1、第33卷第6期2012年6月環境科學Vol33，No6Jun，2012餐飲業油煙的顆粒物分析譚德生1，鄺元成1，劉欣2，戴飛鴻2（1. 深圳市羅湖區環境保護和水務局，深圳518003；2. 深圳市力德環保工程有限公司，深圳518109）摘要：利用顯微鏡照相技術和電低壓沖擊式采樣器分別對餐飲業油煙中10m 以上和10m 以下的顆粒物進行分析，得出餐飲業油煙顆粒物的粒徑分布狀況結果表明，廚房內油煙中可沉降顆粒的粒徑主要分布在10 400m 之間，數量濃度峰值粒徑集中在10 100m 之間；油煙中可吸入顆粒粒徑主要分布在1m 以下，數量濃度峰值粒徑集中在0. 063 0. 109m 之間，質量濃度峰

2、值粒徑在6. 560 9. 990m 之間通過對餐飲業油煙顆粒物物理特性的全面分析，找出特征值，確定油煙監測的標志物，為餐飲業油煙的治理和監測提供科學依據關鍵詞：餐飲業油煙；可沉降顆粒；可吸入顆粒；標志物；特征值中圖分類號：X513文獻標識碼：A文章編號：0250-3301（2012）06-1958-06收稿日期：2011-08-03；修訂日期：2012-02-13基金項目：深圳市環境科研項目作者簡介：譚德生（1963 ），男，碩士，高級工程師，主要研究方向為環境在線監測、環保信息化，E-mail ：sztds126com Analysis on Oil Fume Particles in C

3、atering Industry Cooking EmissionTAN De-sheng 1，KUANG Yuan-cheng 1，LIU Xin 2，DAI Fei-hong 2（1. Shenzhen Luohu Environmental Protection and Water Authority ，Shenzhen 518003，China ；2. Shenzhen Leader Environmental Engineering CoLtd，Shenzhen 518109，China ）Abstract ：By measuring the particulate matter o

4、f oil fume which is over 10m or below 10m separately and using microradiography and Electrical Low Pressure Impactor （ELPI ），it is found out the distributing characteristic of oil fume particles in catering industry cooking emissionThe result shows that the diameter of the oil fume particles which w

5、as sedimentated in the kitchen is between 10-400m ，the concentration peak value is between 10-100mThe diameter of oil fume aerosol is mostly smaller than 1m ，while the concentration peak value is between 0. 063-0. 109mIn addition ，the mass concentration peak value is between 6. 560-9. 990mThrough th

6、e analysis to the physical characteristics of oil fume from catering industry cooking emissions ，the eigenvalue of the oil fume has been found and the feature matter for monitoring the oil fume has been discovered to provide a reasonable standard for controlling and monitoring the catering industry

7、cooking emissionKey words ：catering industry cooking emission ；subsiding particulate ；inhalable particulate ；feature matter ；eigenvalue中餐因其烹飪方式的特殊性在烹飪過程中會產生大量的油煙，無論烹飪何種菜式，其過程基本上都是熱鍋、下油、熱油、下食材、翻炒、調味及上菜，其中產生油煙量最大的為下食材、翻炒和出鍋這3個步驟整個炒菜過程產生的油煙污染物物理形態大致可以分為3類：第一類為可沉降顆粒，其粒徑在10m 以上，此類污染物受到地球重力的影響，能夠克服空氣浮力作用而

8、沉降到地面1，不會對大氣造成持久性污染；第二類為可吸入顆粒，其粒徑在0. 01 10m 之間，該類污染物進入大氣后由于受到的地球引力不能克服的空氣浮力，在空氣中呈漂浮狀態而長期存在2 4；第三類為氣體分子基團其中，第二類隨著空氣的上下對流、水平和湍流而到處漂浮1，對環境和人體具有極大的危害5 7，是造成非吸煙女性過敏性鼻炎和其他呼吸系統癥狀的危害因素，并對肺功能有影響8，9；第三類物質主要為有機氣體污染物，國內外許多研究表明油煙中含有多種有毒化學成分，對機體的免疫性、遺傳性等均存在危害10 12根據文獻13，我國現行油煙采樣器的采樣頭為不銹鋼金屬絲濾筒，濾筒內金屬絲的間隙對可吸入顆粒物的過濾效

9、率較低，而油煙中可吸入顆粒正是目前餐飲業環保投訴的首要原因，這樣就導致了“檢測結果達標，目測卻還有很濃煙霧”和周圍居民投訴不斷的矛盾頻現任誼平等14和杜曉斌15曾對文獻16存在的缺陷做了相關的研究，由研究可以看出油煙監測與油煙實際排放存在的矛盾之處隨著社會的發展，國內餐館的數量急劇增加，餐飲業油煙問題在環保問題中已占有非常大的比例，加上人們對生活質量的要求也越加高，特別是在一些經濟發達的城市，居民對于油煙治理的要求已經不僅僅局限在不冒濃煙，而是要求目測無油煙，甚至沒有一點氣味為此，更高效地處理油煙污染、出臺更嚴格的排放標準和監測方法已經刻不容緩此前，國內外許多學者對餐飲業油煙成分進行6期譚德生

10、等：餐飲業油煙的顆粒物分析了不同層次的研究，而對其進行全面、系統的研究基本沒有國外由于飲食習慣及烹飪的差異，油煙的產生量較少，相關的研究基本集中在油煙的化學成分及其對人體的危害上10，17；國內餐飲業油煙問題雖然嚴重，但其研究同樣是集中在油煙的化學成分上18 20，對油煙顆粒物的研究2，21極少，溫夢婷等22曾對餐飲業油煙顆粒物理化特性做過研究，而對油煙可吸入顆粒研究比較深入的是香港的Yeung等23和臺灣的林嘉明24本研究對油煙進行了全面的分析，側重找出油煙中可沉降顆粒及可吸入顆粒的粒徑分布規律，并找出兩者的特征值，以期為油煙的治理和在線油煙監測提供科學的依據1材料與方法餐飲業油煙中可沉降顆

11、粒主要產生階段是在下食材、翻炒和調味這3個過程，產生后大部分受到重力作用自由沉降下來，少部分被風機抽到煙道，故采樣地點選擇在廚房內部餐飲業油煙中可吸入顆粒產生階段是熱油、下食材、翻炒、調味和上菜過程，其中下食材，翻炒及上菜產生的量最多，油煙中可吸入顆粒由于重力小，基本被風機抽走，故采樣地點選擇在尾氣排放口1. 1可沉降顆粒使用血細胞計數板（XB-K-25型，求精醫用儀器廠）分別對湘菜、快餐、粵菜這3個菜系烹飪時產生的10m 以上的可沉降顆粒進行采樣血細胞計數板在采樣前先用四氯化碳清洗干凈，之后固定于自制不銹鋼托盤（480mm 230mm 35mm ）內，距托盤邊緣0cm 、15cm 、30cm

12、 處各放3個平行樣，蓋好蓋子，等待采樣采樣時，將不銹鋼托盤置于距離炒鍋邊緣15cm 處，則3組平行樣分別距離炒鍋邊緣15、30、45cm廚師開始炒菜時揭開不銹鋼托盤的蓋子，鑒于炒菜還有中間停頓過程，采樣時長定為廚師炒3個菜為止采樣完畢后蓋上蓋子，樣品帶回實驗室等待分析1. 2可吸入顆粒選擇在2010-04-14 2010-04-15對北京市海淀區內某大學食堂、燒烤、麻辣火鍋、快餐及西餐餐館烹飪時產生的油煙可吸入顆粒進行采樣，采樣儀器為電低壓沖擊式采樣器Electrical Low PressureImpactor （ELPI ），芬蘭Dekati 公司，流量為30L ·min 1采樣

13、時，除燒烤店的采樣是直接在烤爐邊上與廚師臉部齊高處采樣外，其他4家餐館的采樣位置均位于油煙凈化設備尾氣排放口，采樣管置于排煙口末端，緊挨采樣口邊緣，按照各個餐館及在線分析數據的實際情況，采樣時間為10 30min2樣品分析2. 1可沉降顆粒采樣后的血球計數板帶回實驗室，用金像顯微鏡（L3230，深圳市叁諾西努科技有限公司）放大5倍觀測血球計數板方網格內的可沉降顆粒，通過金像顯微鏡附屬的數字攝像機和實時影像測量軟件測量可沉降顆粒粒徑的大小及拍攝照片在顯微鏡下，通過方格網分區域人工統計可沉降顆粒個數方格網的面積為3mm 3mm =9mm 2，用方格網內的可沉降顆粒總個數除以方格網的面積得出每mm

14、2含有可沉降顆粒的個數血細胞計數板上可沉降顆?；炯性?00m以下，可沉降顆粒的直徑最大可以達到1mm ，400m 的可沉降顆粒的數量極少，且這部分油滴落在血細胞計數板上后可沉降顆粒呈不規則形狀分布，為此本實驗將不統計直徑400m 的可沉降顆粒2. 2可吸入顆粒餐飲業油煙中可吸入顆粒粒徑分布和濃度使用ELPI 測量ELPI 的工作原理25，26是將被測粒子帶電，然后測量進入低壓串級實采樣器的粒子所帶電荷，即可獲得不同粒徑的粒子濃度ELPI 按照各級的切割粒徑切割可吸入顆粒，可吸入顆粒在各級產生一定的電流并被靜電計通道實時記錄下來，通過電腦記錄結果ELPI 有12個配有電流識別器的級，再加上一

15、個上限切割直徑為10m 的級各個級對應的切割直徑如表1所示3結果與討論3. 1可沉降顆粒如表2所示，距離炒鍋邊緣越近，可沉降顆粒的濃度越高；在相同距離的采樣位置，湘菜的數量濃度最高，快餐次之，粵菜最少由于湘菜在烹飪時用表1ELPI 各級的切割粒徑范圍Table 1Incision distance range of ELPI0. 0300. 0630. 1090. 1730. 2670. 4070. 6551. 0211. 6552. 5204. 0856. 5609. 9909591環境科學33卷油量較大，且火勢猛，翻炒力度大，頻率高，可沉降顆粒的產生數量高于快餐和粵菜快餐講究速度，主食材在

16、烹飪前一般已經加工完善，烹飪時再加入配菜進行快速翻炒，最后加調料即可上碟，整體上快餐的一道菜的烹飪時間短于湘菜的一道菜的烹飪時間粵菜烹飪比湘菜復雜、講究，但由于其側重于生猛鮮活，清淡適口，烹飪時不會加入過多的油，且火勢適中，翻炒力度緩和，使得其油煙的產生量少于湘菜和快餐的油煙產生量表2血細胞計數板方格網內的可沉降顆粒的數量濃度/num·mm 2Table 2Number concentration of subsiding particulatein the CBC /num·mm 2菜系位置15cm 30cm 45cm 湘菜21. 0212. 487. 26快餐14. 2

17、47. 003. 44粵菜7. 114. 442. 55對3家餐館油煙中的可沉降顆粒形貌研究后發現，顆粒物呈現多種形貌，但在不同餐館之間其形貌基本沒有差別，如圖1所示，主要有常規圓形（A ）、油包食材渣（B ）、油水混合（C ）、水包油（D ）、較大油水混合顆粒沉降后水膜破裂后大油滴周邊出現的小油滴（E ）、油包水（F ）等，除此之外還有在烹飪過程中碎裂經高溫碳化后沉降下來的食材渣（G ）由此可見，油煙顆粒物中包含食物烹飪、加工過程中揮發的油脂、有機質及其加熱分解或者裂解的產物而文獻13對油煙的分析方法為紅外分光光度法，該方法排除了除油脂以外的油煙顆粒物，周亞美等21將食用油恒溫加熱，得出用可

18、吸入顆粒物自動采樣器測得的顆粒物濃度與用紫外可見分光光度計測得的油煙濃度相差近2個數量級，為此使用紅外分光光度法測油煙濃度忽視了油煙中其他顆粒物對環境的污染 圖1顯微鏡下油煙中可沉降顆粒的形態Fig1Form of subsiding particulate in Microradiography血細胞計數板方格網的面積為3mm 3mm =9mm 2，用方格網內的油滴總個數除以方格網的面積得出每mm 2含有油滴的個數如表3 5所示，距離炒鍋邊緣越近，可沉降顆粒的數量越多，數量峰值在10 100m 處可沉降顆粒由于重力作用，在近爐頭處數量較多，沉降后基本趨近于圓形，當顆粒粒徑或顆粒的初速度過大時

19、，沉降下來便會呈不規則形狀分布，當可沉降顆粒數量較大時，部分油滴會有油滴重疊現象發生粵菜由于烹飪方式較溫和，用油量較少，沉降在計數板上的可沉降顆粒粒徑基本集中在100m 以下，100m 的數量極少而湘菜及快餐因為烹飪時速度較快，火勢較猛，用油量較多，產生的可沉降顆粒數量多于粵菜由此可以說明油煙中可沉降顆粒的濃度和直徑大小與烹飪時的用油量和烹飪方式具有極大的關系3. 2可吸入顆粒表3采樣位置距炒鍋邊緣15cm 處油煙中可沉降顆粒的數量濃度/num·mm 2Table 3Number concentration of subsiding particulate whensampling

20、distance away the cauldron 15cm /num·mm 2菜系10 100m100 200m 200 300m 300 400m湘菜31250125快餐8428164粵菜64表4采樣位置距炒鍋邊緣30cm 處油煙中可沉降顆粒的數量濃度/num·mm 2Table 4Number concentration of subsiding particulate whensampling distance away the cauldron 30cm /num·mm 2菜系10 100m100 200m 200 300m 300 400m湘菜168

21、40116快餐401442粵菜406916期譚德生等：餐飲業油煙的顆粒物分析表5采樣位置距炒鍋邊緣45cm 處油煙中可沉降顆粒的數量濃度/num ·mm 2Table 5Number concentration of subsiding particulate whensampling distance away the cauldron 45cm /num·mm 2菜系10 100m100 200m 200 300m 300 400m湘菜922982快餐25420粵菜233. 2. 1可吸入顆粒數量濃度分析根據Whitby 模型25，環境大氣中的可吸入顆 粒根據其粒度分布

22、被描述成了3個模態分布，包括0. 005 0. 1m 的核模態，0. 1 0. 2m 的積聚模態及2m 的粗粒子模態核模態是由大氣中氣體的光化學反應和燃燒形成的；積聚模態粒子主要由燃燒（如人為排放）產生；粗粒子模態的形成方式繁多由圖2可以看出北京市環境背景的可吸入顆粒數量濃度譜呈雙峰型結構，2個峰值分別集中在0. 063 0. 109m 和0. 407 0. 655m 之間，正好落在核模態范圍，可見北京市大氣中的可吸入顆粒主要為核模態 圖2環境背景可吸入顆粒數量濃度分布Fig2Number concentration of inhalable particulate in background

23、 aerosols由圖3 7可見，餐飲業油煙可吸入顆粒數量濃度譜成單峰型結構，峰值集中在0. 063 0. 109m ，同樣為核模態比較圖3 7，油煙中可吸入顆粒物數量濃度最高的是快餐，高達5. 43 106num ·cm 3，而西餐廚房內油煙中可吸入顆粒數量濃度峰值為5. 21 104num·cm 3參照Yeung 等23在模擬廚房內烹制各種扒類食物的數據，兩者數量濃度最高值的粒徑分布范圍基本吻合食堂、火鍋、快餐三者使用煤氣爐明火烹飪食材，燒烤使用炭燒爐，油煙處理方式上四者均使用靜電式油煙凈化設備處理油煙由圖3 7可見，食堂、火鍋、快餐及燒烤的油煙中可吸入顆粒數量濃度跟西

24、餐一樣都集中在0. 063 0. 109m 之間，數量濃圖3西餐油煙中可吸入顆粒數量濃度分布Fig3Number concentration of inhalable particulate in Western-style foodcooking圖4某大學食堂油煙中可吸入顆粒數量濃度分布Fig4Number concentration of inhalable particulatein one universitycooking圖5麻辣火鍋油煙中可吸入顆粒數量濃度分布Fig5Number concentration of inhalable particulate in potcookin

25、g圖6快餐油煙中可吸入顆粒數量濃度分布Fig6Number concentration of inhalable particulatein fast food cooking1691環境科學33卷 圖7燒烤油煙中可吸入顆粒數量濃度分布Fig7Number concentration of inhalable particulate in barbecue度最高值分別為2. 0 106、1. 0 106、3. 5 106、5. 5 106num ·cm 3燒烤的濃度較高，一是因為食材表面涂抹的油脂及食材本身含有的油脂經明火直接燒烤后油煙可吸入顆粒濃度增加，二是因為燒烤出來的油煙未經過

26、油煙凈化器凈化便直接采樣對比前三者的烹飪方式可見，烹飪時火勢的大小直接影響油煙中可吸入顆粒的粒徑的濃度分布，當火越旺，食材被翻炒越迅猛時，0. 063 0. 109m 區域的油煙可吸入顆粒的數量濃度增加通過實測餐飲業廚房烹飪時產生的油煙可吸入顆粒，研究得出油煙中可吸入顆粒的數量濃度最高值均集中在為0. 063 0. 109m 之間對比類似的研究，林嘉明24的研究測得的油煙可吸入顆粒粒徑峰值為0. 12 0. 29m ；Yeung 等23的研究測得的油煙可吸入顆粒粒徑峰值集中在0. 100 0. 113m 之間林嘉明的研究只是對不同油品的油進行恒溫加熱后采樣，并未炒菜，缺少實際炒菜中油煙遇高溫燃

27、燒的過程；Yeung 等23的研究雖模擬廚房，但只是測量的煎扒類產生的油煙，火勢較??；而實際餐飲烹飪時，火勢較旺，燃燒較厲害由此可見，油煙經燃燒后，油煙中可吸入顆粒粒徑會減小，產生的可吸入顆粒主要為積聚模態，該模態下的可吸入顆粒正好落在PM 2. 5范圍內，為可吸入肺顆粒，對人體的健康具有一定的危害3. 2. 2可吸入油煙顆粒質量濃度分析質量濃度分布圖中所示的質量濃度由ELPI 直接換算出來北京市環境背景中可吸入顆粒的質量濃度主要集中在0. 655 1. 021m 和6. 560 9. 990m 處，分別是0. 601mg·m 3和0. 797mg ·m 3采樣的5家餐館所

28、得的質量濃度均出現兩個較高的值，而且均分布在0. 407 0. 655m 和6. 560 9. 990m 之間，5家餐館在這兩個區間的質量濃度如表6所示從中可以看出，西餐油煙中可吸入顆粒的質量濃度最小，燒烤油煙中可吸入顆粒的質量濃度最大從烹飪方式上可以判斷，西餐的火勢最小，烹飪方式基本為“煎”；大學食堂屬于大鍋菜，火勢雖大，但量也大，食材入鍋后不能進行猛火爆炒；麻辣火鍋只需對材料稍作煎炒后加入湯料即可燜煮；快餐火勢最大，一般都以猛火快速爆炒；燒烤直接用明火燒制食物，油煙成分中還含有較多的炭灰，增加了其可吸入油煙顆粒的質量濃度溫夢婷等22對北京餐飲源細顆粒的研究表明，餐飲源排放細顆粒PM 1.

29、0在PM 2. 5的質量濃度中約占50% 85%表6顯示5家餐館油煙中的可吸入顆粒的質量濃度均集中在6. 560 9. 990m 之間，0. 1m 與10m 的油煙顆粒的單體質量差6個數量級，油煙中可沉降顆粒的單體質量遠遠大于可吸入顆粒的單體質量，為此0. 407 0. 655m 區間的數量濃度雖然較大，但質量濃度小于6. 560 9. 990m 區間內可吸入顆粒的質量濃度表6餐館油煙中可吸入顆粒質量濃度/mg·m 3Table 6Mass concentration of inhalable particulate matter in Catering Industry Cooki

30、ng /mg·m 3餐館0. 407 0. 655m6. 560 9. 990m西餐1. 5227. 297大學食堂9. 68465. 902麻辣火鍋2. 46240. 606快餐14. 375581. 585燒烤30. 1891452. 7764結論（1）餐飲業油煙的產生量與菜式的烹飪傳統習慣有著直接的關聯，用油量越大，火勢越猛，翻炒越頻繁油煙的產生量越多（2）餐飲業油煙中可沉降顆粒產生的數量雖然多，但由于自身重力作用，其對環境的污染范圍局限于廚房內部及排煙口附近，不會對大氣形成持久性的大范圍污染（3）餐飲業油煙中可吸入顆?？梢蚤L期存在于環境中，數量濃度遠遠大于可沉降顆粒油滴，一般

31、餐館爐頭瞬間產生0. 1m 的可吸入顆粒的數量濃度就高達106 108num ·cm 3，隨著城市餐館數量的急劇增加，單從空氣懸浮物角度來看，可吸入顆粒對環境污染在一些地區可能甚于汽車尾氣對環境的污染，為此可考慮將油煙治理及監測的重點放在可吸入顆粒上26916期 譚德生等： 餐飲業油煙的顆粒物分析 1963 （ 4 ） 現行的飲食業油煙排放標準與油煙采樣器 相關部門可 并不適用于餐飲業油煙中可吸入顆粒， 考慮提高排放標準并改用適用的油煙采樣器和油煙 檢測設備 參考文獻： 1 李尉卿 大氣氣溶膠污染化學基礎 M 鄭州： 黃河水利出 2010 版社， 2 吳禹，周向東 不同來源可吸入顆粒

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