固定污染源廢氣油煙和油霧的測定研究

摘要：作為老標準，《飲食業油煙排放標準》（GB 18483—2001）使用四氯化碳作為萃取劑，而作為新標準，《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）使用四氯乙烯作為萃取劑。本研究通過檢出限、精密度和準確度對新標準進行適用性驗證，并將其與老標準進行比較，以更好地測定固定污染源廢氣油煙和油霧。

關鍵詞：油煙；油霧；四氯乙烯；紅外分光光度法

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.006

Abstract： As an old standard， the \"Emission Standard for Cooking Fume\" （GB 18483—2001） uses carbon tetrachloride as the extractant， however， as a new standard， the \"Determination of Oil Fume and Oil Mist in Exhaust Gas from Fixed Pollution Sources by Infrared Spectroscopy\" （HJ 1077—2019） uses tetrachloroethylene as the extractant. This study verifies the applicability of the new standard through detection limit， precision， and accuracy， and compares it with the old standard to better determine the oil fume and oil mist in exhaust gas from fixed pollution sources.

Keywords： oil fume; oil mist; tetrachloroethylene; infrared spectrophotometry

油煙指的是食物加工和烹飪過程中所產生并散發出來的油脂類產物，主要成分是動植物油[1]。油霧指的是工業生產過程中特別是鑄造淬火過程中所產生的油脂類產物，其主要成分不同于油煙，是礦物油。當前，油煙和油霧（特別是油煙）已經漸漸成為環保投訴的集中問題，影響人民群眾的日常生活。四氯化碳是我國原來普遍使用的油類萃取劑，但是它會嚴重破壞臭氧層，被列入《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》第二類受控物質，已經在2010年完成其受控用途的淘汰。為了遵守協議，必須更換油類檢測所使用的萃取劑。四氯乙烯在萃取率、穩定性、成本等方面具有良好的性能。作為老標準，《飲食業油煙排放標準》（GB 18483—2001）[2]使用四氯化碳作為萃取劑，而新標準《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）[3]使用四氯乙烯進行替代。

1 新舊方法的相同點

1.1 測定原理

紅外分光光度法分析油煙或油霧樣品時，其含量利用波數分別為2 930 cm-1、2 960 cm-1和3 030 cm-1譜帶處的吸光度A2 930、A2 960和A3 030進行計算。

1.2 使用儀器

紅外測油儀[4]能夠在2 400～3 400 cm-1波長之間進行吸光度的掃描，同時配備寬度4 cm的帶蓋石英比色皿。

1.3 樣品保存

樣品采集后應盡快完成檢測分析，倘若無法在24 h內進行檢測，可以將樣品保存在溫度不大于4 ℃的環境中，可以保存7 d。

2 新舊方法的不同點

2.1 適用范圍

新標準增加了油霧項目，其檢測方法基本與油煙相同。新標準規定，當采樣體積為250 L（標準狀態），萃取液體積為25 mL，使用石英比色皿（寬度4 cm）時，油霧和油煙的檢出限均為0.1 mg/m3，測定下限均為0.4 mg/m3。

2.2 萃取劑

新標準采用四氯乙烯代替老標準中的四氯化碳作為萃取劑。四氯乙烯的驗收標準為：采用寬度4 cm的比色皿，以空氣池做參比，在2 930 cm-1、2 960 cm-1和3 030 cm-1波長處的吸光度應分別不超過0.34、0.07和0.00。

2.3 標準物質的制備

新標準中油煙標準油的制備方法為：量取300 mL花生油加入500 mL雙頸蒸餾瓶中，并在側口裝上溫度計，先升溫到120 ℃，敞口加熱30 min，然后安裝冷凝管，升溫并保持在300 ℃，回流2 h，所得到的即為油煙標準物質。老標準中油煙標準物質可用菜籽油或調和油等代替花生油通過高溫回流制得。新標準增加了油霧標準物質。

2.4 空白試樣的制備

新標準增加了空白試樣（采用空白濾筒），按照試樣的制備步驟制備空白試樣。空白試樣的測定值要小于方法的檢出限0.1 mg/L，否則這批濾筒不能使用。

3 方法適用性驗證

3.1 試驗儀器及試劑

紅外測油儀為全自動油煙油霧分析儀。萃取試劑為四氯乙烯，為市售有證標準物質。

3.2 校正系數

取適量油煙標準油使用液或油霧標準油使用液，用四氯乙烯稀釋定容至所需濃度，按照試樣測定步驟進行測定。試驗測定值與標準值的相對偏差符合要求（≤10%），校正系數可以繼續使用。否則，應當分析和查找原因，確定儀器運行正常，標準溶液配制無誤，并重新測定校正系數。

3.3 方法檢出限的測定

向空白金屬濾筒中分別加入0.1 mL油煙標準溶液F0057583（1 000 mg/L±20 mg/L）、油霧標準溶液F0022810（1 000 mg/L±20 mg/L），按樣品分析步驟進行分析，重復10次。按標準狀態采樣體積為250 L，萃取液體積為25 mL，進行換算。按式（1）計算方法檢出限，測定次數為10次，t值取2.821，結果如表1所示。經測試，油煙的檢出限為0.054 mg/m3，測定下限為0.216 mg/m3；油霧的檢出限為0.085 mg/m3，測定下限為0.340 mg/m3。二者均符合新標準中檢出限0.1 mg/m3、測定下限0.4 mg/m3的要求。

MDL=t（n-1，0.99）×S（1）

式中：MDL為方法檢出限，mg/m3；n為樣品的平行測定次數；t是自由度為n-1，置信度為99%時的t分布（單側）；S為n次平行測定的標準偏差。

3.4 試驗精密度的測定

3.4.1 油煙精密度測定結果

對兩種不同的已知濃度的油煙樣品進行測定，分別計算樣品濃度的平均值、標準偏差、相對標準偏差（RSD）。分別取標準樣品D0020444（19.2 mg/L±1.2 mg/L）、D0020445（33.1 mg/L±2.0 mg/L）5.00 mL，用四氯乙烯稀釋定容至100 mL，配制成19.2 mg/L、33.1 mg/L的樣品。按標準狀態采樣體積為250 L，萃取液體積為25 mL，進行換算，得到濃度為1.92 mg/m3、3.31 mg/m3的實際油煙樣品。根據新標準中樣品的測試步驟進行6次平行測定，結果如表2所示。試驗結果顯示，油煙樣品濃度分別為1.90 mg/m3、3.47 mg/m3，符合標準樣品D0020444、D0020445的置信區間。

3.4.2 油霧精密度測定結果

對三種不同的已知濃度的油霧樣品進行測定，分別計算樣品濃度的平均值、標準偏差、相對標準偏差。分別取標準樣品D0021245（10.9 mg/L±0.9 mg/L）、D0021249（48.7 mg/L±2.4 mg/L）、D0021248（63.4 mg/L±3.2 mg/L）5.00 mL，用四氯乙烯稀釋定容至100 mL，配制成10.9 mg/L、48.7 mg/L、63.4 mg/L的試樣。按標準狀態采樣體積為250 L，萃取液體積為25 mL，進行換算，得到濃度為1.09 mg/m3、4.87 mg/m3、6.34 mg/m3的實際油霧樣品。根據新標準中樣品的測試步驟進行6次平行測定，結果如表3所示。

試驗結果顯示，油霧樣品濃度分別為1.09 mg/m3、4.90 mg/m3、6.51 mg/m3，符合標準樣品D0021245、D0021249、D0021248的置信區間。

3.5 試驗準確度的測定

3.5.1 油煙準確度測定

對已知濃度的油煙樣品分別加入10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L的標準物質進行6次平行測定，計算加標回收率。取質控D0020444（19.2 mg/L±1.2 mg/L）5.00 mL，再分別加入1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL標準溶液F0057583（1 000 mg/L±20 mg/L），用四氯乙烯稀釋定容至100 mL，配制成29.2 mg/L、39.2 mg/L、49.2 mg/L的試樣。按標準狀態采樣體積為250 L，萃取液體積為25 mL，進行換算，得到濃度為2.92 mg/m3、3.92 mg/m3、4.92 mg/m3的實際油煙樣品。試驗結果如表4所示。實際油煙樣品濃度分別為2.96 mg/m3、3.89 mg/m3、4.93 mg/m3，加標回收率分別為100%～107%、96%～102%、100%～101%。

3.5.2 油霧準確度測定

對已知濃度的油霧樣品分別加入10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L的標準物質進行6次平行測定，計算加標回收率。取質控D0021245（10.9 mg/L±0.9 mg/L）5.00 mL，再分別加入1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL油霧標準溶液F0022810（1 000 mg/L±20 mg/L），用四氯乙烯稀釋定容至100 mL，配制成20.9 mg/L、30.9 mg/L、40.9 mg/L的試樣。按標準狀態采樣體積為250 L，萃取液體積為25 mL，進行換算，得到濃度為2.09 mg/m3、3.09 mg/m3、4.09 mg/m3的實際油霧樣品。試驗結果如表5所示。實際油煙樣品濃度分別為2.10 mg/m3、3.28 mg/m3、4.14 mg/m3，加標回收率分別為99%～102%、108%～110%、101%～102%。

4 結論

試驗結果顯示，油煙的檢出限為0.054 mg/m3，測定下限為0.216 mg/m3；油霧的檢出限為0.085 mg/m3，測定下限為0.340 mg/m3。二者均符合新標準中檢出限0.1 mg/m3、測定下限0.4 mg/m3的要求。試驗分別對油煙質控D0020444、D0020445進行測定，相對標準偏差分別為0.53%、0.29%。試驗分別對油霧質控D0021245、D0021249、D0021248進行測定，相對標準偏差分別為0.92%、0.41%、0.31%。測定結果符合新標準中實驗室內相對標準偏差的要求，精密度較好。試驗對油煙質控D0020444分別加標1 mg/m3、2 mg/m3、3 mg/m3，加標回收率分別為100%～107%、96%～102%、100%～101%。試驗對油霧質控D0021245分別加標1 mg/m3、2 mg/m3、3 mg/m3，加標回收率分別為99%～102%、108%～110%、101%～102%。測定結果符合新標準中實驗室內加標回收率的要求，準確度較好。

參考文獻

1 郭永葆.“油霧”與“油煙”[J].科技情報開發與經濟，2010（24）：228.

2 國家環境保護總局.飲食業油煙排放標準：GB 18483—2001[S].北京：中國標準出版社，2001.

3 生態環境部.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[S].北京：中國環境出版集團，2019.

4 邱 穎，陳 兵，賈東升.紅外光譜技術應用的進展[J].環境科學導刊，2008（1）：23-26.