在烟草和烟气中复杂化合物体系当中，有害和致癌成分仅占极小的一部分。1954年，Cooper等首次从卷烟烟气中分离鉴定出苯并 [a] 芘，这是在烟气中鉴定出的第一种致癌成分。从那时起，烟草烟气有害成分的分析鉴定研究日趋活跃。

一、烟气中的主要有害成分

1. Hoffmann名单

1964年，美国公共健康服务部咨询委员会有关吸烟和健康的报告中出现了第一份卷烟烟气有害成分名单收录。此后，几乎每年都有新的主流烟气有害物质名单发表，或对以前发表过名单的修订再公布。最著名的是Hoffmann和Hecht 1991年公布的“43种成分”名单（表2-5）。

随着研究的发展，最近几年Baker和Proctor、 Hoffmann等、 Smith等也分别发表了补充的和修订的烟气有害物质名单。表2-6所示为Hoffmann 2001年发表的69种有害成分名单。

表2-5 Hoffmann名单（1991）

尽管Hoffmann等人对烟草和烟气有害成分的研究比较详尽和权威，但对他提出的有害成分名单仍然存在争议，比如他采用的烟气数据均为无滤嘴卷烟的数据，并且一些分析方法还可能存在人为生成物的问题。

2. 加拿大卫生部名单

1998年，加拿大政府通过立法，要求卷烟生产商定期检测卷烟主流烟气中46种有害成分（表2-7）的释放量，并将结果向社会公布。这一名单实际是一个修正的Hoffmann名单，在世界范围内造成了很大的影响，名单中的有害成分得到了医学界和烟草行业的普遍认可。

表2-6 Hoffmann名单（2001）

表2-7 加拿大卫生部名单

这46种有害成分的来源和产生有很大的区别，主要可以分为三种类型：

（1）苯并 [a] 芘、4种无机化合物（气体成分）、8种羰基化合物、5种挥发性有机化合物、7种挥发性酚类成分以及焦油、CO，它们主要是在烟草燃烧过程中由一些大分子化合物燃烧和热裂解生成；

（2）芳香胺和半挥发性有机化合物，一部分是由烟草直接转移到烟气中，另一部分也是由一些大分子化合物燃烧和热裂解生成；

（3）烟草特有亚硝胺和有害元素主要是由烟草直接转移到烟气中。

由于烟草中的有害元素主要是烟草在生长过程中由环境吸收而来，与其他植物相比没有特殊性，因此各国对烟草中有害元素的重视程度相对较低。而其他39种有害成分都是与烟草本身是密切相关的，所以应当是吸烟与健康研究的重点。

3. WHO推荐优先管控有害成分名单

WHO 《烟草控制框架公约》提出对烟草制品进行调控的要求，认为以往的烟碱、焦油评价方法不能真实反映其危害性，需要建立更加科学的危害性评价方法。2008年WHO发布了《WHO烟草产品管制研究组技术报告：烟草产品管制的科学基础》第951号文件，对卷烟烟气中有害成分进行优先分级，筛选出了需要优先管制的有害成分（表2-8）。

表2-8 WHO推荐优先管控的有害成分名单

综合考虑以上18种化合物的毒性、降低的可能性以及在卷烟烟气中的分布特性，世界卫生组织确定了需要优先管制的9种有害成分建议名单，包括：NNK、NNN、乙醛、丙烯醛、苯、B [a] P、1，3-丁二烯、CO和甲醛。

二、卷烟烟气主要有害成分测定方法

卷烟烟气气溶胶由粒相和气相两部分组成，气相中的主要有害成分包括一氧化碳、氨、氢氰酸、氮氧化物以及挥发性羰基物、挥发性烃类和挥发性胺类化合物等；粒相中的主要有害成分包括稠环芳烃、烟草特有亚硝胺、酚类、芳香胺和重金属元素等。准确测定这些有害成分在卷烟烟气中以及环境气氛中的含量是进行卷烟烟气危害性评价的重要物质基础。

1. 气质联用法测定烟气总粒相物中的多环芳烃

我国于2007年发布了GB/T 21130-2007 《卷烟 烟气总粒相物中苯并[a] 芘的测定》。该方法用玻璃纤维滤片捕集卷烟烟气中总粒相物，用环己烷萃取总粒相物中的苯并 [a] 芘，萃取物经固相萃取柱纯化，通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）定量测定苯并 [a] 芘的含量。实验过程如下：

将样品卷烟在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后根据质量及吸阻选出合适烟支。在温度（22±2）℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM450二十孔道吸烟机抽吸卷烟，每60s抽吸一次，每次抽吸2s，抽吸体积35mL。每个孔道抽吸4支烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气。将收集有20支卷烟的总粒相物滤片放入100mL锥形瓶中，加入内标溶液和40mL环己烷，超声波萃取40min，静置数分钟，移出10mL萃取液加到甲醇和环己烷活化后的硅胶固相萃取柱上，使液体全部流过柱子，然后再分两次加入30mL环己烷洗脱，收集所有洗脱液，将洗脱液在旋转蒸发仪上，30kPa压力下浓缩至0.5mL，即可进行气-质分析。

2. 高效液相色谱法测定主流烟气中的主要羰基化合物

我国烟草行业2008年发布了YC/T 255-2008 《主流烟气中主要酚类化合物的测定 高效液相色谱法》，该标准方法采用玻璃纤维滤片捕集卷烟主流烟气中主要酚类化合物，通过高效液相色谱对萃取样品中酚类化合物进行分离，并用荧光检测器对卷烟主流烟气中主要酚类化合物进行定量分析。实验过程如下：

衍生化试剂的配制：称取1.5g经提纯的DNPH固体加入约80mL乙腈中，加热至50℃，振荡溶解，加入200μL 70%高氯酸后，冷却至室温后用乙腈定容至100mL。使用前加热至50℃，振荡溶解，冷却至室温后使用。

将卷烟在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后根据质量及吸阻选出合适烟支。卷烟烟气的捕集使用两张44mm玻璃纤维滤片。将两张滤片叠放，用移液管加入2mL DNPH衍生化试剂，放置于真空干燥器内中晾干。在卷烟抽吸前，在晾干的滤片上准确加入1mL DNPH衍生化试剂，在温度（22±2）℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM450二十孔道吸烟机抽吸卷烟，每口抽吸2s，抽吸体积35mL，每60s抽吸一口。每孔道抽吸2支卷烟。

卷烟抽吸结束后，空吸2口，取出捕集器，放置3min，使烟气中的羰基化合物充分与DNPH进行反应。取出滤片，转移至100mL锥形瓶中，用移液管准确加入50mL 2%的吡啶/乙腈（体积分数）溶液，机械振荡10min，静置2min，取适量萃取液用0.45μm微米滤膜过滤后，移到2mL色谱瓶中，即可进行HP LC分析。

取同样卷烟，不点燃，每支进行10口空吸，然后按照上述条件进行处理分析，得到的结果为室内空气空白值，在最后的测定结果中要进行空白扣除。

3. 高效液相色谱法测定卷烟主流烟气中主要酚类化合物

我国烟草行业2008年发布了YC/T 255-2008 《主流烟气中主要酚类化合物的测定 高效液相色谱法》，该标准方法采用玻璃纤维滤片捕集卷烟主流烟气中主要酚类化合物，通过高效液相色谱对萃取样品中酚类化合物进行分离，并用荧光检测器对卷烟主流烟气中主要酚类化合物进行定量分析。实验过程如下：(www.daowen.com)

将样品卷烟在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后根据质量及吸阻选出合适烟支。在温度（22±2）℃、相对湿度60%±5%的条件下，用SM 450二十孔道吸烟机抽吸卷烟，每60s抽吸一次，每次抽吸2s，抽吸体积35mL。每个孔道抽吸4支烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气。

将1张捕集有粒相物的剑桥滤片折叠放入200mL锥形瓶中，准确加入50mL 1% 醋酸，室温下超声萃取20min，静置5min。取2mL萃取液，用0.45μm微孔滤膜过滤，滤液进行HPLC分析（处理好的样品必须在3d内进行分析），外标法定量。

4. 气相色谱-质谱联用法测定主流烟气总粒相物中主要芳香胺

我国于2009年发布了GB/T 23358-2009 《主流烟气总粒相物中主要芳香胺的测定气相色谱 质谱联用法》。该方法用玻璃纤维滤片捕集卷烟主流烟气中的总粒相物后，用5%的盐酸溶液萃取总粒相物中的芳香胺，萃取液经二氯甲烷洗涤、氢氧化钠溶液还原、正己烷萃取后，使用五氟丙酸酐进行酰化、固相萃取柱纯化，通过气相色谱-质谱联用仪定量测定芳香胺的含量。实验过程如下：

所用卷烟实验前在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后经质量及吸阻分选，挑出均匀一致的试验烟支。吸烟使用一台十孔道吸烟机，每口抽吸2s，体积35mL，每口间隔58s，环境温度（22 ± 2）℃、相对湿度60%± 5%。收集20支卷烟的粒相物。

将滤片放入250mL锥形瓶中，加入200mL 5%盐酸，40μL内标，超声波萃取30min，静置数分钟，准确移取100mL萃取液加到250mL分液漏斗中，用150mL二氯甲烷分三次洗涤，弃去有机相，水相用氢氧化钠调节pH =12～13，用150mL正己烷分三次萃取，萃取液加无水硫酸钠干燥过夜，加入80μL盐酸三甲胺和40μL五氟丙酸酐酰化至少40min，然后在高纯氮气保护下旋转蒸发浓缩至约0.1mL。取1000mg florisil固相萃取柱，柱上加少量无水硫酸钠。用10mL洗脱液洗涤柱子，（洗脱液为正己烷∶苯∶丙酮=5∶4∶1） ，然后将样品浓缩液移至固相萃取柱上，加入20mL洗脱液洗脱，洗脱速度为0.8～1mL/min。收集所有洗脱液。将洗脱液在旋转蒸发仪上氮气保护下浓缩至1mL，即可进行气-质分析。

5. 连续流动法测定主流烟气中的氰化氢

我国烟草行业于2008年发布了YC/T 253-2008 《主流烟气中HCN的测定 连续流动法》。该标准应用异烟酸-1，3-二甲基巴比妥酸显色体系在连续流动分析仪上检测氰化氢，其反应单元发生的显色反应：在微酸性条件下，氰离子与氯胺T作用生成氯化氰，氯化氰与异烟酸反应，经水解生成戊烯二醛类化合物，再与1，3-二甲基巴比妥酸反应生成蓝色化合物，在600 nm处进行光度检测。实验过程如下：

将样品卷烟在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后根据质量及吸阻选出合适烟支。在温度（22±2）℃、相对湿度60%±5%条件下，用SM 450二十孔道吸烟机抽吸卷烟，每60 s抽吸一次，每次抽吸2s，抽吸体积35mL。每个孔道抽吸4支烟，用剑桥滤片捕集卷烟主流烟气。

抽吸卷烟后，取出截留主流烟气的剑桥滤片，放入125mL锥型瓶中，准确加入50mL氢氧化钠溶液，常温下用回旋振荡器振荡30min，振荡速度控制在160～170r/min。用注射器取滤片浸提液5mL，然后用0.45μm过滤器过滤，弃去前0.5mL，滤液装入连续流动样品杯中。气相捕集液：用30mL氢氧化钠溶液捕集4支卷烟主流烟气气相中的氰化氢。用氢氧化钠溶液淋洗吸收瓶与主流烟气接触的部分，合并捕集液及淋洗液，转入50mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液定容至刻度，摇匀，装入样品杯内。

样品的测定：样品在连续流动仪上经过在线稀释二次进样分析。分析工作标准液系列和样品溶液，由600nm处检测器响应值（峰高）外标法定量。每个样品重复测定两次。

6. 离子色谱法测定主流烟气中氨

利用剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气，离子色谱-电导检测器测定气相吸收液和剑桥滤片中的氨。实验过程如下：

将样品卷烟在温度（22+1）℃、相对湿度60%+2%条件下平衡48h，然后根据重量选出合适烟支。在温度（22+2）℃、相对湿度60%+5%条件下，用JJ-3A十孔道吸烟机按照YC/T 29-1996规定的标准条件抽吸卷烟，每个孔道抽吸4支卷烟，连接装有20mL 0.005mol/L HCl吸收液的吸收瓶在捕集器和抽吸筒之间，用剑桥滤片和吸收瓶捕集卷烟主流烟气。

将1张捕集有粒相物的剑桥滤片折叠放入100mL锥形瓶中，准确加入20mL 0.005mol/L HCl萃取，室温下振荡30min，静置5min。准确移取5mL萃取液和5mL吸收液至25mL容量瓶中，用0.005mol/L HCl稀释定容至刻度。取2mL稀释溶液，经0.45μm微孔滤膜过滤，滤液进行离子色谱分析（处理好的样品必须在冷藏条件下2d内进行分析） ，采用对照标样与烟气样品色谱峰的保留时间进行定性，外标法定量。

7. 静电捕集-ICP-MS测定卷烟主流烟气中痕量有害元素

利用静电捕集器捕捉卷烟烟气，甲醇洗脱液经消解后，用ICP-MS内标法测定无机有害元素。实验过程如下：

将样品卷烟在（22±1）℃、相对湿度60%±2%条件下平衡48h，然后根据重量及吸阻选出合适烟支。按照GB/T 16450-2004 《常规分析用吸烟机定义和标准条件》调整检查吸烟机抽吸参数。连接静电捕集器于抽吸通道上并检漏，将装有20mL 10%硝酸（体积分数）的吸收瓶连接于静电捕集器与抽吸针筒之间，测试使吸烟机抽吸容量满足标准要求。随机选取平衡后的卷烟20支进行抽吸。为保证抽吸结果可靠，注意静电捕集器的电流不能大于0.2mA。卷烟抽吸终止后，迅速将静电捕集器取下并密封，用50mL甲醇分四次将静电捕集器上的粒相物质洗脱并转移至消解罐中，将盛有粒相物洗脱液的消解罐放置在电加热板上，盖上带风扇的防尘罩，使溶剂挥发至近干，加入5mL 65%HNO₃和1mL 30%H₂O₂，进行消解。消解结束后，待温度降至40℃以下，取出消解罐，在通风橱内将样品转移至预先称重的50mL聚酯PET样品瓶中，用约40mL去离子水洗涤消解罐三次，洗涤液一并转移至样品瓶中，称重后摇匀。用同样的方法制备样品空白溶液。消解产物用ICP-MS内标法进行分析。

8. 气相色谱-质谱联用法测定卷烟主流烟气中主要挥发性有机物

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）一般是指在25℃和0.1MPa，蒸气压大于18.67Pa的脂肪族和芳香族的非甲烷类有机化合物，其所含碳原子数为2～12。

卷烟烟气中有害挥发性烃类主要有1，3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯、甲苯（表2-7）。加拿大卫生部推荐采用冷溶剂捕集烟气气相成分，利用气-质联用法测定1，3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯和甲苯，R. J. Reynolds公司采用类似的方法测定1，3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯、甲苯和苯乙烯。

参考加拿大卫生部推荐方法，我国烟草行业制定了卷烟主流烟气中主要挥发性有机物测定的分析方法行业标准。该方法采用溶剂捕集卷烟主流烟气，利用气相色谱-选择离子质谱联用法测定这5种主要有机挥发物。实验过程如下：

将样品卷烟在温度（22+1）℃、相对湿度60%+2%条件下平衡48h，然后根据质量选出合适烟支。在温度（22+2）℃、相对湿度60%+5%条件下，进行卷烟抽吸。抽吸方案按照ISO 4387：2000的规定作部分修改抽吸卷烟，检查抽吸容量，并作相应修正，不空吸。使用直线吸烟机时，抽吸5支卷烟，使用转盘吸烟机时，抽吸10支卷烟，捕集装置见图3-19（吸收瓶与捕集器及两个吸收瓶之间以PVC管连接，死体积要尽可能小，吸收瓶体积100mL，高度23cm，内径2.6cm，吸收管收口高度1cm，吸收管距离吸收瓶底部尽可能小，收集烟气时，要置于异丙醇-干冰冷却的冷阱中，温度≤-70℃，干冰的高度为吸收瓶高度的一半左右。捕集器与第一个吸收瓶连接的管路长度尽量小，吸收瓶之间的连接管尽可能短，尽量减小关系对目标化合物的吸附）。粒相部分由剑桥滤片捕集，气相部分中的1，3-丁二烯，异戊二烯，丙烯腈，苯，甲苯由串联于剑桥滤片后的两个串联吸收瓶捕集，吸收瓶中装有15mL甲醇溶液，干冰冷却至≤-70℃。

卷烟抽吸后，用洗耳球对吸收瓶中的吸收管抽吸5次进行清洗，然后将收集完卷烟烟气样品的吸收瓶取出，准确加入150μL的内标溶液（D-6-苯的甲醇溶液），振荡均匀后，直接取样进行色谱质谱分析，向色谱瓶中取样时，溶液尽量加至瓶口位置。根据样品中的峰面积计算两个吸收瓶中卷烟烟气挥发性有机化合物的浓度（μg/mL） ，两者之和为每一个卷烟烟气样品中五种化合物的浓度（μg/mL）。

9. 液相色谱-串联质谱联用法测定卷烟主流烟气中烟草特有N-亚硝胺

使用玻璃纤维滤片捕集卷烟主流烟气中的总粒相物，用乙酸铵溶液超声萃取总粒相物中的TSNAs，萃取液经微孔滤膜过滤后，采用内标法使用高效液相色谱-串联质谱联用仪（HPLC-MS/MS）进行定量分析。实验过程如下：

按照GB/T 19609-2004抽吸卷烟，使用直线式吸烟机时，采用44 mm滤片收集5支卷烟的总粒相物；使用转盘式吸烟机时，采用92 mm滤片收集20支卷烟的总粒相物。每个样品平行测定2次。使用直线式吸烟机时，将滤片置于50mL锥形瓶中，准确加入15.0mL萃取溶液；使用转盘式吸烟机时，将滤片置于250mL锥形瓶中，准确加入60.0mL萃取溶液。超声萃取30min后，静置5min。取适量萃取液过0.22 μm滤膜，移至色谱分析瓶中进行HPLC-MS/MS分析。

三、卷烟烟气有害成分（纯品）致癌性评价

国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）从1971年起组织专家组收集和评价世界各国有关化学物质对人类致癌危险性的资料。IARC根据对人类和对实验动物致癌性资料，以及在实验系统和人类其他有关的资料（包括癌前病变、肿瘤病理学、遗传毒性、结构-活性关系，代谢和动力学，理化参数及同类的生物因子）进行综合评价，将环境因子和类别、混合物及暴露环境与人类癌症的关系分为五类四组：第一类：致癌。组1，对人类是致癌物。第二类：很可能致癌。组2，对人类是很可能或可能致癌物。又分为两组，即组2A和组2B。组2A，对人类很可能是致癌物，指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据充分。第三类：可能致癌。组2B，对人类是可能致癌物，指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据并不充分；或指对人类致癌性证据不足，对实验动物致癌性证据充分。第四类：未知。组3，现有的证据不能对人类致癌性进行分类。第五类：很可能不致癌。组4，对人类可能是非致癌物。

如表2-9所示为国际癌症研究机构（IARC）对加拿大卫生部卷烟烟气有害成分名单中烟气有害成分的致癌性评价结果，该结果为纯化学品的评价结果。表2-9的结果表明，在46种有害成分中，11种成分为人体致癌物质（1），5种成分为可疑的人体致癌成分（2B），9种成分为致癌性不明确的化合物（3）。因此，对于纯化学品来说，这些化学成分应当为卷烟烟气中毒性最大的有害成分。

表2-9 加拿大卫生部检测名单中有害成分的致癌性评价结果

烟气是极其复杂的化合物，这些有害成分之间相互作用，其毒性作用应该是烟气总体成分共同作用的结果，由单一物质所做的毒理学检测结果几乎是不可能准确外推的。因此，以单纯使用纯化学物质得到的毒性评价结果来评价卷烟烟气这种复杂体系的危害性并不科学。另外，这些有害成分在烟气中的含量差异极大，如果不考虑某种有害成分在烟气中的实际含量，而只是定性地对其进行危害性评估，没有实际意义。