厨房油烟 PM2.5 散发主要影响因素及控制措施研究

兰祯豪，黄思敏頔（上海市西南位育中学，上海 200032）

厨房油烟 PM2.5 散发主要影响因素及控制措施研究

Study on Key Factors of PM2.5 Emission in Kitchen and Control Measures

兰祯豪，黄思敏頔（上海市西南位育中学，上海 200032）

厨房油烟已成为室内污染的主要原因之一。通过研究不同烹饪方式、厨房油烟机在不同工作情况下对厨房油烟颗粒物PM2.5散发强度的影响，发现炒和煎的油烟散发强度较大，通风量和通风效率对厨房油烟控制具有较大影响。同时从改善工作区通风条件、提高通风效率入手，研究加挡板和加风幕两种控制措施对厨房油烟的控制效果，得出了在同时加挡板和风幕并开启油烟机情况下，厨房油烟污染浓度显著降低，对厨房油烟的控制效果非常显著的结论。

油烟 PM2.5 ；空气质量； 通风效率； 油烟控制

厨房油烟是指在烹饪过程中由食用油、食品在高温下的挥发物及其冷凝物气溶胶、水气及燃气燃煤烟气所组成的烹调油烟气。厨房油烟主要包括颗粒物及气态污染物。颗粒物主要是 10 μm 以下的可吸入颗粒物，其浓度与烹饪温度有关，烹饪温度越高(200℃ 以上)，产生的油烟中颗粒物浓度就越高；气态污染物是食物和食油在高温烹饪过程中发生一系列复杂的化学反应后产生的大量热氧化分解产物，主要是一些挥发性有机化合物，是室内空气的主要污染物之一，同时也是气味的主要来源。

文献研究表明，烹调油烟与肺癌有很高的相关关系[1]；油烟中含有大量的致癌与致突变化合物，具有明确的细胞遗传毒性[2]；厨房油烟具有一定的免疫毒性，能引起细胞功能的损伤[3]。厨房油烟对于长期暴露于油烟下的厨师[4]、非吸烟女性[5]产生了严重的健康危害，具有短期急性和长期慢性效应。

目前，面对厨房烹饪时产生的大量油烟，主要是通过油烟机来快速降低厨房油烟污染。但是，由于油烟机等油烟处理设备目前不能完全捕集厨房油烟，油烟不可避免地散发到厨房及邻室，被厨师、厨房工作人员和其他室内人员吸入。尤其在烹饪时间，散发到厨房及邻室的油烟浓度急剧增加，油烟中颗粒物和有毒化学物质对人们的身体健康会造成相当严重的危害。

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，餐饮服务业也得到了极大的发展。各类大中小型餐厅和饭馆数量急剧增加，再加上我国庞大的城镇住宅厨房数量，厨房油烟已成为空气污染中的一个重要因素。据国家住房和城乡建设部统计，2006 年我国家庭厨房拥有量已达 3.5 亿多个，并且正以每年 1 300 万个厨房的速度递增。有关资料显示，2006年国内注册住宿型酒店和餐饮业法人单位约 10 万个，企业职工食堂约 460.9 万个，各类学校食堂约 10 万个[6]。大量没有排出室外的厨房油烟也成为室内污染的主要源头。

本文目的是通过对厨房油烟 PM2.5 散发浓度进行测试和表征，找出影响厨房油烟散发的主要因素；然后针对这些影响因素，寻找控制厨房油烟的途径。

1 影响厨房 PM2.5 散发的主要因素

1.1 实验设计

为测试不同烹饪方式对油烟强度的影响，本文选取了蒸、炒、煎 3 种常用烹饪方式，针对同种食材和不同食材，分别测量其在蒸、炒和煎时厨房内的 PM2.5 浓度。

为验证、比较家用油烟机对不同种类烹饪方式所产生的不同种类厨房油烟的吸收效率，本文比较了蒸、炒、煎 3种烹饪方式在不开油烟机、开一台油烟机和开两台油烟机时厨房内的 PM2.5 浓度。试验场景见表1。

以上实验每次使用的食材和原料(油、鸡蛋、土豆丝、鸡翅等)量以及烹饪时间都相同，开火前测量仪器的运行时间和关火后开窗时间保持一致。

表1 实验场景设计

1.2 实验地点和环境

本次实验选取的地点位于上海市闵行区某公寓 11 层，通风环境良好，实验时整个厨房全封闭。厨房间长约 3.50 m，宽约 2.25 m，高约 2.40 m，总体积约 18.9 m3。图1为灶台的照片。油烟机为通风效率较高的侧吸式油烟机。

图1 实验用灶台示意图

1.3 实验器材

实验所用的测试仪器是美国 TSI 公司的 DUSTTRAK TM II 气溶胶监测仪 8530 型，本次实验设定的是每 10 s记数一次。

1.4 实验结果与分析

1.4.1 不同烹饪方式的比较

在不开油烟机的状态下，同种食材以及不同食材 3 种不同的烹饪方式，厨房油烟散发浓度曲线，如图2 和图3 所示。从图2 和图3 中可以看出，煎和炒的油烟散发强度远远大于蒸，煎的油烟散发峰值和炒的接近，但是持续时间更长。

图2 同种食材不同烹饪方式油烟散发浓度

图3 不同食材不同烹饪方式油烟散发浓度

根据测试结果，当不开油烟机时，不同食材的 3 种不同烹饪方式的油烟 PM2.5 峰值浓度与背景浓度比较，如表2所示。

表2 不同食材不同烹饪方式下的厨房 PM2.5 浓度比较

由表2 可见，在不开油烟机状态下，蒸、炒和煎 3种烹饪方式都会导致厨房油烟的迅速上升，其中：蒸的PM2.5 峰值比起始浓度高了 4 倍多，相对较低，但也超过了国家环境大气二级标准 5.5 倍；炒和煎的 PM2.5 浓度比起始浓度高了 49～300 多倍，油烟量很大，厨房里油烟弥漫，味道呛人。

1.4.2 不同油烟机运行方式下的比较

本文进行了 3 组实验，分别是蒸鸡蛋、炒土豆丝和煎鸡翅在不开油烟机、开一台油烟机和开两台油烟机的情况下，实验结果如图4～图6 所示。从图中可以看出，开启油烟机后，厨房油烟浓度明显降低。

图4 蒸鸡蛋时不同方式下的厨房 PM2.5 浓度变化

图5 炒土豆丝时不同方式下的厨房 PM2.5 浓度变化

图6 煎鸡翅时不同方式下的厨房 PM2.5 浓度变化

根据测试结果，当使用不同油烟机运行方式，开火后厨房的 PM2.5 峰值浓度增加值(即开火后峰值浓度与开火前平均浓度之差)的结果如表3 所示。

表3 不同油烟机运行方式下厨房PM2.5峰值浓度增加值

从表3 可见，开启油烟机：蒸鸡蛋的 PM2.5 浓度水平最高可减少 92%；炒土豆丝的 PM2.5 浓度水平可减少 48%～77%；煎鸡翅的 PM2.5 浓度水平可减少90%～97%。

由此可知，使用油烟机能较好地吸收烹饪时所产生的油烟，尤其在炒与煎情况下，油烟机可显著地改善厨房的PM2.5 浓度；开启了两台工作时明显优于一台。

2 控制厨房油烟 PM2.5 散发的措施和方法研究

2.1 控制理论分析

通风效率是指稀释通风时，参与工作区稀释污染物的风量与总风量之比，或者是污染物排风浓度与工作区浓度之比

式中：E——通风效率；

Cout——污染物排风浓度；

Coccupant——污染物工作区浓度；

Cin——污染物送风浓度。

厨房油烟控制原理就是设法提高 Cout、降低 Coccupant。油烟机起到的作用是在局部捕获油烟并排出，从而降低Coccupant。提高通风效率 E 的方法主要是在单位时间提高排出油烟的绝对量，一般途径包括提高风量或者提高排出浓度。

目前开启两台油烟机的途径属于提高风量的方法，其控制效果明显优于开启一台油烟机，即通过局部通风量的增加提高了排出质量，从而达到了 Coccupant降低的目标。

另外的途径是局部风量不变，提高 Cout的方法，即优化油烟机的结构形式而仅使排风浓度提高，从而提高排出的效率，达到降低 Coccupant的目的。

基于以上思路和方法，本文从提高工作区通风效率入手，尝试通过加挡板和加风幕等方式，控制厨房油烟的散发。

2.2 采用加挡板后厨房油烟散发的比较

为提高油烟机的通风效率，在油烟机两侧加了挡板(如图7 所示)。

图7 灶台两边加挡板示意图

实验时同时开启两台油烟机并加挡板后，厨房油烟的PM2.5 浓度峰值比较结果，如表4 所示。

表4 加挡板前后开火后厨房的 PM2.5 浓度增加值

从表4 可以看出，加挡板后，炒土豆丝的 PM2.5 浓度水平降低了 26.70%，煎鸡翅的 PM2.5 浓度水平降低了26.11%。实验说明：安装挡板后对于降低厨房油烟有明显的效果。

2.2 采用灶台四周加风幕后厨房油烟散发的比较

围绕灶台四周，订做了 800 mm×480 mm 的不锈钢管，并在钢管上每隔 20 mm 钻一个气孔；钢管连接一个功率为 60 W 的鼓风机(图8)。

图8 灶台四周加风幕示意图

做实验时同时开启两台油烟机和风幕，厨房油烟的PM2.5 峰值浓度增加值比较结果，如表5 所示。

表5 加风幕前后厨房油烟 PM2.5 峰值浓度

从表5 可以看出，加风幕后，对炒土豆丝的油烟控制效果非常显著，PM2.5 浓度水平下降 49.85%；煎鸡翅的PM2.5 浓度水平下降略低，为 7.7%。实验说明：加风幕对于厨房油烟控制的效果非常明显。

2.4 加挡板和灶台四周加风幕后厨房油烟散发比较

采用同时加挡板和风幕的方式，分别做了炒土豆丝和煎鸡翅实验(图9)。

图9 同时加挡板和风幕的示意图

同时加挡板和风幕并开启两台油烟机，厨房油烟的PM2.5 峰值浓度的比较结果，如表6 所示。

表6 同时加挡板和风幕前后厨房油烟PM2.5峰值浓度

从表6 中可以看出，同时加挡板和风幕，炒土豆丝的PM2.5 峰值浓度比开两台油烟机下降 71.29%；煎鸡翅的 PM2.5 峰值浓度比开两台油烟机下降 21.00%。实验说明：这两个控制措施同时使用对油烟控制的效果非常显著。

几种不同控制措施下厨房油烟 PM2.5 浓度变化情况，如图10 和图11 所示。

图10 不同控制措施下炒土豆丝厨房 PM2.5 浓度变化

图11 不同控制措施下煎鸡翅厨房 PM2.5 浓度变化

从表7 可以看出，家用油烟机的最大功率是同时开启两台油烟机，对厨房油烟的控制可达 76%～97%；对瞬时油烟量较大的炒土豆丝油烟控制效率略低。采用同时加挡板和风幕改进并开两台油烟机，对油烟的控制在 93%～98%，油烟控制效果非常理想。

表7 油烟机改进前后与不开油烟机厨房的 PM2.5 峰值浓度比较

3 结 语

本研究基于厨房油烟的 PM2.5 散发测试和油烟控制相关实验，得出以下结论。

(1) 蒸、炒、煎 3 种烹饪方式相比，蒸的 PM2.5 排放较小，炒和煎的 PM2.5 排放峰值是蒸的 60～70 倍；煎由于用油量大，油烟排放总量更大。同时，炒和煎在低火时的 PM2.5 散发浓度较小，高火时的 PM2.5 散发浓度瞬时增大，说明烹饪方式和油温对于 PM2.5 散发强度具有较大的影响。因此，在日常生活中，尽量多选择蒸的方式烹制食物；炒和煎食物时，要注意控制油温。

(2) 开两台油烟机的效果明显优于开一台油烟机，说明通风量和通风效率对厨房油烟浓度具有较大影响。因此，在日常烹饪时，要尽可能开启两台油烟机，以减少室内 PM2.5 的排放。特别是对于瞬间油烟散发速度较快的炒菜，一定要同时开启两台油烟机，以确保油烟得到有效控制。

(3) 3 种烹饪方式都是在关火后 PM2.5 达到峰值，因此，烹饪结束后，要继续开启油烟机 3～5 min；不要一关火立即关闭油烟机，并要尽快开窗通风。

(4) 与开启两台油烟机相比，加挡板后炒和煎的 PM2.5峰值浓度下降 26% 左右；安装风幕后，炒和煎的 PM2.5峰值浓度下降分别为 50% 和 7%；同时加挡板和风幕后，分别下降 71.29% 和 21%，两种油烟控制措施效果都非常明显。说明在通风量不变的情况下，提高工作区的通风效率，对于厨房油烟浓度的控制具有很大作用。

[1] 李峰光,李铭.厨房食用油烟与肺癌关系的研究进展[J].预防医学情报,1998,14(2):93.

[2] 董姝君,郑明辉.烹饪温度对油烟中二恶英类和多氯联苯生成的影响[C] 上海:第六届全国环境化学大会,2001.

[3] 沈孝兵,浦跃朴,王志浩,等.烹调油烟对暴露人群的免疫损伤作用[J].环境与职业医学,2005,22(1):17-19.

[4] 周亚美,翁念农,王守林.烹调油烟对厨师肺功能全血脂质过氧化水平的影响[J].预防医学情报,1998,14(3):133-135.

[5] 奉水东,凌宏艳,陈锋.烹调油烟与女性肺癌关系的Meta分析[J].环境与健康,2003,20(6):353-354.

[6] 令伟家.厨房油烟已成大气污染重要源头[N].经济参考报,2006-11-01.

TU50

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1674-814X(2017)01-0049-05

2016-09-18

兰祯豪，现就读于上海市西南位育中学。作者通信地址：上海市桂林路567号。邮编：200032。