黃博珠 張 琤 鄭麗敏

（廣東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 廣東廣州 510308）

引言

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，推動著餐飲業(yè)迅猛發(fā)展。然而，油煙排放異味擾民的問題也日漸突出，成為居民投訴的熱點(diǎn)之一。目前，國內(nèi)對氣味的監(jiān)管主要用“惡臭”來評價(jià)，通過臭氣濃度來表征。現(xiàn)行《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 18483-2001）[1]中僅對油煙濃度指標(biāo)設(shè)置限值，而近年來隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對環(huán)境和健康的愈發(fā)重視，部分地區(qū)如山東、上海、深圳、北京、重慶、河南等根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況發(fā)布了新的餐飲業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)，增加了臭氣排放限值或NMHC 排放限值，從而更準(zhǔn)確地監(jiān)管餐飲油煙的排放。[2]

在食物烹飪加工過程中，產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）也成為人們重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。VOCs 是二次有機(jī)氣溶膠和臭氧的前體物，長時(shí)間暴露于一定濃度的VOCs 氛圍會使人頭疼、目眩、惡心甚至有損呼吸道系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)，其中的芳香烴類等物質(zhì)大多具有刺激性氣味。[3]

電子鼻是一種新型的仿生檢測系統(tǒng)，可用于自動檢測、分析、辨別單一或復(fù)雜氣味，其在食品加工、環(huán)境監(jiān)測、公共安全和醫(yī)院診斷等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。[4]有些在線惡臭電子鼻通過全自動的監(jiān)測系統(tǒng)，采用多種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可對臭氣濃度24h 不間斷監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對城市及大范圍的惡臭監(jiān)控。[5]

目前國內(nèi)對于油煙異味的研究較少，廣東省尚未出臺相關(guān)的餐飲行業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)。本文通過采集某餐飲油煙排放口的樣品，進(jìn)行多指標(biāo)（包括油煙、臭氣濃度、VOCs、醛酮類）分析，同時(shí)使用電子鼻設(shè)備在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，得到餐飲排放過程中異味的變化特征，以期揭示餐飲行業(yè)中油煙異味的排放特征，建立餐飲業(yè)油煙異味庫。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選擇廣州市越秀區(qū)北京路某商場頂樓一餐飲油煙排放口1 米處為監(jiān)測點(diǎn)，在晚用餐高峰期選擇1h，采集樣品以定量分析油煙濃度、臭氣濃度、VOCs 及醛酮類組分及濃度，并同時(shí)使用電子鼻設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場環(huán)境測定。選擇油煙排放口上風(fēng)向10 米位置作為背景點(diǎn)。

1.2 分析方法

《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測定 紅外分光光度法》（HJ 1077-2019）[6]

《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法》（GB/T 14675-1993）[7]

《環(huán)境空氣 醛、酮類化合物的測定 溶液吸收-高效液相色譜法》（HJ 1154-2020）[8]

環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測定GC-MS 法操作規(guī)程

1.3 電子鼻設(shè)備

廣州正虹環(huán)境科技有限公司（ZH-Y5110D-i）

北京科爾康安全設(shè)備制造有限公司便攜式惡臭監(jiān)測儀AMG-PRO

2 結(jié)果分析與討論

2.1 油煙、臭氣濃度檢測結(jié)果

油煙排放濃度如圖1 所示，臭氣濃度結(jié)果如圖2所示。本次監(jiān)測的油煙排放濃度為0.2～0.3 mg/m3，排放濃度均值為0.3 mg/m3。臭氣濃度檢測結(jié)果為18～19，最大值為19。油煙和臭氣濃度指標(biāo)均是短時(shí)間內(nèi)或瞬時(shí)采樣檢測的結(jié)果，若采樣時(shí)環(huán)境濃度較低，則不能完整客觀地指示現(xiàn)場的情況。此次臭氣濃度結(jié)果為18，未超過《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）[9]中臭氣濃度限值20 的要求，但采樣人員在現(xiàn)場明顯聞到油煙氣味，說明使用三點(diǎn)比較式臭袋法進(jìn)行檢測不能真實(shí)反映瞬時(shí)現(xiàn)場異味狀況，具有一定的局限性，樣品采集方式、樣品運(yùn)輸、分析過程都會影響最終的結(jié)果，且不同嗅辨人員的氣味閾值有所差異，得出的結(jié)果對比性不強(qiáng)。另外三點(diǎn)比較式臭袋法亦難以表征監(jiān)測時(shí)段內(nèi)的變化趨勢，存在監(jiān)測時(shí)間內(nèi)未能采集全代表時(shí)段的臭氣樣品，且由于油煙中成分復(fù)雜，可能存在油煙濃度高時(shí)而異味不強(qiáng)的情況，導(dǎo)致油煙濃度的高低不一定能準(zhǔn)確反應(yīng)環(huán)境中異味強(qiáng)度的變化。不少油煙異味投訴案例存在這種情況。居民反映油煙擾民，但是執(zhí)法部門到現(xiàn)場監(jiān)測后，卻發(fā)現(xiàn)餐館油煙濃度排放并未超標(biāo)。

圖1 監(jiān)測點(diǎn)油煙排放濃度結(jié)果

圖2 監(jiān)測點(diǎn)臭氣濃度結(jié)果

2.2 揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、醛酮類檢測結(jié)果

監(jiān)測點(diǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的結(jié)果如圖3 所示。本次監(jiān)測共檢出81 種VOCs 組分，其中乙炔濃度最高，為152.76 μg/m3，其次為烷烴類物質(zhì)濃度為120.86 μg/m3，醛類濃度為120.86 μg/m3，鹵代烴類濃度為23.65 μg/m3，酮類濃度為20.45 μg/m3，烯烴類濃度為18.18 μg/m3，芳香烴類濃度為13.67 μg/m3，酯類濃度為3.66 μg/m3，醚類濃度為1.47 μg/m3，醇類濃度為1.12 μg/m3，其他化合物濃度0.84 μg/m3。監(jiān)測點(diǎn)的醛酮類結(jié)果如圖4 所示。本次監(jiān)測共檢出7 種醛酮類物質(zhì)，其中乙醛濃度最高，為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，異戊醛0.016 mg/m3，丙酮0.007 mg/m3。雖然乙炔和烷烴類的濃度較高，但是乙炔與烷烴類多為無味物質(zhì)，而芳香烴類及醛酮類等物質(zhì)雖然具有刺激性氣味，但濃度較低。

圖3 監(jiān)測點(diǎn)VOCs組分質(zhì)量濃度結(jié)果

圖4 監(jiān)測點(diǎn)醛酮類結(jié)果

由于餐飲油煙中成分復(fù)雜，且不同的菜系、不同的烹飪方式，產(chǎn)生的油煙成分也存在差異。李潔[3]等研究發(fā)現(xiàn)，徽菜餐館油煙的VOCs 中芳香烴類物質(zhì)的濃度較高，川菜、蘇菜和湘菜餐館油煙的VOCs 中則烷烴類物質(zhì)的濃度較高，本次監(jiān)測點(diǎn)為川菜餐館的油煙排放口附近，檢測結(jié)果中烷烴類物質(zhì)的濃度也較高。針對不同菜系和烹飪方式下，可進(jìn)一步研究在相應(yīng)情況下，篩選可產(chǎn)生異味的特征物質(zhì)，從而形成油煙異味數(shù)據(jù)庫，為餐飲油煙監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

2.3 電子鼻檢測結(jié)果

本次監(jiān)測過程中，同時(shí)使用了兩個(gè)廠家的電子鼻設(shè)備在現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，其中，廣州正虹環(huán)境科技有限公司的ZH-Y5110D-i 主要檢測油煙濃度和臭氣異味響應(yīng)值，檢測結(jié)果如圖5、圖6 所示；北京科爾康的便攜式惡臭監(jiān)測儀AMG PRO 主要檢測綜合OU 值及部分具有較明顯異味的物質(zhì)（包括氨氣、硫化氫、甲硫醚、苯乙烯等），檢測結(jié)果如圖7-圖9 所示，其中18:46之后為背景點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果。

圖9 AMG PRO監(jiān)測甲硫醚、苯乙烯的變化趨勢

由圖顯示可知，兩種電子鼻在進(jìn)行檢測時(shí)，在部分時(shí)間段具有相似的變化趨勢，如在18:10 至18:17 期間和18:24 至18:31 期間，ZH-Y5110D-i 的油煙濃度、臭氣異味響應(yīng)值，AMG PRO 的綜合OU 值、氨氣、甲硫醚、苯乙烯都出現(xiàn)高峰；18:31 至18:46 期間，ZHY5110D-i 的油煙濃度、臭氣異味響應(yīng)值和AMG PRO的氨氣均出現(xiàn)高峰。

另外，由圖5 可知，ZH-Y5110D-i 現(xiàn)場監(jiān)測的油煙濃度的變化范圍較大，最高可達(dá)1.1 mg/m3，并出現(xiàn)多個(gè)明顯的峰值，與手工監(jiān)測的油煙濃度（見圖1）比較，5 次手工監(jiān)測結(jié)果在0.2 mg/m3-0.3 mg/m3之間，變化較小。由圖6、圖7 可知，電子鼻監(jiān)測的臭氣結(jié)果變化范圍也較大，并出現(xiàn)多個(gè)明顯的峰值，而手工監(jiān)測的臭氣濃度（見圖2）則變化不大。

圖5 ZH-Y5110D-i監(jiān)測油煙濃度的變化趨勢

圖6 ZH-Y5110D-i臭氣異味響應(yīng)值的變化趨勢

圖7 AMG PRO監(jiān)測綜合OU值的變化趨勢

電子鼻的連續(xù)監(jiān)測，可直觀顯示油煙異味的變化趨勢，在掌握監(jiān)測點(diǎn)異味的動態(tài)變化上效果優(yōu)于瞬時(shí)手工監(jiān)測。便攜式電子鼻設(shè)備體積相對較小，使用方便，樣品無需送回實(shí)驗(yàn)室檢測，可直接測定顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果，但是目前仍沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。另外不同廠家在設(shè)計(jì)電子鼻功能時(shí)，檢測的原理和指標(biāo)也有所差異，各有側(cè)重，這也成為建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)難點(diǎn)。

圖8 AMG PRO監(jiān)測氨氣、硫化氫的變化趨勢

2.4 三點(diǎn)比較式臭袋法與電子鼻監(jiān)測

目前國內(nèi)外已建立兩種標(biāo)準(zhǔn)的嗅覺測量方法，一種是靜態(tài)嗅覺測量法，如三點(diǎn)比較式臭袋法，這種方法被日本擾民惡臭控制法所采用，并被中國、韓國等國家引用；另一種是動態(tài)嗅覺測量法，這種方法在歐洲已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并廣泛應(yīng)用于歐洲各國、美國、澳大利亞、新西蘭等國家。

三點(diǎn)比較式臭袋法是將三只無臭袋中的二只充入無臭空氣、另一只則按一定稀釋比例充入無臭空氣和被測臭氣樣品供嗅辨員嗅辨，最后根據(jù)嗅辨員的個(gè)人閾值和嗅辨小組成員的平均閾值，求得臭氣濃度。日本體系嗅覺測定法就三點(diǎn)嗅袋法從嗅辨員篩選、樣品處理、嗅辨程序、數(shù)據(jù)報(bào)告均建立了詳細(xì)規(guī)則。[10]

目前國內(nèi)檢測環(huán)境中異味的方法主要使用國家標(biāo)準(zhǔn)《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法》（GB/T 14675-93），該標(biāo)準(zhǔn)自1993 年9 月18 日批準(zhǔn)，1994 年3 月15 日開始實(shí)施，它的實(shí)施填補(bǔ)了我國惡臭監(jiān)測分析的空白，對發(fā)展我國惡臭監(jiān)測工作起到了積極的意義。但由于該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施年限比較長，隨著監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，三點(diǎn)比較式臭袋法也存在著許多不足，現(xiàn)在的監(jiān)測技術(shù)越來越趨向于自動化，連續(xù)化，快速化，因而電子鼻技術(shù)也隨之得到越來越多的關(guān)注。

電子鼻是一種模仿生物嗅覺的新型仿生檢測系統(tǒng)，可分析和辨別單一或復(fù)雜氣味。電子鼻系統(tǒng)由傳感器、氣體收集系統(tǒng)、信號采集與處理電路三個(gè)硬件部分和數(shù)據(jù)處理算法軟件部分組成。相較于傳統(tǒng)的三點(diǎn)比較式臭袋法的監(jiān)測手段和方式，電子鼻監(jiān)測技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，使用壽命長，成品設(shè)備價(jià)格低廉等優(yōu)勢。

經(jīng)過此次比對監(jiān)測分析可見，由于三點(diǎn)比較式臭袋法監(jiān)測環(huán)節(jié)較多，現(xiàn)場監(jiān)測使用氣袋或氣瓶收集廢氣樣品，所采集到的油煙氣不少為肉眼未見的氣溶膠，很可能粘附于袋子或瓶子內(nèi)壁，同時(shí)考慮運(yùn)輸、保存和實(shí)驗(yàn)室檢測環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和嗅辨員閾值，影響和干擾因素較多，與電子鼻現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果比較而言，電子鼻在異味監(jiān)測方面明顯比三點(diǎn)嗅味法更有優(yōu)勢。

結(jié)語

通過此次研究，初步篩查了可組成餐飲油煙中異味的物質(zhì)，后續(xù)可通過嗅辨法和氣相色譜-質(zhì)譜法相結(jié)合，電子鼻輔助的方式，進(jìn)一步篩查組成餐飲油煙異味的特征物質(zhì)，形成餐飲油煙異味庫，從而更好地監(jiān)管餐飲業(yè)油煙的排放。