烘烤煙氣排放對(duì)環(huán)境污染的影響

烘烤煙氣排放對(duì)環(huán)境污染的影響

燃燒一直是人們喜愛的食物形式。這一飲食習(xí)慣的普及和普及造成了嚴(yán)重的污染現(xiàn)象。食用油和食物,尤其是肉類,在高溫條件下發(fā)生復(fù)雜的變化,產(chǎn)生大量的熱氧化分解產(chǎn)物。由于排入空氣中油煙的成分復(fù)雜,含有多種有毒有害的化學(xué)成分,對(duì)人體具有吸入毒性,免疫毒性,致癌致突變性等。烹飪油煙中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放量巨大,Umano等對(duì)油煎雞蛋時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)和分析得到141種化合物。王秀艷等在沈陽市為代表的東北地區(qū)檢測(cè)到烹飪油煙中含有81種VOCs,總VOCs平均質(zhì)量濃度為(3407.06±889.5)μg/m3,檢測(cè)的化合物中有39種是有毒揮發(fā)性有機(jī)物,占總數(shù)量的48%。有毒揮發(fā)性有機(jī)的主要成分是苯系物,其中苯是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)。本研究選取不同規(guī)模的燒烤店以及室外露天燒烤攤作為主要檢測(cè)區(qū)域,因室外露天燒烤攤主要在夏季大規(guī)模出現(xiàn),本實(shí)驗(yàn)采樣季節(jié)選在夏季,并合理選取無燒烤污染的區(qū)域?yàn)榄h(huán)境本底值采樣點(diǎn),研究燒烤煙氣排放對(duì)環(huán)境中VOCs及苯系物的貢獻(xiàn),并通過苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和二甲苯的非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),分析燒烤煙氣排放對(duì)長(zhǎng)期居住于此環(huán)境中的人們健康的影響狀況。1儀器和方法1.1rae-si階段手持式VOC氣體檢測(cè)儀:PGM-7240型光離子化檢測(cè)儀(美國(guó)華瑞科學(xué)儀器公司RAESystemLnc.);檢測(cè)器:光離子化檢測(cè)器(PID);光源:標(biāo)準(zhǔn)10.6eV紫外(UV)燈;采樣泵:內(nèi)置,標(biāo)準(zhǔn)流速400mL/min;標(biāo)準(zhǔn)管:RAEVOC氣體標(biāo)準(zhǔn)校正管;風(fēng)速濕度儀:北京金信誠(chéng)公司N9629袖珍式風(fēng)速、溫濕度儀。1.2同心圓布點(diǎn)樣品測(cè)定采樣方法:采用同心圓采樣法,選取營(yíng)業(yè)年份較久,客流量固定的大型(300m2左右)、中型(100m2左右)燒烤店和小型路邊燒烤攤為目標(biāo)點(diǎn),以它們?yōu)閳A心,在半徑分別為50、100、200m的同心圓上8等分點(diǎn)處、離地面1.5m高處布點(diǎn)采空氣樣,測(cè)定空氣中TVOC、苯、二甲苯濃度。同時(shí)選取一處遠(yuǎn)離燒烤煙氣的空曠場(chǎng)所進(jìn)行測(cè)定為作為環(huán)境本底值。采樣時(shí)間: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)分別采樣,連續(xù)采樣15d。1.3暴露參數(shù)ca空氣污染物對(duì)人體可產(chǎn)生致癌的和非致癌的健康風(fēng)險(xiǎn)。空氣中大多數(shù)污染物都可對(duì)人體產(chǎn)生非致癌的影響,而空氣中苯能對(duì)人體產(chǎn)生致癌性影響。苯是具有強(qiáng)致癌性的物質(zhì),即使?jié)舛群艿?長(zhǎng)期接觸也存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。呼吸作用是苯系物進(jìn)入人體的有效途徑,占人體每天攝入量的95%以上。假定吸入體內(nèi)的苯90%被吸收,則苯系物的暴露劑量也就是苯系物的人體吸入量CDI(ChronicDailyIntake,mg/(kg·d))采用美國(guó)EPA推薦的方法進(jìn)行計(jì)算:式中:CDI為暴露劑量,mg/(kg·d);CA為污染物濃度(mg/m3);IR為吸入空氣量(m3/h);ED為暴露時(shí)間(h/d);EF為暴露頻率(d/a);L為暴露期(a);BW為暴露者體重(kg);ATL為平均暴露年限(a);暴露參數(shù)是暴露評(píng)價(jià)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究中的關(guān)鍵性參數(shù)。在環(huán)境介質(zhì)中污染物濃度準(zhǔn)確測(cè)量的情況下,所選取的暴露參數(shù)值越接近于目標(biāo)人群的真實(shí)情況,暴露評(píng)價(jià)的結(jié)果越準(zhǔn)確。在參考美國(guó)《暴露參數(shù)手冊(cè)》和WHO的推薦參數(shù)值,本研究吸入空氣量為0.69m3/h,暴露時(shí)間為12h(以飯店日平均營(yíng)業(yè)時(shí)間為參考),暴露頻率為300d/a,成年人平均體重為65kg,平均壽命為70a。致癌與非致癌的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià):健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包括致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),其中苯作為致癌物,對(duì)人體存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。二甲苯作為非致癌物質(zhì),對(duì)人體存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。則苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(risk)R可用公式(2)計(jì)算:式中:CDI為暴露劑量,mg/(kg·d);SF為致癌斜率因子,(kg·d)/mg。R值小于1×10-6表明不存在致癌風(fēng)險(xiǎn);R值大于1×10-4表明風(fēng)險(xiǎn)較高,必須采取一定的措施;若R值介于兩者之間,則表明存在致癌風(fēng)險(xiǎn),但在可接受范圍之內(nèi)。二甲苯的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)HI可用公式(3)計(jì)算:式中:CDI為暴露劑量,mg/(kg·d);RfD為參考劑量,mg/(kg·d)。若HI<1,則表明不會(huì)對(duì)暴露人群造成明顯的非致癌健康影響。-2mg/(kg·d),苯的SF值為2.73×10-2(kg·d/mg)。2結(jié)果與討論2.1空氣中vocs濃度變化連續(xù)15d同心圓法8等分采樣,每天每個(gè)監(jiān)測(cè)半徑下得到檢測(cè)結(jié)果8組,對(duì)比8組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)彼此差別不大,且主要是由于風(fēng)向波動(dòng)引起的,通過SPSS檢驗(yàn),數(shù)據(jù)之間無顯著性差異。取15d,每天各4組數(shù)據(jù)的平均值,則高峰期與非高峰期大型、中型燒烤店、小型燒烤攤的VOCs平均濃度分布見表1。與環(huán)境本底值相比,燒烤行為大大提高了空氣中VOCs的濃度水平,在高峰期濃度上升至本底值的2~3倍,且高峰期濃度明顯高于非高峰期濃度。各釋放源附近空氣中VOCs濃度比較,小型室外燒烤攤>中型燒烤店>大型燒烤店,主要是由于大型燒烤店安裝了較好的煙氣凈化裝置,中型燒烤店由于成本問題,煙氣處理設(shè)備簡(jiǎn)陋,處理效率偏低,而小型燒烤攤的燒烤煙氣直接排放到周圍空氣中,造成周圍空氣中VOCs濃度較高。各采樣點(diǎn)按采樣半徑比較,r50>r100>r200,這說明VOCs隨空氣擴(kuò)散濃度逐漸降低,但高峰期時(shí)離釋放源200m處TVOC仍然超標(biāo),但不能忽視這些污染物對(duì)長(zhǎng)期生活在附近人群的健康危害。對(duì)燒烤煙氣中苯、二甲苯通過SPSS軟件進(jìn)行spearman相關(guān)性分析,二者的相關(guān)系數(shù)為0.975(P<0.05),呈現(xiàn)相關(guān)性,說明二者具有同源性,均來自于燒烤煙氣。對(duì)比每天監(jiān)測(cè)的8組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),苯和二甲苯的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一定差異性,苯在高峰期后濃度呈下降趨勢(shì),而二甲苯從中午高峰期后呈上升趨勢(shì),但仍低于晚間高峰期濃度值。分析其原因,二甲苯存在異構(gòu)體,是主要的光化學(xué)反應(yīng)潛在參與物質(zhì),且與羥基自由基反應(yīng)強(qiáng)于苯。中午用餐高峰期,二甲苯在光照下參與光化學(xué)反應(yīng),所以濃度并不很高;隨著光強(qiáng)的減弱,自由基數(shù)量減少,光化學(xué)反應(yīng)減弱,二甲苯濃度上升,但是污染源產(chǎn)生的數(shù)量降低,所以高峰期后二甲苯濃度略有升高,但仍低于晚間高峰期濃度。2.2暴露劑量和死亡率設(shè)居住在各取樣半徑范圍內(nèi)的人群的暴露期為5a(以飯店的平均經(jīng)營(yíng)周期為參考),其它參數(shù)取值見1.3,將所測(cè)數(shù)據(jù)帶入公式(1)、(2)、(3),計(jì)算污染物暴露劑量CDI及致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。高峰期和非高峰期在不同采樣半徑下苯與二甲苯的CDI見圖1、圖2。由圖1、圖2可見,苯、二甲苯的暴露劑量總體上都是高峰期大于非高峰期,采樣半徑越大,暴露劑量越小;從采樣場(chǎng)所來看,室外燒烤攤的暴露劑量明顯大于大型燒烤店,與中型燒烤店相差不大,因?yàn)槭彝鉄緮傠m直接排放燒烤氣體,但畢竟規(guī)模有限,而中型燒烤店由于空氣凈化設(shè)施不完善,且有一定規(guī)模,其煙氣排放造成的污染將不容忽視。苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、二甲苯的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)見表2、表3。由表2可知,高峰期,采樣半徑為50m時(shí),暴露燒烤煙氣中苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)R有最大值為5.2×10-5,最小值為非高峰期采樣半徑200m時(shí)的1.8×10-5,最高值沒有超過1×10-4,所以整個(gè)采樣環(huán)境下不存在較高致癌風(fēng)險(xiǎn),最低值高于1×10-6的安全閾值,表明長(zhǎng)期處于這樣的環(huán)境中,健康仍會(huì)受到威脅。由表3可知,二甲苯在所有采樣環(huán)境的HI值均遠(yuǎn)小于1,表明其不會(huì)對(duì)暴露人群造成明顯的非致癌健康影響。3苯、二甲苯的變化規(guī)律(1)在沈陽市燒烤煙氣中檢測(cè)到TVOC濃度高峰期達(dá)到環(huán)境本底值的2~3倍,小型室外燒烤攤>中型燒烤店>大型燒烤店,按采樣半徑比較,r50>r100>r200;(2)苯與二甲苯變化規(guī)律呈現(xiàn)一定差異性。苯高峰期后濃度呈下降趨勢(shì),而二甲苯由于自由基反應(yīng)減弱濃