近几十年来，随着对肺癌、白血病、哮喘、急性呼吸道感染和心血管疾病等疾病的致病机制和暴露-反应关系的深入研究，室内空气污染物（IAPs）的控制受到了全球越来越多的关注[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。在2019年世界卫生组织关于疾病负担的报告中，空气污染排名第四[7]。在分析室内空气污染物（IAPs），特别是PM2.5的来源时，烹饪是主要贡献因素[8,9]。烹饪烟雾中含有大量的颗粒物和气体污染物，其中PM2.5、CO和NO2是中国2017年疾病负担的前五大室内空气污染物[10]。此外，随着居民对生活质量的重视程度不断提高，传统的封闭式厨房逐渐向开放式设计转变。中国社会科学院的一项调查显示，78.4%的中国居民倾向于在未来选择开放式厨房，这给烹饪烟雾的有效控制带来了进一步的挑战[11]。
这些因素共同推动了全球对烹饪烟雾的研究，尤其是在开放式厨房中，这可能对厨师和居住者造成更严重的暴露风险。典型的开放式厨房布局是指厨房与相邻空间之间没有门或其他障碍物，使得污染物更容易扩散到相邻空间[12]。Lee等人[13]模拟了开放式住宅中煎炒操作产生的PM2.5暴露情况，发现即使有通风，室内PM2.5的日均剂量仍然显著高于室外水平。Kim等人[14]测量了公寓中的PM2.5浓度，并报告称在开放式布局中，烹饪污染物容易扩散到生活区，大大增加了居住者的暴露和健康风险。Eom等人[15]使用CFD模拟表明，全屋通风系统结合空气帘式抽油烟机最能有效减少此类布局中的颗粒物扩散。Zhang等人[16]在综述中进一步得出结论，设计良好的补充空气系统与高效抽油烟机结合使用对于控制开放式厨房中的污染物扩散至关重要。
近年来，进行了许多使用现场污染物测量、健康风险评估和干预试验的研究。Yu等人[17]测量了五个住宅家庭烹饪过程中产生的PM2.5和多环芳烃（PAHs），发现这些污染物的暴露导致了显著的终生癌症风险（ILCR）。Singer等人[18]在加利福尼亚州的九个家庭中测量了使用和不使用抽油烟机时的七种污染物，发现使用抽油烟机显著减少了烹饪颗粒物的暴露。Kang等人[19]在现场测量了30栋建筑烹饪过程中释放的PM2.5和PM10浓度，发现其浓度超过了韩国的室内空气质量标准。
一些研究开始探索不同的控制策略或干预方法在管理烹饪烟雾中的应用[[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28]]。Xiang等人[29]评估了开放式厨房中七种干预策略对烹饪烟雾的效果，包括自然通风、抽油烟机和空气净化器，发现所有这些方法都能显著减少烟雾污染。Zhao等人[30]评估了抽油烟机运行、防护口罩、便携式风扇和空气净化器等干预措施去除烹饪烟雾的有效性，发现佩戴防护口罩最为有效。Liu等人[31]评估了各种干预措施下PM2.5的去除率和能力，发现通风和空气净化器在去除颗粒物方面最为有效。这些研究比较了控制措施的有效性，但未能通过全面评估健康效益、能源消耗和成本来确定最佳控制策略。
未来住宅室内环境的创建将需要更广泛地应用健康和低碳技术[32]。以往关于空气净化策略的选择和优化的研究仅关注去除效率，这不足以在更大范围内实施。因此，本研究旨在通过综合考虑健康、能源消耗和成本，提出一种全面的优化策略来控制室内厨房污染，并据此建立相应的模型。基于该模型，我们可以为中国居民提供科学指导，帮助他们做出关于最佳室内空气净化策略的明智选择。由于不同城市的经济水平、室外污染和疾病负担存在差异，室内空气污染控制策略必须根据当地条件进行调整。本研究为此类调整提供了理论基础和计算依据。我们已在中国大陆的31个省级首府城市成功应用了这种方法，为不同城市环境提供了定制的最佳控制策略建议。最后，我们计算了各种优化控制策略的高噪音水平运行比例，为空气净化设备的噪音控制提供了科学建议。
