В представленной работе с целью оценки воздействия предприятий общественного питания на качество воздуха жилой и рабочей зоны проведены исследования содержания загрязняющих веществ в составе выбросов различных кафе и ресторанов. Результаты экспериментов показали, что на источниках выбросов в атмосферу периодического действия, таких как грили (мангалы), наблюдаются высокое содержание продуктов горения газа (угля), а также происходит существенное увеличение концентрации летучих органических соединений (ЛОС). По результатам расчётов единичных и комплексного индексов загрязнения атмосферного воздуха установлено, что уровень загрязнения атмосферы в жилой зоне характеризуется как «низкий», наибольший вклад вносят: диоксид азота (30,9%), ацетон (21,2%), ацетальдегид (17,8%), акролеин (15,2%); в воздухе рабочей зоны – «повышенный», наибольший вклад – оксид углерода (18,2%), акролеин (14,3%), ацетон (10,5%), ацетальдегид (8,7%). Проведенная оценка риска для здоровья населения в зоне жилой застройки показала, что значения неканцерогенного и канцерогенного рисков соответствуют уровням «низкий» и «минимальный». Однако при применении аналогичных расчетов в воздухе рабочей зоны во время интенсивной работы кухни, значения неканцерогенного и канцерогенного рисков соответствуют уровням «высокий» и «средний», что, в свою очередь, указывает на то, что длительное воздействие повышенных концентраций продуктов горения и ЛОС оказывает значительное влияние на здоровье посетителей и работающего персонала и может нести потенциальный риск развития неблагоприятных эффектов.
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 [1], 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 [2], [3], [4]. 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 [5].
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 [6], [7]. ЛОС и CO могут вызывать головные боли, снижение концентрации внимания и хроническую усталость [8], [9]. 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 [10], [11], [12], [13]. Загрязнение воздуха вблизи кафе и ресторанов может отрицательно сказываться на растительности, ухудшая фотосинтез и снижая устойчивость растений к заболеваниям [14].
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 [15] 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) [16], [17], [18]. Методом газовой хроматографии с фотоионизоционным детектированием [19] 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.
Загрязняющие вещества в составе промышленных выбросов предприятий общественного питания
| Наименование объекта / источника выброса | Содержание | |||||
| CO | 2 | 2 | ||||
| 3 | г/сек | 3 | г/сек | 3 | 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, NO2Missing Mark : sub, SO2Missing Mark : sub, а также ЛОС на границе близлежащих жилых построек. В качестве примера в таблице 2 приведены результаты соответствующих расчетов по нескольким исследованным объектам.
Летучие органические соединения в составе промышленных выбросов предприятий общественного питания
| Показатель | Содержание | |||||
| №2 (ресторан) / общеобменная вытяжка | №2 (ресторан) / гриль (мангал) | №4 (ресторан) / гриль | ||||
| 3 | г/сек | 3 | г/сек | 3 | 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):
[LATEX_FORMULA]K=\frac{c_i}{ПДК_{i, м.р.}}[/LATEX_FORMULA]
[LATEX_FORMULA]\text {ИЗА}=\left(\frac{C i}{ПДК_{i, м.р.}}\right)^{\beta_{\mathrm{i}}},[/LATEX_FORMULA]
[LATEX_FORMULA]\text { КИЗА }=\sum_{\mathrm{i}=1}^5\left(\mathrm{C}_{\mathrm{i}} / \text { ПДК }_{i,м.р.}\right)^{\beta_{\mathrm{i}}}[/LATEX_FORMULA]
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 [20].
Результаты оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха на примере одного из заведений общественного питания, расположенного в 30 м от жилого дома приведены в таблице 3.
Уровень загрязнения воздуха в жилой и рабочей зоне
| Показатель | 2 | 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 |
| 5 | 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
[21][22]
Неканцерогенный риск оценивался путем расчета коэффициента опасности(HQ):
[LATEX_FORMULA]H Q=C_i / R f C,[/LATEX_FORMULA]
[LATEX_FORMULA]H Q=D_i / R f D[/LATEX_FORMULA]
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:
[LATEX_FORMULA]H I=H Q_1+H Q_2+\ldots+H Q_{n}[/LATEX_FORMULA]
где HQ1Missing Mark : sub, HQ2Missing Mark : sub, HQnMissing Mark : sub– коэффициенты опасности 1,2.. n -го химических веществ.
Канцерогенный риск определяли как произведение хронического дневного поступления(
[LATEX_FORMULA]R=I \cdot S F[/LATEX_FORMULA]
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.
The additional file for this article can be found as follows:
Further description of analytic pipeline and patient demographic information. DOI:
None
None