烘烤烟气排放对环境污染的影响

烘烤烟气排放对环境污染的影响

燃烧一直是人们喜爱的食物形式。这一饮食习惯的普及和普及造成了严重的污染现象。食用油和食物,尤其是肉类,在高温条件下发生复杂的变化,产生大量的热氧化分解产物。由于排入空气中油烟的成分复杂,含有多种有毒有害的化学成分,对人体具有吸入毒性,免疫毒性,致癌致突变性等。烹饪油烟中挥发性有机物(VOCs)排放量巨大,Umano等对油煎鸡蛋时产生的挥发性物质进行检测和分析得到141种化合物。王秀艳等在沈阳市为代表的东北地区检测到烹饪油烟中含有81种VOCs,总VOCs平均质量浓度为(3407.06±889.5)μg/m3,检测的化合物中有39种是有毒挥发性有机物,占总数量的48%。有毒挥发性有机的主要成分是苯系物,其中苯是强烈的致癌物质。本研究选取不同规模的烧烤店以及室外露天烧烤摊作为主要检测区域,因室外露天烧烤摊主要在夏季大规模出现,本实验采样季节选在夏季,并合理选取无烧烤污染的区域为环境本底值采样点,研究烧烤烟气排放对环境中VOCs及苯系物的贡献,并通过苯的致癌风险评价和二甲苯的非致癌风险评价,分析烧烤烟气排放对长期居住于此环境中的人们健康的影响状况。1仪器和方法1.1rae-si阶段手持式VOC气体检测仪:PGM-7240型光离子化检测仪(美国华瑞科学仪器公司RAESystemLnc.);检测器:光离子化检测器(PID);光源:标准10.6eV紫外(UV)灯;采样泵:内置,标准流速400mL/min;标准管:RAEVOC气体标准校正管;风速湿度仪:北京金信诚公司N9629袖珍式风速、温湿度仪。1.2同心圆布点样品测定采样方法:采用同心圆采样法,选取营业年份较久,客流量固定的大型(300m2左右)、中型(100m2左右)烧烤店和小型路边烧烤摊为目标点,以它们为圆心,在半径分别为50、100、200m的同心圆上8等分点处、离地面1.5m高处布点采空气样,测定空气中TVOC、苯、二甲苯浓度。同时选取一处远离烧烤烟气的空旷场所进行测定为作为环境本底值。采样时间:用餐高峰期(中午:12:00~13:00,晚上:16:00~19:00)和非高峰期(上午:10:00~11:00,下午:13:00~16:00)分别采样,连续采样15d。1.3暴露参数ca空气污染物对人体可产生致癌的和非致癌的健康风险。空气中大多数污染物都可对人体产生非致癌的影响,而空气中苯能对人体产生致癌性影响。苯是具有强致癌性的物质,即使浓度很低,长期接触也存在致癌风险。呼吸作用是苯系物进入人体的有效途径,占人体每天摄入量的95%以上。假定吸入体内的苯90%被吸收,则苯系物的暴露剂量也就是苯系物的人体吸入量CDI(ChronicDailyIntake,mg/(kg·d))采用美国EPA推荐的方法进行计算:式中:CDI为暴露剂量,mg/(kg·d);CA为污染物浓度(mg/m3);IR为吸入空气量(m3/h);ED为暴露时间(h/d);EF为暴露频率(d/a);L为暴露期(a);BW为暴露者体重(kg);ATL为平均暴露年限(a);暴露参数是暴露评价和健康风险评价研究中的关键性参数。在环境介质中污染物浓度准确测量的情况下,所选取的暴露参数值越接近于目标人群的真实情况,暴露评价的结果越准确。在参考美国《暴露参数手册》和WHO的推荐参数值,本研究吸入空气量为0.69m3/h,暴露时间为12h(以饭店日平均营业时间为参考),暴露频率为300d/a,成年人平均体重为65kg,平均寿命为70a。致癌与非致癌的健康风险评价:健康风险评价包括致癌风险评价和非致癌风险评价,其中苯作为致癌物,对人体存在致癌风险。二甲苯作为非致癌物质,对人体存在非致癌风险。则苯的致癌风险指数(risk)R可用公式(2)计算:式中:CDI为暴露剂量,mg/(kg·d);SF为致癌斜率因子,(kg·d)/mg。R值小于1×10-6表明不存在致癌风险;R值大于1×10-4表明风险较高,必须采取一定的措施;若R值介于两者之间,则表明存在致癌风险,但在可接受范围之内。二甲苯的非致癌风险指数HI可用公式(3)计算:式中:CDI为暴露剂量,mg/(kg·d);RfD为参考剂量,mg/(kg·d)。若HI<1,则表明不会对暴露人群造成明显的非致癌健康影响。-2mg/(kg·d),苯的SF值为2.73×10-2(kg·d/mg)。2结果与讨论2.1空气中vocs浓度变化连续15d同心圆法8等分采样,每天每个监测半径下得到检测结果8组,对比8组数据发现彼此差别不大,且主要是由于风向波动引起的,通过SPSS检验,数据之间无显著性差异。取15d,每天各4组数据的平均值,则高峰期与非高峰期大型、中型烧烤店、小型烧烤摊的VOCs平均浓度分布见表1。与环境本底值相比,烧烤行为大大提高了空气中VOCs的浓度水平,在高峰期浓度上升至本底值的2~3倍,且高峰期浓度明显高于非高峰期浓度。各释放源附近空气中VOCs浓度比较,小型室外烧烤摊>中型烧烤店>大型烧烤店,主要是由于大型烧烤店安装了较好的烟气净化装置,中型烧烤店由于成本问题,烟气处理设备简陋,处理效率偏低,而小型烧烤摊的烧烤烟气直接排放到周围空气中,造成周围空气中VOCs浓度较高。各采样点按采样半径比较,r50>r100>r200,这说明VOCs随空气扩散浓度逐渐降低,但高峰期时离释放源200m处TVOC仍然超标,但不能忽视这些污染物对长期生活在附近人群的健康危害。对烧烤烟气中苯、二甲苯通过SPSS软件进行spearman相关性分析,二者的相关系数为0.975(P<0.05),呈现相关性,说明二者具有同源性,均来自于烧烤烟气。对比每天监测的8组数据发现,苯和二甲苯的变化趋势呈现一定差异性,苯在高峰期后浓度呈下降趋势,而二甲苯从中午高峰期后呈上升趋势,但仍低于晚间高峰期浓度值。分析其原因,二甲苯存在异构体,是主要的光化学反应潜在参与物质,且与羟基自由基反应强于苯。中午用餐高峰期,二甲苯在光照下参与光化学反应,所以浓度并不很高;随着光强的减弱,自由基数量减少,光化学反应减弱,二甲苯浓度上升,但是污染源产生的数量降低,所以高峰期后二甲苯浓度略有升高,但仍低于晚间高峰期浓度。2.2暴露剂量和死亡率设居住在各取样半径范围内的人群的暴露期为5a(以饭店的平均经营周期为参考),其它参数取值见1.3,将所测数据带入公式(1)、(2)、(3),计算污染物暴露剂量CDI及致癌和非致癌风险评价。高峰期和非高峰期在不同采样半径下苯与二甲苯的CDI见图1、图2。由图1、图2可见,苯、二甲苯的暴露剂量总体上都是高峰期大于非高峰期,采样半径越大,暴露剂量越小;从采样场所来看,室外烧烤摊的暴露剂量明显大于大型烧烤店,与中型烧烤店相差不大,因为室外烧烤摊虽直接排放烧烤气体,但毕竟规模有限,而中型烧烤店由于空气净化设施不完善,且有一定规模,其烟气排放造成的污染将不容忽视。苯的致癌风险指数、二甲苯的非致癌风险指数见表2、表3。由表2可知,高峰期,采样半径为50m时,暴露烧烤烟气中苯的致癌风险指数R有最大值为5.2×10-5,最小值为非高峰期采样半径200m时的1.8×10-5,最高值没有超过1×10-4,所以整个采样环境下不存在较高致癌风险,最低值高于1×10-6的安全阈值,表明长期处于这样的环境中,健康仍会受到威胁。由表3可知,二甲苯在所有采样环境的HI值均远小于1,表明其不会对暴露人群造成明显的非致癌健康影响。3苯、二甲苯的变化规律(1)在沈阳市烧烤烟气中检测到TVOC浓度高峰期达到环境本底值的2~3倍,小型室外烧烤摊>中型烧烤店>大型烧烤店,按采样半径比较,r50>r100>r200;(2)苯与二甲苯变化规律呈现一定差异性。苯高峰期后浓度呈下降趋势,而二甲苯由于自由基反应减弱浓