EVALUATION OF THE IMPACT OF PUBLIC CATERING ENTERPRISES ON THE AIR QUALITY OF RESIDENTIAL AND WORKING AREAS
EVALUATION OF THE IMPACT OF PUBLIC CATERING ENTERPRISES ON THE AIR QUALITY OF RESIDENTIAL AND WORKING AREAS
Abstract
In the presented work, in order to assess the impact of catering establishments on the air quality of residential and working areas, the content of pollutants in the emissions of various cafés and restaurants was studied. The results of the experiments showed that at sources of periodic emissions into the atmosphere, such as grills (barbecues), a high content of gas (coal) combustion products is observed, and there is a significant increase in the concentration of volatile organic compounds (VOCs). According to the results of calculating single and complex indices of air pollution, it was found that the level of air pollution in the residential area is characterized as "low", the largest contribution is made by: nitrogen dioxide (30.9%), acetone (21.2%), acetaldehyde (17.8%), acrolein (15.2%); in the air of the working area - "increased", the largest contribution is carbon monoxide (18.2%), acrolein (14.3%), acetone (10.5%), acetaldehyde (8.7%). The conducted risk assessment for public health in the residential area showed that the values of non-carcinogenic and carcinogenic risks correspond to the levels of "low" and "minimal". However, when applying similar calculations in the air of the working area during intensive kitchen operation, the values of non-carcinogenic and carcinogenic risks correspond to the levels of "high" and "medium", which in turn indicates that long-term exposure to elevated concentrations of combustion products and VOCs has a significant impact on the health of visitors and working personnel and may carry a potential risk of developing adverse effects.
1. Введение
В последние десятилетия предприятия общественного питания (кафе, рестораны, столовые и др.) стали важным элементом городской среды. Однако их функционирование зачастую сопровождается негативным воздействием на окружающую среду, особенно в селитебных зонах. По данным Всемирной организации здравоохранения, более 50% населения регулярно питается вне дома , что, в свою очередь, приводит к возрастанию нагрузки на атмосферный воздух со стороны организаций общепита. Исследования показывают, что заведения общественного питания могут быть источником до 10% локальных загрязнений воздуха в городах с высокой плотностью населения , , . Особенно остро проблема стоит в крупных городах, где концентрация предприятий общепита значительно выше, чем в провинциальных населенных пунктах. В таких условиях загрязняющие вещества, выбрасываемые кафе и ресторанами, оказывают прямое влияние на качество воздуха .
Приготовление пищи в кафе и ресторанах связано с выделением большого количества сажи, взвешенных частиц, жира и продуктов сгорания. Использование грилей, фритюрниц и печей, особенно на угле или газу, сопровождается выбросом углекислого газа (CO2), оксидов азота (NOx), угарного газа (CO), метана (CH4), а также летучих органических соединений (ЛОС). Мелкодисперсные частицы, выделяемые при приготовлении пищи, способны проникать глубоко в легкие, вызывая воспалительные процессы, хронические заболевания дыхательных путей, а также онкологические заболевания , . ЛОС и CO могут вызывать головные боли, снижение концентрации внимания и хроническую усталость , . Помимо этого, ЛОС вступают в реакции с NOx под воздействием солнечного света, образуя озон на уровне земли, что является ключевым компонентом смога, а также способствуют формированию частиц аэрозоля, которые ухудшают видимость и могут вызывать раздражение дыхательных путей и аллергии. Выбросы CO2, CH4 и некоторых ЛОС способствуют усилению парникового эффекта, что ведет к глобальному потеплению , , , . Загрязнение воздуха вблизи кафе и ресторанов может отрицательно сказываться на растительности, ухудшая фотосинтез и снижая устойчивость растений к заболеваниям .
В рамках представленной работы с целью оценки влияния организаций общественного питания на качество воздуха жилой и рабочей зоны проведены исследования содержания загрязняющих веществ в составе промышленных выбросов кухонь нескольких кафе и ресторанов г. Набережные Челны. Выбросы в атмосферу на всех рассматриваемых объектах осуществляются через системы вытяжной вентиляции, расположенные на высоте 1-2 м от крыши здания, высота источников загрязнения атмосферного воздуха варьируется от 6 до 10 м в зависимости от типа здания (пристрой к многоэтажному дому, отдельно стоящее здание). Источниками выделения загрязняющих веществ при этом являются: электрические печи, варочные панели, грили, мангалы, фритюрницы, газовые горелки, моечные машины.
2. Основная часть
На первоначальном этапе исследования в соответствии с измерены и рассчитаны объемные расходы газопылевых потоков вытяжных систем. С применением портативного автоматического газоанализатора, а также соответствующих методик выполнения измерений определены концентрации CO, диоксида азота NO2 и сернистого ангидрида (SO2) , , . Методом газовой хроматографии с фотоионизоционным детектированием проанализировано содержание ЛОС в составе промышленных выбросов. Измерения содержания загрязняющих веществ на рассматриваемых предприятиях проводили при максимальной нагрузке во время обеда (с 11:00 до 13:30) и ужина (с 17:00 до 19:00). Результаты измерений концентраций загрязняющих веществ (мг/м3) и рассчитанные значения максимальных выбросов (г/сек) представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Загрязняющие вещества в составе промышленных выбросов предприятий общественного питания
Наименование объекта / источника выброса | Содержание | |||||
CO | NO2 | SO2 | ||||
мг/м3 | г/сек | мг/м3 | г/сек | мг/м3 | г/сек | |
№1 (кафе) / общеобменная вытяжка | 1,75 | 0,00081 | 0,65 | 0,00029 | 0,09 | 0,000048 |
№2 (ресторан) / общеобменная вытяжка | 2,14 | 0,00196 | 0,78 | 0,00073 | 0,07 | 0,000063 |
№2 (ресторан) / гриль (мангал) | 190 | 0,07390 | 15,2 | 0,00600 | 2,90 | 0,001142 |
№3 (кафе) / общеобменная вытяжка | 1,36 | 0,00068 | 0,54 | 0,00027 | 0,11 | 0,000053 |
№4 (ресторан) | 1,95 | 0,00174 | 0,95 | 0,00088 | 0,06 | 0,000057 |
№4 (ресторан) / гриль | 172 | 0,05768 | 17,6 | 0,00589 | 3,65 | 0,001224 |
№5 (кафе) / общеобменная вытяжка | 1,46 | 0,00085 | 0,45 | 0,00024 | 0,08 | 0,000051 |
Для оценки прогнозируемых приземных концентраций с применением программных продуктов «УПРЗА Эколог» было рассчитано рассевание загрязняющих веществ выбрасываемых организациями общественного питания с учетом условий городской застройки. На основе введенных в программу количественных данных по измеренным выбросам были определены расчетные приземные концентрации CO, NO2, SO2, а также ЛОС на границе близлежащих жилых построек. В качестве примера в таблице 2 приведены результаты соответствующих расчетов по нескольким исследованным объектам.
Таблица 2 - Летучие органические соединения в составе промышленных выбросов предприятий общественного питания
Показатель | Содержание | |||||
№2 (ресторан) / общеобменная вытяжка | №2 (ресторан) / гриль (мангал) | №4 (ресторан) / гриль | ||||
мг/м3 | г/сек | мг/м3 | г/сек | мг/м3 | г/сек | |
Акролеин | 0,032 | 0,000030 | 0,68 | 0,000256 | 0,71 | 0,000242 |
Ацетон | 0,35 | 0,000319 | 1,92 | 0,000735 | 1,65 | 0,000570 |
Ацетальдегид | 0,06 | 0,000048 | 0,11 | 0,000384 | 1,05 | 0,000373 |
Бензол | 0,07 | 0,000058 | 0,34 | 0,000128 | 0,36 | 0,000128 |
Этиловый спирт | 1,45 | 0,001390 | 7,85 | 0,003011 | 6,70 | 0,002332 |
Этилацетат | 0,10 | 0,000087 | 0,52 | 0,000206 | 0,44 | 0,000151 |
Для определения уровня загрязнения атмосферного воздуха в жилой зоне были рассчитаны единичные индексы загрязнения атмосферы: коэффициент превышения ПДК (Ki), индексы загрязнения атмосферы отдельной примесью (ИЗА), а также комплексный индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами (КИЗА):
где:
i – примесь,
βi – константа для различных классов опасности по приведению к степени вредности диоксида серы,
Ci – концентрация i-гозагрязняющего вещества,
ПДКi,м.р. — ПДК i-гозагрязняющего вещества .
Результаты оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха на примере одного из заведений общественного питания, расположенного в 30 м от жилого дома приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Уровень загрязнения воздуха в жилой и рабочей зоне
Показатель | NO2 | Акролеин | Ацетальдегид | Ацетон | Этанол |
К | 0,46 | 0,27 | 0,21 | 0,25 | 0,17 |
ИЗА | 0,36 | 0,18 | 0,21 | 0,25 | 0,17 |
КИЗА5 | 1,2 | ||||
Вклад в общий уровень загрязнения, % | 30,9 | 15,2 | 17,8 | 21,2 | 14,8 |
Согласно полученным данным, превышений ПДК по пяти приоритетным загрязняющим веществам на границе жилого дома не наблюдаются: коэффициент превышения ПДК – от 0,17 до 0,46. Значение КИЗА – 1,2, что характеризует уровень загрязнения атмосферы как «низкий». Наибольший вклад в загрязнение воздуха жилой зоны вносят NO2 (30,9%), ацетон (21,2%), ацетальдегид (17,8%), акролеин (15, %).
С целью количественной характеристики вредных эффектов, развивающихся или способных развиться в результате воздействия ЛОС на человека в соответствии с методиками, описанными в работах
, были рассчитаны значения показателей неканцерогенного (HQ) и канцерогенного рисков (R).Неканцерогенный риск оценивался путем расчета коэффициента опасности(HQ):
где:
D – доза i-го вещества при пероральном поступлении, мг/кг,
RfC, RfD– референтные(безопасные) концентрация и доза.
Для оценки суммарного воздействия химических веществ, применяли индекс опасности:
где HQ1, HQ2, HQn– коэффициенты опасности 1,2.. n -го химических веществ.
Канцерогенный риск определяли как произведение хронического дневного поступления(I) и показателя канцерогенности (SF) по формуле:
3. Заключение
Оценка риска для здоровья в жилой зоне по всем измеренным загрязняющим веществам показала, что значения неканцерогенного и канцерогенного рисков соответствуют уровням «низкий» и «минимальный». Однако следует отметить, что при применении аналогичных расчетов при более высоких измеренных концентрациях загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны во время работы грилей (мангалов), значения неканцерогенного и канцерогенного рисков соответствуют уровням «высокий» и «средний», что, в свою очередь, указывает на то, что длительное воздействие высоких содержаний загрязняющих веществ окажет значительное влияние на здоровье посетителей и работающего персонала и может нести потенциальный риск развития неблагоприятных эффектов.
Таким образом, проведенные исследования показали, что уровень загрязнения атмосферного воздуха в жилой зоне в районах размещения исследованных предприятий общественного питания соответствуют санитарно-гигиеническим нормам. Обнаруженные существенные концентрации загрязняющих веществ в промышленных выбросах и рабочей зоне на некоторых объектах требуют внедрение соответствующего газоочистного оборудования, систем вентиляции и очистки воздуха рабочей зоны.