廚房油煙 PM2.5 散發主要影響因素及控制措施研究

蘭禎豪，黃思敏頔（上海市西南位育中學，上海 200032）

廚房油煙 PM2.5 散發主要影響因素及控制措施研究

Study on Key Factors of PM2.5 Emission in Kitchen and Control Measures

蘭禎豪，黃思敏頔（上海市西南位育中學，上海 200032）

廚房油煙已成為室內污染的主要原因之一。通過研究不同烹飪方式、廚房油煙機在不同工作情況下對廚房油煙顆粒物PM2.5散發強度的影響，發現炒和煎的油煙散發強度較大，通風量和通風效率對廚房油煙控制具有較大影響。同時從改善工作區通風條件、提高通風效率入手，研究加擋板和加風幕兩種控制措施對廚房油煙的控制效果，得出了在同時加擋板和風幕并開啟油煙機情況下，廚房油煙污染濃度顯著降低，對廚房油煙的控制效果非常顯著的結論。

油煙 PM2.5 ；空氣質量； 通風效率； 油煙控制

廚房油煙是指在烹飪過程中由食用油、食品在高溫下的揮發物及其冷凝物氣溶膠、水氣及燃氣燃煤煙氣所組成的烹調油煙氣。廚房油煙主要包括顆粒物及氣態污染物。顆粒物主要是 10 μm 以下的可吸入顆粒物，其濃度與烹飪溫度有關，烹飪溫度越高(200℃ 以上)，產生的油煙中顆粒物濃度就越高；氣態污染物是食物和食油在高溫烹飪過程中發生一系列復雜的化學反應后產生的大量熱氧化分解產物，主要是一些揮發性有機化合物，是室內空氣的主要污染物之一，同時也是氣味的主要來源。

文獻研究表明，烹調油煙與肺癌有很高的相關關系[1]；油煙中含有大量的致癌與致突變化合物，具有明確的細胞遺傳毒性[2]；廚房油煙具有一定的免疫毒性，能引起細胞功能的損傷[3]。廚房油煙對于長期暴露于油煙下的廚師[4]、非吸煙女性[5]產生了嚴重的健康危害，具有短期急性和長期慢性效應。

目前，面對廚房烹飪時產生的大量油煙，主要是通過油煙機來快速降低廚房油煙污染。但是，由于油煙機等油煙處理設備目前不能完全捕集廚房油煙，油煙不可避免地散發到廚房及鄰室，被廚師、廚房工作人員和其他室內人員吸入。尤其在烹飪時間，散發到廚房及鄰室的油煙濃度急劇增加，油煙中顆粒物和有毒化學物質對人們的身體健康會造成相當嚴重的危害。

隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，餐飲服務業也得到了極大的發展。各類大中小型餐廳和飯館數量急劇增加，再加上我國龐大的城鎮住宅廚房數量，廚房油煙已成為空氣污染中的一個重要因素。據國家住房和城鄉建設部統計，2006 年我國家庭廚房擁有量已達 3.5 億多個，并且正以每年 1 300 萬個廚房的速度遞增。有關資料顯示，2006年國內注冊住宿型酒店和餐飲業法人單位約 10 萬個，企業職工食堂約 460.9 萬個，各類學校食堂約 10 萬個[6]。大量沒有排出室外的廚房油煙也成為室內污染的主要源頭。

本文目的是通過對廚房油煙 PM2.5 散發濃度進行測試和表征，找出影響廚房油煙散發的主要因素；然后針對這些影響因素，尋找控制廚房油煙的途徑。

1 影響廚房 PM2.5 散發的主要因素

1.1 實驗設計

為測試不同烹飪方式對油煙強度的影響，本文選取了蒸、炒、煎 3 種常用烹飪方式，針對同種食材和不同食材，分別測量其在蒸、炒和煎時廚房內的 PM2.5 濃度。

為驗證、比較家用油煙機對不同種類烹飪方式所產生的不同種類廚房油煙的吸收效率，本文比較了蒸、炒、煎 3種烹飪方式在不開油煙機、開一臺油煙機和開兩臺油煙機時廚房內的 PM2.5 濃度。試驗場景見表1。

以上實驗每次使用的食材和原料(油、雞蛋、土豆絲、雞翅等)量以及烹飪時間都相同，開火前測量儀器的運行時間和關火后開窗時間保持一致。

表1 實驗場景設計

1.2 實驗地點和環境

本次實驗選取的地點位于上海市閔行區某公寓 11 層，通風環境良好，實驗時整個廚房全封閉。廚房間長約 3.50 m，寬約 2.25 m，高約 2.40 m，總體積約 18.9 m3。圖1為灶臺的照片。油煙機為通風效率較高的側吸式油煙機。

圖1 實驗用灶臺示意圖

1.3 實驗器材

實驗所用的測試儀器是美國 TSI 公司的 DUSTTRAK TM II 氣溶膠監測儀 8530 型，本次實驗設定的是每 10 s記數一次。

1.4 實驗結果與分析

1.4.1 不同烹飪方式的比較

在不開油煙機的狀態下，同種食材以及不同食材 3 種不同的烹飪方式，廚房油煙散發濃度曲線，如圖2 和圖3 所示。從圖2 和圖3 中可以看出，煎和炒的油煙散發強度遠遠大于蒸，煎的油煙散發峰值和炒的接近，但是持續時間更長。

圖2 同種食材不同烹飪方式油煙散發濃度

圖3 不同食材不同烹飪方式油煙散發濃度

根據測試結果，當不開油煙機時，不同食材的 3 種不同烹飪方式的油煙 PM2.5 峰值濃度與背景濃度比較，如表2所示。

表2 不同食材不同烹飪方式下的廚房 PM2.5 濃度比較

由表2 可見，在不開油煙機狀態下，蒸、炒和煎 3種烹飪方式都會導致廚房油煙的迅速上升，其中：蒸的PM2.5 峰值比起始濃度高了 4 倍多，相對較低，但也超過了國家環境大氣二級標準 5.5 倍；炒和煎的 PM2.5 濃度比起始濃度高了 49～300 多倍，油煙量很大，廚房里油煙彌漫，味道嗆人。

1.4.2 不同油煙機運行方式下的比較

本文進行了 3 組實驗，分別是蒸雞蛋、炒土豆絲和煎雞翅在不開油煙機、開一臺油煙機和開兩臺油煙機的情況下，實驗結果如圖4～圖6 所示。從圖中可以看出，開啟油煙機后，廚房油煙濃度明顯降低。

圖4 蒸雞蛋時不同方式下的廚房 PM2.5 濃度變化

圖5 炒土豆絲時不同方式下的廚房 PM2.5 濃度變化

圖6 煎雞翅時不同方式下的廚房 PM2.5 濃度變化

根據測試結果，當使用不同油煙機運行方式，開火后廚房的 PM2.5 峰值濃度增加值(即開火后峰值濃度與開火前平均濃度之差)的結果如表3 所示。

表3 不同油煙機運行方式下廚房PM2.5峰值濃度增加值

從表3 可見，開啟油煙機：蒸雞蛋的 PM2.5 濃度水平最高可減少 92%；炒土豆絲的 PM2.5 濃度水平可減少 48%～77%；煎雞翅的 PM2.5 濃度水平可減少90%～97%。

由此可知，使用油煙機能較好地吸收烹飪時所產生的油煙，尤其在炒與煎情況下，油煙機可顯著地改善廚房的PM2.5 濃度；開啟了兩臺工作時明顯優于一臺。

2 控制廚房油煙 PM2.5 散發的措施和方法研究

2.1 控制理論分析

通風效率是指稀釋通風時，參與工作區稀釋污染物的風量與總風量之比，或者是污染物排風濃度與工作區濃度之比

式中：E——通風效率；

Cout——污染物排風濃度；

Coccupant——污染物工作區濃度；

Cin——污染物送風濃度。

廚房油煙控制原理就是設法提高 Cout、降低 Coccupant。油煙機起到的作用是在局部捕獲油煙并排出，從而降低Coccupant。提高通風效率 E 的方法主要是在單位時間提高排出油煙的絕對量，一般途徑包括提高風量或者提高排出濃度。

目前開啟兩臺油煙機的途徑屬于提高風量的方法，其控制效果明顯優于開啟一臺油煙機，即通過局部通風量的增加提高了排出質量，從而達到了 Coccupant降低的目標。

另外的途徑是局部風量不變，提高 Cout的方法，即優化油煙機的結構形式而僅使排風濃度提高，從而提高排出的效率，達到降低 Coccupant的目的。

基于以上思路和方法，本文從提高工作區通風效率入手，嘗試通過加擋板和加風幕等方式，控制廚房油煙的散發。

2.2 采用加擋板后廚房油煙散發的比較

為提高油煙機的通風效率，在油煙機兩側加了擋板(如圖7 所示)。

圖7 灶臺兩邊加擋板示意圖

實驗時同時開啟兩臺油煙機并加擋板后，廚房油煙的PM2.5 濃度峰值比較結果，如表4 所示。

表4 加擋板前后開火后廚房的 PM2.5 濃度增加值

從表4 可以看出，加擋板后，炒土豆絲的 PM2.5 濃度水平降低了 26.70%，煎雞翅的 PM2.5 濃度水平降低了26.11%。實驗說明：安裝擋板后對于降低廚房油煙有明顯的效果。

2.2 采用灶臺四周加風幕后廚房油煙散發的比較

圍繞灶臺四周，訂做了 800 mm×480 mm 的不銹鋼管，并在鋼管上每隔 20 mm 鉆一個氣孔；鋼管連接一個功率為 60 W 的鼓風機(圖8)。

圖8 灶臺四周加風幕示意圖

做實驗時同時開啟兩臺油煙機和風幕，廚房油煙的PM2.5 峰值濃度增加值比較結果，如表5 所示。

表5 加風幕前后廚房油煙 PM2.5 峰值濃度

從表5 可以看出，加風幕后，對炒土豆絲的油煙控制效果非常顯著，PM2.5 濃度水平下降 49.85%；煎雞翅的PM2.5 濃度水平下降略低，為 7.7%。實驗說明：加風幕對于廚房油煙控制的效果非常明顯。

2.4 加擋板和灶臺四周加風幕后廚房油煙散發比較

采用同時加擋板和風幕的方式，分別做了炒土豆絲和煎雞翅實驗(圖9)。

圖9 同時加擋板和風幕的示意圖

同時加擋板和風幕并開啟兩臺油煙機，廚房油煙的PM2.5 峰值濃度的比較結果，如表6 所示。

表6 同時加擋板和風幕前后廚房油煙PM2.5峰值濃度

從表6 中可以看出，同時加擋板和風幕，炒土豆絲的PM2.5 峰值濃度比開兩臺油煙機下降 71.29%；煎雞翅的 PM2.5 峰值濃度比開兩臺油煙機下降 21.00%。實驗說明：這兩個控制措施同時使用對油煙控制的效果非常顯著。

幾種不同控制措施下廚房油煙 PM2.5 濃度變化情況，如圖10 和圖11 所示。

圖10 不同控制措施下炒土豆絲廚房 PM2.5 濃度變化

圖11 不同控制措施下煎雞翅廚房 PM2.5 濃度變化

從表7 可以看出，家用油煙機的最大功率是同時開啟兩臺油煙機，對廚房油煙的控制可達 76%～97%；對瞬時油煙量較大的炒土豆絲油煙控制效率略低。采用同時加擋板和風幕改進并開兩臺油煙機，對油煙的控制在 93%～98%，油煙控制效果非常理想。

表7 油煙機改進前后與不開油煙機廚房的 PM2.5 峰值濃度比較

3 結 語

本研究基于廚房油煙的 PM2.5 散發測試和油煙控制相關實驗，得出以下結論。

(1) 蒸、炒、煎 3 種烹飪方式相比，蒸的 PM2.5 排放較小，炒和煎的 PM2.5 排放峰值是蒸的 60～70 倍；煎由于用油量大，油煙排放總量更大。同時，炒和煎在低火時的 PM2.5 散發濃度較小，高火時的 PM2.5 散發濃度瞬時增大，說明烹飪方式和油溫對于 PM2.5 散發強度具有較大的影響。因此，在日常生活中，盡量多選擇蒸的方式烹制食物；炒和煎食物時，要注意控制油溫。

(2) 開兩臺油煙機的效果明顯優于開一臺油煙機，說明通風量和通風效率對廚房油煙濃度具有較大影響。因此，在日常烹飪時，要盡可能開啟兩臺油煙機，以減少室內 PM2.5 的排放。特別是對于瞬間油煙散發速度較快的炒菜，一定要同時開啟兩臺油煙機，以確保油煙得到有效控制。

(3) 3 種烹飪方式都是在關火后 PM2.5 達到峰值，因此，烹飪結束后，要繼續開啟油煙機 3～5 min；不要一關火立即關閉油煙機，并要盡快開窗通風。

(4) 與開啟兩臺油煙機相比，加擋板后炒和煎的 PM2.5峰值濃度下降 26% 左右；安裝風幕后，炒和煎的 PM2.5峰值濃度下降分別為 50% 和 7%；同時加擋板和風幕后，分別下降 71.29% 和 21%，兩種油煙控制措施效果都非常明顯。說明在通風量不變的情況下，提高工作區的通風效率，對于廚房油煙濃度的控制具有很大作用。

[1] 李峰光,李銘.廚房食用油煙與肺癌關系的研究進展[J].預防醫學情報,1998,14(2):93.

[2] 董姝君,鄭明輝.烹飪溫度對油煙中二惡英類和多氯聯苯生成的影響[C] 上海:第六屆全國環境化學大會,2001.

[3] 沈孝兵,浦躍樸,王志浩,等.烹調油煙對暴露人群的免疫損傷作用[J].環境與職業醫學,2005,22(1):17-19.

[4] 周亞美,翁念農,王守林.烹調油煙對廚師肺功能全血脂質過氧化水平的影響[J].預防醫學情報,1998,14(3):133-135.

[5] 奉水東,凌宏艷,陳鋒.烹調油煙與女性肺癌關系的Meta分析[J].環境與健康,2003,20(6):353-354.

[6] 令偉家.廚房油煙已成大氣污染重要源頭[N].經濟參考報,2006-11-01.

TU50

A

1674-814X(2017)01-0049-05

2016-09-18

蘭禎豪，現就讀于上海市西南位育中學。作者通信地址：上海市桂林路567號。郵編：200032。