黃婉玉 包 亮 楊 俊 賈亞琪*

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，貴陽(yáng) 550081；2.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，貴陽(yáng) 550009)

油辣椒是我國(guó)傳統(tǒng)的辣椒調(diào)味品，也是貴州省的支柱產(chǎn)業(yè)之一。油辣椒是以干辣椒加入其他的調(diào)味料如花椒、肉類(lèi)、豆豉等香輔料，加入高溫的食用油中炒制而成。油辣椒制品除了含有多種人體必需氨基酸[1]、維生素[2]等豐富的營(yíng)養(yǎng)成分[3]外，油辣椒更因其獨(dú)特的風(fēng)味而深受廣大人民的喜愛(ài)。油辣椒制品企業(yè)在炒制過(guò)程中產(chǎn)生的油脂、有機(jī)質(zhì)及其熱裂解和熱氧化產(chǎn)生的混合物，主要是顆粒物和氣態(tài)污染物組成[4]。有研究表明，油煙是大氣中揮發(fā)性有機(jī)物和城市氣溶膠的重要來(lái)源[5-7]。油煙中的 VOCs 所表現(xiàn)出的有毒、刺激性、致癌作用和具有特殊的氣味能導(dǎo)致人體產(chǎn)生種種不適反應(yīng)，并對(duì)人體健康造成極大的危害[8]。

隨著油辣椒制品業(yè)的不斷發(fā)展，而油辣椒制品業(yè)的污染投訴也成為環(huán)保污染投訴熱點(diǎn)。油辣椒制品業(yè)的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，成為阻礙油辣椒制品業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要問(wèn)題之一。目前，國(guó)內(nèi)尚未對(duì)油辣椒企業(yè)油煙、顆粒物、非甲烷總烴這些常規(guī)污染物排污情況進(jìn)行研究。因此，筆者選取貴州省典型油辣椒企業(yè)為研究對(duì)象，通過(guò)分析油辣椒制品企業(yè)廢氣中污染物(油煙、顆粒物、非甲烷總烴)排放特征和各污染物之間的關(guān)系，掌握貴州省油辣椒制品業(yè)的大氣污染排放現(xiàn)狀和總體排放水平，以期為油辣椒制品業(yè)的污染物排放控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)對(duì)象

目前，貴州省油辣椒加工工藝主要是選取精品干辣椒經(jīng)過(guò)清洗機(jī)清洗干凈后，放入辣椒破碎機(jī)進(jìn)行破碎，然后將破碎后的辣椒加入適量配比好的植物油經(jīng)高溫進(jìn)行翻炒，在翻炒過(guò)程中加入其他的輔料如胡椒、食鹽、白糖、肉丁、腐乳等。在熬制油辣椒的時(shí)候，將植物油的溫度控制在270℃左右，拌料時(shí)的溫度控制在125℃左右，熬制時(shí)間控制在6 min左右[9]。油辣椒制品生產(chǎn)期間的廢氣主要為原料破碎過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、油辣椒炒制過(guò)程中產(chǎn)生的辛辣味油煙，廢氣通過(guò)油煙集氣罩進(jìn)入排氣筒后排放入環(huán)境空氣中，給環(huán)境空氣造成一定影響。

本研究在2020年5月至7月期間選取了不同規(guī)模且具有采樣條件的5家典型油辣椒企業(yè)，選取上午和下午的油辣椒炒制時(shí)段，在油辣椒企業(yè)凈化設(shè)備后的排煙管道的平直管段內(nèi)同時(shí)同點(diǎn)采集油煙、顆粒物和NMHC，采樣點(diǎn)的設(shè)置按照《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18483-2001)[10]的規(guī)定執(zhí)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和采樣測(cè)試的難易程度，不同油辣椒企業(yè)獲得的油煙、顆粒物和 NMHC有效樣本數(shù)不等。本研究選取的采樣對(duì)象包括了大、中、小規(guī)模的油辣椒企業(yè)，且均有凈化設(shè)備，基本代表了貴州省規(guī)模以上油辣椒企業(yè)類(lèi)型，具有較好的典型性和代表性。

1.2 儀器與試劑

1.2.1 儀器

JK-951型紅紅外分光測(cè)油儀：能在3 400 cm-1至2 400 cm-1之間吸光值進(jìn)行掃描操作，并配合4 cm帶蓋石英比色皿；油煙采集器與濾筒；25 mL比色管；帶蓋聚四氟乙烯圓套筒。氣相色譜儀：具氫火焰離子化檢測(cè)器、電子天平、自動(dòng)煙塵煙氣測(cè)試儀其采樣系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求參照GB/T 16157—1996；超聲清洗器；50 mL容量瓶。

1.2.2 試劑

四氯化碳：分析純四氯化碳，經(jīng)過(guò)蒸餾后使用，在2 600～3 300 cm-1掃描吸光度值不超過(guò)0.03；高溫回流油；標(biāo)準(zhǔn)氣體、氫氧化鉀(AR)、焦性沒(méi)食子酸(AR)、氯化銨(AR)、氰化亞銅(AR)、濃氨水(AR)、氯化鈉(AR)。

1.3 采樣方法

油煙、顆粒物采樣：按照GB 18483-2001標(biāo)準(zhǔn)對(duì)油辣椒制品企業(yè)加工過(guò)程中油煙排放情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，采樣時(shí)間應(yīng)在油煙排放正常作業(yè)期間，采樣次數(shù)為連續(xù)采樣5次，每次10 min。五次采樣分析結(jié)果之間，其中任何一個(gè)數(shù)據(jù)與最大值比較，若該數(shù)據(jù)小于最大值的四分之一，則該數(shù)據(jù)為無(wú)效值，不能參與平均值計(jì)算。數(shù)據(jù)經(jīng)取舍后，至少有三個(gè)數(shù)據(jù)參與平均值計(jì)算。若數(shù)據(jù)之間不符合上述條件，則需重新采樣。二者均用等速釆樣法抽取油煙排氣筒內(nèi)的氣體，分別將油煙和顆粒物吸附在相應(yīng)的檢測(cè)濾芯內(nèi)。將收集了油煙的釆集濾芯置于帶蓋的聚四氟乙烯套筒中，回實(shí)驗(yàn)室后用四氯化碳作溶劑進(jìn)行超聲清洗，移入比色管中定容，用紅外分光光度法測(cè)定油煙的含量。采集顆粒物的濾芯帶入實(shí)驗(yàn)室用重量法測(cè)量。

非甲烷總烴采樣：本研究采用氣袋法采集油辣椒企業(yè)排放廢氣中的非甲烷總烴，具體的采樣步驟參照 HJ732-2014進(jìn)行。采樣時(shí)間應(yīng)在排放正常作業(yè)期間，采樣次數(shù)不少于3次，每次10 min。氣態(tài)污染物以連續(xù)1小時(shí)的采樣獲取平均值，或者1小時(shí)內(nèi)，以等時(shí)間間隔采集4個(gè)樣品，計(jì)算平均值。采樣完成后，將采樣袋密封遮光保存送至實(shí)驗(yàn)室分析。

1.4 分析方法

參照HJ 1077-2019《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測(cè)定 紅外分光光度法》，采用紅外分光光度法對(duì)油辣椒制品業(yè)排氣筒中的油煙進(jìn)行測(cè)定，油煙含量由波長(zhǎng)分別為2 930 cm-1、2 960 cm-1、3 030 cm-1譜帶處的吸光度進(jìn)行計(jì)算。方法的檢出限為 0.02 mg/m3，平均回收率為87.5%，RSD為1.0%～9.1%。

參照HJ 38-2017《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測(cè)定 氣相色譜法》測(cè)定油辣椒制品業(yè)排氣筒中的非甲烷總烴，方法的檢出限為0.07 mg/m3，平均回收率為115%，RSD為1.26%～8.6%。

參照GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物和氣態(tài)污染物采樣方法》，采用重量法檢測(cè)油辣椒制品業(yè)油煙排氣筒中的顆粒物，平均回收率為112%，RSD為1.26%～8.6%。

1.5 結(jié)果換算

參照GB 18483-2001[10]，餐飲業(yè)大氣污染物排放濃度應(yīng)將實(shí)測(cè)排放濃度折算為基準(zhǔn)風(fēng)量時(shí)的排放濃度：

(1)

式中：C基—折算為單個(gè)灶頭基準(zhǔn)風(fēng)量時(shí)的排放濃度，mg/m3；

Q測(cè)—實(shí)測(cè)排風(fēng)量，m3/h；

C測(cè)—實(shí)測(cè)排放濃度，mg/m3；

q基—單個(gè)灶頭基準(zhǔn)排風(fēng)量，大、中、小型均為2000m3/h；

n—折算的工作灶頭數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 典型油辣椒制品業(yè)污染物排放特征

根據(jù)實(shí)測(cè)排風(fēng)量和實(shí)際工作中使用的灶頭數(shù)，各企業(yè)排放的油煙、非甲烷總烴和顆粒物實(shí)測(cè)濃度及換算后的基準(zhǔn)濃度詳見(jiàn)表1，從中可以看出，測(cè)試企業(yè)的油煙、非甲烷總烴和顆粒物的平均濃度為0.634±0.696、4.73±4.88、28.9±29.9 mg/m3。根據(jù)GB18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的油煙最高允許排放濃度2 mg/m3，測(cè)試企業(yè)油煙排放濃度均未超標(biāo)。根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/1488-2018)[11]，油煙和非甲烷總烴平均排放濃度均低于規(guī)定的1.0、10.0 mg/m3的排放限值，顆粒物平均排放濃度高于規(guī)定的5.0 mg/m3的排放限值。經(jīng)計(jì)算可得，測(cè)試企業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物排放濃度超標(biāo)率分別為26.7%、8.0%、92.0%。各企業(yè)除2#外污染物排放濃度均表現(xiàn)為顆粒物>非甲烷總烴>油煙，說(shuō)明顆粒物是油辣椒炒制過(guò)程中主要排放的污染物。

表1 典型油辣椒制品業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物排放濃度統(tǒng)計(jì) 單位：mg/m3

2.2 典型油辣椒制品業(yè)污染物達(dá)標(biāo)分析

根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 11/1488-2018)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，得出典型油辣椒企業(yè)各污染物排放濃度超標(biāo)率如圖1所示：5家測(cè)試企業(yè)中，4#、5#企業(yè)油煙超標(biāo)率分別為86.7%、46.7%；2#、5#企業(yè)非甲烷總烴超標(biāo)率為26.7%、13.3%；5家企業(yè)顆粒物排放濃度超標(biāo)率分別為100%、66.7%、100%、100%、93.3%?？梢钥闯?，4#、5#企業(yè)為中小型企業(yè)，油煙采用小型油煙凈化器設(shè)備，使得油煙超標(biāo)率高；5家油辣椒企業(yè)顆粒物超標(biāo)嚴(yán)重，1#、3#、4#和5#企業(yè)用樣煤作為燃料，且燃煤煙氣排放與油煙排氣筒為同一排放口，煤中雜質(zhì)含量高、燃燒不完全等因素導(dǎo)致廢氣中包含大量的顆粒物；由于2#企業(yè)使用電作為能源加熱，顆粒物貢獻(xiàn)值僅為油辣椒炒制過(guò)程排放的廢氣顆粒，顆粒物超標(biāo)率低于其他4家企業(yè)；非甲烷總烴、顆粒物與油煙在油辣椒炒制過(guò)程中沒(méi)有一致的規(guī)律，這可能與企業(yè)規(guī)模、食材、油辣椒炒制工藝、油煙凈化器類(lèi)型變化多樣有關(guān)。

圖1 典型油辣椒企業(yè)各污染物超標(biāo)率

2.3 典型油辣椒制品業(yè)油煙、顆粒物和非甲烷總烴相關(guān)性

為研究油辣椒制品業(yè)污染物排放濃度之間的相關(guān)性，筆者對(duì)測(cè)試結(jié)果顆粒物和油煙、顆粒物和非甲烷總烴之間的Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，如表2所示：不同油辣椒制品業(yè)的顆粒物和油煙的Pearson相關(guān)系數(shù)有所差異， 4#企業(yè)顆粒物和油煙在0.01水平上呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，5#企業(yè)顆粒物和油煙相關(guān)性稍弱，為中等強(qiáng)度相關(guān)，1#、2#、3#企業(yè)顆粒物和油煙均為弱相關(guān)，這表明油辣椒炒制過(guò)程中經(jīng)高溫翻炒后油煙和顆粒物同時(shí)產(chǎn)生，但由于各企業(yè)油辣椒炒制工藝不同及采用的加熱方式不同，導(dǎo)致顆粒物和油煙相關(guān)性不明顯。表2可以看出，顆粒物和非甲烷總烴沒(méi)有相關(guān)性，說(shuō)明非甲烷總烴是獨(dú)立于顆粒物的氣態(tài)污染物，這與文獻(xiàn)[12]的結(jié)果是一致的，符合餐飲業(yè)的排放規(guī)律。

表2 各測(cè)試企業(yè)排放顆粒物和油煙、顆粒物和非甲烷總烴相關(guān)性

3 結(jié)論

(1)貴州省典型油辣椒制品業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物的平均基準(zhǔn)濃度為0.634±0.696、4.73±4.88、28.9±29.9 mg/m3，油煙排放濃度均未超過(guò)GB18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的油煙最高允許排放濃度；根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，測(cè)試企業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物排放濃度超標(biāo)率分別為26.7%、8.0%、92.0%，表明顆粒物是油辣椒炒制過(guò)程中排放的主要污染物。

(2)參照北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中排放限值，5家測(cè)試企業(yè)顆粒物均嚴(yán)重超標(biāo)，需要對(duì)企業(yè)加強(qiáng)管理。油辣椒制品作為我國(guó)傳統(tǒng)的辣椒調(diào)味品，是我省的支柱產(chǎn)業(yè)之一，當(dāng)前關(guān)于油辣椒制品業(yè)廢氣排放現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)均不適用，制定貴州省油辣椒制品業(yè)大氣污染控制標(biāo)準(zhǔn)已迫在眉睫，勢(shì)在必行。

(3)油辣椒制品業(yè)顆粒物、油煙、非甲烷總烴相關(guān)性分析表明，各企業(yè)顆粒物和油煙有一定的相關(guān)性，可以同時(shí)凈化處理；顆粒物和非甲烷總烴沒(méi)有相關(guān)性，非甲烷總烴需要單獨(dú)凈化處理。