0.前言
隨著我國餐飲行業的快速發展，餐飲油煙污染已成為城市大氣污染的重要來源之一。餐飲場所主要分布在人口稠密的商業區和居民區，在烹飪過程中產生的油煙污染物具有數多、覆蓋面廣、污染源分散、污染不易擴散等特點，對城市大氣污染的貢獻僅次于機動車污染源和工業源。此外，居民針對烹飪油煙刺激性氣味的投訴越來越多。據相關調查，對餐飲油煙污染的投訴占所有環境投訴的30%-40%，引起了有關部門的關注。
中國的烹飪風格以油炸、燒烤、蒸煮和爆炒為主，與西方單一的烹飪方式相比，更容易產生大量的油煙。目前我國使用的油煙機，只能通過機械作用去除大顆粒的油滴，而顆粒物和VOCs則通過管道轉移到室外，并未進行**處理。餐飲油煙的成分復雜并包含較多有毒物質，這些混合物若通過無組織排放，在大氣環境中逐漸積累，短期內會對當地空氣質量和人類健康有顯著影響。因此，亟需發展綠色的凈化技術對餐飲油煙污染進行控制。本文針對餐飲油煙污染處理難題，結合餐飲油煙VOCs的組成特征，總結油煙VOCs凈化技術研究進展及其難點和熱點問題，為進一步研究油煙VOCs凈化提供參考和思路。
? 油煙VOCs的形成、組成特征及危害
1.1 油煙VOCs的形成
烹飪油煙是指食物在高溫烹制過程中與食用油反應，生成各種脂質熱氧化和分解的混合
物，主要包括固態顆粒物和氣態污染物。油煙的形成主要有三個階段：當加熱溫度為50℃–100℃時，油脂中所含低沸點物質和水分發生汽化，小分子物質散發；溫度為
100℃–260℃時，食用油所含沸點較高的物質發生汽化并分解，形成小油滴（>10 μm）；加熱到
260℃以上，高沸點物質急劇汽化，形成大量細顆粒物（0.1–10
μm）。當各階段產生的混合氣體在上升過程中與空氣發生碰撞，溫度迅速下降，形成含冷凝物的氣溶膠，各種混合物散逸至大氣中。
1.2 油煙VOCs組成特征
餐飲油煙VOCs的化學成分較為復雜，其化學特性因烹飪風格、烹飪原料、加熱溫度等不同而有很大差異。何萬清等[10]以菜籽油為例，對在不同溫度下加熱產生的油煙VOCs組分進行分析，實驗結果如圖
1
所示。當加熱溫度從130℃上升到260℃時，葵花籽油排放的VOCs的種類和濃度水平都呈上升趨勢。其中，烷烴和醛酮類化合物隨著溫度的升高而升高，且濃度變化范圍較大。
圖 1 葵花籽油在不同溫度下的 VOCs 排放濃度
zhang 等測定同一溫度（270℃）下，五種食用油油煙 VOCs 排放種類及濃度。實驗得到，五種食用油 VOCs
的排放濃度依次為：菜籽油（81.0 mg/m3）>大豆油（75.5 mg/m3）>花生（70.9
mg/m3）>玉米油（60.3 mg/m3）>豬油（20.5 mg/m3），這表明富含不飽和脂肪
酸的植物油在270℃下比富含飽和脂肪酸的豬油排放更多VOCs。黃永海考察在260℃時，大豆油、花生油和調和油三種食用油非甲烷總烴（Non-methane
hydrocarbons，NMHCs）、醛類和苯系物的排放濃度。實驗得出，大豆油加熱產生的油煙中 NMHCs的濃度（31588.33
ppm）明顯高于其他兩種食用油，但三種食用油排放的醛酮類和苯系物濃度水平相當。相比之下，大豆油在高溫狀態下產生的 VOCs
濃度（31995.37 ppm）高，而花生油和調和油的VOCs 排放濃度相當。綜上所述，烹飪油煙 VOCs 的化學成分主要包括烴類、醛酮、醇類及其他雜環化合物。不同食用油在高溫狀態下排放的 VOCs 種類和濃度都不相同，其中富含不飽和脂肪酸的植物油產生的油煙VOCs濃度高。
為了解不同類型餐飲源對 VOCs 排放的種類和濃度水平的影響，圖 2 對比了不同菜系油煙 VOCs 濃度水平和種類。Huang
等研究上海五種類型餐館（火鍋、川菜、粵菜、西餐和正宗上海菜）VOCs
的排放特性。研究發現，火鍋在室內排放油煙產生的VOCs質量濃度高(1.90 mg/m3)，其次是川菜(1.41 mg/m3)、西餐（0.66
mg/m3)、粵菜(0.63 mg/m3
)和上海菜(0.61
mg/m3)。烷烴是五種菜系的主要 VOC 污染物，所占比例為 34.4%~71.7%。崔彤等研究北京 5
家不同菜系（燒烤類、中餐、西餐、川菜和浙菜）油煙 VOCs 的排放特征。結果顯示，5 種菜系油煙 VOCs
的排放濃度從高到低依次為：燒烤類（12.22 mg/m3）>中餐（4.28 mg/m3）>西餐（5.79
mg/m3）>川菜（5.45 mg/m3）>浙菜（3.93
mg/m3）。燒烤類與非燒烤類菜系油煙排放的污染物種類有顯著差別。燒烤類 VOCs 排放主要是以烴類化合物為主，占所有組分的 89.65%
。非燒烤類菜系的烹飪排放中，烷烴和醛類是主要污染物。徐敏等[以北京烤鴨作為研究對象，通過氣相色譜–質譜聯用儀分析，共檢測出 58 種
VOCs。其中醛酮類和脂類等碳鏈較短的化合物含量較高，C1-C3 物質所占比例
72.27%。同時指出，由于烤鴨烤制溫度較高，使大分子物質分解為小分子物質，與烹飪油煙產生的有機物濃度大不相同，因此不具有明顯的線性相關。
圖 2 不同餐飲源 VOCs 排放濃度
1.3 油煙的危害
1.3.1 環境效應
餐飲油煙的排放對空氣質量和人類健康都有顯著影響，其具體環境效應和健康風險如圖
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所示。烹飪產生的 PM2.5等細顆粒物是城市環境霧霾污染和室內污染的重要貢獻者。有研究表明，與西方烹飪風格相比，中國烹飪風格所產生的
PM2.5 含量較高。活性 VOCs 能促進大氣中的羥基自由基、臭氧和二次有機氣溶膠(secondary organic
aerosol，SOA)的形成，
導致光化學煙霧事件并加快二次顆粒物的生成，對城市和區域環境質量影響較大究表示，烹飪會釋放出 SOA
前體，例如烯烴(<C10)、初級半揮發性、中間揮發性有機化合物（primary semi-volatile and
intermediate-volatility organic compounds，SVOCs 和 IVOCs）等。同時，Hayes
等通過建模顯示，烹飪排放的
SVOCs和IVOCs占洛杉磯市中心SOA質量19%-35%。假設烹飪排放具有SVOCs和IVOCs的揮發性分布，該結果表明烹飪與汽車尾氣具有相同的 SOA 排放產量。
? 油煙 VOCs 凈化技術
餐飲油煙的凈化主要是針對
VOCs 廢氣的處理。VOCs
控制技術分為回收技術和破壞性技術。回收技術是對污染物進行物理處理，主要包括吸附法、吸收法等；破壞性技術是用化學方法將VOCs氧化分解為CO2 和
H2O 等無污染的物質，主要包括催化燃燒法、低溫等離子體法等。兩種控制技術的工作原理和性能對比如表 1。
表 1 油煙 VOCs 凈化技術工作原理與性能對比
2.安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監測云平臺
為了彌補現存餐飲行業在煙油監測上的漏洞，同時便利監管部門的監察，安科瑞油煙監測云平臺應運而生。油煙監測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數據交互，系統能夠對企業餐飲設備的開機狀態、運行狀態進行監控；實現開機率監測，凈化效率監測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數據進行統計分析、排名等統計功能；較之傳統的靜電監測方案，更具實效性。平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口，具有很好的擴展性。
2.1 平臺結構
平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放的濃度數據，自動對超標排放及異常企業進行提示預警，監管部門可迅速進行處理，督促餐飲企業整改設備，并定期清洗、維護，實現減排環保，不擾民等目的。現場安裝監測終端，持續監測油煙凈化器的工作狀態，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結合排煙口的揮發性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放超標，系統會發出異常信號。
■ 油煙監測設備用來監測油煙、顆粒物、NmHc等數據
■ 凈化器和風機配合對油煙進行凈化處理，同時對凈化設備的電流、電壓進行監測
■ 設備通過4G網絡將采集的數據上傳至遠程云端服務器
2.2平臺主要功能
（1）在線監測
對油煙排污數據的監測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監測；同時對監控風機和凈化器的啟停狀態、運行數據進行監測。
(2)告警數據監測
系統根據采集的油煙數值大小，產生對應的排放超標告警；對凈化器的運行數據分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。
(3)數據分析
運行時長分析，離線分析；告警占比、排名分析；歷史數據統計等。
(4)隱患管理
系統對采集的告警數據分析，產生對應的隱患記錄，派發、處理隱患，及時處理告警，形成閉環。
(5)統計分析
包括時長分析、超標分析、歷史數據、分析報告等模塊。
(6)基礎數據維護
個人信息、權限維護，企業信息錄入，對應測點信息錄入等。
(7)數據服務
數據采集，短信提醒，數據存儲和解析。
2.3 油煙監測主機
油煙監控主機是現場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數據處理，通過有線或無線網絡通訊將數據傳輸到服務器平臺。同時，對本地數據進行存儲，監控現場設備狀態，提供人機操作界面。
注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監測1路排煙通道。
3.結論
餐飲油煙作為中國城市地區的一個大型VOCs排放源，嚴重威脅著生態環境和人體健康。因此，餐飲油煙VOCs凈化技術仍迫切需要深入的研究。
1）本文綜述了餐飲油煙VOCs的排放特征。結果表明，不同烹飪風格和烹飪原料會導致VOCS排放有很大差異。不同菜系烹飪油煙
VOCs排放種類和濃度有明顯差異。典型的非燒烤類菜系中以川菜污染排放較為嚴重，主要以烷烴和烯烴為主。燒烤類菜系以芳香烴類化合物排放為主。不同食用油中，大豆油污染排放濃度較高，玉米油則相對健康。目前，國內外對餐飲油煙VOCs排放特征的研究取得了大量成果，但油煙
VOCs
采樣方式與排放量的估算仍需進一步規范。相關部門要加強小規模及未注冊餐飲業的排放監測，獲得相關排放系數，提高排放量估算的準確性，對制定相關排放標準和控制措施具有指導意義。
2）目前我國餐飲油煙凈化設備主要針對油煙顆粒物的去除，但對于油煙VOCs的末端
治理還尚不完善。綜上所述，餐飲油煙VOCs凈化技術種類繁多且較為成熟，回收技術中以吸附法應用較多，但該技術大多應用于大型食品加工行業，并未在中小型餐飲業進行推廣使用。破壞技術可大幅度提高
VOCs 的凈化效率，其中以催化燃燒法的應用較多。催化燃燒是一種綠色的凈化技術，但催化設備造價較高、占地較廣，并不適合低成本的餐飲油煙
VOCs的凈化。針對餐飲油煙成分的復雜性和污染氣體排放情況的差異性，采用單一的治理技術已不能滿足當下的治理需求。因此，為了實現多種VOCs的大范圍去除，通常采用多技術耦合，充分發揮各種
VOCs
凈化技術的優點，實現降解。根據上述VOCs凈化技術的分析，低溫等離子體與催化相結合在降低能耗和減少副產物方面具有潛在優勢，也日益受到了人們的關注。等離子體催化系統可以通過改變催化劑表面物理化學性質提升催化劑反應活性，充分利用等離子與催化劑之間的協同作用，提高能量利用率，實現油煙VOCs的降解。然而要實現大規模產量化和商業化，催化劑的選擇尤為重要，探究兩者如何協同產生更有利于VOCs降解的物理化學變化仍是我們未來的研究方向。同時，為了踐行國家綠色環保的發展理念，選擇環保的油煙廢氣處理技術，也是未來研究的方向。
