐饮油烟颗粒物主要包含6种形态:片状、块状、簇状、絮状、球状、不规则状。其中数量较多的为不规则状和块状颗粒物，分别占观察到总颗粒物的30%和21%。

       (3)Cu、Fe、Zn、Ca2+、Cl－、SO2－4的占比在4类餐饮油烟颗粒物中均较高，但是在西餐厅和职工食堂的Fe元素占比明显高于其余2家餐厅，这是不锈钢锅具使用率和锅铲碰撞率高造成的。

【参考文献】

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[4]赵紫微，童梦雪，李源遽，李勤勤，李鸷.。深圳市餐饮源排放颗粒物的特征[J].环境化学,2020.

[5]安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台。2020.05版.

作者简介：简婷，女，现任安科瑞电气股份有限公司，主要从事餐饮油烟监测的研发与应用。