餐饮业中油烟异味监测研究

2022-11-27黄博珠郑丽敏

资源节约与环保 2022年10期

黄博珠张琤郑丽敏

（广东省生态环境监测中心广东广州 510308）

引言

现代经济社会的迅速发展和人们生活水平的不断提高，推动着餐饮业迅猛发展。然而，油烟排放异味扰民的问题也日渐突出，成为居民投诉的热点之一。目前，国内对气味的监管主要用“恶臭”来评价，通过臭气浓度来表征。现行《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB 18483-2001）[1]中仅对油烟浓度指标设置限值，而近年来随着分析技术的不断发展以及人们对环境和健康的愈发重视，部分地区如山东、上海、深圳、北京、重庆、河南等根据当地实际情况发布了新的餐饮业油烟排放标准，增加了臭气排放限值或NMHC 排放限值，从而更准确地监管餐饮油烟的排放。[2]

在食物烹饪加工过程中，产生的挥发性有机物（VOCs）也成为人们重点关注的热点之一。VOCs 是二次有机气溶胶和臭氧的前体物，长时间暴露于一定浓度的VOCs 氛围会使人头疼、目眩、恶心甚至有损呼吸道系统及神经系统，其中的芳香烃类等物质大多具有刺激性气味。[3]

电子鼻是一种新型的仿生检测系统，可用于自动检测、分析、辨别单一或复杂气味，其在食品加工、环境监测、公共安全和医院诊断等领域都有广泛应用。[4]有些在线恶臭电子鼻通过全自动的监测系统，采用多种数据传输技术，可对臭气浓度24h 不间断监控，从而实现对城市及大范围的恶臭监控。[5]

目前国内对于油烟异味的研究较少，广东省尚未出台相关的餐饮行业油烟排放标准。本文通过采集某餐饮油烟排放口的样品，进行多指标（包括油烟、臭气浓度、VOCs、醛酮类）分析，同时使用电子鼻设备在现场进行实时监测，得到餐饮排放过程中异味的变化特征，以期揭示餐饮行业中油烟异味的排放特征，建立餐饮业油烟异味库。

1 材料与方法

1.1 样品采集

选择广州市越秀区北京路某商场顶楼一餐饮油烟排放口1 米处为监测点，在晚用餐高峰期选择1h，采集样品以定量分析油烟浓度、臭气浓度、VOCs 及醛酮类组分及浓度，并同时使用电子鼻设备进行现场环境测定。选择油烟排放口上风向10 米位置作为背景点。

1.2 分析方法

《固定污染源废气油烟和油雾的测定红外分光光度法》（HJ 1077-2019）[6]

《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》（GB/T 14675-1993）[7]

《环境空气醛、酮类化合物的测定溶液吸收-高效液相色谱法》（HJ 1154-2020）[8]

环境空气中挥发性有机物的测定GC-MS 法操作规程

1.3 电子鼻设备

广州正虹环境科技有限公司（ZH-Y5110D-i）

北京科尔康安全设备制造有限公司便携式恶臭监测仪AMG-PRO

2 结果分析与讨论

2.1 油烟、臭气浓度检测结果

油烟排放浓度如图1 所示，臭气浓度结果如图2所示。本次监测的油烟排放浓度为0.2～0.3 mg/m3，排放浓度均值为0.3 mg/m3。臭气浓度检测结果为18～19，最大值为19。油烟和臭气浓度指标均是短时间内或瞬时采样检测的结果，若采样时环境浓度较低，则不能完整客观地指示现场的情况。此次臭气浓度结果为18，未超过《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）[9]中臭气浓度限值20 的要求，但采样人员在现场明显闻到油烟气味，说明使用三点比较式臭袋法进行检测不能真实反映瞬时现场异味状况，具有一定的局限性，样品采集方式、样品运输、分析过程都会影响最终的结果，且不同嗅辨人员的气味阈值有所差异，得出的结果对比性不强。另外三点比较式臭袋法亦难以表征监测时段内的变化趋势，存在监测时间内未能采集全代表时段的臭气样品，且由于油烟中成分复杂，可能存在油烟浓度高时而异味不强的情况，导致油烟浓度的高低不一定能准确反应环境中异味强度的变化。不少油烟异味投诉案例存在这种情况。居民反映油烟扰民，但是执法部门到现场监测后，却发现餐馆油烟浓度排放并未超标。

图1 监测点油烟排放浓度结果

图2 监测点臭气浓度结果

2.2 挥发性有机物（VOCs）、醛酮类检测结果

监测点的挥发性有机物（VOCs）的结果如图3 所示。本次监测共检出81 种VOCs 组分，其中乙炔浓度最高，为152.76 μg/m3，其次为烷烃类物质浓度为120.86 μg/m3，醛类浓度为120.86 μg/m3，卤代烃类浓度为23.65 μg/m3，酮类浓度为20.45 μg/m3，烯烃类浓度为18.18 μg/m3，芳香烃类浓度为13.67 μg/m3，酯类浓度为3.66 μg/m3，醚类浓度为1.47 μg/m3，醇类浓度为1.12 μg/m3，其他化合物浓度0.84 μg/m3。监测点的醛酮类结果如图4 所示。本次监测共检出7 种醛酮类物质，其中乙醛浓度最高，为0.064 mg/m3，其次是甲醛0.029 mg/m3，2-丁酮0.027 mg/m3，丙醛0.025 mg/m3，丁烯醛0.017 mg/m3，异戊醛0.016 mg/m3，丙酮0.007 mg/m3。虽然乙炔和烷烃类的浓度较高，但是乙炔与烷烃类多为无味物质，而芳香烃类及醛酮类等物质虽然具有刺激性气味，但浓度较低。

图3 监测点VOCs组分质量浓度结果

图4 监测点醛酮类结果

由于餐饮油烟中成分复杂，且不同的菜系、不同的烹饪方式，产生的油烟成分也存在差异。李洁[3]等研究发现，徽菜餐馆油烟的VOCs 中芳香烃类物质的浓度较高，川菜、苏菜和湘菜餐馆油烟的VOCs 中则烷烃类物质的浓度较高，本次监测点为川菜餐馆的油烟排放口附近，检测结果中烷烃类物质的浓度也较高。针对不同菜系和烹饪方式下，可进一步研究在相应情况下，筛选可产生异味的特征物质，从而形成油烟异味数据库，为餐饮油烟监管提供技术支撑。

2.3 电子鼻检测结果

本次监测过程中，同时使用了两个厂家的电子鼻设备在现场进行实时检测，其中，广州正虹环境科技有限公司的ZH-Y5110D-i 主要检测油烟浓度和臭气异味响应值，检测结果如图5、图6 所示；北京科尔康的便携式恶臭监测仪AMG PRO 主要检测综合OU 值及部分具有较明显异味的物质（包括氨气、硫化氢、甲硫醚、苯乙烯等），检测结果如图7-图9 所示，其中18:46之后为背景点监测结果。

图9 AMG PRO监测甲硫醚、苯乙烯的变化趋势

由图显示可知，两种电子鼻在进行检测时，在部分时间段具有相似的变化趋势，如在18:10 至18:17 期间和18:24 至18:31 期间，ZH-Y5110D-i 的油烟浓度、臭气异味响应值，AMG PRO 的综合OU 值、氨气、甲硫醚、苯乙烯都出现高峰；18:31 至18:46 期间，ZHY5110D-i 的油烟浓度、臭气异味响应值和AMG PRO的氨气均出现高峰。

另外，由图5 可知，ZH-Y5110D-i 现场监测的油烟浓度的变化范围较大，最高可达1.1 mg/m3，并出现多个明显的峰值，与手工监测的油烟浓度（见图1）比较，5 次手工监测结果在0.2 mg/m3-0.3 mg/m3之间，变化较小。由图6、图7 可知，电子鼻监测的臭气结果变化范围也较大，并出现多个明显的峰值，而手工监测的臭气浓度（见图2）则变化不大。

图5 ZH-Y5110D-i监测油烟浓度的变化趋势

图6 ZH-Y5110D-i臭气异味响应值的变化趋势

图7 AMG PRO监测综合OU值的变化趋势

电子鼻的连续监测，可直观显示油烟异味的变化趋势，在掌握监测点异味的动态变化上效果优于瞬时手工监测。便携式电子鼻设备体积相对较小，使用方便，样品无需送回实验室检测，可直接测定显示实时监测结果，但是目前仍没有统一的技术标准。另外不同厂家在设计电子鼻功能时，检测的原理和指标也有所差异，各有侧重，这也成为建立统一标准的一个难点。

图8 AMG PRO监测氨气、硫化氢的变化趋势

2.4 三点比较式臭袋法与电子鼻监测

目前国内外已建立两种标准的嗅觉测量方法，一种是静态嗅觉测量法，如三点比较式臭袋法，这种方法被日本扰民恶臭控制法所采用，并被中国、韩国等国家引用；另一种是动态嗅觉测量法，这种方法在欧洲已经标准化，并广泛应用于欧洲各国、美国、澳大利亚、新西兰等国家。

三点比较式臭袋法是将三只无臭袋中的二只充入无臭空气、另一只则按一定稀释比例充入无臭空气和被测臭气样品供嗅辨员嗅辨，最后根据嗅辨员的个人阈值和嗅辨小组成员的平均阈值，求得臭气浓度。日本体系嗅觉测定法就三点嗅袋法从嗅辨员筛选、样品处理、嗅辨程序、数据报告均建立了详细规则。[10]

目前国内检测环境中异味的方法主要使用国家标准《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》（GB/T 14675-93），该标准自1993 年9 月18 日批准，1994 年3 月15 日开始实施，它的实施填补了我国恶臭监测分析的空白，对发展我国恶臭监测工作起到了积极的意义。但由于该标准实施年限比较长，随着监测技术的不断发展，三点比较式臭袋法也存在着许多不足，现在的监测技术越来越趋向于自动化，连续化，快速化，因而电子鼻技术也随之得到越来越多的关注。

电子鼻是一种模仿生物嗅觉的新型仿生检测系统，可分析和辨别单一或复杂气味。电子鼻系统由传感器、气体收集系统、信号采集与处理电路三个硬件部分和数据处理算法软件部分组成。相较于传统的三点比较式臭袋法的监测手段和方式，电子鼻监测技术具有结构简单，响应速度快，使用寿命长，成品设备价格低廉等优势。

经过此次比对监测分析可见，由于三点比较式臭袋法监测环节较多，现场监测使用气袋或气瓶收集废气样品，所采集到的油烟气不少为肉眼未见的气溶胶，很可能粘附于袋子或瓶子内壁，同时考虑运输、保存和实验室检测环节的实验环境和嗅辨员阈值，影响和干扰因素较多，与电子鼻现场监测结果比较而言，电子鼻在异味监测方面明显比三点嗅味法更有优势。