厨房空气中烹调油烟有害成分的测定和分析
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厨房空气中烹调油烟有害成分的测定和分析
郭冬梅1, 操基玉1, 王勇1, 陈道俊1, 梁春梅2
【摘要】 目的 研究3种类型民用燃料燃烧的烹调油烟中气态污染物(SO 2、NO 2、CO 、CO 2) 及颗粒
物(PM 2. 5、PM 10) 的污染状况, 并分析PM 2. 5、PM 10中8种金属元素(铅、铬、铜、镉、锰、锌、铁、汞) 和两种多环芳烃(菲、苯并[a]芘) 的含量。方法 采用气体检测仪检测SO 2、NO 2、CO 、CO 2值; 采用称重法分析PM 2. 5和PM 10的质量浓度, 石墨炉原子吸收分光光度法定量检测PM 2. 5和PM 10中铅、铬、铜、镉, 火焰原子吸收分光光度法定量检测PM 2. 5和PM 10中锰、锌、铁, 冷原子吸收法定量检测PM 2. 5和PM 10中汞, 高效液相色谱法定量检测PM 2. 5和PM 10中菲、苯并[a ]芘浓度。结果 SO 2、NO 2、CO 、CO 2及PM 2. 5、PM 10的浓度均超过室内空气质量标准规定的浓度限值, 其中超标倍数较大的分别是天然气的CO 2(5. 2) , 液化石油气的NO 2(11. 1) , 蜂窝煤的SO 2(12. 4) 、CO (16. 5) ; 天然气的PM 2. 5、PM 10超标倍数分别是117. 0、145. 5。PM 2. 5、PM 10的金属成分分析结果显示锰、锌、铁含量较高, 铅、铜次之, 铬、镉、汞含量最低; PM 2. 5、PM 10的多环芳烃类有机成分菲、苯并[a ]芘含量均较高。结论 3种类型燃料燃烧产生的烹调油烟中气态污染物及颗粒物污染严重, 不同类型燃料产生的污染物污染状况不同,PM 2. 5、PM 10中金属元素及多环芳烃类有机成分污染水平较高, 烹调油烟可能是居室内空气污染主要来源, 且污染程度严重。【关键词】 烹调油烟; 气态污染物; 颗粒物
【中图分类号】R122. 2 【文献标识码】A 【文章编号】167423679(2010) 0220142204
Detection and analysis of harmful composition of cooking oil fume the kitchen 21, CAO Ji 2yu 1, WAN G Y ong 1, CHEN Dao 2jun 1, L IAN G 2mei 2. 1. Health and Environmental Health , School of Public , U , 230032, China ; 2. Depart ment of Hygiene , , A U ni 2versity , Hef ei 230032, 【Abstract 】the gaseous pollutants (SO 2, NO 2, CO , CO 25,PM ) cooking oil fumes (COFs ) from three types of domes 2to analyze the concentration of eight kinds of metal elements (lead , Pb ; , Cr ; copper , Cu ; cadmium ,Cd ; manganese , Mn ; zinc , Zn ; iron ; mercury , Hg ) and two kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs ) (phenanthrene , Ph ; benzo [a ]pyrene , B [a ]P ) in PM 2. 5, PM 10. Methods The gas detector was used to detect the concentration of SO 2, NO 2, CO , CO 2; the weighing method was used to analyze the mass concentration of PM 2. 5and PM 10; the concen 2tration of Pb , Cr , Cu , Cd in PM 2. 5and PM 10, graphite furnace atomic absorption spectrophotometry (GF 2AAS ) was adopted for quantitative detection , meanwhile the concentration of Mn , Zn , and iron were detected through the flame atomic absorption spectrophotometry , Hg by means of cold vapor atomic absorption , and Ph , B[a]P by high 2performance liquid chromatography. R esults All the concentration of pollutants (SO 2, NO 2, CO , CO 2, PM 2. 5, PM 10) in our study exceeded the concentration limits spec 2ified in Chinese Indoor Air Quality Standard , and the bigger times of ultra standard (Times ) were CO 2(5. 2) generating from naturalgas , NO 2(11. 1) from liquefied petroleum gas , SO 2(12. 4) , CO (16. 5) from coal , 117. 0and 145. 5res pectively for the PM 2. 5and PM 10sourcing from N G. The analysis of metal composition showed that the contents of Mn , Zn and iron were higher than Pb and Cu , and the lowest were Cr , Cd , and Hg. The analysis on the organic composition of PAHs revealed that Ph and B [a]P both could cause serious indoor air pollution. Conclusions Serious indoor air pollution was caused by the gaseous pollutants and particulate matter released by three types of domestic fuel combustion in cooking oil fumes , and different fuel resulted in different pollution. The metal elements and PAHs of PM 2. 5, PM 10were of high pollution level. S o cooking oil fumes might be the major source of indoor air pollution , and posed a high pollution level. 【K ey w ords 】 Cooking oil fume ; G aseous pollutants ; Particulate matter
(Chin J Dis Cont rol Prev 2010, 14(2) :1422145)
【基金项目】安徽省教育厅自然科学基金(2006K J311B ) ; 安徽省自然科学基金(090413265X ) 【作者单位】1安徽医科大学公共卫生学院劳动卫生和环境卫生学系, 安徽合肥 230032
2
安徽医科大学公共卫生学院卫生检验系, 安徽合肥 230032
【作者简介】郭冬梅(1985-) , 女, 安徽泗县人, 在读硕士研究生。主要研究方向:环境毒理。【通讯作者】操基玉,E 2mail :qshq@163. com
・143・
1. 3 实验方法 在采样现场采用直读式复合式气
烹调油烟是指食用油及食物高温加热后产生的
油烟和燃料燃烧烟气的混合气体, 广泛存在于居民家庭厨房内, 其化学成分复杂, 主要是各种醛、酮、醇及其衍生物, 此外还有多环芳烃类和杂环胺类等物质。烹调油烟因其含有多种有毒化学成分, 对机体具有肺脏毒性、免疫毒性、遗传毒性以及潜在致癌性等[1,2], 已成为影响家庭烹调人员身体健康的潜在危害因素。1 材料与方法
1. 1 样品采集 从学校周边小区选择使用管道天
体检测仪直接读取4种气态污染物SO 2、NO 2、CO 、
CO 2的浓度值(单位:ppm) , 通过公式换算成G B/
[3]
T1888322002《室内空气质量标准》中相同的浓度
单位; 采用称重法计算出颗粒物PM 2. 5和PM 10质量浓度; 颗粒物PM 2. 5和PM 10金属成分检测, 将采集有PM 2. 5和PM 10的滤膜分别取1/4, 1/8块, 剪成1cm ×1cm 大小, 放入聚四氟乙烯消解罐, 先后加
然气, 罐装液化气, 蜂窝煤的用户厨房各2户, 共6
户厨房作为采样现场。采样前关闭厨房门窗以模拟冬天环境, 采样点设在厨房灶具周围1m 范围内, 采样高度1. 5m 。采样前对检测仪器进行调试和校正。SO 2、NO 2、CO 、CO 24种气体浓度通过气体检测仪直接读取; 颗粒物PM 2. 5、PM 10分别以11L/min 和100L/min 的采样流量采样60min 。为使采集的样本可比性高, 烹调时使用同一种品牌食用油, 采取同样的烹调方式, 同时记录采样时的气温, 气压。1. 2 仪器和试剂 P GM 2、P GM 27840入5ml 硝酸和2ml 双氧水, 微波消解完成后, 保持高压状态下自然冷却, 超纯水稀释定容10ml , 消化液以3000r/min 的速度, 离心10min , 取上清液进样检测, 用标准曲线法计算出样品中各种金属元素的含量; 颗粒物PM 2. 5和PM 10有机成分检测, 分别取PM 2. 5和PM 10样品滤膜1/4块和1/8块, 剪成1cm ×1cm 大小, 放入10ml EP 管中, 加入5ml 二
氯甲烷, 于4℃, 洗脱12h , 超声震荡提取10min ,3次, 消化液以3000r/min 的速度, 10min , 将洗, 加700, 处理, ]。1. 4 采用Microsoft Excel 2003进行资料录入和统计分析, 计算超标倍数。非正态分布定量资料采用中位数进行统计描述。2 结果
SO 2、NO 2、CO 、CO 2、PM 10检测结果根据G B/
[3]T1888322002《室内空气质量标准》进行评价; 因
器公司) 、EP 2
100PM 10采样器(山东淄博耐普电子仪器有限公司) ; 超细玻璃纤维滤膜(合肥市环境监测中心站提供) ; F732智能冷原子吸收仪(上海华光仪器厂) ; 石墨炉原子吸收分光光度计(TAS 2990北京析普通用仪器有限公司) ; 火焰原子吸收分光光度计(WFX 2120瑞利分析仪器有限公司) ; 微波消解体系:MDS22003F 非脉冲式功率自动变频控制微波消解系统(上海新仪微波化学科技有限公司) ; M TN 22800D 氮吹仪; 自动平衡微量离心机(LDZ 420. 8, 北京医用离心机厂) ; HPLC 仪器:Waters 600高效液相色谱系统, 紫外检测器(仪器型号:waters
λabsorbance Detector ) ;Agilent zorbax SB 22487Dual
C18色谱柱(5μm ,4. 6×150mm ) 。
国内尚无PM 2. 5的空气质量标准, 本次研究PM 2. 5结
果以美国1997年EPA 的标准进行评价, 即日均值浓度限值为0. 065mg/m 3。2. 1 SO 2、N O 2、CO 、CO 2监测结果 由表1可知, 3种类型燃料同一种污染物浓度不同, 但总体水平
微波消解液:5ml 硝酸,2ml 双氧水; 实验用酸
为优级纯, 水为去离子水; 甲醇为色谱纯, 二氯甲烷为优级纯; 标准样品:镉(编号:103105) , 锌(编号:100903) , 铁(编号:102503) , 汞(编号:102905) , 铅(G BZ/T 160. 1022004) , 锰(G BZ/T 160. 1322004) , 铜(G BZ/T 160. 922004) , 铬(G BZ/T 160. 722004) , 由国家环境保护总局标准样品研究所提供; 菲(编号:07001) , 苯并[a]芘(编号:07002) , 由中国计量科学研究院提供。
均超标, 其中使用蜂窝煤作为燃料的用户, 燃烧产物中SO 2、CO 浓度的超标倍数最大, 分别为12. 4、16. 5, 使用液化气作为燃料的用户, 燃烧产物中NO 2浓度的超标倍数最大, 为11. 1, 使用天然气作为燃料的用户, 燃烧产物中CO 2浓度的超标倍数最大, 为5. 2。
2. 2 PM 2. 5和PM 10污染状况分析 3种类型燃料
燃烧产物中PM 2. 5和PM 10质量浓度平均值及超标倍数见表2。 天然气作为燃料燃烧的烹调油烟中两种颗粒物PM 2. 5、PM 10质量浓度均较高, 同种燃料燃烧的烹调油烟中PM 10质量浓度较PM 2. 5质量浓度高。
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表1 3种类型燃料燃烧产生的N O 2、SO 2、CO 、CO 2浓度(n =6)
T able 1 The concentration of N O 2, SO 2, CO , CO 2from three types of fuel combustion(n =6) NO 2(mg/m 3)
SO 2(mg/m 3)
CO (mg/m 3)
CO 2(%)
燃料类型天然气
液化气蜂窝煤
中位数
2. 192. 651. 30范围超标倍数1. 73～3. 859. 11. 02～4. 3311. 10. 69～1. 745. 4
中位数
5. 30
1. 006. 20范围超标倍数 0. 00～21. 710. 60. 70～1. 402. 04. 60～10. 1012. 4范围超标倍数
58. 01 6. 27～163. 04 5. 832. 4017. 77～63. 763. 2164. 6199. 29～228. 8916. 5
中位数中位数
0. 520. 420. 30范围超标倍数0. 24～0. 805. 20. 24～0. 784. 20. 16～0. 383. 0
表2 3种类型燃料燃烧烹调油烟中PM 2. 5和
PM 10浓度(浓度单位:mg/m )
T able 2 The m ass concentration of PM 2. 5, PM 103PM 2. 5PM 10
3
燃料类型天然气
液化气蜂窝煤
7. 023±3. 9515. 176±1. 7671. 697±0. 375
117. 0
86. 328. 321. 818±10. 23913. 417±5. 9604. 302±1. 884
145. 5
89. 428. 7
燃料的用户很少, 采样点选取难度较大, 因此本实验各选择两户厨房作为采样点, 结果存在一定局限性。从表1的结果可以看出3种类型民用燃料燃烧的气态污染物主要是SO 2、NO 2、CO , 天然气总体污染水平介于液化气和蜂窝煤之间, 造成污染物浓度不同的原因除了与燃料本身成分有关, 还与燃烧温度及程度有关。天然气作为燃料的烹调油烟中CO 2含量最高, 蜂窝煤作为燃料的烹调油烟中SO 2和CO 浓度最高, 故天然气燃烧最充分, 而蜂窝煤燃烧最不完全, 液化石油气作为燃料的烹调油烟中NO 2含量最高, 这与万雄峰[4]、潘小川[5]等研究结果基本一致。, 但即使是, 。
2. 5, 数量多, 在空气中滞留时间长, 更易吸附大量有毒有害物质, 研究表明大气颗粒物的毒性与其数量浓度有关, 而并非其质量浓度, 从本次研究结果也可以看出质量浓度高的PM 10其所含的有毒成分浓度并非一定比质量浓度低的PM 2. 5高。不同的金属成分靶器官不同, 毒性不同, 如铅可以导致人群特别是儿童的严重的神经和血液的负效应; 镉通过空气吸入可导致人体的致癌效应等。
苯并[a]芘是唯一经染毒实验被证实可引起肺癌的PAHs , 因此常以其作为PAHs 的代表。庄晓虹等[6]对沈阳市室内外苯并[a ]芘污染特征分析结果显示, 非采暖期室内苯并[a ]芘污染高于室外, 室内苯并[a]芘污染对人类健康的危害更值得关注。室内PAHs 大多来自于烹调油烟和吸烟烟雾, 本研究集中采集了实际烹调油烟样本, 为了模拟采暖期环境, 厨房门窗在整个采样过程中一直是密闭状态, 故采集的烹调油烟污染程度较正常烹调环境高。
综上所述, 烹调油烟污染及其对人体健康的损害是值得引起重视的室内环境问题, 人们在进行烹调时应注意保持烟道的通畅并采取适当的自我保护措施; 同时应进一步加强对厨师和家庭妇女等烹调油烟暴露人群的追踪观察, 采用先进的技术手段分离出油烟中的致癌物质, 并建立切实可行的烹调油烟排放标准。
2. 3 PM 2. 5和PM 10成分分析
2. 3. 1 PM 2. 5和PM 10金属成分分析 从表3可见,
蜂窝煤作为燃料的PM 2. 5中检出铁、铅、铜、铬4种金属浓度较高,PM 10中检出锌、镉浓度较高, 液化石油气作为燃料的PM 2. 5中锰浓度较高, PM 10中汞浓度较高。
表3 PM 8The of in , PM (μ3)
(3)
颗粒物燃料类型
PM 2. 5
铁
277. 993
397. 87882. 497159. 400258. 325
锌
82. 05788. 69733. 931132. 838187. 924
锰
6. 03727. 74525. 1316. 4198. 9017. 673
铅
2. 1078. 2309. 0640. 7321. 5940. 226
铜
2. 0292. 3872. 4852. 1041. 0481. 009
铬
26. 77756. 297109. 3521. 2490. 9850. 872
镉
17. 9569. 64949. 52832. 71779. 440113. 910
汞
15. 00731. 20525. 52185. 62993. 06742. 768
PM 10
天然气液化气蜂窝煤天然气液化气蜂窝煤
56. 096 91. 630
2. 3. 2 PM 2. 5和PM 10中多环芳烃成分分析 3种
类型燃料燃烧产生的烹调油烟中两种多环芳烃类(PAHs ) 有机成分(菲、苯并[a ]芘) 的含量测定结果如表4。
表4 PM 2. 5和PM 10中菲, 苯并[a]芘含量(浓度单位:ng/m 3)
T able 4 The concentration of Ph , B[a]P in
PM 2. 5, PM 10(unit :ng/m 3) PM 2. 5
PM 10
燃料类型天然气液化气蜂窝煤
苯并[a]芘
137. 4181917. 1461628. 121
菲
474. 5561033. 6657456. 544
苯并[a]芘
437. 026688. 684752. 184
菲
137. 4171917. 1461628. 121
3 讨论
目前合肥市市民使用罐装液化气, 蜂窝煤作为
・145・
[4] 万雄峰, 喻李葵, 侯华波. 厨房烟气对室内空气品质的影响及
【参考文献】
[1] Wu M , Che W , Zhang Z. Enhanced sensitivity to DNA damage
induced by cooking oil fumes in human O GG1deficient cells [J].
Envi ron Mol M utagen 2008, 47(14) :2652275.
其改善方法[J].建筑热能通风空调, 2005, 24(3) :27231.
[5] 潘小川, 刘君卓, 金晓滨, 等. 家用燃料气态燃烧产物对室内空
气污染的初步评估[J].环境与健康杂志, 2006, 23(5) :3942
397.
[6] 庄晓虹, 胡筱敏, 周松颖, 等. 沈阳市室内公共场所苯并[a ]芘
[2] Wu SC , Yen GC. Effects of cooking oil fumes on the genotoxicity
and oxidative stress in human lung carcinoma (A 2549) cells [J].
Toxicol In V it ro 2004, 18(5) :5712580.
污染特征及分析[J].中国安全科学学报, 2008, 18(3) :1082
113.
(收稿日期:2009205206) (修回日期:2009206224)
(丁宁校)
[3] 杨克敌. 环境卫生学[M ].第6版. 北京:人民卫生出版社,
2007.
(上接141页)
表1 研究变量及其赋值
变量名称矽肺
煤工尘肺行业
取值单位
(是, 否) (是, 否)
取值
1,01,01,0,00,1,00,0,14-11-41-33-11-4
年代和诊断年龄。
本研究结果显示, 接尘年龄是尘肺病人“早死”的高度危险因素, 在
20世纪50年代起, 随着科技的进步, 尘肺对患者减寿程度的影响在加大, 这与我国自70年代以来大型煤矿综合机械化开采技术的应用、粉尘粉碎程度增加、企业粉尘污染严重有关, 而防尘措施滞后, 粉尘浓度大幅度上升, 致使工人尘肺病情更为严重。故接尘年代是影响工人尘肺减寿的另一危险因素。
【参考文献】
[1] L. Fedotov , 薄梅花. ILO/WHO 全球消除矽肺的国际规划
[J].工业卫生与职业病, 1998, 24(1) :16217.
[2] 邹昌淇, 邵强. 为全球消除矽肺规划作出贡献[J].中华劳动
诊断年龄(岁)
开始接尘年代(年) 初期诊断期别开始接尘年龄(岁) 接尘工龄(年)
煤炭相关金属及冶金其他
的危险因素。根据O R , 值为3. 33. 19(95%CI :11. 59～95. 07) , P =0. 001; 接尘年代β, 值为3. 35, 值为28. 63(95%CI :10. 16～80. 73) , P
有文献[5]报道, 初期诊断期别和接尘工龄也是影响尘肺患者早死的因素之一, 但本研究未能得出
O R
此结论, 可能是由于样本量较小有关, 见表2。
表2 诊断期别、接尘工龄的早死描述
影响因素初期诊断期别
ⅠⅡⅢ
早死人数早死构成比(%)
306447218
8. 776. 3813. 3313. 797. 539. 466. 56
非早死人数非早死构成比(%)
[**************]14
91. 2393. 6286. 6786. 2192. 4790. 5493. 44
接尘工龄(年)
卫生职业病杂志, 1999, 17(1) :224.
[3] 陈卫红. 尘肺防制的研究进展与展望[J].中华劳动卫生职业
病杂志, 2006, 24(9) :513.
[4] 王承刚. 铁法矿区煤工尘肺流行病学调查分析[J].中国煤炭
工业医学杂志, 2005, 8(5) :5352536.
3 讨论
[5] 杨瑾, 宋琦如, 李吴萍, 等. 宁夏煤工尘肺患者减寿分析[J].
宁夏医学院学报, 2008, 30(1) :55256.
[6] 李德鸿. 职业病医师培训教材(第一篇:尘肺病) [M ].北京:
本研究把可能影响煤工尘肺患者减寿的各个因素纳入多因素非条件Logistic 回归模型中进行综合
分析时, 诊断年龄、接尘年龄和接尘年代对尘肺患者“早死”有影响, 与杨瑾[5]报道一致。根据O R 值的大小, 影响早死的重要性因素依次为接尘年龄、接尘
人民日报出版社, 2004. 34240.
(收稿日期:2009205217) (修回日期:2009206230)
(马岩校)