电子烟主流气中颗粒物浓度及粒径分布影响参数

主要内容：

• 在电子烟主流气溶胶中测得的高颗粒数浓度。

• 颗粒浓度高于传统烟草香烟的浓度。

• 尼古丁含量和吸烟时间影响颗粒浓度。

• 香烟的口味和类型不会影响颗粒数浓度。

• 电子烟气溶胶的粒子数分布模式为120–165nm。

摘要

      分别通过凝聚粒子计数器和快速迁移率粒子分析仪表征电子烟产生的主流气溶胶的粒子数浓度和粒径分布。还使用热稀释系统对主流气溶胶进行适当采样和稀释。

      测试了不同类型的电子烟、液体口味、液体尼古丁含量以及不同的抽吸时间。还研究了传统烟草香烟。

      测量结果表明，不同电子烟类型和液体的颗粒总浓度峰值（2 秒抽吸）平均为 4.39 ± 0.42 × 10 ⁹cm⁻³部分，与传统香烟颗粒总浓度（3.14 ± 0.61 × 10 ⁹ cm⁻³部分）相当。抽吸时间和尼古丁含量会影响颗粒浓度，而不同口味和香烟类型之间没有显著差异。

电子烟产生的气溶胶的粒子数分布模式在120–165 nm范围内，与传统香烟相似。

介绍

       气溶胶暴露是一个主要的环境健康问题，因为颗粒物能够深入呼吸系统和细胞膜（Unfried 等人，2007 年），并从呼吸道转移到血液循环中（Schins 等人，2004 年，Weichenthal，2012 年）。颗粒物还能够沉积在次级器官中（Semmler 等人，2004 年），包括脑组织（Calderon-Garciduenas 等人，2004 年），并携带浓缩的有毒化合物（Brown 等人，2001 年，Nygaard 等人，2004 年，Schmid 等人，2009 年）。对于人类健康而言，室内空气质量是最重要的问题，因为人们大部分时间都待在室内（Klepeis 等人，2001 年），而室内的颗粒浓度通常较高（Buonanno 等人，2013 年，EPA，2004 年）。室内颗粒物的主要来源是环境烟草烟雾，ETS（Nazaroff 和 Singer，2004 年，Repace 和 Lowrey，1980 年，WHO，2005 年，WHO，2013 年），它是呼出的主流烟雾和从阴燃烟草产品中释放出的侧流烟雾的混合物。香烟中含有约 4000 种不同的化学物质，包括砷和放射性钋-210 等毒素（Baker 等人，2004 年；Fowles 和 Dybing，2003 年；IARC，2004 年；IARC，2012 年；Little 等人，1965 年；Wynder 和 Hoffmann，1967 年）。此外，在新鲜未陈化的香烟主流烟雾中测得的颗粒浓度约为 4 × 10 ⁹ cm⁻³份，算术平均直径约为 0.2 μm（Adam 等人，2009 年；Alderman 和 Ingebrethsen，2011 年；Borgerding 和 Klus，2005 年）。

       如今，电子烟（e-cigarettes）的使用越来越流行，也许是因为吸烟者认为它比传统吸烟更健康：无论如何，旨在表征这些设备产生的气溶胶的全面研究仍然尚未进行。

       电子烟由三个集成部件组成，它们都装在一个不锈钢外壳中：烟弹、雾化器和电池。烟弹是液体储存器，同时也是吸嘴。当电子烟使用者（称为“vaper”）通过吸嘴吸气时，气流传感器会激活雾化器，雾化器会加热烟弹内的液体，产生类似烟雾的蒸汽，然后通过口腔吸入（Riker 等人，2012 年）。液体混合物由丙二醇和/或植物甘油、水和香料组成。市售的尼古丁浓度水平各不相同：通常为 0–6 mg mL⁻¹（低）、12–16 mg mL⁻¹（中）和 18–24 mg mL ⁻¹（高）。香料既可以是天然的，也可以是人工的，此外还有不同的口味可供选择，例如烟草、水果和草本。电子香烟可以是一次性的（一次性、不可再填充）或可重复使用的（可再填充或不可再填充的罐体、焊接或非焊接罐雾化器），电池可以是自动或手动的。与大约可抽 15 口的传统香烟相比，电子香烟可抽 150 至 300 口（Wollscheid 和 Kremzner，2009 年）。

       到目前为止，电子烟产品尚未得到充分监管（Gornall，2012 年）：电子烟行业声称，现有立法（欧洲议会和欧盟理事会，2001 年 a）和欧盟快速预警系统 RAPEX 足以将其作为消费品进行监管，而烟草行业则推动将电子烟纳入烟草产品指令 (TPD)（Roland Berger Strategy Consultants，2013 年）。欧盟委员会提议将 TPD 扩展到含尼古丁产品 (NCP) 监管（将于 2014 年通过），然后将几乎所有电子烟纳入药品监管（欧洲议会和欧盟理事会，2001 年 b）。因此，电子烟将需要获得卫生监管机构的营销授权。

      很少有研究调查电子烟的使用对健康的影响（Bullen 等人，2010 年，Dawkins 等人，2012 年，Flouris 等人，2013 年，Flouris 等人，2012 年，Vansickel 等人，2010 年）。对 16 项研究的回顾（Cahn 和 Siegel，2011 年）发现，电子烟的毒性与尼古丁替代疗法 (NRT) 相当，但危害小于烟草香烟。尽管如此，关于电子烟液体中化学物质的安全性仍然存在一些疑问，目前缺乏监管意味着无法验证其中到底含有什么，尤其是如此多的不同品牌突然进入市场，并且 Williams 和 Talbot (2011) 发现品牌内的性能特性存在差异。

电子烟产品可能含有已知对人体有毒的成分。例如，已知蒸汽中释放的丙二醇会引起上呼吸道刺激（Wieslander 等人，2001 年）。Vardavas 等人（2012 年）报告称，短期使用电子烟后会产生不良生理影响，类似于吸烟中发现的一些影响。Gennimata 等人（2012 年）还表明，使用电子烟会对肺功能造成潜在的有害短期影响。

       需要控制和监管的另一个问题是液体中真正的尼古丁含量（Britton 和 McNeill，2013 年，Grana，2013 年）。例如，美国食品和药物管理局甚至在被归类为不含尼古丁的电子烟中也检测到了尼古丁痕迹和其他危险物质（FDA，2009 年）。这不是一个微不足道的问题，因为尼古丁在高剂量下是有毒的，会导致人们对尼古丁上瘾，然后诱导他们使用其他烟草产品，如传统香烟（Bell 和 Keane，2012 年）。目前还没有关于电子烟使用对健康长期影响的信息。

       本研究重点是测量电子烟产生的主流气溶胶的总粒子数浓度和粒径分布。分析数据并与传统香烟的数据进行比较。为了提出电子烟排放的详尽特征，研究了电子烟类型、口味、尼古丁含量和抽吸时间等不同的影响参数。以一秒的分辨率测量粒子数浓度和粒径分布，以确定电子烟吸入者吸入的粒子对人体健康的影响，并为评估呼吸剂量提供新的见解。

章节片段

实验活动

      测试了不同类型的电子烟：两种可充电型号（电子烟 A 和 B）和一种一次性型号（电子烟 C）。它们的特性总结在表 1 中。电子烟中装有不同口味和尼古丁含量的液体。每次测试后，用去离子水清洗可充电型号，以避免可能的液体污染。两种烟草口味（液体 1）和（液体 4）、一种电子烟液口味（液体 2）和一种草药口味（液体 3）

平均总颗粒数浓度

      电子烟排放的主流气溶胶中的总颗粒数浓度，对所有液体（按表 2 列出的尼古丁含量和口味）和电子烟类型进行平均，每吸 2 秒，等于 4.39 ± 0.42 ×109cm−3部分。Ingebrethsen 等人（2012 年）和 Schripp 等人（2013 年）在之前的研究中通过光谱透射和电迁移技术测量，在 109cm−3部分范围内测量了类似的浓度。

结论

      本研究主要研究电子烟产生的主流气溶胶在总颗粒数浓度和粒径分布方面的物理特性。还对传统烟草香烟进行了测试以进行比较。进行了一项实验活动，旨在从维度角度评估影响电子烟产生的颗粒的影响参数：考虑了香烟类型、液体口味、尼古丁含量和抽吸时间……

原文摘自：doi.org