餐飲油煙不僅對人體具有直接氧化損傷、毒性等危害作用，而且會(huì )帶來(lái)噪聲、油煙、氣味等問(wèn)題，同時(shí)也是城市大氣環(huán)境的主要污染源之一。餐飲油煙為食物烹飪及加工過(guò)程中揮發(fā)的油脂、有機質(zhì)及受熱裂解產(chǎn)生的氣、液、固三態(tài)氣溶膠混合物。餐飲油煙排放后可直接冷凝形成PM2.5（細微顆粒物），而排放出的VOCs（揮發(fā)性有機化合物）則是二次有機氣溶膠的前體物。這些油煙氣溶膠的化學(xué)組成十分復雜，在空氣中長(cháng)時(shí)間懸浮漂移又會(huì )吸附多種物質(zhì)，并在其表面進(jìn)行復雜的物理化學(xué)反應，形成對人體危害更大的污染物。近年來(lái)，隨著(zhù)餐飲企業(yè)數量的急速增長(cháng)，油煙排放總量很龐大。據估計，廣州市2007年餐飲油煙PM2.5排放量為310.44t，2011年排放量可達1247.97t；北京市2005年餐飲油煙PM2.5排放量可達2100t；2010年全國僅家庭烹飪可產(chǎn)生VOCs5.1x104  t。國家與公眾對餐飲油煙排放越來(lái)越關(guān)注，然而餐飲油煙污染具有數量多、規模小、布局分散、變動(dòng)性大等特點(diǎn)而難以控制。目前，國家和地方政府陸續出臺相關(guān)標準控制餐飲油煙排放：《飲食業(yè)油煙排放標準（試行）》（GB18483—2001）規定飲食業(yè)單位油煙的至高允許排放質(zhì)量濃度為2.0mg·m?3；大、中、小型飲食業(yè)單位油煙凈化設施的至低去除效率分別為60%、75%、85%。上海市地方標準《餐飲業(yè)油煙排放標準》（DB31/844—2014）規定餐飲業(yè)單位油煙至高允許排放質(zhì)量濃度為1.0mg·m?3；新建企業(yè)應安裝使用在認證檢驗中餐飲油煙去除效率≥90%的設備。長(cháng)期以來(lái)，這些標準規定的采樣及分析方法雖然靈敏度較高，但存在操作較難、成本較高、對量大面廣的餐飲業(yè)適用度不夠等局限性和不完備性等問(wèn)題。對此，本文綜述了現有的餐飲油煙排放檢測方法及儀器現狀，分析了這些方法在廣泛應用方面存在的問(wèn)題，并展望了餐飲油煙排放在線(xiàn)監測儀器發(fā)展趨勢以及對餐飲油煙污染控制的重大意義。

1.餐飲油煙排放檢測方法及儀器現狀

現行餐飲油煙排放控制標準的主要指標僅為排放濃度和油煙去除效率，主要利用等速采樣法采集排風(fēng)管或排氣筒內的油煙氣體，將油煙采集在采樣器內，再利用金屬濾筒吸收和紅外分光光度法檢測。由于相關(guān)標準在執法成本和手段上存在一定的局限性，可采用檢氣管法采集油煙使顯色層顯色，也可利用吸收劑吸收餐飲油煙的重量法快速檢測餐飲油煙排放濃度。由于餐飲油煙排放顆粒主要為PM2.5，同時(shí)VOCs又是二次有機氣溶膠的重要前體物，因此，為了更好地揭示餐飲油煙理化特性及其對環(huán)境的影響，需要關(guān)注PM2.5和VOCs濃度指標。目前針對PM2.5的檢測方法主要有濾膜稱(chēng)重法，而針對VOCs的檢測方法主要有氣相色譜法、傅里葉變換紅外光譜法等。

1.1飲食業(yè)油煙污染產(chǎn)生的主要原因

圖1為紅外分光光度法油煙檢測裝置示意圖，先將完成采樣的采樣器內金屬濾筒置于帶蓋的聚四氟乙烯套筒中，帶回實(shí)驗室后用四氯化碳溶劑進(jìn)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。

圖1 紅外分光光度法油煙檢測裝置示意圖

油煙含量由波數分別為2930cm?1（CH2基團中C—H鍵的伸縮振動(dòng)）、2960cm?1（CH3基團中C—H鍵的伸縮振動(dòng)）和3030cm?1（芳香環(huán)中C—H鍵的伸縮振動(dòng)）譜帶處的吸光度A2930、A2960和A3030進(jìn)行計算。餐飲油煙實(shí)測質(zhì)量濃度計算式：

式中：c1為餐飲油煙實(shí)測質(zhì)量濃度，mg·m?3；c2為濾筒清洗液油煙質(zhì)量濃度，mg·L?1；V為濾筒清洗液稀釋定容體積，mL；V0為采樣體積，m3。

1.2檢氣管法

圖2為檢氣管法裝置結構示意圖。利用采樣泵把油煙采集至檢氣管內，并將其固定在過(guò)濾層面，在此油煙通過(guò)催化劑作用與濃硫酸發(fā)生分解反應，產(chǎn)生深色反應物。通過(guò)目測此反應物顏色的深淺，可定性判別油煙濃度超達標情況。

圖2 檢氣管法裝置結構示意圖

檢氣管法雖然能夠快速檢測餐飲油煙排放是否達標，并且適用范圍廣、成本低，但僅是一種半定量的方法，為單點(diǎn)采集，采樣后的比色受人為因素影響，容易出現誤判。

1.3重量法

重量法通過(guò)采集器將餐飲油煙送至吸收劑中吸收稱(chēng)重計算餐飲油煙排放量。油煙含量計算式為：

式中：mz為總質(zhì)量，mg；m1為燒杯質(zhì)量，mg；m2為試劑空白值，mg；a為采樣器體積流量，L·min?1；t為采樣時(shí)間，min。

重量法能夠快速、簡(jiǎn)單、方便地監測餐飲油煙排放，但對采樣流量、測定條件等有一定要求，且在采樣時(shí)不能吸收分子量小、沸點(diǎn)低的有機物而造成測量結果偏小。

1.4PM2.5濾膜稱(chēng)重法

濾膜稱(chēng)重法是目前餐飲油煙PM2.5測量的主要方法。該方法利用2.5μm切割頭采集器對餐飲油煙進(jìn)行采樣，送至濾膜過(guò)濾收集烘干稱(chēng)重進(jìn)而確定油煙PM2.5質(zhì)量濃度。

式中，m0為采樣前濾膜重量，mg。

PM2.5濾膜稱(chēng)重法操作簡(jiǎn)單，檢測結果不受油煙顆粒物物理性質(zhì)影響，準確度較高，通常也作為國家標準中其他PM2.5監測方法的對比方法，但這種方法操作繁瑣，測量周期較長(cháng)，為此又發(fā)展了β射線(xiàn)法、微振蕩天平法和光散射法等。

1.5VOCs氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用法

氣相色譜法是將需要進(jìn)行分析的油煙導入色譜柱，由于各組分在流動(dòng)相和固定相之間具有不同的分配系數，會(huì )隨流動(dòng)相和固定相做相對運動(dòng)，且由于各組分滯留時(shí)間不同，色譜柱內的物質(zhì)會(huì )按不同順序流出，根據流出物質(zhì)的濃度及時(shí)間的不同形成的色譜圖，以此達到對油煙VOCs成分的定性與定量分析。質(zhì)譜法是利用高速電子束撞擊氣態(tài)分子，把電離出的離子加速導入質(zhì)量分析器中，然后按照碎片離子質(zhì)荷比的大小順序進(jìn)行收集和記錄得到質(zhì)譜圖，從而根據質(zhì)譜峰的位置定性分析成分和結構，根據質(zhì)譜峰的相對強度定量分析濃度。

氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用法結合了氣相色譜法和質(zhì)譜法的優(yōu)點(diǎn)，具有靈敏度高、分析速度快、鑒別能力強等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)完成待測組分的分離和鑒定，特別適用于多組分混合物中未知組分的定性定量分析、化合物分子結構判別、化合物分子量測定，也是餐飲油煙VOCs檢測的主要手段。

表1給出了餐飲油煙排放檢測方法的對比。

2.餐飲油煙排放在線(xiàn)監測系統發(fā)展與展望

目前餐飲油煙測量方法均為實(shí)驗室檢測方案，成本高，時(shí)間覆蓋率低，監測范圍有限，維護復雜，難以實(shí)現餐飲油煙排放的有效監測。為了滿(mǎn)足對餐飲油煙排放的有效監管的要求，需要緊密結合現有國家與地方標準的主要指標，實(shí)現餐飲油煙排放濃度的實(shí)時(shí)監測，為環(huán)保執法提供有效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟的監測方法。

近年來(lái)已發(fā)展出了基于油煙氣體傳感器TGS2100等的油煙遠程實(shí)時(shí)監測系統，但該傳感器易被油煙覆蓋而導致壽命短，并且其測量結果是通過(guò)標準油煙濃度與電化學(xué)反應電流標定得到，而實(shí)際油煙與標準油煙差距較大，導致檢測精度不高，并未廣泛應用。圖3為餐飲油煙在線(xiàn)監測系統示意圖。綜合了油煙傳感器直接測量與油煙凈化裝置狀態(tài)監控間接信息的餐飲油煙在線(xiàn)監測系統得到了發(fā)展和應用。

圖3 餐飲油煙在線(xiàn)監測系統示意圖

但從直接測量方法來(lái)看，以國家標準所規定的紅外分光光度法為基礎的實(shí)時(shí)監測方法被認為是可行方案之一。目前已經(jīng)發(fā)展了基于非分散紅外分光光度法原理，使用寬帶光源和吸收波長(cháng)為3.4μm的熱釋電探測頭實(shí)現油煙濃度在線(xiàn)監測的系統。圖4為非分散紅外分光光度法在線(xiàn)測量裝置示意圖。為了使氣室避免被油煙中的氮氧化物、硫氧化物等成分腐蝕，同時(shí)使探測器避免被油性顆粒粘附而縮短壽命，采用石英玻璃管作為氣室，并在光源和探測器前端添加石英玻璃片，利用該裝置獲得油煙濃度初步測量結果。隨著(zhù)國家與公眾對餐飲油煙排放越來(lái)越關(guān)注，餐飲油煙排放在線(xiàn)監測具有廣泛的市場(chǎng)前景，武漢天虹、廣州博控等國內儀器廠(chǎng)家也都在近幾年推出了相應的油煙濃度排放監測儀器，其核心監測方法也都主要采用紅外分光光度法。

圖4 非分散紅外分光光度法在線(xiàn)監測裝置示意圖

針對餐飲油煙排放特點(diǎn)，除了對油煙在線(xiàn)監測的方法需要進(jìn)一步深入研究外，在系統研制方面也需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）靈敏度

隨著(zhù)餐飲油煙排放標準上限的不斷降低，在線(xiàn)監測方法的靈敏度也需進(jìn)一步提升，從過(guò)去的定性逐步發(fā)展到定量，進(jìn)一步發(fā)展到痕量定量，并且至低檢測限也將隨之不斷降低，以滿(mǎn)足更嚴格的排放標準。

（2）經(jīng)濟性

由于餐飲油煙排放無(wú)組織性，餐飲油煙排放在線(xiàn)監控涉及面廣且分散，成本高。因此，研制油煙在線(xiàn)監測系統需要尋求一種經(jīng)濟且準確的傳感器，這是國家對餐飲油煙排放實(shí)施嚴格監管的基礎。

（3）工作穩定性與使用壽命

餐飲油煙在排放管道內遇冷凝結成粘稠的油滴，形成難以清除的油漬，附著(zhù)在管壁或安裝在管壁的傳感器表面從而導致傳感器失效。因此，油煙在線(xiàn)監測系統在研制與應用上面臨的大問(wèn)題是如何保護傳感器不受油煙污染，從而能夠保證其長(cháng)時(shí)間穩定工作。

（4）易維護性

餐飲油煙傳感器需要安裝在排放口，雖然有保護設計，但長(cháng)時(shí)間運行仍會(huì )受到油煙污染，對傳感器檢測靈敏度等具有較大影響。因此，傳感器需要定期維護，這就要求油煙在線(xiàn)監測系統易維護，特別是傳感器的設計上要求易安裝、拆卸。

3.餐飲油煙排放監測實(shí)施方案展望

針對餐飲油煙污染數量多、規模小、布局分散、變動(dòng)性大等監管難點(diǎn)，綜合考慮現階段餐飲油煙排放在線(xiàn)監測系統的成本與執法情況，目前監測的實(shí)施應將巡檢監測與在線(xiàn)監測相結合，對較為分散的商業(yè)餐飲油煙排放實(shí)行巡檢監測方案，較為集中的商業(yè)餐飲及居民樓共用煙道等有條件區域實(shí)行在線(xiàn)監控方案，以實(shí)現餐飲油煙排放的有效監管。

3.1巡檢監測方案

圖5為巡檢監測方案示意圖。該巡檢監測方案是指環(huán)保執法人員攜帶便攜式餐飲油煙濃度檢測儀，不定期對餐飲企業(yè)進(jìn)行抽檢。這種便攜式餐飲油煙濃度檢測儀包括油煙采樣器與紅外分光光度法油煙快速檢測裝置。采樣分析過(guò)程可自動(dòng)進(jìn)行，較短時(shí)間內即可完成一個(gè)測量周期，并且可以靈活接入移動(dòng)終端，通過(guò)APP軟件實(shí)現現場(chǎng)執法測量、管理及與管理平臺的數據共享，也可以直接接入管理平臺與在線(xiàn)監測系統進(jìn)行配套使用，為油煙現場(chǎng)快速執法檢測提供了解決方案。

圖5 巡檢監測方案示意圖

3.2在線(xiàn)監測方案

對較為集中的商業(yè)餐飲及居民樓共用煙道可采用如圖6所示的在線(xiàn)檢測方案示意圖。通過(guò)安裝油煙在線(xiàn)監測儀實(shí)時(shí)對煙道排放濃度進(jìn)行監控，并且將結果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸到服務(wù)器平臺，實(shí)現餐飲油煙排放的在線(xiàn)監控。該方案可以讓環(huán)保執法人員與公眾實(shí)時(shí)掌握油煙排放情況，但成本較高，目前僅可在有條件的地區使用。未來(lái)隨著(zhù)監測儀器成本的降低，這一方案必定成為餐飲油煙排放監管的主流方案。

圖6 在線(xiàn)監測方案示意圖

4.安科瑞餐飲油煙監測云平臺解決方案

AcrelCloud-3500餐飲油煙監測平臺可對餐飲點(diǎn)位進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，在發(fā)生油煙濃度預警時(shí)，信息可多種途徑及時(shí)通知相關(guān)單位處理，確保油煙等污染物的正常排放，讓超標濃度無(wú)處可藏，防患于未然。針對各餐飲點(diǎn)位安科瑞通過(guò)加裝多種產(chǎn)品可以進(jìn)行檢測，主要有ACY100型號餐飲油煙監測設備，外加裝電流互感器及溫濕度探頭。

餐飲油煙監測平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數據，自動(dòng)對超標排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預警，監管部門(mén)可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設備，并定期清洗、維護，實(shí)現減排環(huán)保，不擾民等目的。

現場(chǎng)安裝油煙在線(xiàn)監控儀，實(shí)時(shí)監測排煙煙道內的油煙、顆粒物和非甲烷甲烷總烴等濃度，同時(shí)對油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監測，一旦排放超標，系統會(huì )發(fā)出告警信息。

系統結構圖如下：

5.平臺主要功能

系統拓撲圖如下：

5.1首頁(yè)

①接入企業(yè)

顯示接入的企業(yè)數，監測點(diǎn)位數；

②AQI天氣

實(shí)時(shí)AQI天氣狀況；

③告警率、超標率、在線(xiàn)率

顯示告警企業(yè)數量，告警率，包括超標、在線(xiàn)率統計；

④地圖點(diǎn)位統計

按接入企業(yè)GIS，在地圖展示。

5.2大屏展示

該頁(yè)面通過(guò)分倉形式將云平臺系統的所有基本信息全部展示在大屏上，主要包含了項目總覽，企業(yè)隱患排名，報警信息列表，監測點(diǎn)位以及報警統計，監測點(diǎn)位地理位置，工單任務(wù)統計等。

5.3實(shí)時(shí)監控

系統可進(jìn)行監測點(diǎn)的篩選，點(diǎn)擊每個(gè)監測點(diǎn)信息，可以看到實(shí)時(shí)數據和24小時(shí)數據變化曲線(xiàn)。并且可以看到監測節點(diǎn)的歷史告警信息。

實(shí)時(shí)監測數據包括油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流，油煙濃度、顆粒物濃度和NMHC濃度等信息。

實(shí)時(shí)狀態(tài)列表

系統對當前點(diǎn)位進(jìn)行數據列表統計，對采集的實(shí)時(shí)數據匯總，分析其運行狀態(tài)，預警范圍等。

運行工況

實(shí)時(shí)監測數據包括油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流，根據電流數值來(lái)判斷當前進(jìn)化器的運行狀態(tài)，包括失聯(lián)、停機、運行等狀態(tài)，結合運行數據曲線(xiàn)，更加方便直觀(guān)。

5.4隱患管理

1）后臺根據測點(diǎn)設置的濃度閾值以及門(mén)限在隱患巡查中產(chǎn)生對應的報警信息，并在首頁(yè)進(jìn)行鈴鐺和語(yǔ)音提示；

2）企業(yè)用戶(hù)對隱患進(jìn)行確認，確認工單派發(fā)對象，工單截至期限，以及工單任務(wù)描述；

3）運維人員確認工單內容并對隱患進(jìn)行處理，填寫(xiě)處理結果詳情，上傳現場(chǎng)圖片等附件或進(jìn)行二級派發(fā)；

4）相關(guān)企業(yè)用戶(hù)可在“隱患記錄"頁(yè)面來(lái)確認對應隱患信息的處理進(jìn)度，包括是否處理、是否派發(fā)；

5.5統計分析

超標分析

對相關(guān)的采集數據油煙、顆粒物、NMHC數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對超標的種類(lèi)、企業(yè)進(jìn)行餅狀圖的展示，同時(shí)對報警企業(yè)進(jìn)行排名，根據排名情況對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行數據和運行狀態(tài)的分析評價(jià)。

歷史數據

支持對數據進(jìn)行年、月、日篩選查詢(xún)，自定義日期篩選數據，相關(guān)數據支持Excel表格導出，便于后期數據的校驗和排查。

設備維護

設備需要定期清洗、維護和更換濾芯。

5.6統計分析

用戶(hù)分析報告

用戶(hù)分析報告模塊，將企業(yè)目前的告警進(jìn)行匯總，支持模板的Word導出，具體的模板內容可根據客戶(hù)需求實(shí)現定制化設計。

在線(xiàn)時(shí)長(cháng)分析

企業(yè)在線(xiàn)時(shí)長(cháng)報告模塊，將企業(yè)目前監測儀的在線(xiàn)時(shí)長(cháng)，失聯(lián)時(shí)長(cháng)，風(fēng)機、凈化器的在線(xiàn)、離線(xiàn)時(shí)間進(jìn)行匯總，以折線(xiàn)圖、雷達圖的形式展示。

5.7設備清洗維護

設置企業(yè)檢測儀定期的清洗、更換計劃，包括維護監測點(diǎn)位的安裝時(shí)間，上一次清洗時(shí)間，以及下一次的維護周期，對應的負責人等信息，清洗前/后照片對比。

5.8視頻功能

支持餐飲點(diǎn)位“一點(diǎn)一視頻"的接入模式，在餐飲污染排放點(diǎn)位安裝攝像頭。

支持：

①視頻實(shí)時(shí)預覽監測

②歷史視頻回放功能

.       系統硬件配置

.       結束語(yǔ)

餐飲油煙已經(jīng)成為城市大氣環(huán)境的主要污染源之一。隨著(zhù)國家與公眾關(guān)注度不斷提升，餐飲油煙排放控制監管將越來(lái)越嚴格。目前對餐飲油煙污染排放檢測仍處于手工采樣實(shí)驗室分析階段，時(shí)間覆蓋率低，監管范圍有限，難以實(shí)現餐飲油煙排放的有效監管。雖然已經(jīng)發(fā)展了一些在線(xiàn)監測系統，但這些儀器在應用過(guò)程中靈敏度、經(jīng)濟性、穩定性等仍然存在一些問(wèn)題。為了更好地實(shí)現餐飲油煙排放監管，需要研制更為先進(jìn)的餐飲油煙排放監測系統，以供環(huán)保執法人員通過(guò)巡檢監測或在線(xiàn)監測實(shí)施有效監控。

參考文獻

[1]于天澤,楊斌,熊非,王嘉華,蔡小舒.餐飲油煙排放在線(xiàn)監測儀器研究現狀與進(jìn)展[J].能源研究與信息,2020,36(1):9-15.

[2]姚鑫,陳猛,范澤云,等.烹飪油煙污染及其控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程,2015,32(3):53-58.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05

[4]安科瑞油煙監測平臺宣傳冊2020.01