过程工程所在烹饪油烟时空动态排放与转化方面研究取得新进展

烹饪油烟（cooking oil fumes, COFs）作为居住环境中的重要污染源之一，其时空演化及转化过程是环境科学中的一个关键问题。过程工程所陈运法研究员团队与方太集团共同搭建了“烹饪环境与空气治理联合实验室”，通过亚秒级时间分辨质子转移反应飞行时间质谱（PTR-TOF-MS）实时在线监测油烟排放过程中污染物，揭示了油烟污染物在空间中的迁移衰减规律、远处暴露及二次生成动态演变过程，同时研究评估了自然通风（开窗）对污染物削减的影响。近日，相关工作发表在Environmental Science & Technology（DOI：10.1021/acs.est.5c10491）。

目前的研究主要集中在商业厨房或模拟环境中烹饪油烟的排放特征，大多基于GC-MS离线分析方法，以及基于简化假设的室内空气污染模型，为认识COFs的基本排放行为提供了重要数据基础，但对真实居住环境中COFs时空动态排放行为尚缺少系统深入的研究。

研究团队证实了油烟排放由“局部、短时”转变为“跨区域、多时段”的特征，同时实时监测了50种气态烹饪污染物，并从排放强度、持久性和毒理风险出发，筛选出乙醛、丁二烯、丙烯醛、苯、甲苯和甲酸6种典型污染物进行演化分析。结果显示，各污染物在室内迁移扩散过程中衰减程度不同，乙醛在烹饪期快速峰值后衰减，呈现典型一次排放特征。甲酸则在扩散后期出现较高浓度并具有显著持久性。研究人员通过时序分析与相关性计算，进一步验证了甲酸的二次生成现象，并揭示其与甲苯和丁二烯之间存在滞后关联。此外，油烟污染物在空间中呈现显著的垂直分层特征，烹饪产生的热羽流驱动其形成“上高下低”的分布格局，高处以芳香烃等组分为主且浓度更高，低处则更易富集醇类和羰基类。实验数据显示，开窗通风可通过增强稀释与扩散降低污染物空间差异性并抑制二次生成，50种污染物总体浓度降低约42%。

图 烹饪油烟时空演化与二次转化示意图

团队人员早期利用ELPI颗粒物采样分析仪研究了30 nm~10 μm的烹饪油烟颗粒物排放特征及动态演变，考察了油品、通风环境等影响规律，揭示了超细颗粒主导的粒径结构（J. Environ. Sci. 2017, 51, 157; 环境科学, 2017, 38, 33），并开发了油烟吸附催化净化装置（CN113058383B）。基于长期研究积累，2023年过程工程所牵头中国家用电器协会与方太集团共同发布了《2023绿色健康烹饪白皮书》，助力了绿色健康烹饪理念的推广。

过程工程所博士生崔煜珺为论文第一作者，过程工程所研究员陈运法、李双德和方太高级工程师王嘉华为通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c10491

（材料与环境工程研究部）