在中国美籍家庭使用燃气灶具的厨房中，第二大污染物是……

《Atmospheric Environment》：NO 2 Pollutant in Chinese American Kitchens with Gas Cooking

本研究采用低成本传感器对华裔家庭使用天然气灶具的厨房进行为期一周的高频监测，发现烹饪时NO?浓度显著升高并持续，通风设备使用率差异影响浓度水平，但健康风险仍需关注。

　　

陈 Leonardo | 芬尼根 Colin | 张耀琦 | 楊祖涛

美国阿拉巴马州奥本大学林业、野生动物与环境学院

摘要

使用天然气炉灶烹饪会向厨房释放多种空气污染物，这些污染物可能影响居民的健康。人类接触这些污染物的程度取决于多种因素，如住房特征、烹饪习惯和通风情况。二氧化氮（NO₂）是天然气烹饪产生的主要污染物，但在不同地区、文化和人群中，厨房内二氧化氮的平均浓度及其动态变化仍缺乏足够的了解。我们使用低成本传感器对中国美国家庭的厨房进行了超过一周的高频监测——这些家庭普遍使用天然气烹饪，并且广泛配备了排油烟机。我们监测了15个使用天然气烹饪的家庭，并另外选取了3个使用电炉灶的家庭作为参考。研究发现，这些家庭平均每天烹饪时间约为48分钟。在烹饪过程中，厨房内的二氧化氮浓度显著升高，即使在炉灶关闭后仍会持续存在。尽管所有家庭都配备了排油烟机，但使用频率差异很大（烹饪时使用率为15%至100%不等）。短期最高的二氧化氮浓度出现在配备了循环式排油烟机、侧吸式排油烟机、很少使用排油烟机或这些因素同时存在的厨房中。同一厨房内的日平均二氧化氮浓度与总烹饪时间高度相关，烹饪频率越高，长期平均浓度也越高。只有少数家庭或烹饪事件中的二氧化氮浓度超过了美国环保署（EPA）和世界卫生组织（WHO）设定的健康标准，这可能是因为频繁烹饪的家庭更倾向于使用外部排风的排油烟机，而且所有研究中的厨房布局都有利于空气混合。尽管如此，二氧化氮暴露带来的潜在健康风险仍然值得关注。

引言

在美国，大约38%的家庭使用天然气炉灶（美国能源信息署，2020年），全球也有数百万家庭使用这种炉灶。众所周知，天然气燃烧会排放有害空气污染物，包括二氧化氮（NO₂）、苯（C6H6）、一氧化碳（CO）、甲醛（H2CO）和颗粒物（PM_1.0、PM_2.5），这些污染物都会导致空气质量恶化并对人体健康产生不良影响（Lu等人，2020年；Moore等人，2014年）。然而，关于居住者在家庭中长期接触这些污染物的数据相对有限，尤其是在不同地区、文化和人群之间的差异方面。

多项研究已将室内空气质量差与使用天然气炉灶联系起来。Lebel等人（2022年）和Singer等人（2017年）测量了加利福尼亚州家庭中天然气炉灶的NOx排放率和浓度。Singer等人（2017年）发现，在九个监测的家庭中有四个家庭的厨房二氧化氮浓度超过了国家规定的1小时环境空气质量标准（100 ppb），而Lebel等人（2022年）则发现，在没有排油烟机的小型厨房中，二氧化氮浓度在几分钟内就能超过100 ppb。Kashtan等人（2024年）报告称，天然气和丙烷炉灶燃烧会释放可检测到的苯，有些家庭的室内苯浓度超过了公认的健康安全标准。Gu等人（2024年）通过连续监测室内和室外二氧化氮浓度发现，在使用天然气烹饪的家庭中，室内二氧化氮浓度普遍高于室外，尤其是在厨房中。像NOx和苯这样的气态污染物通常是由天然气燃烧产生的，其浓度与燃烧的天然气量成正比（Kashtan等人，2024年；Lebel等人，2022年）。除了气态污染物外，使用天然气烹饪还会产生大量颗粒物，如PM2.5（Jomaa等人，2025年；Li等人，2024年；Singer等人，2017年），这不仅来自天然气燃烧，还与其他烹饪活动有关，例如深度翻炒和面粉处理（Karjalainen等人，2018年；Li等人，2015年；Lu等人，2019年；Patel等人，2020年）。因此，使用电炉灶烹饪也会释放大量的PM2.5和其他颗粒物（Kang等人，2019年；Xiang等人，2021年），这凸显了无论炉灶类型如何，都需要适当的通风。

虽然几乎可以肯定的是，使用天然气烹饪会在厨房中产生上述空气污染物，并随后扩散到房屋的其他部分，但人们在厨房和其他房间中的暴露程度会受到多种因素的影响，包括烹饪时间和频率、厨房/房屋大小以及通风情况（Farmer等人，2019年；Kashtan等人，2024年；Lebel等人，2022年；Singer等人，2017年）。例如，模型模拟表明，在使用天然气炉灶的情况下，小户型家庭中的二氧化氮暴露程度往往高于大户型家庭（Kashtan等人，2024年）。此外，不同种族群体由于烹饪习惯和经济条件不同，可能接触到不同水平的污染物（Kashtan等人，2024年）。通风被认为是减少烹饪产生的空气污染物的关键因素。Singer等人（2017年）报告称，家庭间的污染物浓度差异很大，这主要受通风类型和使用情况的影响。

大多数研究依赖于高端或参考级的空气质量监测仪来测量家庭中的空气污染物浓度（Farmer等人，2019年；Lebel等人，2022年；Singer等人，2017年）。这些设备价格昂贵，且由于体积庞大和运行噪音较大，通常难以在住宅环境中进行长期连续监测。虽然有些研究尝试使用这些监测仪进行为期一周的连续监测，但通常需要复杂的设置，例如将空气通过管道输送到室外的监测仪、单独的仪器室或移动实验室（Stratigou等人，2022年；Wade等人，1975年；Zhou等人，2018年），这使得实际操作具有挑战性。最近开发的轻量化、低成本传感器为室内空气质量的连续长期监测提供了更简单、更可行的解决方案，多年来已有数千个此类传感器在全球范围内得到应用（Datta等人，2020年；Mousavi和Wu，2021年）。然而，类似的低成本传感器及其在测量气态二氧化氮方面的应用仍然相对较少，且最近才开始得到应用。例如，当地已经使用低成本传感器网络来研究室外气态污染物的时空变化（Connolly等人，2022年；Crawford等人，2021年；Jain等人，2021年），Jaffe等人（2024年）则使用低成本传感器监测了一户使用天然气炉灶的美国家庭的长期（1个月）空气质量，包括二氧化氮浓度。

据我们所知，此前尚未有过对中国美国家庭（我们定义为中国美国家庭是指所有家庭成员均为中国人，无论出生在美国还是从中国大陆、香港或台湾移民的家庭）的室内空气污染物进行超过一周的连续监测，包括厨房、客厅和卧室。在中国，天然气占烹饪总能量的80%以上（Wang等人，2023年）。中国人喜欢使用天然气烹饪，尤其是进行快速高温加热的翻炒和油炸，以产生“锅气”（Young，2004年）。这些烹饪方式，尤其是在使用天然气的情况下，会产生有害空气污染物，如二氧化氮、一氧化碳和颗粒物（PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀），这些污染物会在厨房中产生，然后扩散到其他房间。许多中国家庭还使用高功率的排油烟机或其他通风系统，这有助于降低室内污染物浓度（Fan等人，2020年；Wang等人，2025年）。目前，关于使用天然气炉灶且烹饪方式与中国相似的中国美国家庭中超过一周时间的室内二氧化氮空气质量动态变化知之甚少。在这项研究中，我们使用低成本传感器连续监测了中国美国家庭中天然气烹饪厨房的二氧化氮浓度。我们关注二氧化氮是因为它会对人体呼吸系统造成损害，并与早死风险、心脏病、哮喘和其他呼吸系统问题的风险增加有关（Taha等人，2025年）。通过在这种特定文化背景下研究二氧化氮浓度，本研究填补了一个重要的知识空白，并为了解天然气烹饪相关的室内空气污染对健康的影响提供了新的见解。

家庭招募、仪器和校准

2025年2月至8月期间，我们在密歇根州东兰辛（9个家庭）、俄亥俄州托莱多（6个家庭）和阿拉巴马州奥本（3个家庭）的中国美国家庭的厨房中，以1分钟的间隔监测了二氧化氮（NO₂）浓度。选择这些传感器是因为实验前的测试表明，经过校准后，它们能够可靠地再现研究级气体分析仪测得的时间模式和绝对值。

烹饪特征和二氧化氮浓度的变化

不同家庭的烹饪时间和频率各不相同（图1a）。根据15个中国美国家庭自记录的烹饪日志，平均每天烹饪时间为约48分钟，范围从11分钟到146分钟不等。这些数据可能被低估了，因为志愿者可能忘记了记录某些烹饪事件。这些家庭平均每天烹饪1.6次，大多数家庭每天烹饪1-2次，通常在早晨和傍晚。

讨论

我们证实，使用天然气炉灶烹饪会导致厨房内二氧化氮（NO₂）浓度升高，这与以往的研究结果一致（Jaffe和Creekmore，2024年；Lebel等人，2022年）。天然气燃烧是室内二氧化氮的主要来源，因为在烹饪过程中始终观察到浓度升高（图2）。相比之下，使用电炉灶的厨房在烹饪过程中二氧化氮浓度没有显著增加（图2）。

结论

我们对使用天然气炉灶的中国美国家庭的厨房进行了超过一周的高频二氧化氮（NO₂）浓度监测，并包括了3个使用电炉灶的家庭作为对照。研究发现，烹饪过程中二氧化氮浓度显著升高，即使在炉灶关闭后仍会持续存在。所有家庭都配备了排油烟机，但烹饪时的使用频率差异很大（15%至100%不等）。短期最高的二氧化氮浓度出现在...

作者贡献声明

陈 Leonardo：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，方法论，调查，数据分析。张耀琦：撰写——审稿与编辑，方法论。芬尼根 Colin：撰写——审稿与编辑，监督，方法论。杨祖涛：撰写——审稿与编辑，监督，方法论，调查，资金获取

未引用的参考文献

美国能源信息署，2020年。

利益冲突声明

? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：无。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们衷心感谢斯坦福大学的Rob Jackson博士的支持。本研究得到了美国国家科学院、工程院和医学院联合资助的“海湾研究计划”（SCON-10001693）的支持。