贵州省典型油辣椒企业废气排放现状研究

黄婉玉 包 亮 杨 俊 贾亚琪*

(1.贵州省环境科学研究设计院，贵阳 550081；2.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵阳 550009)

油辣椒是我国传统的辣椒调味品，也是贵州省的支柱产业之一。油辣椒是以干辣椒加入其他的调味料如花椒、肉类、豆豉等香辅料，加入高温的食用油中炒制而成。油辣椒制品除了含有多种人体必需氨基酸[1]、维生素[2]等丰富的营养成分[3]外，油辣椒更因其独特的风味而深受广大人民的喜爱。油辣椒制品企业在炒制过程中产生的油脂、有机质及其热裂解和热氧化产生的混合物，主要是颗粒物和气态污染物组成[4]。有研究表明，油烟是大气中挥发性有机物和城市气溶胶的重要来源[5-7]。油烟中的 VOCs 所表现出的有毒、刺激性、致癌作用和具有特殊的气味能导致人体产生种种不适反应，并对人体健康造成极大的危害[8]。

随着油辣椒制品业的不断发展，而油辣椒制品业的污染投诉也成为环保污染投诉热点。油辣椒制品业的环境污染问题日益突出，成为阻碍油辣椒制品业进一步发展的主要问题之一。目前，国内尚未对油辣椒企业油烟、颗粒物、非甲烷总烃这些常规污染物排污情况进行研究。因此，笔者选取贵州省典型油辣椒企业为研究对象，通过分析油辣椒制品企业废气中污染物(油烟、颗粒物、非甲烷总烃)排放特征和各污染物之间的关系，掌握贵州省油辣椒制品业的大气污染排放现状和总体排放水平，以期为油辣椒制品业的污染物排放控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 监测对象

目前，贵州省油辣椒加工工艺主要是选取精品干辣椒经过清洗机清洗干净后，放入辣椒破碎机进行破碎，然后将破碎后的辣椒加入适量配比好的植物油经高温进行翻炒，在翻炒过程中加入其他的辅料如胡椒、食盐、白糖、肉丁、腐乳等。在熬制油辣椒的时候，将植物油的温度控制在270℃左右，拌料时的温度控制在125℃左右，熬制时间控制在6 min左右[9]。油辣椒制品生产期间的废气主要为原料破碎过程中产生的粉尘、油辣椒炒制过程中产生的辛辣味油烟，废气通过油烟集气罩进入排气筒后排放入环境空气中，给环境空气造成一定影响。

本研究在2020年5月至7月期间选取了不同规模且具有采样条件的5家典型油辣椒企业，选取上午和下午的油辣椒炒制时段，在油辣椒企业净化设备后的排烟管道的平直管段内同时同点采集油烟、颗粒物和NMHC，采样点的设置按照《饮食业油烟排放标准》(GB 18483-2001)[10]的规定执行。根据现场情况和采样测试的难易程度，不同油辣椒企业获得的油烟、颗粒物和 NMHC有效样本数不等。本研究选取的采样对象包括了大、中、小规模的油辣椒企业，且均有净化设备，基本代表了贵州省规模以上油辣椒企业类型，具有较好的典型性和代表性。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 仪器

JK-951型红红外分光测油仪：能在3 400 cm-1至2 400 cm-1之间吸光值进行扫描操作，并配合4 cm带盖石英比色皿；油烟采集器与滤筒；25 mL比色管；带盖聚四氟乙烯圆套筒。气相色谱仪：具氢火焰离子化检测器、电子天平、自动烟尘烟气测试仪其采样系统技术指标要求参照GB/T 16157—1996；超声清洗器；50 mL容量瓶。

1.2.2 试剂

四氯化碳：分析纯四氯化碳，经过蒸馏后使用，在2 600～3 300 cm-1扫描吸光度值不超过0.03；高温回流油；标准气体、氢氧化钾(AR)、焦性没食子酸(AR)、氯化铵(AR)、氰化亚铜(AR)、浓氨水(AR)、氯化钠(AR)。

1.3 采样方法

油烟、颗粒物采样：按照GB 18483-2001标准对油辣椒制品企业加工过程中油烟排放情况进行监测时，采样时间应在油烟排放正常作业期间，采样次数为连续采样5次，每次10 min。五次采样分析结果之间，其中任何一个数据与最大值比较，若该数据小于最大值的四分之一，则该数据为无效值，不能参与平均值计算。数据经取舍后，至少有三个数据参与平均值计算。若数据之间不符合上述条件，则需重新采样。二者均用等速釆样法抽取油烟排气筒内的气体，分别将油烟和颗粒物吸附在相应的检测滤芯内。将收集了油烟的釆集滤芯置于带盖的聚四氟乙烯套筒中，回实验室后用四氯化碳作溶剂进行超声清洗，移入比色管中定容，用红外分光光度法测定油烟的含量。采集颗粒物的滤芯带入实验室用重量法测量。

非甲烷总烃采样：本研究采用气袋法采集油辣椒企业排放废气中的非甲烷总烃，具体的采样步骤参照 HJ732-2014进行。采样时间应在排放正常作业期间，采样次数不少于3次，每次10 min。气态污染物以连续1小时的采样获取平均值，或者1小时内，以等时间间隔采集4个样品，计算平均值。采样完成后，将采样袋密封遮光保存送至实验室分析。

1.4 分析方法

参照HJ 1077-2019《固定污染源废气 油烟和油雾的测定 红外分光光度法》，采用红外分光光度法对油辣椒制品业排气筒中的油烟进行测定，油烟含量由波长分别为2 930 cm-1、2 960 cm-1、3 030 cm-1谱带处的吸光度进行计算。方法的检出限为 0.02 mg/m3，平均回收率为87.5%，RSD为1.0%～9.1%。

参照HJ 38-2017《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》测定油辣椒制品业排气筒中的非甲烷总烃，方法的检出限为0.07 mg/m3，平均回收率为115%，RSD为1.26%～8.6%。

参照GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》，采用重量法检测油辣椒制品业油烟排气筒中的颗粒物，平均回收率为112%，RSD为1.26%～8.6%。

1.5 结果换算

参照GB 18483-2001[10]，餐饮业大气污染物排放浓度应将实测排放浓度折算为基准风量时的排放浓度：

(1)

式中：C基—折算为单个灶头基准风量时的排放浓度，mg/m3；

Q测—实测排风量，m3/h；

C测—实测排放浓度，mg/m3；

q基—单个灶头基准排风量，大、中、小型均为2000m3/h；

n—折算的工作灶头数。

2 结果与讨论

2.1 典型油辣椒制品业污染物排放特征

根据实测排风量和实际工作中使用的灶头数，各企业排放的油烟、非甲烷总烃和颗粒物实测浓度及换算后的基准浓度详见表1，从中可以看出，测试企业的油烟、非甲烷总烃和颗粒物的平均浓度为0.634±0.696、4.73±4.88、28.9±29.9 mg/m3。根据GB18483-2001《饮食业油烟排放标准》规定的油烟最高允许排放浓度2 mg/m3，测试企业油烟排放浓度均未超标。根据北京市《餐饮业大气污染物排放标准》(DB11/1488-2018)[11]，油烟和非甲烷总烃平均排放浓度均低于规定的1.0、10.0 mg/m3的排放限值，颗粒物平均排放浓度高于规定的5.0 mg/m3的排放限值。经计算可得，测试企业油烟、非甲烷总烃和颗粒物排放浓度超标率分别为26.7%、8.0%、92.0%。各企业除2#外污染物排放浓度均表现为颗粒物>非甲烷总烃>油烟，说明颗粒物是油辣椒炒制过程中主要排放的污染物。

表1 典型油辣椒制品业油烟、非甲烷总烃和颗粒物排放浓度统计 单位：mg/m3

2.2 典型油辣椒制品业污染物达标分析

根据北京市《餐饮业大气污染物排放标准》(DB 11/1488-2018)规定的标准值，得出典型油辣椒企业各污染物排放浓度超标率如图1所示：5家测试企业中，4#、5#企业油烟超标率分别为86.7%、46.7%；2#、5#企业非甲烷总烃超标率为26.7%、13.3%；5家企业颗粒物排放浓度超标率分别为100%、66.7%、100%、100%、93.3%。可以看出，4#、5#企业为中小型企业，油烟采用小型油烟净化器设备，使得油烟超标率高；5家油辣椒企业颗粒物超标严重，1#、3#、4#和5#企业用样煤作为燃料，且燃煤烟气排放与油烟排气筒为同一排放口，煤中杂质含量高、燃烧不完全等因素导致废气中包含大量的颗粒物；由于2#企业使用电作为能源加热，颗粒物贡献值仅为油辣椒炒制过程排放的废气颗粒，颗粒物超标率低于其他4家企业；非甲烷总烃、颗粒物与油烟在油辣椒炒制过程中没有一致的规律，这可能与企业规模、食材、油辣椒炒制工艺、油烟净化器类型变化多样有关。

图1 典型油辣椒企业各污染物超标率

2.3 典型油辣椒制品业油烟、颗粒物和非甲烷总烃相关性

为研究油辣椒制品业污染物排放浓度之间的相关性，笔者对测试结果颗粒物和油烟、颗粒物和非甲烷总烃之间的Pearson相关系数进行计算，如表2所示：不同油辣椒制品业的颗粒物和油烟的Pearson相关系数有所差异， 4#企业颗粒物和油烟在0.01水平上呈现显著正相关，5#企业颗粒物和油烟相关性稍弱，为中等强度相关，1#、2#、3#企业颗粒物和油烟均为弱相关，这表明油辣椒炒制过程中经高温翻炒后油烟和颗粒物同时产生，但由于各企业油辣椒炒制工艺不同及采用的加热方式不同，导致颗粒物和油烟相关性不明显。表2可以看出，颗粒物和非甲烷总烃没有相关性，说明非甲烷总烃是独立于颗粒物的气态污染物，这与文献[12]的结果是一致的，符合餐饮业的排放规律。

表2 各测试企业排放颗粒物和油烟、颗粒物和非甲烷总烃相关性

3 结论

(1)贵州省典型油辣椒制品业油烟、非甲烷总烃和颗粒物的平均基准浓度为0.634±0.696、4.73±4.88、28.9±29.9 mg/m3，油烟排放浓度均未超过GB18483-2001《饮食业油烟排放标准》规定的油烟最高允许排放浓度；根据北京市《餐饮业大气污染物排放标准》，测试企业油烟、非甲烷总烃和颗粒物排放浓度超标率分别为26.7%、8.0%、92.0%，表明颗粒物是油辣椒炒制过程中排放的主要污染物。

(2)参照北京市《餐饮业大气污染物排放标准》中排放限值，5家测试企业颗粒物均严重超标，需要对企业加强管理。油辣椒制品作为我国传统的辣椒调味品，是我省的支柱产业之一，当前关于油辣椒制品业废气排放现行标准均不适用，制定贵州省油辣椒制品业大气污染控制标准已迫在眉睫，势在必行。

(3)油辣椒制品业颗粒物、油烟、非甲烷总烃相关性分析表明，各企业颗粒物和油烟有一定的相关性，可以同时净化处理；颗粒物和非甲烷总烃没有相关性，非甲烷总烃需要单独净化处理。