餐饮业挥发性有机物的排放特征及其潜在影响

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餐饮油烟是大气中挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)的重要来源,它对空气质量,气候环境和人类健康均产生不利影响。全球范围内,东亚和东南亚的大城市餐饮业VOCs排放问题尤为突出。  本研究抽取57次上海市餐饮企业厨房排污烟囱的VOCs排放样本,包括7种常见餐饮类型(本帮菜、川湘菜、港粤菜、绍兴菜、西式快餐、油炸食品、烧烤),食堂和家庭厨房,并采用气相色谱-质谱联用(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)等技术进行样品分析,进而确定上海市餐饮业VOCs排放因子清单。在此基础上,进一步讨论了餐饮排放VOCs对臭氧生成潜势(Ozone Formation Potential,简称OFP)的贡献。此外,根据上海市餐饮企业的地理分布,估算了上海市各区餐饮排放VOCs;根据环境库兹涅茨曲线,估算了全国各省餐饮VOCs排放量。醛酮化合物是光化学烟雾的主要组成部分及重要前体物,因此,本研究通过台架模拟排放测试进行了烹饪方式、食物材料、油品类型和净化设施对烹饪过程排放醛酮化合物浓度和类型影响的实验,并采用2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenylhydrazine,简称2,4-DNPH)的硅胶柱和高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,简称HPLC)进行样品的采集和分析。  结果表明各类餐饮企业VOCs质量浓度平均值为4.06mg/m3,其中烧烤的VOCs平均浓度最高,达到52mg/m3。在所有餐饮企业VOCs排放中排放最高的两类物质是烷烃和含氧VOCs(O-VOCs),分别占51.26±23.87%和24.33±11.69%。OFP贡献最大的挥发性有机化合物来自烯烃,约占到51.9%左右。烧烤排放的油烟含有大量乙醛,己醛和丙烯醛,具有较大健康危害。本研究讨论了3种餐厅VOCs排放因子(Emission Factor,简称EF),包括人均排放因子(EFperson),单位灶头排放因子(EFkitchen stove)和单位时间排放因子(EFhour)。餐饮业挥发性有机化合物排放清单的统计和计算方法将根据两大类,菜系类型(Stype)和餐厅规模(Sscale),进一步定义和讨论,并且得到上海市Stype和Sscale的范围分别为4124.33-7818.04t/year和1355.11-2402.21t/year。进而估算得到全国餐饮业总排放VOCs总排放量为66244.59t/year,并通过全国餐饮业VOCs排放分布图,发现排放最高的省为山东和广东,分别为5680.53t/year和6122.43t/year。大规模和中等规模的餐馆由于数量多、VOCs排放量高且污染物复杂,应该受到相关管理部门的重视。  对于醛酮化合物(C1-C8),排放因子为0.669-1.596μg/kg。其排放量就烹饪方式而言,烧烤(1.596μg/kg)>油炸(1.530μg/kg)>铁板烧(1.229μg/kg)>炒(0.699μg/kg),且C1-C3醛酮化合物占总醛酮的85%,多为小分子醛酮;就食品原料而言,肉类菜肴>非肉类菜肴;就食用油种类而言,葵花籽油排放最高;就净化设施而言,高压静电除尘的方法并未显示出较高的醛酮化合物去除效率。甲醛不仅是醛酮化合物中的主要物质,占47.0-60.0%,而且其对OFP贡献也是最大,可达到56.1-79.9%。此外,健康风险评估表明油炸相对于其他烹饪方式来说,它的癌症风险CR值最大,达到2.66×10-7。
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