理论教育 卷烟主流烟气颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性研究

卷烟主流烟气颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性研究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于卷烟烟气中不同尺度颗粒物的化学组成分析,目前的研究非常少,重要的原因是收集不同尺度的颗粒物存在一定的困难。卷烟烟气的生物学效应主要反映为烟气中不同尺度颗粒物所载带的化学成分的毒性作用。近年来,卷烟烟气的体外毒理学研究已经成为评价吸烟对健康危害的重要手段之一。

卷烟主流烟气颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性研究

吸烟是室内空气污染的重要原因之一,卷烟在燃吸过程中产生的卷烟烟气包括主流烟气和侧流烟气两部分。卷烟烟气是由6000多种化合物组成的一种复杂的气溶胶。烟气中的主要有害成分有CO、HCN、氮氧化物、挥发性醛类、多环芳烃类物质等。各种有机分子和无机元素凝聚形成卷烟烟气中不同尺度的颗粒物,其细小程度可以深入机体肺部并存留在肺泡壁,不易被机体清除,不同尺度颗粒物在致病过程中起着重要作用。近年来,国内外研究机构在卷烟烟气的危害性评价方面开展了大量的研究工作,主要从烟气单个化学成分释放量和烟气整体体外毒理学测试两个方面进行评价研究。然而,吸烟引起人类健康危害的途径是烟气气溶胶的直接暴露,可吸入的烟气颗粒物载带着卷烟烟气中的有害成分。因此,研究卷烟烟气中不同尺度颗粒物的分布特征、化学组成与生物毒性将能够更为全面地分析烟气中不同尺度颗粒物对卷烟烟气危害性的影响,为更好地研究与吸烟相关的疾病发生,以及开发选择性降低有害成分的卷烟辅助材料(如纸和滤棒)提供理论基础和实验依据,对公众健康和降焦减害重大战略的实施具有重要意义。

很多权威机构将环境烟草烟气(Environmental Tobacco Smoke,ETS)认定为一种重要的室内空气污染源。卷烟侧流烟气是ETS的主要来源,但要经过一系列物理化学变化才能最终形成ETS,这些变化主要包括气溶胶的凝聚与蒸发,在物体表面的吸附与脱附,氧化和光化学反应以及自由基淬灭的过程,这些变化在侧流烟气离开卷烟时就立刻开始了。吸烟者所呼出的主流烟气是ETS的第二大来源,在经过人体潮湿的呼吸道之后,主流烟气中的气相部分大大降低,粒相部分的水分含量也有所增加,呼出人体后这部分烟气也经历了一系列物理化学变化形成ETS。

空气中的颗粒物通常称为悬浮颗粒物或总颗粒物(Total Suspended Particulate,TSP),不同颗粒物的尺度对研究悬浮颗粒物与健康的关系十分重要,根据空气动力学直径可分为可吸入颗粒物(Particulate Matter 10,PM10)、细颗粒物(PM2.5)、超细颗粒物(PM0.1)等。随着颗粒粒径的降低,颗粒物在大气中的保留时间和在呼吸系统的吸收率随之增加,因此对人体健康的影响也越大。P M2.5和更细小的颗粒物能够深入到肺部的肺泡中,最终穿过细胞膜进入血液循环,对机体造成更大的损害。(www.daowen.com)

卷烟烟气气溶胶颗粒物的粒径在0.1~1μm范围内,随烟气稀释和陈化时间的延长,颗粒物的尺度发生变化,这些细小颗粒具有较大的比表面积,使得它们有较大的空间发生表面化学反应,同时也使其成为传输有害化学成分的载体。关于烟气气溶胶的研究多集中于早期的研究,由于烟气的陈化时间、稀释时间和倍数、分析方法及烟草类型的不同,导致研究结果存在着差异。烟气成分分布于烟气气溶胶的粒相和气相之中,由于烟气是一个不断变化着的化学体系,这种分布随着陈化时间、温度和烟气的稀释而变化,使得不同尺度颗粒物所载带的化学成分不同。对于卷烟烟气中不同尺度颗粒物的化学组成分析,目前的研究非常少,重要的原因是收集不同尺度的颗粒物存在一定的困难。

颗粒物对机体的危害作用主要取决于颗粒物的理化特性,虽然国内外学者对大气中颗粒物的毒性进行了广泛的研究,但大多偏重于TSP、P M10或P M2.5毒性的研究,而对于不同粒径颗粒物的毒性研究较少。卷烟烟气的生物学效应主要反映为烟气中不同尺度颗粒物所载带的化学成分的毒性作用。近年来,卷烟烟气的体外毒理学研究已经成为评价吸烟对健康危害的重要手段之一。然而,以往的研究是将卷烟烟气作为整体进行生物学效应评价,有关卷烟烟气中不同尺度颗粒物载带的有害成分和生物毒性的研究报道甚少。如果能够对卷烟烟气中不同尺度颗粒物载带的有害成分和生物毒性效应进行比较分析,找出卷烟烟气颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性之间的相关性,将有助于认识卷烟烟气的特有性质,同时根据不同尺度颗粒物载带的有害成分和生物毒性特点,将有望为开发新的卷烟辅助材料(例如对烟气气溶胶颗粒物进行选择性吸附、截流的卷烟纸和滤棒,从而降低卷烟危害性)提供设计思路和实验依据。

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