貴州省典型油辣椒企業(yè)廢氣排放現(xiàn)狀研究

黃婉玉 包 亮 楊 俊 賈亞琪*

(1.貴州省環(huán)境科學研究設(shè)計院，貴陽 550081；2.貴州中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，貴陽 550009)

油辣椒是我國傳統(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、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]等豐富的營養(yǎng)成分[3]外，油辣椒更因其獨特的風味而深受廣大人民的喜愛。油辣椒制品企業(yè)在炒制過程中產(chǎn)生的油脂、有機質(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)性有機物和城市氣溶膠的重要來源[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致人體產(chǎn)生種種不適反應，并對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。油辣椒制品業(yè)的環(huán)境污染問題日益突出，成為阻礙油辣椒制品業(yè)進一步發(fā)展的主要問題之一。目前，國內(nèi)尚未對油辣椒企業(yè)油煙、顆粒物、非甲烷總烴這些常規(guī)污染物排污情況進行研究。因此，筆者選取貴州省典型油辣椒企業(yè)為研究對象，通過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依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測對象

目前，貴州省油辣椒加工工藝主要是選取精品干辣椒經(jīng)過清洗機清洗干凈后，放入辣椒破碎機進行破碎，然后將破碎后的辣椒加入適量配比好的植物油經(jīng)高溫進行翻炒，在翻炒過程中加入其他的輔料如胡椒、食鹽、白糖、肉丁、腐乳等。在熬制油辣椒的時候，將植物油的溫度控制在270℃左右，拌料時的溫度控制在125℃左右，熬制時間控制在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程中產(chǎn)生的粉塵、油辣椒炒制過程中產(chǎn)生的辛辣味油煙，廢氣通過油煙集氣罩進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)同時同點采集油煙、顆粒物和NMHC，采樣點的設(shè)置按照《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB 18483-2001)[10]的規(guī)定執(zhí)行。根據(jù)現(xiàn)場情況和采樣測試的難易程度，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型紅紅外分光測油儀：能在3 400 cm-1至2 400 cm-1之間吸光值進行掃描操作，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器、電子天平、自動煙塵煙氣測試儀其采樣系統(tǒng)技術(shù)指標要求參照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)過蒸餾后使用，在2 600～3 300 cm-1掃描吸光度值不超過0.03；高溫回流油；標準氣體、氫氧化鉀(AR)、焦性沒食子酸(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標準對油辣椒制品企業(yè)加工過程中油煙排放情況進行監(jiān)測時，采樣時間應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)為無效值，不能參與平均值計算。數(shù)據(jù)經(jīng)取舍后，至少有三個數(shù)據(jù)參與平均值計算。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的檢測濾芯內(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，回實驗室后用四氯化碳作溶劑進行超聲清洗，移入比色管中定容，用紅外分光光度法測定油煙的含量。采集顆粒物的濾芯帶入實驗室用重量法測量。

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進行。采樣時間應在排放正常作業(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小時的采樣獲取平均值，或者1小時內(nèi)，以等時間間隔采集4個樣品，計算平均值。采樣完成后，將采樣袋密封遮光保存送至實驗室分析。

1.4 分析方法

參照HJ 1077-2019《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測定 紅外分光光度法》，采用紅外分光光度法對油辣椒制品業(yè)排氣筒中的油煙進行測定，油煙含量由波長分別為2 930 cm-1、2 960 cm-1、3 030 cm-1譜帶處的吸光度進行計算。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定 氣相色譜法》測定油辣椒制品業(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將實測排放濃度折算為基準風量時的排放濃度：

(1)

式中：C基—折算為單個灶頭基準風量時的排放濃度，mg/m3；

Q測—實測排風量，m3/h；

C測—實測排放濃度，mg/m3；

q基—單個灶頭基準排風量，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)實測排風量和實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測濃度及換算后的基準濃度詳見表1，從中可以看出，測試企業(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)油煙排放標準》規(guī)定的油煙最高允許排放濃度2 mg/m3，測試企業(yè)油煙排放濃度均未超標。根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標準》(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)計算可得，測試企業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物排放濃度超標率分別為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，說明顆粒物是油辣椒炒制過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 單位：mg/m3

2.2 典型油辣椒制品業(yè)污染物達標分析

根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標準》(DB 11/1488-2018)規(guī)定的標準值，得出典型油辣椒企業(yè)各污染物排放濃度超標率如圖1所示：5家測試企業(yè)中，4#、5#企業(yè)油煙超標率分別為86.7%、46.7%；2#、5#企業(yè)非甲烷總烴超標率為26.7%、13.3%；5家企業(yè)顆粒物排放濃度超標率分別為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，使得油煙超標率高；5家油辣椒企業(yè)顆粒物超標嚴重，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，顆粒物貢獻值僅為油辣椒炒制過程排放的廢氣顆粒，顆粒物超標率低于其他4家企業(yè)；非甲烷總烴、顆粒物與油煙在油辣椒炒制過程中沒有一致的規(guī)律，這可能與企業(yè)規(guī)模、食材、油辣椒炒制工藝、油煙凈化器類型變化多樣有關(guān)。

圖1 典型油辣椒企業(yè)各污染物超標率

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，筆者對測試結(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)進行計算，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程中經(jīng)高溫翻炒后油煙和顆粒物同時產(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有相關(guān)性，說明非甲烷總烴是獨立于顆粒物的氣態(tài)污染物，這與文獻[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GB18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標準》規(guī)定的油煙最高允許排放濃度；根據(jù)北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標準》，測試企業(yè)油煙、非甲烷總烴和顆粒物排放濃度超標率分別為26.7%、8.0%、92.0%，表明顆粒物是油辣椒炒制過程中排放的主要污染物。

(2)參照北京市《餐飲業(yè)大氣污染物排放標準》中排放限值，5家測試企業(yè)顆粒物均嚴重超標，需要對企業(yè)加強管理。油辣椒制品作為我國傳統(tǒng)的辣椒調(diào)味品，是我省的支柱產(chǎn)業(yè)之一，當前關(guān)于油辣椒制品業(yè)廢氣排放現(xiàn)行標準均不適用，制定貴州省油辣椒制品業(yè)大氣污染控制標準已迫在眉睫，勢在必行。

(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，可以同時凈化處理；顆粒物和非甲烷總烴沒有相關(guān)性，非甲烷總烴需要單獨凈化處理。