Сравнительная оценка поступления токсичных элементов в организм человека в процессе "дымовейперизации"

Проблема табакокурения существовала и обсуждалась всегда. В последнее время стали популярными гаджеты различного типа: электронные сигареты, жидкостные системы (вейпы), устройства нагревания табака (GLO), кальяны, которые воспринимаются как более безопасная альтернатива табачным сигаретам. Однако их использование связано поступлением в организм человека, наряду с никотином, большого количества вредных органических соединений [1-5]. В то же время все большее число исследований обнаруживают токсичные металлы в выбросах электронных сигарет [6, 7]. Металлы могут поступать из конструкционных материалов гаджетов: сплавов (например, кантала (Fe+Cr+Al), нихрома (Ni+Cr) или металлов высокой чистоты (Ni, Ti)). Олово (Sn) и другие металлы используются в паяных соединениях. Жидкости для электронных сигарет также могут содержать мышьяк (As) и другие металлы/металлоиды в различных количествах [8]. В табачном дыме обнаруживают более 70 металлов, в том числе никель, медь, цинк, кадмий, ртуть, хром, свинец и др.

Наличие тяжелых металлов наряду с токсическим воздействием органической составляющей отрицательно сказывается на здоровье человека. Международное агентство исследований рака (IARC) относит к «канцерогенам человека первой группы» 44 отдельных вещества, 9 из которых присутствуют в основном потоке табачного дыма. Это бензол, кадмий, мышьяк, никель, хром, 2-нафтиламин, винилхлорид, 4-аминобифенил, бериллий [9]. Цель нашей работы - проведение сравнительной характеристики различных современных устройств и систем, а также сигарет по «доставке» в организм человека токсичных элементов.

Оборудование, материалы, образцы, параметры, условия .

Улавливание выделяющихся паров и дыма проводили с помощью автоматического пробоотборника воздуха «ОП– 221ТЦ» путем пропускания выделяющегося аэрозоля через слой ваты, помещенной в склянку Тищенко для твердых поглотителей. Вата, с высокой адсорбционной способностью: медицинская, гигроскопическая, хирургическая, хлопковая по ГОСТ 5556-81.

Используемые образцы:

• 1)    Сигареты (Winston Blue, в одной сигарете с фильтром 0,94 г табака, на каждую сигарету приходится 6 г смол и 0,6 мг никотина).

• 2)    Жидкость для электронных сигарет (Tip-top Salt, 40 мг/мл – количество никотина), вейп – Charon baby.

• 3)    Табак для кальяна (Blaze Х, в 1 г табака содержится примерно 2,95 мг никотина).

• 4)    Устройство GLO. Стики (Neo для GLO, в одном стике содержится 1,9 мг никотина на 0,7 г смеси табака).

Детализация условий проведения эксперимента по адсорбции аэрозолей представлена в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Скорость пропускания дыма и пара через вату

Таблица 2. Усредненная доза и время аспирации* дыма и пара

* зависит от суточной дозы каждого из видов курения.

После проведения аспирации образцы ваты (масса ~ 10 г) озоляли в фарфоровых чашках на электроплитке, прокаливали в муфельной печи при 460^оС в течение 30 мин. Полученный остаток взвешивали на аналитических весах, переносили в фарфоровые тигли, добавляли рассчитанное количество графитового порошка квалификации осч-8-4 для создания оптимальных условий спектрографирования, обрабатывали смесью HCl (хч) : HNO 3 (осч) = 3:1 мл, выпаривали досуха на плитке и переносили в спектрально чистые графитовые электроды осч-7-4.

Спектры регистрировали на автоматизированном атомно-эмиссионном спектрографе ДФС-458С с фотоэлектрическим анализатором спектров ФЭП-454. Контролировалось наличие 20 элементов: Al, As, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, In, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn, Sr, Ti, V, Zn.

Условия съемки спектров: переменный ток – 7 А; время экспозиции – 30 с; аналитический промежуток – 2,5 мм; промежуточная диафрагма – круглая; щель спектрографа – 0,020 мм. Электроды графитовые, спектрально чистые: нижний – с кра- тером 5×3,5 мм; верхний – заточен на конус с площадкой 2 мм2. Для каждого образца, включая контрольный (вата без стадии аспирации), проводилось 3 параллельных определения. Результаты обрабатывались с помощью программного обеспечения «Спектр» анализатора ФЭП-454.

Результаты и обсуждение.

В таблице 3 представлены результаты определения содержания в исследуемых образцах 15 элементов. Оставшиеся пять металлов (Bi, Mo, Mn, Fe, Co) отсутствуют, поскольку их количество в пробах соизмеримо с наличием в контрольном опыте. Полученные данные свидетельствуют о том, что наибольшее количество токсичных элементов попадает в организм человека с дымом сигарет и при вдыхании паров вейпов. Наименьшее количество контролируемых металлов (неметаллов) обнаруживается в аэрозоле кальяна: As, Ba и In. Однако следует отметить, что содержание канцерогенного элемента мышьяка в других аэрозолях минимально. В то же время в работе [10] отмечено, что мышьяк при курении кальяна также не был обнаружен. Отсюда следует, что в значитель- ной степени это несоответствие вероятно обусловлено выбором табачной смеси для кальяна и условиями проведения эксперимента.

Таблица 3. Среднесуточное поступление элементов в организм курящего человека (n = 3)

Необходимо обратить внимание на наличие других канцерогенных металлов – Cd, Ni, Cr. В работе [11] отмечено, что при активном курении (20 сигарет/день) в организм поступает 1,5 мкг Cd в отличие от пассивного (0,001–0,014 мкг). Результаты нашего исследования, также как и обзоры [6, 12] свидетельствуют о значительно меньших содержаниях в суточной дозе этого суперэкотоксиканта в сигаретах (0,0002–0,001 мкг/10 шт.) и жидкостях для вейпов (0,00048–0,004 мкг/4 мл). Как сле- дует из полученных данных, никель и хром в значимых количествах поступают с дымом сигарет и парами вейпа. По различным источникам их содержание в электронных жидкостях варьируется в пределах более двух порядков [12]. Кроме ука- занных канцерогенных элементов к токсичным металлам также относят обнаруженные в данном исследовании олово, стронций, титан, алюминий, свинец [13].

Таким образом, результаты проведенных испытаний свидетельствуют о наличии значительного количества канцерогенных и токсичных металлов в анализируемых объектах. Установлено, что наибольшее количество металлов содержится в парах вейпа и дыме сигарет. Очевидно, что продолжительность использо- вания сигарет и гаджетов и синергизм воздействия элементов с органической составляющей аэрозолей на организм человека приведут к тяжелым последствиям здоровья курящего и окружающих его людей.