廚房油煙汙染及其排放特性知識

最近，環境領域頂級期刊EST雜誌7月刊登了一篇關於廚房油煙的封面文章,由復旦大學陳建民教授團隊解讀了關於油煙暴露的大量實驗數據。油煙如何影響人們的身體健康？該問題也受到了業界的關注。

1 油煙及其危害

烹飪油煙指食物烹飪、加工過程中揮發的油脂、有機質及其加熱分解或裂解產物，是一種有機顆粒物和揮發性有機物(VOCs)的混合物。對於建築室內環境，廚房油煙是除人員吸菸外PM2.5重要發生源。烹飪過程的高濃度油煙暴露直接威脅廚房作業人員的健康，是室內非吸菸人群肺癌發病風險的主因。網上曾盛傳的「炒菜1小時=吸半包煙」的說法也引起了人們的關注和熱議。

有研究表明，廚房炒菜時，當通風條件為關窗關門開抽油煙機時，屬於清潔的廚房數量的比例為4.8%，屬於未汙染的廚房數量的比例為33.5%，屬於輕汙染的廚房數量的比例為21.7%，達到中汙染和重汙染的廚房數量的比例分別為14 %和26 %。另一方面，廚房高油煙濃度還可進入其他客廳、臥室房間，引起串氣問題，並在較長時間內難以消散。

陳建民團隊研究了廚房油煙的化學成分和應激活性氧(ROS)濃度。通過評估5種食用油(大豆油，花生油，豬油，菜籽油，葵花油)、3種調味料(辣椒粉，胡椒粉，大蒜)和2種菜餚(番茄雞蛋，青椒肉絲)，分析烹飪產生的顆粒物及相關氣體排放物，同時監測了應激活性氧(ROS)濃度，相應評估了它們對暴露在人類支氣管上皮細胞中的遺傳損傷和表達的影響。研究發現，ROS的形成發生在多不飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的自氧化過程中，葵花油和菜籽油產生的ROS最高。由於ROS濃度越大，細胞活力越低, 這一現象直接證明了ROS的細胞毒性，因而認為ROS可能是直接評估接觸水平和潛在毒性的合適指標。

2. 油煙顆粒物理特性

2.1油煙粒徑質量比

對烹飪油煙的研究中，一般通過測試油煙煙氣排放口的PM2.5(可入肺顆粒物、細顆粒物)、PM10(可吸入顆粒物)，甚至粒徑更小的PM1排放濃度。由於食物的烹飪過程的烹飪溫度、食物組成、油煙淨化裝置以及客流量等相關,對每次樣本採樣的散發強度一般難以界定，而每次測試樣本的顆粒物質量比相對穩定，表1給出各類菜系油煙顆粒質量比的整理結果。

根據表1，各菜系樣本的PM1/PM2.5質量比為0.66~0.85，說明各類中式烹飪過程主要散發粒徑<1μm的積聚態顆粒物，這類細小的有機氣溶膠顆粒與室外大氣中充分混合併長時間存在，可影響城市大氣環境；而PM2.5/PM10範圍在0.57~0.62，可見烹飪油煙同時含有約含有40%的粗顆粒，在排放後主要影響建築內及建築周圍區域濃度更高，在環境中短期存留後重力沉降。

2.2 數濃度譜

利用顯微鏡照相技術和電低壓衝擊式採樣器分別對餐飲業油煙中10 μm 以上和10 μm 以下的顆粒物進行分析，得出餐飲業油煙顆粒物的粒徑分布狀況。測試得出餐飲業油煙可吸入顆粒數濃度譜成單峰對數正態分布，峰值粒徑在63～109nm，即為積聚態分布。油煙中可吸入顆粒物數量濃度最高的是快餐，高達5.43×106 個/cm3，而西餐廚房內油煙中可吸入顆粒數量濃度峰值為5.21×104 個/cm3。

關於烹飪油煙的粒徑分布特徵，如下圖不同烹製內容的餐飲油煙粒徑數濃度譜分布擬合曲線。

餐飲油煙顆粒物粒徑分布及曲線擬合

通過上圖曲線擬合發現，燻肉、烤腸油煙的顆粒峰值粒徑分別為51nm和44nm，燻肉、烤腸油煙單模態對數正態分布曲線的幾何標準差分別為1.65和1.98。比較中式烹飪油煙數濃度譜，假設中式、西餐烹飪油煙密度相同，發現中式烹飪是西餐烹飪油煙的質量濃度的2~10倍。

2.3 餐飲源排放顆粒物形貌特徵

應用環境掃描電鏡(FESEM)分別對油煙樣品進行顆粒物形貌研究，發現餐飲油煙顆粒物形貌差別不大，主要有3 種顆粒物：球狀顆粒物、固態顆粒物和液態顆粒物。對電鏡照片中統計發現：球狀顆粒物、固態顆粒物和液態顆粒物分別大約佔3%、43% 和44%。

利用透射電鏡(TEM)觀測更細小粒徑範圍油煙顆粒，可見油煙顆粒物基本粒子是納米級的球狀顆粒物，在凝並作用下形成積聚態顆粒物，與室外積聚態顆粒物模態相當。

a) 一次粒子成像形態

b）單個積聚態顆粒物團

透射電鏡(TEM)觀測餐飲源排放顆粒物微觀形態

2.4 油煙排放速率

有西方文獻測試了不同食品類型、調料、油溫、油品等因素的烹飪排放，發現高油溫、含脂肪類高的油品顆粒物排放濃度高，並得出不同西餐做法的顆粒物數濃度排放速率(測試粒徑範圍15-700nm)，結果如下表：

上表可見，低溫烹飪方式下的顆粒物散發濃度較小；超過300℃油溫條件下，顆粒數濃度增加10倍以上。對烹飪燃料散發顆粒物影響，氣爐和電爐方式沒有明顯差異。

2.5 油溫和油品

關於一般家庭燒菜油溫選擇。炒菜時採用爆炒，油溫基本在240℃左右，煎時基本控制在120℃～150℃，油炸的溫度(特別是烹調物質需要炸幹的)基本上到200℃～230℃ ，油幹燒可到達270℃或更高。烹調的溫度越高，油煙顆粒的粒徑越小，呼吸入肺含量越多，危害也越大，因而食用油幹燒的油煙濃度比加入食物烹調的油煙濃度高，且炒菜(爆炒)的油煙濃度比油炸食品大。

對不同食用油(菜籽油、花生油、大豆油、玉米油)的油煙研究發現，不同烹調食用油所產生空氣中油煙濃度大小的比較為大豆油>玉米油>菜籽油>花生油，測試距油鍋20～30cm距離(人的呼吸帶)，採集各種烹調方式下的油煙濃度，下表可見沒有油煙機收集下的油煙汙染水平。具體結果如下表：

3. 油煙化學特性

食用油和食物在高溫條件下，發生一系列複雜的變化，產生大量的熱氧化分解產物，其中部分分解產物以煙霧形式散發到空氣中，形成油煙氣。在烹調過程中，煙氣的形成途徑主要為：油脂及食物本身所含脂質的熱氧化分解；食物中碳水化合物、蛋白質、胺基酸等發生米拉德反應，上述反應的中間或終產物之間相互作用的二次反應產物。

烹調油煙氣中有機類（OC）組分至少有300多種成份，具體因烹飪條件不同而各異，最主要的成份是脂肪酸、烷烴和烯烴，其次是醛類化合物，戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛普遍存在於各種油煙氣中，其中己醛含量較高，主要由於亞油酸酯加熱氧化產生己醛和戊烷；另外，庚醛和反-2一庚烯醛的含量也較高；再次是酮、醇、酯、芳香化合物和雜環化合物等。

4. 結語

我國中餐類的烹飪方式以炸、炒、煎、烤為主，容易產生大量油煙顆粒物。近期疫情期間，需要留心的廚房炒菜的小技巧，避免高濃度廚房油煙的汙染暴露時間過長。

據中國科協科普平臺發布的防烹飪揮發物技巧，本文引用如下：

(1) 開火前打開抽油煙機；

(2) 油溫5~6成熱即可；

(3) 反覆烹炸的油不要用了；

(4) 炒菜時的油溫也要有所控制(以油鍋冒煙為極限)；

(5) 炒完菜抽油煙機再開10分鐘。

最後，根據復旦研究團隊結論，炒菜用油可使用花生油，可最大限度降低揮發性有機化合物(VOC)的產生。

編輯搜圖

參考文獻

1. Lina Wang, LY Zhang, Jianmin Chen, et al. Assessing the effect of ROS and VOC profiles coming from certain type of Chinese cooking on the toxicity of human bronchial epithelial cells. EST.2020,7

2. 朱春. 城市烹飪油煙顆粒物排放特性分析. 綠色建築.2014,5

3. 厲曙光,黃昕.家庭廚房烹調油煙汙染的危害.上海預防醫學雜誌, 2003, 2.