煙葉中重金屬鉛向主流煙氣中的遷移分析

巴金莎，杜詠梅，侯小東，徐海濤，林建勝，丁根勝，魯 菁，張懷寶*

（1.農(nóng)業(yè)部煙草類作物質(zhì)量控制重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.山東中煙工業(yè)公司技術(shù)中心，青島 266101；3.貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，貴陽(yáng) 550003）

鉛是一種對(duì)人體有害的重金屬元素，研究表明煙葉中含有鉛[1]，在卷煙抽吸過(guò)程中，鉛以氣溶膠組成部分的形式通過(guò)主流煙氣進(jìn)入吸煙者體內(nèi)[2-3]，引起人體血鉛水平升高。兒童血鉛水平和鉛中毒率隨家庭成員吸煙量與時(shí)間的增加而顯著升高[4]，因此卷煙中的鉛隨煙氣進(jìn)入吸煙者體內(nèi)可能會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)危害。

近年來(lái)，有關(guān)煙草中重金屬的研究一直受到關(guān)注，但主要集中在重金屬對(duì)煙草生理生化影響方面的研究[5-7]，隨著人們對(duì)吸煙與健康的關(guān)心，許多學(xué)者開始關(guān)注煙氣中重金屬含量的情況，但也僅局限于卷煙方面[8-9]，而對(duì)煙葉原料中重金屬鉛向主流煙氣的遷移情況鮮見報(bào)道。抽吸條件對(duì)煙氣粒相物的研究也主要集中在煙氣特有的亞硝胺、苯并[a]芘、焦油、煙堿等化學(xué)成分上[10-12]，對(duì)煙氣中重金屬的影響鮮見報(bào)道。因此，本研究在標(biāo)準(zhǔn)抽吸條件下收集主流煙氣粒相物，研究全國(guó)主產(chǎn)煙區(qū)煙葉中的鉛向其單料卷煙主流煙氣的遷移情況，以及不同抽吸方式對(duì)鉛遷移的影響，為制定煙葉重金屬最高限量標(biāo)準(zhǔn)和提高卷煙安全性提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

根據(jù)不同產(chǎn)區(qū)煙葉質(zhì)量類型特點(diǎn)，選取代表我國(guó)煙葉質(zhì)量特點(diǎn)的2個(gè)北方產(chǎn)區(qū)（河南、黑龍江）和5個(gè)南方產(chǎn)區(qū)（云南宣威、羅平及貴州、四川、湖南）為代表產(chǎn)區(qū)，每一產(chǎn)區(qū)選擇 1～2個(gè)主要產(chǎn)煙市或縣取代表樣品作為試驗(yàn)樣品。每個(gè)點(diǎn)選擇3～5個(gè)代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每一鄉(xiāng)鎮(zhèn)取大貨收購(gòu)點(diǎn)上、中、下三個(gè)部位具有代表性的B2F、C3F、X2F三個(gè)等級(jí)的煙葉樣品8～10份，每份2 kg。將產(chǎn)區(qū)各取樣點(diǎn)代表樣品去筋、混合、切絲、混勻（以近紅外速測(cè)常規(guī)化學(xué)成分方法判斷樣品均勻性）后作為一個(gè)產(chǎn)區(qū)的代表樣品。

儀器：德國(guó) RM20/CSR旋轉(zhuǎn)型吸煙機(jī)；德國(guó)Borgwaldt-kt公司 DD60A型填充值測(cè)定儀；美國(guó)PE公司生產(chǎn)的ICP-MS（Elan DRC II）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 煙絲中重金屬測(cè)定 取待測(cè)樣品煙絲200 g，烘干、粉碎。稱取適量粉末樣品，用HNO3加H2O2高溫消解后用ICP-MS測(cè)定重金屬鉛。

1.2.2 主流煙氣重金屬測(cè)定 本研究中樣品的檢測(cè)均在恒溫恒濕條件下進(jìn)行，測(cè)試環(huán)境條件符合GB/T 16447—2004的規(guī)定，煙支挑選參照 GB 5606.3—2005規(guī)定，抽吸在GB/T 19609—2004規(guī)定的條件下進(jìn)行。用劍橋?yàn)V片收集主流煙氣，將濾片放入三角瓶?jī)?nèi)，用 HNO3加 H2O2高溫消解，用ICP-MS測(cè)定重金屬元素鉛；用未收集煙氣的新濾片以同樣步驟消解作為空白。

1.2.3 抽吸條件的設(shè)置 取某一產(chǎn)區(qū)的中部葉單料卷煙在吸煙機(jī)上進(jìn)行抽吸，研究抽吸條件對(duì)鉛向主流煙氣遷移的影響。抽吸間隔時(shí)間設(shè)置為40、60（標(biāo)準(zhǔn)）和80 s三個(gè)處理；抽吸容量設(shè)置為25、35（標(biāo)準(zhǔn)）和45 mL三個(gè)處理，收集煙氣粒相物，用ICP-MS測(cè)定粒相物中的鉛。

用 SAS9.1軟件對(duì)抽吸間隔時(shí)間和抽吸容量進(jìn)行交互作用統(tǒng)計(jì)，分析兩因素交互下抽吸間隔時(shí)間和抽吸容量對(duì)鉛向主流煙氣遷移的影響。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 本實(shí)驗(yàn)每個(gè)處理均做3次重復(fù)，數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。采用SAS9.1和EXCEL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

鉛遷移率=（主流煙氣粒相組分中鉛的量/實(shí)際燃燒的煙絲中鉛的總量）×100

鉛遷移量/（μg·g-1）=主流煙氣粒相組分中鉛的量/實(shí)際燃燒的煙絲質(zhì)量

2 結(jié) 果

2.1 不同產(chǎn)區(qū)、部位煙葉中鉛含量

對(duì)7個(gè)煙區(qū)、不同部位煙葉樣品中鉛含量（表1）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，煙葉中鉛平均含量為 4.34 μg/g，變異系數(shù)達(dá)到59.9%，表明煙葉中鉛的含量受產(chǎn)區(qū)和部位的影響較大。

不同煙區(qū)煙葉中鉛平均含量差異較大，達(dá)極顯著水平。其中，南方產(chǎn)區(qū)5生產(chǎn)的煙葉含鉛量最高，平均含量為9.13 μg/g，極顯著的高于其他產(chǎn)區(qū)；南方產(chǎn)區(qū)2和南方產(chǎn)區(qū)1煙葉含鉛量?jī)H次于南方產(chǎn)區(qū)5，均達(dá)到5.50 μg/g左右；南方產(chǎn)區(qū)3、南方產(chǎn)區(qū)4、北方產(chǎn)區(qū)1三個(gè)地區(qū)則相對(duì)較低，北方產(chǎn)區(qū)2煙葉中的鉛含量最低，僅為0.74 μg/g，極顯著低于其他產(chǎn)區(qū)?？傮w來(lái)看，南方煙區(qū)煙葉中鉛含量顯著高于北方煙區(qū)。

從表1還可看出，鉛含量煙葉各部位間存在差異，下部葉含量高于中部葉，上部葉最低（南方產(chǎn)區(qū) 2例外，中部葉略高于下部葉），可見煙株中鉛向上部葉片轉(zhuǎn)移的能力較差。

表1 7個(gè)產(chǎn)區(qū)煙葉中鉛的含量Table1 Pb content in flue-cured tobacco leaves from seven areas

2.2 煙葉中鉛向主流煙氣的遷移

煙葉中鉛向主流煙氣中的遷移率在不同產(chǎn)區(qū)間差異不顯著（表2），7個(gè)產(chǎn)區(qū)煙葉鉛的平均遷移率為5.87%，變化范圍為4.38%～6.96%；各產(chǎn)區(qū)相同部位的煙葉，特別是中部和上部煙葉，鉛向主流煙氣中的遷移率差異更小。如中部葉遷移率為4.57%～6.47%，上部葉除南方產(chǎn)區(qū)5為5.14%外，其他產(chǎn)區(qū)變化范圍為6.51%～9.09%。同一產(chǎn)區(qū)煙葉中鉛向主流煙氣中的遷移率在部位之間也存在一定差異，除南方產(chǎn)區(qū)2下部高于中部煙葉外，總體表現(xiàn)出上部葉大于中部葉，下部葉最小的趨勢(shì)。

由表2還可看出，不同產(chǎn)區(qū)煙葉中鉛向主流煙氣中的遷移量差異顯著。南方產(chǎn)區(qū)5的煙葉鉛向主流煙氣中的遷移量最高；南方產(chǎn)區(qū)1、南方產(chǎn)區(qū)2、南方產(chǎn)區(qū)3三個(gè)地區(qū)煙葉鉛遷移量相對(duì)較高，平均值都在0.200 μg/g以上；北方產(chǎn)區(qū)1和南方產(chǎn)區(qū)4煙葉鉛遷移量相對(duì)較低；北方產(chǎn)區(qū)2的煙葉鉛遷移量最低，顯著低于其他產(chǎn)區(qū)，與最高的南方產(chǎn)區(qū) 5相比相差7.7倍。同一產(chǎn)區(qū)煙葉中鉛向主流煙氣中的遷移量在不同部位間差異較小，且規(guī)律性不強(qiáng)。兩個(gè)北方產(chǎn)區(qū)的煙葉鉛的遷移量以上部葉含量最高，中部葉最低；南方產(chǎn)區(qū)4則以中部葉鉛向主流煙氣中的遷移量最高，下部和上部葉次之；其他產(chǎn)區(qū)均表現(xiàn)為上部葉最高，中部葉次之，下部葉最少。

2.3 抽吸條件對(duì)鉛向主流煙氣中遷移的影響

2.3.1 抽吸容量 從表3可以看出，隨著抽吸容量的增加，抽吸口數(shù)呈降低趨勢(shì)，但抽吸容量為25 mL和35 mL時(shí)無(wú)顯著差異；平均每口煙氣中的鉛含量呈增加趨勢(shì)，但抽吸容量為35 mL和45 mL時(shí)差異不顯著。

表2 鉛向主流煙氣中的遷移情況Table2 The transfer rate and amount of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

表3 抽吸容量對(duì)鉛向煙氣中遷移的影響Table3 Effect of puffing volume on the transfer of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

抽吸容量的改變，會(huì)引起鉛向主流煙氣中的遷移率和遷移量顯著的變化。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)抽吸容量（35 mL），當(dāng)抽吸容量降低10 mL時(shí)，鉛的遷移率和遷移量顯著降低，分別降低了26.71%和26.77%；當(dāng)抽吸容量增加10 mL時(shí)，鉛的遷移率和遷移量均無(wú)顯著差異。

2.3.2 抽吸間隔時(shí)間 改變抽吸間隔時(shí)間測(cè)定煙葉中鉛向主流煙氣的遷移情況見表 4?？梢钥闯觯S著抽吸間隔時(shí)間的增加，每支煙的抽吸口數(shù)極顯著減少；而平均每口主流煙氣中的鉛含量變化不大，差異不顯著。

鉛向主流煙氣中的遷移率和遷移量隨抽吸間隔時(shí)間的增大而逐漸降低。抽吸間隔時(shí)間為40 s時(shí)，鉛的遷移率和遷移量均分別是抽吸間隔時(shí)間為60 s和80 s時(shí)的1.15倍和1.40倍，差異均達(dá)顯著水平。可見，在本試驗(yàn)設(shè)定的條件下，隨抽吸間隔時(shí)間的降低，鉛向主流煙氣遷移量的增加主要由每支煙抽吸口數(shù)的增加引起的。

表4 不同抽吸間隔時(shí)間下鉛向主流煙氣中的遷移情況Table4 Effect of different puffing interval on the transfer of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

3 討 論

烤煙煙葉中鉛含量產(chǎn)區(qū)間差異顯著，南方煙區(qū)煙葉鉛含量明顯高于北方煙區(qū)，這與張艷玲[1]、潘文杰等[13]的研究結(jié)果一致，表明煙葉中的鉛含量與其產(chǎn)地環(huán)境、生態(tài)條件等因素的差異有關(guān)。同一產(chǎn)區(qū)不同部位煙葉中鉛的含量也存在差異，總體趨勢(shì)為下部葉高于中部葉，上部葉最低，這與李素英[14]的盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。

煙葉中鉛向主流煙氣的遷移率產(chǎn)區(qū)間差異較??；鉛向主流煙氣的遷移率部位間表現(xiàn)為上部葉最高，中部葉次之，下部葉最低，這可能是因?yàn)樯喜咳~組織結(jié)構(gòu)緊密，燃燒性較差，抽吸時(shí)煙支燃燒溫度較高，鉛更容易進(jìn)入主流煙氣，相關(guān)研究未見報(bào)道，該推論有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)抽吸容量，抽吸容量降低 10mL，鉛向主流煙氣的遷移率和遷移量降低；增加10 mL，鉛的遷移率和遷移量變化不顯著。而主流煙氣中煙堿、焦油、水分、CO和稠環(huán)芳烴的量隨抽吸容量的上升而增加[12]。鉛向主流煙氣的遷移率和遷移量隨抽吸間隔時(shí)間的減少而增大；這與煙氣中TPM、焦油、煙堿、CO等指標(biāo)隨抽吸間隔時(shí)間的變化規(guī)律相同[15]。因此，不同的抽吸習(xí)慣會(huì)影響煙草中重金屬鉛向吸煙者口腔中的遷移量，從而影響吸煙者的身體健康。

4 結(jié) 論

1）不同產(chǎn)區(qū)煙葉中鉛含量存在顯著差異，總體表現(xiàn)為南方煙區(qū)高于北方煙區(qū)；同一產(chǎn)區(qū)煙葉鉛含量下部葉＞中部葉＞上部葉。

2）煙葉中鉛向主流煙氣中的遷移率平均為5.87%，產(chǎn)區(qū)間差異較小，但部位間差異較大，上部葉＞中部葉＞下部葉；遷移量受產(chǎn)區(qū)影響顯著，而受煙葉部位影響較小。

3）抽吸條件對(duì)鉛向主流煙氣的遷移影響顯著。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)抽吸容量，抽吸容量降低10 mL，鉛向主流煙氣的遷移率和遷移量顯著減少，抽吸容量增加10 mL，鉛的遷移率和遷移量變化不顯著；隨著抽吸間隔時(shí)間的增大，鉛向主流煙氣中的遷移率和遷移量呈降低趨勢(shì)。

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