环境学院郭松团队首次定量餐饮源全挥发性组分，揭示烹饪方式和食用油类型对烹饪排放的影响

　　

2022年8月2日，大气化学杂志Atmospheric Chemistry and Physics在线发表了北京大学环境科学与工程学院郭松研究员课题组的最新研究成果。该文章题为《烹饪方式和食用油对中式烹饪排放半/中等挥发有机物（S/IVOCs）的影响》（“Impact of cooking style and oil on semi-volatile and intermediate volatility organic compound emissions from Chinese domestic cooking”），课题组2019级博士生宋锴为该文第一作者。该研究使用热脱附-全二维气相色谱-质谱（TD-GC×GC-qMS）测定了中式烹饪排放的中等挥发性有机物（IVOCs）和半挥发性有机物（SVOCs），分析了不同的烹饪方式和材料以及不同烹饪用油对烹饪排放有机物的影响，探讨了餐饮排放有机物的挥发性-极性分布，使用像素分析方法探讨了餐饮排放的潜在化学反应机理。

餐饮排放是城市地区大气细颗粒物（PM2.5）的重要来源，近些年，随着工业源和机动车排放控制的加严，餐饮排放对城市PM2.5的贡献愈发重要。餐饮不仅排放大量的一次颗粒物，而且排放的气态有机物在大气中通过光化学反应可以生成二次有机气溶胶（SOA），受基础理论研究的限制，城市SOA的生成机制与贡献仍然十分不清楚，在国际上也是大气化学研究的热点和难点。

餐饮排放物涵盖了挥发性有机物（VOCs）、中等挥发性有机物（IVOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的宽挥发性区间，涉及到了弱极性（如烷烃）、中等极性（如酯类）和强极性（如含氮化合物）的宽极性范围。受测量技术的限制，分子水平上分辨S/IVOCs在国际上也属难题，而餐饮源排放的挥发性分布研究更处于空白状态。目前研究餐饮排放以加热食用油研究为主，难以代表真实烹饪排放。

研究团队使用热脱附-全二维气相色谱-四极杆质谱（TD-GC×GC-qMS）非靶向测定了餐饮排放物，研究了典型中式烹饪四道菜品（炸鸡块、宫保鸡丁、煎豆腐和手撕包菜）的有机物排放，涉及到了煎、炒、油炸等多种烹饪方式，同时还考虑了玉米油、大豆油、花生油和葵花籽油四种食用油类型。研究首次定量了餐饮排放全挥发组分，创新性地提出了有机物的挥发性-极性分布。研究结果表明，实际烹饪排放气态有机物的组成与食用油本身显著不同，烹饪用油对餐饮排放分子组成的影响大于烹饪方式。半/中等挥发性有机物（S/IVOCs）的氧化可以解释10.2% - 32.0% 的SOA估算，其对SOA解释的占比高于排放速率的占比。使用像素分析研究了食用油和餐饮排放色谱图间的相似性，表明餐饮排放可能受到不饱和脂肪酸-过氧化物-二烯醛-小分子有机物的反应机理的支配。

图1. 烹饪过程生成半/中等挥发有机物主导化学机理

本研究受到国家自然科学基金（41977179, 91844301）、环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专项基金（22Y01SSPCP）和多相复杂系统国家重点实验室开发课题（MPCS-2021-D-12）的资助。

图2. 基于像素（pixel-based）偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）预分组为烹饪方式（a）、预分组为烹饪用油（b）、食用油本身和烹饪排放差别（c）和多元主成分分析（MPCA）得到的食用油和餐饮排放色谱图间的相似性的全二维色谱图（d）

论文信息及链接：

Song, K., Guo, S., Gong, Y., Lv, D., Zhang, Y., Wan, Z., Li, T., Zhu, W., Wang, H., Yu, Y., Tan, R., Shen, R., Lu, S., Li, S., Chen, Y., and Hu, M.: Impact of cooking style and oil on semi-volatile and intermediate volatility organic compound emissions from Chinese domestic cooking, Atmos. Chem. Phys., 22, 9827–9841

DOI: https://doi.org/10.5194/acp-22-9827-2022

研究团队在半/中等挥发性有机物领域发表的相关研究：

Song K, Guo S, Wang H, et al. Measurement report: Online measurement of gas-phase nitrated phenols utilizing a CI-LToF-MS: primary sources and secondary formation[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2021, 21(10): 7917-7932.

DOI: https://doi.org/10.5194/acp-21-7917-2021

Song K, Gong Y, Guo S, et al. Investigation of partition coefficients and fingerprints of atmospheric gas-and particle-phase intermediate volatility and semi-volatile organic compounds using pixel-based approaches[J]. Journal of Chromatography A, 2022, 1665: 462808.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.chroma.2022.462808

Tang R, Lu Q, Guo S, et al. Measurement report: Distinct emissions and volatility distribution of intermediate-volatility organic compounds from on-road Chinese gasoline vehicles: implication of high secondary organic aerosol formation potential[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2021, 21(4): 2569-2583.

DOI: https://doi.org/10.5194/acp-21-2569-2021

Yu Y, Guo S, Wang H, et al. Importance of Semivolatile/Intermediate-Volatility Organic Compounds to Secondary Organic Aerosol Formation from Chinese Domestic Cooking Emissions[J]. Environmental Science & Technology Letters, 2022.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.estlett.2c00207