兩種抽吸模式下卷煙煙氣有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系

陳 歡，姜興益，王 穎，張 威，龐永強(qiáng)，侯宏衛(wèi)，胡清源

國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

兩種抽吸模式下卷煙煙氣有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系

陳 歡，姜興益，王 穎，張 威，龐永強(qiáng)，侯宏衛(wèi)，胡清源*

國(guó)家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

為了解不同抽吸模式下卷煙煙氣有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系，考察了ISO和加拿大衛(wèi)生部深度(HCI)兩種抽吸模式下主流煙氣中煙堿及乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、一氧化碳(CO)、甲醛、N-亞硝基降煙堿(NNN)、4-(N-甲基-N-亞硝氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、苯酚、巴豆醛、氫氰酸(HCN)和氨等13種有害成分的釋放量與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)一步探討了單位煙堿有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)性。結(jié)果表明：①在ISO抽吸模式下，除NNN、NNK外，其他有害成分的釋放量與濾嘴通風(fēng)率負(fù)相關(guān)；甲醛和巴豆醛的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率負(fù)相關(guān)，乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)正相關(guān)。②在HCI抽吸模式下，甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和煙堿的釋放量與濾嘴通風(fēng)率負(fù)相關(guān)，HCN釋放量與濾嘴通風(fēng)率正相關(guān)，其余有害成分的釋放量與濾嘴通風(fēng)無顯著相關(guān)性；乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率正相關(guān)。

抽吸模式；濾嘴通風(fēng)率；釋放量；有害成分；主流煙氣

目前，國(guó)內(nèi)外卷煙企業(yè)普遍采用改變卷煙紙透氣度、濾嘴通風(fēng)率等卷煙材料設(shè)計(jì)參數(shù)的方法來降低主流煙氣中有害成分的釋放量。研究表明，對(duì)于CO、煙堿、氮氧化物、香味成分等多種煙氣釋放物成分，濾嘴通風(fēng)技術(shù)能顯著降低其在ISO抽吸模式下的測(cè)定值［1-7］。近年來，WHO煙草制品管制研究小組提出了卷煙煙氣中9種優(yōu)先管制成分（乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、CO、甲醛、NNN和NNK），并建議在深度抽吸模式下以單位煙堿有害成分釋放量進(jìn)行限量管制［8］。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究主要集中在不同抽吸模式對(duì)卷煙主流煙氣中有害成分釋放量的影響［9-12］方面，關(guān)于卷煙濾嘴通風(fēng)對(duì)FCTC 9種優(yōu)先管制成分的影響研究較少，而且深度抽吸模式及單位煙堿有害成分釋放量計(jì)算方式下濾嘴通風(fēng)率對(duì)有害成分釋放量的影響研究未見報(bào)道。因此，綜合國(guó)內(nèi)關(guān)注的卷煙主流煙氣7種有害成分和FCTC建議的9種優(yōu)先管制成分，以13種有害成分（乙醛、丙烯醛、苯、苯并[a]芘、1,3-丁二烯、CO、甲醛、NNN、NNK、苯酚、巴豆醛、HCN和氨）為研究目標(biāo)，在ISO和加拿大衛(wèi)生部深度（HCI）抽吸模式下，測(cè)試不同濾嘴通風(fēng)率卷煙產(chǎn)品中煙堿和13種有害成分釋放量，以探討不同抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率與有害成分釋放量的相關(guān)性，以及濾嘴通風(fēng)率與單位煙堿有害成分釋放量的相關(guān)關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 卷煙樣品

選擇41個(gè)不同濾嘴通風(fēng)率的卷煙樣品為實(shí)驗(yàn)樣品，其中烤煙型卷煙樣品24個(gè)，混合型卷煙樣品17個(gè)。濾嘴通風(fēng)率＜1%的卷煙樣品有10個(gè)（烤煙型9個(gè)，混合型1個(gè)），濾嘴通風(fēng)率在5%～20%的卷煙樣品有8個(gè)（烤煙型7個(gè)，混合型1個(gè)），濾嘴通風(fēng)率在20%～30%的卷煙樣品有12個(gè)（烤煙型3個(gè)，混合型9個(gè)），濾嘴通風(fēng)率＞30%的卷煙樣品有11個(gè)（烤煙型5個(gè)，混合型6個(gè)）。所有卷煙樣品的具體參數(shù)見表1。

表1 卷煙樣品參數(shù)

1.2 方法

1.2.1 樣品處理及煙氣有害成分檢測(cè)

按照GB/T 5606.1—2004《卷煙第1部分》和GB/T 16447—2004《煙草及煙草制品調(diào)節(jié)和測(cè)試的大氣環(huán)境》的方法抽樣并調(diào)節(jié)卷煙樣品。分別在ISO和HCI兩種抽吸模式下抽吸卷煙樣品，然后分別參照GB/T 23356—2009［13］、GB/T 21130—2007［14］、YQ/T 17—2012［15］、GB/T 27523—2011［16］、YC/T 254—2008［17］、YC/T 255—2008［18］、YC/T 377—2010［19］、YC/T 253—2008［20］、GB/T 23355—2009［21］測(cè)定卷煙主流煙氣中CO，苯并[a]芘，NNN和NNK，苯和1,3-丁二烯，甲醛、乙醛、丙烯醛和巴豆醛，苯酚，氨，HCN，煙堿的釋放量。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 20.0，對(duì)卷煙煙氣中13種有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)性，以及卷煙煙氣中13種有害成分的單位煙堿釋放量（由有害成分釋放量除以煙堿釋放量計(jì)算得到）與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)變量數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析。由Spearman相關(guān)系數(shù)（r）及相關(guān)性判定原理可知：當(dāng)p＜0.05時(shí)，表示相關(guān)性在95%置信區(qū)間上有顯著意義，當(dāng)p＜0.01時(shí)，表示相關(guān)性在99%置信區(qū)間上有顯著意義；|r|＜0.3表示微弱相關(guān)，0.3＜|r|＜0.5表示低度相關(guān)，0.5＜|r|＜0.8表示中度相關(guān)，0.8＜|r|＜1.0表示高度相關(guān)；當(dāng)p＞0.05時(shí)，表示相關(guān)性沒有顯著意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 ISO 抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率與有害成分釋放量的關(guān)系

為考察ISO抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率對(duì)卷煙樣品中13種有害成分的釋放量以及單位煙堿釋放量的影響，分別分析了ISO抽吸模式下所有41個(gè)卷煙樣品主流煙氣中煙堿和13種有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率之間的相關(guān)性，以及13種有害成分單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率之間的相關(guān)性，結(jié)果見表2。由于混合型卷煙與烤煙型卷煙的NNN和NNK釋放量差異很大，因此，在NNN和NNK釋放量分析中僅對(duì)24種烤煙型卷煙樣品和17種混合型卷煙樣品進(jìn)行分別分析，未對(duì)全部樣品進(jìn)行整體分析。

由表2可知，在ISO抽吸模式下，所有有害成分的釋放量均與卷煙濾嘴通風(fēng)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，除NNN和NNK外，其他有害成分與濾嘴通風(fēng)率之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系均有顯著意義?？梢姡贗SO抽吸模式下，濾嘴通風(fēng)技術(shù)可通過稀釋主流煙氣來有效降低煙堿及卷煙產(chǎn)品中甲醛、乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、苯并[a]芘、苯酚、氨、1,3-丁二烯、苯和HCN等11種有害成分的釋放量，與文獻(xiàn)報(bào)道相一致［22-26］。對(duì)于NNN和NNK，其釋放量水平受煙絲類型、葉組配方的影響很大，已有文獻(xiàn)報(bào)道采用單因素變化的實(shí)驗(yàn)樣本測(cè)試得到濾嘴通風(fēng)率與NNK釋放量有負(fù)相關(guān)性［24-26］，但本文中實(shí)驗(yàn)樣本為市售卷煙，卷煙主流煙氣中NNN和NNK的釋放量可能受到多因素變量的綜合影響，因而本實(shí)驗(yàn)中未觀察到濾嘴通風(fēng)率與NNN和NNK釋放量之間有顯著相關(guān)性。

表2 ISO 抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率與有害成分釋放量及單位煙堿釋放量的相關(guān)性①

當(dāng)采用單位煙堿有害成分釋放量進(jìn)行相關(guān)分析時(shí)，卷煙樣品中不同有害成分的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)關(guān)系與上述結(jié)果不一致。表2表明，樣品中甲醛和巴豆醛的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率顯著負(fù)相關(guān)，乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率顯著正相關(guān)，其他有害成分與濾嘴通風(fēng)率無相關(guān)性。

綜上，在ISO抽吸模式下，若采用有害成分釋放量計(jì)算方式，則高濾嘴通風(fēng)率卷煙產(chǎn)品可有效降低大多數(shù)有害成分的釋放量。若采用單位煙堿有害成分釋放量計(jì)算方式，則高濾嘴通風(fēng)率卷煙產(chǎn)品的有害成分釋放量變化趨勢(shì)不一致，高濾嘴通風(fēng)率卷煙產(chǎn)品的煙氣成分中乙醛、CO、苯并[a]芘和氨的單位煙堿釋放量可能會(huì)更高。

2.2 HCI 抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率與有害成分釋放量的關(guān)系

HCI抽吸模式下，41個(gè)卷煙樣品主流煙氣中煙堿和13種有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率之間的相關(guān)性，以及13種有害成分單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率之間的相關(guān)性如表3所示。

表3 HCI 抽吸模式下濾嘴通風(fēng)率與有害成分釋放量及單位煙堿釋放量的相關(guān)性

由表3可知，卷煙樣品主流煙氣中甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和煙堿的釋放量與濾嘴通風(fēng)率顯著負(fù)相關(guān)，HCN與濾嘴通風(fēng)率正相關(guān)，其余有害成分的釋放量與濾嘴通風(fēng)率無相關(guān)性。在HCI抽吸模式下，濾嘴通風(fēng)孔100%封閉，不能通過稀釋主流煙氣達(dá)到降低有害成分釋放量的效果，但目前市售的高濾嘴通風(fēng)率卷煙產(chǎn)品往往同時(shí)使用高透氣度的卷煙紙、復(fù)合多元濾棒等多種降低焦油和有害成分釋放量的技術(shù)，這些技術(shù)可能導(dǎo)致了HCI抽吸模式下卷煙樣品中甲醛、巴豆醛、苯并[a]芘、苯酚和煙堿與濾嘴通風(fēng)率之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

由表3還可以看出，在HCI抽吸模式下，若采用13種有害成分的單位煙堿釋放量進(jìn)行相關(guān)分析，則卷煙主流煙氣中乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨與濾嘴通風(fēng)率之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

綜上，在HCI抽吸模式下，若采用有害成分釋放量計(jì)算方式，則降低大多數(shù)有害成分的釋放量不能通過濾嘴通風(fēng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楦咄L(fēng)率卷煙在有害成分釋放量方面并未呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。若采用FCTC要求的深度抽吸模式下有害成分的單位煙堿釋放量計(jì)算方式，則多種有害成分的單位煙堿釋放量與濾嘴通風(fēng)率之間呈正相關(guān)關(guān)系，高通風(fēng)率卷煙主流煙氣中乙醛、丙烯醛、巴豆醛、CO、HCN和氨等6種有害成分的單位煙堿釋放量會(huì)更高。

2.3 不同抽吸模式下卷煙危害性指數(shù)（H 值）與濾嘴通風(fēng)率的相關(guān)性

據(jù)文獻(xiàn)［27］報(bào)道，卷煙主流煙氣中7種有害成分的釋放量可用于計(jì)算卷煙危害性指數(shù)（H值），進(jìn)而評(píng)估卷煙煙氣的危害性，計(jì)算公式：

式中：Y為卷煙主流煙氣有害成分釋放量；C1～C7為參考值。

由上述公式可知，卷煙H值的計(jì)算由CO、HCN、NNK、氨（NH3）、苯并[a]芘（B[a]P）、苯酚、巴豆醛（CRO）7個(gè)分項(xiàng)組成，每個(gè)分項(xiàng)值為某一卷煙的實(shí)測(cè)值與參考值之比，7個(gè)分項(xiàng)值之和即為該卷煙的危害性評(píng)價(jià)H值。H值越大，則危害性越大，H值越小，則危害性越小。參照文獻(xiàn)［27］報(bào)道的卷煙H值計(jì)算方法，計(jì)算了不同抽吸模式下卷煙的H值，并分析了不同抽吸模式下卷煙H值與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系。結(jié)果（圖1）表明：在ISO抽吸模式下，卷煙樣品的H指數(shù)與濾嘴通風(fēng)率存在顯著相關(guān)性，Spearman相關(guān)系數(shù)為-0.617（p＜0.01）。在HCI抽吸模式下，卷煙樣品的H指數(shù)與濾嘴通風(fēng)率無相關(guān)性，Spearman相關(guān)系數(shù)為0.019?？梢?，在ISO抽吸模式下，采用濾嘴通風(fēng)技術(shù)有望顯著降低卷煙H值。但在HCI抽吸模式下，由于濾嘴通風(fēng)孔100%封閉，難以通過濾嘴通風(fēng)技術(shù)降低卷煙H值。因而，若要降低卷煙有害成分的釋放量，則需要借助于其他減害技術(shù)。

圖1 兩種抽吸模式下卷煙H值與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系

3 結(jié)論

在ISO抽吸模式下，卷煙主流煙氣中煙堿和13種有害成分的釋放量均隨著卷煙濾嘴通風(fēng)率的增大而逐漸降低。但在HCI抽吸模式下，大多數(shù)有害成分的釋放量與濾嘴通風(fēng)率無相關(guān)性。經(jīng)過公式計(jì)算，ISO抽吸模式下卷煙H值與濾嘴通風(fēng)率有顯著的相關(guān)性，但在HCI抽吸模式下，由于濾嘴通風(fēng)孔100%封閉，卷煙樣品的H值與濾嘴通風(fēng)率無相關(guān)性。

當(dāng)采用FCTC推薦的單位煙堿有害成分釋放量進(jìn)行分析時(shí)，ISO和HCI兩種抽吸條件下均存在單位煙堿有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率呈正相關(guān)的情況，在HCI抽吸模式下該趨勢(shì)更為明顯。因此，需要開展濾嘴通風(fēng)外的其他減害技術(shù)研究作為技術(shù)儲(chǔ)備。同時(shí)，由于本文中考察有害成分與通風(fēng)率相關(guān)性時(shí)采用了市售卷煙樣本，研究結(jié)果可能會(huì)受到卷煙輔材參數(shù)、配方參數(shù)等多因素的影響，因而，所得結(jié)論仍需開展大范圍樣本研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。

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責(zé)任編輯 洪廣峰

Relationships Between Filter Ventilation Rate and Deliveries of Harmful Components in Mainstream Cigarette Smoke Under ISO and HCI Smoking Regimes

CHEN Huan,JIANG X ingyi,WANG Ying,ZHANG Wei,PANG Yongqiang,HOU Hongwei,and HU Qingyuan*
China National Tobacco Quality Supervision&Test Center,Zhengzhou 450001,China

To find out the relationships between filter ventilation rate and the deliveries of harm ful components in mainstream cigarette smoke under different smoking regimes,the correlations between filter ventilation rate and the deliveries of nicotine and 13 harm ful components(acetaldehyde,acrolein,benzene, benzo[a]pyrene,1,3-butadiene,CO,formaldehyde,NNN,NNK,phenol,crotonaldehyde,HCN and NH3)in mainstream cigarette smoke under ISO and Health Canada intensive(HCI)smoking regimes were investigated,and the correlations between filter ventilation rate and the deliveries of harm ful com ponents per unit nicotine yield were analyzed as well.The results showed that：1)Under ISO smoking regime,filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of harm ful components(excluding NNN and NNK); filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of formaldehyde and crotonaldehyde per unitnicotine yield,while positively correlated to the deliveries of acetaldehyde,CO,benzo[a]pyrene and NH3per unit nicotine yield.2)Under HCI smoking regime,filter ventilation rate negatively correlated to the deliveries of formaldehyde,crotonaldehyde,benzo[a]pyrene,phenol and nicotine,while positively correlated to the delivery of HCN,there was no significant correlation between filter ventilation rate and the deliveries of the other harm ful components.The deliveries of acetaldehyde,acrolein,crotonaldehyde, CO,HCN and NH3per unit nicotine yield also positively correlated to filter ventilation rate.

Smoking regime;Filter ventilation rate;Delivery;Harm ful component;Mainstream cigarette smoke

TS411.2

A

1002-0861（2015）09-0045-05

10.16135/j.issn1002-0861.20150908

2014-10-24

2015-05-11

中國(guó)煙草總公司科技重點(diǎn)項(xiàng)目“國(guó)內(nèi)外卷煙主要有害成分釋放量中位值及其影響因素研究”（110201302008）。

陳歡（1982—），女，博士，高級(jí)工程師，主要從事煙草化學(xué)分析工作。E-mail：hunny_ch@163.com；*

胡清源，E-mail：huqy1965@163.com

陳歡，姜興益，王穎，等.兩種抽吸模式下卷煙煙氣有害成分釋放量與濾嘴通風(fēng)率的關(guān)系［J］.煙草科技，2015，48（9）：45-49.

CHEN Huan,JIANG Xingyi,WANG Ying,etal.Relationships between filter ventilation rate and deliveries of harm ful components in mainstream cigarette smoke under ISO and HCI smoking regimes［J］.Tobacco Science& Technology,2015,48(9)：45-49.