宫保鸡丁“走进”北大实验室
宫保鸡丁、煎豆腐、手撕包菜、炸鸡块，看到这些菜名，想必已经有人嘴馋了吧。
这四道菜都是餐桌上的常客，但是在北大它们居然“走下了”餐桌“走进了”实验室！这是怎么回事呢？一同来看看北京大学环境科学与工程学院胡敏教授和郭松研究员课题组的首创研究吧！
发表的文章摘要图
胡敏教授和郭松研究员课题组选取四道常见的菜品，利用气溶胶生成潜势反应器与气溶胶质谱仪，首次研究了城市居民家庭生活中的中式餐饮源排放生成二次有机气溶胶的过程，实现环境大气中餐饮源二次有机气溶胶的来源解析的突破。
研究成果以“Secondary Organic Aerosol from Typical Chinese Domestic Cooking Emissions”为题在线发表在环境领域综合期刊Environmental Science & Technology Letters上。
谈起让菜品走进实验室的初衷，胡敏教授和郭松研究员均表示，这实现起来有着极大的困难。
研究表明，两种典型城市生活方式源——机动车和餐饮排放，是城市大气有机气溶胶的主要贡献者。就餐饮源排放而言，一次排放的气溶胶主要来源于烹饪过程。而二次有机气溶胶，是餐饮一次排放的气态前体物，在室内或者室外光照条件下，发生光化学氧化反应，生成的氧化态更高、挥发性更低的物质，凝结到了已存在的气溶胶上，使得原有的气溶胶的物理与化学性质发生新的变化。
例如，餐饮源排放的一类重要有机物多环芳烃（PAHs），就是一种典型的致癌物。它进入大气后，其和其氧化产物可能存在于一次或者二次有机气溶胶中，对人体健康产生负面影响。
目前，餐饮源氧化生成的二次有机气溶胶研究屈指可数，特别是对中式餐饮这种相对复杂的烹饪方式，它的一次排放后前体物氧化生成的二次产物，研究还存在空白。
在实验中，课题组选用了中式餐饮中比较有代表性的宫保鸡丁、煎豆腐、手撕包菜、炸鸡块四款菜式，它们在食材上包括了荤素混合菜品、豆制品、蔬菜、肉类，在烹饪方式上涵盖了炒、炸、煎。
事实上，烹饪用具和被煮的食材种类都会对二次有机气溶胶的排放有影响。本次科研实验模拟的是城市家庭中的烹饪方式，选择的就是家用铁锅与几种常见菜品。如果模拟烧烤、火锅等等，会得到很多不一样而且有趣的结果。
部分菜品的准备过程
“如果实验条件允许，我们甚至想把中国的八大菜系都做一遍。”课题组成员坦言。但这是第一次做餐饮源二次氧化实验，存在太多的不确定性，实验系统也很复杂，所以仅仅选择了有限的菜品种类。在后续的研究工作中，他们会尝试更多的食材与烹饪方式，并且还会对比中国与外国的烹饪方式的差异，从而得到更加普适的实验结果。
如此有趣的课题背后，蕴含着平淡而枯燥的次次实验，郭松研究员称之为“平静中却充满着不确定性”，没有惊心动魄的挑战，却需要所有参与者非常耐得住性子。
作为餐饮源二次有机气溶胶模拟实验的先行者，课题组可以说是“摸着石头过河”。从源排放条件、氧化条件、仪器测定条件，都是一步步摸索，一点点试错，大概80%的时间都是在试错，真正进行有效实验的时间可能就只有20%。
厨房，餐饮源发生与收集系统
在北大，有精密的科研仪器可以支撑复杂的研究；有对科研充满热情的学者，愿意展开密切的合作，一起探索未知；有勤奋努力的同学，不断把新的科研思路付诸现实。
实验室，餐饮源氧化与测定系统
平淡的科研过程中也多了些生活的趣味。参与科研的每个人都是幸福而满足的。每天“吃掉实验对象”是他们的快乐源泉。组里的人一致同意“炸鸡块是真的好吃”。
功夫不负有心人，经历无数次试错、克服无数个困难后，这四道菜在实验室中烹饪成了一道“科研大餐”。
研究发现，餐饮烟气通过形成醇羟基与过氧化物等加氧过程生成低氧化性的二次有机气溶胶（less oxidized oxygenated OA， LO-OOA），氧碳比仅为0.29—0.41。不同氧化程度下，餐饮源排放对一次与二次有机气溶胶的贡献呈现动态变化，二次有机气溶胶生成潜势较低，餐饮源一次排放与二次生成的有机气溶胶含量相当。
随着城市化的进程，越来越多的人在城市中生活。城市中餐饮源排放的气溶胶可以发生复杂且机制尚不明朗的化学反应，并直接被人体吸入，其是否会对人体的健康造成风险具有很大的不确定性。然而，在餐饮源二次有机气溶胶研究领域，前人只做了烧烤和烧瓶加热食用油的实验。胡敏教授和郭松研究员课题组这次的研究填补了这一空白。
本次研究的相关结果可以作为模型的输入参数，用于估算复杂的环境大气中餐饮源二次有机气溶胶的含量，比如他们已经开展的新项目——“解析上海冬夏两季中餐饮源二次有机气溶胶的贡献”。
研究对餐饮源二次有机气溶胶“是什么，有多少”这两个基础问题的揭示，能够助力气候效应和健康风险的评估和更具针对性的控制策略的制定。在“呵护健康”方面，如果推行“大众环保烹饪”很艰难，那就可以从处理烹饪尾气入手，改进抽油烟机的设计，或者加装一些烟气处理装置，减少烹饪产生的气态与气溶胶进入大气，从而降低其对大气污染与人体健康的影响。
正如郭松研究员所言，“源模拟实验都是想尽可能反应真实大气的情况，但因为真实大气条件实在过于复杂，因此实验室模拟与外场观测的结果一定存在着某些差距，这个差距就是普适性与特殊性间的距离。”
为了减少这个距离，他们将在后续研究中设计更复杂的实验条件，比如更多的烹饪条件（烹饪方式、用具和食材），更复杂的氧化条件，高低氮氧化物浓度（代表不同的污染程度）等等。
餐饮源实验团队合照
“最终我们可以得到一份完整的多种源的一次与二次有机气溶胶排放特征，为气溶胶领域的研究，做出我们自己的贡献。”这是胡敏教授所展望的未来。
来源： 北京大学科学研究部、环境科学与工程学院
图片：受访者提供
文字：唐儒雅、陈素平、詹延苇
排版：张瑾涛
责编：王嗖嗖
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