各类烹调源成分谱比较结果和大气气溶胶与雾霾的新论

尽管在城市环境中食物烹调排放的颗粒物对大气有重要影响，尤其对有机气溶胶，但是由于对源成分谱中的有机物组成等方面缺乏信息，故没有深入研究和总结。我们总结了已建立的几类烹调源和烧烤源的成分谱，文献数据和本研究的多环芳烃数据列于表31-2中。由于在不同研究中多环芳烃浓度及排放速率的单位不同，我们将结果归一化处理后进行比较。从中国传统烹调源与国外煎肉烹调源的成分谱轮廓图来看（图31-1），2种中国传统烹调方式（湖南菜和粤菜）下排放的多环芳烃成分谱轮廓图相似，峰值为芘，而煎肉的成分谱中相对含量最高的是荧蒽和䓛。比较本研究的木炭烧烤源和天然气烧烤源（如图31-2），荧蒽的相对含量都较低，天然气烧烤源中含量最高的是䓛，木炭烧烤源中含量最高的是芘。然而，同为天然气烧烤源，烧烤原料中的脂肪含量不同，成分谱差异也很大。脂肪含量高的源谱中，高分子量的多环芳烃的百分含量远远高于脂肪含量低的源谱，甚至检测到苯并［ghi］苝，这说明肉类的脂肪含量是成分谱中多环芳烃分布的主要影响因素。总之，源成分谱主要受到烹调方式、烹调燃料以及烹调原料中的脂肪含量等因素影响。

图31-1　中国传统烹调源成分谱与国外煎肉成分谱中PAH的分布（%）（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

1.荧蒽；2.芘；3.苯并［a］蒽；4.䓛；5.苯并［b／k］荧蒽；6.苯并［e］芘；7.苯并［a］芘；8.茚；9.苯并［ghi］苝。

图31-2　文献中烧烤源成分谱与本研究的成分谱中PAH的分布（%）（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

1.荧蒽；2.芘；3.苯并［a］蒽；4.䓛；5.苯并［b／k］荧蒽；6.苯并［e］芘；7.苯并［a］芘；8.茚；9.苯并［ghi］苝。

由于多环芳烃中的同分异构体具有相当的热动力学分配系数和动力传输系数，它们在环境中与天然气溶胶的混合稀释程度相似，且在气、固两相的分布也相似，因此多环芳烃同分异构体之间的相对含量，或者是同分异构体之间的比值，是其来源的有效标识物［23，24］。先前的研究中估计了汽车尾气、燃煤、生物质燃烧等源成分谱中特征性的多环芳烃比值。我们将烹调源和烧烤源的多环芳烃同分异构体之间的比值列在表31-2中，可以为研究烹调源和烧烤源对环境的贡献提供参考。表31-3为中国式烹调源的特征比值，为湘菜和粤菜成分谱的平均值，烧烤源是天然气和木炭2种烧烤源的平均值。

表31-2　各类烹调源成分谱中PAH的排放速率

a［3］；b［1］；c本章；nd：未检出。

表31-3　各类烹调源中PAH的特征比值

脂肪酸无论在烹调源还是在烧烤源中，都是排放量最高的一类有机物，其中油酸是烹调源的重要标识物。文献数据和本研究中的数据列于表31-4中。在大气环境中，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值大小常常用来估计气溶胶在环境中滞留时间的长短。而对于排放源，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的相对含量，取决于烹调或者烧烤过程中温度以及原料的脂肪含量等［13，25］，例如烧烤普通肉的油酸排放量远远高于烧烤瘦肉的排放量。我们对不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比值进行了比较，发现不同烹调方式和烧烤方式的比值，差异较大。2种不同的中国传统 烹调方式，其C16∶1／C16、C18∶2／C18∶0和C18∶1／C18∶0^[4]的比值均不同。在粤菜的烹调源成分谱中，不饱和脂肪酸相对其饱和脂肪酸的排放量较大，且远远高于煎肉源的排放。天然气烧烤瘦肉时的C18∶1／C18∶0比值（1.46）小于烧烤普通肉时的比值（2.30）。这些都为先前研究中提出“烹调原料中脂肪含量对成分谱中脂肪酸的分布有重要影响”提供了证据。

表31-4汇总了各类烹调源成分谱中脂肪酸以及左旋葡聚糖、胆固醇的排放速率。

表31-4　各类烹调源成分谱中脂肪酸以及左旋葡聚糖、胆固醇的排放速率

a［3］；b［1］；c本章。

本研究按照中国传统的烧烤方式进行木炭烧烤源采样，并通过GC／MS分析了多环芳烃、脂肪酸、左旋葡聚糖和胆固醇等有机化合物。木炭烧烤源成分谱具有以下几个特征。

（1）多环芳烃的总浓度为8.97 ng·m-3，三环和四环的多环芳烃浓度远远高于大分子量的五环、六环多环芳烃。这一结果与先前的研究结果一致。多环芳烃中排放浓度最高的是荧蒽和嵌二萘，并且木炭燃烧对烧烤源中多环芳烃的浓度有重要影响。

（2）通过比较其他烧烤实验的源谱和本研究建立的成分谱中的硬脂酸（octadecanoic acid）及其同系物亚油酸（9，12-octadecadienoic acid），以及肉中油脂的脂肪酸组成，发现木炭烧烤排放的脂肪酸与脂肪的脂肪酸的组成一致，说明烧烤中肉的脂肪含量对源谱中脂肪酸的分布有重要影响。

（3）源成分谱中的左旋葡聚糖可能主要来源于孜然粉和辣椒粉等调料的燃烧。

（4）胆固醇作为烹调源的标识物，在本研究中的排放量为103.61 ng·mg-1。

（5）基于各类烹调源成分谱的比较，发现烹调方式、烹调燃料以及烹调原料中的脂肪含量等，是烹调源成分谱的主要影响因素。

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【注释】

[1]GC／MS：gas chromatography combined with mass spectrometry（气相色谱质谱联合分析法）。

[2]吹脱法即将空气或此处的高纯氮气（N2）通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。这里所说的“吹脱直干”即是用高纯N2吹到所有的水分全部进入气相。

[3]C18∶2代表亚麻酸，又称十八碳二烯酸（linoleic acid）；C18∶0代表硬脂酸，又称十八烷酸（octadecanoic acid）。

[4]C16∶1代表9-棕榈油酸，又称顺-9-十六碳烯酸（9-hexadecenoic acid）；C16代表十六碳烯酸（hexadecenoic acid）；C18∶0代表硬脂酸，又称十八烷酸（octadecanoic acid）。