成都市居民住宅油烟污染物排放特征研究

王 波，陈军辉，韩 丽，徐晨曦

(四川省生态环境科学研究院，成都 610041)

烹调油烟是食用油和食物在高温条件下，发生一系列变化而形成的。食用油加热到170℃时开始出现少量油烟雾，随着温度升高，油的分解速度加快，当温度达到250℃时会产生大量的烹调油烟[1～5]。烹调油烟成分极为复杂，含各类污染物达200～300种之多，将菜油和豆油加热至270℃时，从其油烟中能检测到微量巴豆醛等致突变物质，可以说油烟污染已经成为影响居民健康的隐型杀手[6～10]。本文分别选取老旧小区、高层电梯住宅等不同居民住宅类型的建筑排烟设计特点进行分析，查清不同居民住宅类型烟气排放涉及的特点，厘清现阶段不同居民住宅类型现存的主要问题。根据我国油烟排放特点、现阶段文献研究成果、实际调研结果，结合成都市居民区住宅的实际情况，对不同居民住宅类型的油烟排放现状及排放特点进行分析，以期为成都市的油烟控制提供科学依据，对管控PM2.5、VOCs有指导意义。

1 成都市不同居民住宅类型现存的问题

餐厨油烟污染危害多，集中表现在：一是污染大气。餐厨油烟废气是污染城市空气的“隐形杀手”。据调查，餐饮油烟对PM2.5的“贡献率”达到10%～15%，高于地面扬尘，虽然厨房的PM2.5浓度不完全由油烟组成，但是在烹饪的短暂时期内，PM2.5的浓度增量实际上就是油烟的产生量，且PM2.5浓度比油烟更容易测量[11-12]。厨房内最重要的排烟设备是抽油烟机，它的效率直接关系到厨房油烟能否被及时的排到室外。二是影响市民居住环境;三是有损城市形象。直排油污及外置油污管道不仅影响市容市貌，且存在火灾安全隐患[13～16]。

根据油烟产生主体不同，成都市餐厨油烟排放可以分为两大类别五种情形，详见表1。第一类是餐饮企业，分为高烟囱集中排放、净化后低空排放和低空直排3种情形，第二类是市区居民，分为高空直排和低空直排两种情形。从表1可以看出，目前我市餐厨油烟基本都是未经治理直接排放。餐饮企业只要实现了高空排放，相关执法部门基本默许：既不颁发排污许可，也不强制要求净化。低空直接排放油烟的餐饮企业，环保投诉长期居高不下，是相关部门的执法重点。目前多个城市已积极开展相关探索，如有些餐馆，统一安装了油烟净化系统，将油烟进行分离。但设备能耗和维护成本高，需要定期清洗，往往没有正常运行，且难以推广[17～19]。

表1 成都市餐厨油烟治理现状Tab.1 Current situation of cooking oil fume treatment in Chengdu

2 研究方法

2.1 采样时段及计算方法

采样时段：烹饪过程中采样时间为全天做饭时段，中午10∶30～12∶30；晚餐：17∶00～19∶00，各2h。

计算方法：采用排放因子法对成都市不同居民住宅废气排放源进行单户排放量的计算。排放量的计算公式如下所示：

Ei=Ai×EFi

其中，Ei为i类住宅类型油烟的排放量；Ai为i类住宅类型居民户数(如高层住宅户数等)；EFi为对应的排放因子(单户排放量)。

2.2 相关系数

煤气公司在进行煤气管道设计时，煤气管道的尺寸与规格会按照煤气灶同一时间段开机率来计算设计，根据《城镇燃气设计规范 GB50028-2006》[20]，燃气公司数据来源为全国实测数据，并且燃气公司按照此数据进行燃气管道设计。表2中“同类型燃具数目”对应的是楼层数，“燃气双眼灶”对应的是灶具开机率。

表2 居民生活用燃具的同时工作系数KTab.2 Simultaneous operation coefficient K of household fuel appliances

2.3 仪器

SidePakAM520个体暴露粉尘仪；便携式VOC检测仪(PID)；Agilent气相色谱；便携式非甲烷总烃检测仪；真空采样箱子；气袋；采样泵。

3 结果与讨论

3.1 排烟筒或排气口相关参数

表3列出了测试对象排烟口相关参数的测定和收集情况，包括油烟机的排风量、住户户数、排烟筒截面积等。高层住宅采样时，烟道排气流量较小，此次以一户居民的油机风量代替。

表3 排烟筒相关参数Tab.3 Relevant parameters of smoke stack

3.2 PM2.5监测结果分析

根据SidePakAM520个体暴露粉尘仪对油烟PM2.5进行实时监测，分别得到环境空气及不同居民住宅的PM2.5浓度。其中6月2日上午高层住宅的PM2.5平均排放浓度最高，为0.028mg/m3，而6月1日下午的PM2.5平均排放浓度最低，为0.648mg/m3；老旧小区3月9下午 PM2.5平均排放浓度最高，为0.745mg/m3，而3月9日上午的PM2.5平均排放浓度最低，为0.232mg/m3；得到结果如表4。

表4 不同居民住宅类型PM2.5浓度情况表Tab.4 PM2.5 concentration of different residential types (mg/m3)

畅凯[21]对重庆市住宅厨房空气品质现状及改善措施中也对厨房内油烟进行过测试，浓度值0.025 7～0.170mg/m3之间，本次所测数据在0.028～0.745mg/m3，住宅油烟中的颗粒物还是远小于商业油烟排放。

我们可以发现：在10层的建筑中，同步开机率为54%；20层建筑中，同步开机率为45%；30层建筑中，同步开机率为40%[20]。本次参照此表根据不同楼层计算排放量，得到高层住宅单户平均年排放量为0.047 kg/a，老旧小区单户平均年排放量为0.222 kg/a。

3.3 VOCs监测结果分析

3.3.1 质量浓度

川菜与其他菜系不同，川菜需要加入大量花椒和辣椒等调料，用油量大，油温又高，产生的PM2.5是几大菜系里最高的，粤菜是产生PM2.5最少的菜系[18]。根据Agilent气相色谱及便携式非甲烷总烃检测仪对气袋中油烟VOCs进行分析，得到不同居民住宅的VOCs浓度。下表总结了两天监测过程中VOCs排放浓度的最大值、最小值和时段平均值。VOCs排放浓度差别较大，其中6月1日高层住宅的VOCs平均排放浓度最高，为3.715mg/m3，

而3月2日下午的VOCs平均排放浓度最低，为0.856mg/m3，这主要与住户的烹饪方式有关，随机性较大。高层住宅(多户)VOCs平均排放浓度为0.856～3.715mg/m3之间，而老旧小区(单户)VOCs平均排放浓度为1.00～2.709mg/m3，平均浓度相差不大，但高层住宅为多户集中排放，老旧小区为单户排放。

表5 不同居民住宅类型VOCs浓度情况表Tab.5 VOCs concentration of different residential types (mg/m3)

根据不同楼层计算排放量，得到高层住宅和老旧小区单户平均年排放量为0.355kg/a，0.491 kg/a。

3.3.2 VOCs成分分析

将所有组分分为烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧化合物和其他(氟氯昂、二硫化碳等)。从表6和图1、图2中可以看出，高层住宅和老旧小区的物种均主要以含氧化合物为主，高层住宅占总排放量的45.9%，老旧小区占总排放量的43.8%；其次是烷烃类，高层住宅占总排放量的19.4%，老旧小区占总排放量的21.0%。高层住宅排放的前十VOCs物种中(包括丙酮、1-戊烯、乙醇、丙烯醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、苯、异丁烷、正戊烷、正丁烷)，丙酮浓度最高，为26.618μg/m3，其次为1-戊烯，浓度为12.971μg/m3，再次是乙醇，为7.678μg/m3。老旧小区排放的前十VOCs物种(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)，丙酮浓度最高，为32.459μg/m3，其次为丙烯醛，浓度为17.989μg/m3，再次是1-戊烯，为16.710μg/m3。高层住宅及老旧小区前十种物种分别占总排放量的72.4%和76.4%。

表6 不同住在类型VOCs物种类别浓度分布Tab.6 Concentration distribution of VOCs species of different living types (μg/m3)

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

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

3.3.3 成分谱

在不同住宅类型分别取2个气袋进行成分谱分析，合计4个样品，将每个样品计算VOCs质量分数，然后不同住宅的两个样品进行平均值处理，从而获得不同住宅成分谱。不同住宅类型，大多数特征物种较为相似，主要为含氧化合物烯烃和烷烃，主要为丙酮、1-戊烯、乙醇、丙烯醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、苯、异丁烷、正戊烷、正丁烷、氯甲烷、2-甲基庚烷、甲苯、正辛烷、异戊烷、异丙醇、庚烷、正己烷、三氯甲烷等物种。其中无论高层住宅还是老旧小区，丙酮的占比均为最高，其次为1-戊烯和丙烯醛，均为10%以上。乙醇占比也较高，但考虑实验中用无水乙醇清洗仪器的情况，也会受到部分影响。不同住宅类型成分谱见图3、图4。

图3 高层住宅VOCs成分谱Fig.3 VOCs composition spectrum of high-rise residential buildings

图4 老旧小区VOCs成分谱Fig.4 VOCs composition spectrum of old residential buildings

4 结 论

4.1 成都地区属于川菜系地区，饮食多为川菜。川菜的特点是麻、辣、香、鲜、油大味厚，用的调味料特别多，且多为高温爆炒，因而会产生油烟过大的问题。川菜需要加入大量花椒和辣椒等调料，用油量大，油温又高，产生的PM2.5是几大菜系里最高的，粤菜是产生PM2.5最少的菜系。相比其它城市和地区，成都市的住宅厨房由于饮食习惯的关系，油烟相对大一些，抽油烟机的净化和排烟效果不仅直接关系到厨房空气质量，而且也关乎区域大气环境质量，这对成都市的厨房排烟系统提出了较高的要求。

4.2 虽然厨房的PM2.5浓度不完全由油烟组成，但是在烹饪的短暂时期内，PM2.5的浓度增量实际上就是油烟的产生量，且PM2.5浓度比油烟更容易测量。厨房内最重要的排烟设备是抽油烟机，它的效率直接关系到厨房油烟能否被及时的排到室外。

4.3 目前国内还未对居民住宅油烟出台过相关标准。畅凯对重庆市住宅厨房空气品质现状及改善措施中也对厨房内颗粒物进行过测试，浓度值0.025 7～0.170mg/m3之间，本次所测数据在0.028～0.745mg/m3。根据本次对高层住宅和老旧小区PM2.5进行测试，据不同楼层计算排放量，得到高层住宅单户平均年排放量为0.047 kg/a，老旧小区单户平均年排放量为0.222 kg/a。

4.4 根据本次对高层住宅和老旧小区VOCs进行测试，得到VOCs平均浓度在0.856～3.695 mg/m3之间，在根据不同楼层计算排放量，得到高层住宅单户平均年排放量为0.355 kg/a，老旧小区单户平均年排放量为0.491 kg/a。