纳米孔材料降低卷烟烟气中多环芳烃和亚硝胺的研究进展_朱瑞芝
应用纳米技术有效降低卷烟烟气中有害物质含量的方
23.应用纳米技术有效降低卷烟烟气中有害物质含量的方法研究周骏1，2 朱永法2 白若石1 易小丽1 严莉红1 孙岳1 王巍巍1 常翔1 何爱军1(1.北京卷烟厂2.清华大学)摘要：选择性地降低卷烟烟气中的有害成分已经成为摆在人们面前亟待解决的国际性的难题。
我们通过研究合成了对卷烟烟气中烟草特有N-亚硝胺、有害稠环芳烃化合物等有清除作用的纳米材料。
通过改性试验研究，我们合成了能均匀分散在三醋酸甘油酯中的改性纳米材料，并用此改性纳米材料制作出了复合卷烟滤棒。
将未改性的上述纳米材料以烟丝重量0.5%的加料比分散在各种香、料液中均匀加入卷烟原料中制作烟丝，并使用上述使用了改性纳米材料的复合滤棒制作出纳米3mg中南海卷烟。
经郑州烟草研究院和国家烟草质检中心测定，卷烟烟气中有害烟草特有N-亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK的选择性降低率分别为53.9%、53.0%、55.6%、52.9%，4种烟草特有N-亚硝胺的总量选择性降低率应为53.5%；烟烟气中有害稠环芳烃苯并[a]芘、苯并[a]蒽、Chrysene的释放量的选择性降低率分别为67.0%、63.4%、70.5%，3种烟烟气中有害稠环芳烃的总量的选择性降低率为67.20%，说明在烟丝和滤嘴中使用纳米材料的降低卷烟烟气中有害烟草特有N-亚硝胺和有害稠环芳烃的效果明显，而且此效果长期稳定；与对照样相比，纳米3mg中南海卷烟烟气中有害的芳香胺类、挥发性羰基化合物、酚类化合物的释放量均有明显的降低，其中芳香胺类总量的的选择性降低率为52.5%，羰基化合物的选择性降低率为39.2%，、酚类化合物的选择性降低率为34.6%,烟气气相自由基的选择性降低率为31.2%；已经测定的纳米3mg中南海卷烟主流烟气中27种有害的成分中，有26种的释放量选择性降低率在20%以上, 选择性降低率在30%以上的有21种, 选择性降低率在40%以上的有15种,选择性降低率在50%以上的10种, 选择性降低率在60%以上的有5种；与对照样相比，纳米3mg中南海的感官质量没有明显的变化；经测算，采用此项技术每5万支卷烟的制造成本增加不到50元。
新型材料在卷烟降焦减害中的应用
0
签署的《 烟 草控制框架公约》 不仅规定了各国政府要采取和实 行有效的立法、 行政或其他措施防止和减少烟草消 费、 烟碱成瘾和接触烟草烟气等， 而且还要求对烟草 制品成分进行限制. 目 世界上一些主要发达国家 前， 相继对市售卷烟所含焦油、 烟碱及 CO 量作出了具 体的限制， 同时， 消费者自 健康和环保意识也有 身的 所增强. 在此背景下， 世界烟草业为了降低烟草制品 对人类健康的危害， 更好地保护消费者的健康， 相继
开发出了纳米材料、 生物材料等新型材料 ， 成功地 已 运用于卷烟工业中， 加速了国际卷烟市场向更低焦 、 烟碱和低有害成分方向发展的趋势.
纳米材料
纳米材料结构特殊， 具有许多不同于传统材料
的 理、 性能， 物 化学 应用前景广泛〔 纳米 粒表 ‘ 一 颗
面活性位点多、 化学反应接触面大、 气体通过时的扩
Jun . 2( 7 ) X
文章编号 :1侧 抖一 1478 (2( 7 )02/ 03 一 53 一 ) X ) X ( 05
新型材料在卷烟降焦减害中的应用
何景福
( 郑州卷烟总厂， 河南 郑州45( X )) X 摘要:综述了纳米材料、 生物材料等新型材料在卷烟工业中的应用研究情况， 这些新型材料有效降 低了 卷烟中的焦油和其他有害成分的含量. 指出纳米技术和生物技术等新兴技术将成为提高烟草
散速 快， 度 具有较高的 催化效率[“. 因此， 纳米 ] v ， 将
技术应用于卷烟工业中， 可有效地起到降焦减害的
作用.
收稿日 X拓一 一 期:2( 0 8 1 0 作者简介:何景福( 196 一) ， 河南省扶沟县人， 6 男， 郑州卷烟厂工程师， 主要研究 向:烟草品质改进.
郑 州 轻 工 业 学 院 学 报 ( 自然 科 学 版 )
降低卷烟烟气中多环芳烃和自由基的中药添加剂
ｉ ａ ｓｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｂ ｎ ｔｒｗａ ｅ ｅ ｍｉｅ ｙ ＧＣ／ Ｓ Ｅｘ ｅｉ ｅ ｔｌｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｒ ｅ ｒ ｄｃ ｌ ｏ ｈ ｉ ａ ｈ ｓ ｎ Ｍ ｐ ｒｍ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｆｅ ａ ｉａｓｂ ｔ ｎ ｇ ｓ ｐ ａ ｅａ ｄ
ｉ ａ ｎ ｈ ｎ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｅ ＰＡＨＳ ｌ ａ ａ ｅ ｂ ｅ ｒ ｅ ｌ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｄ ｉ ｖ ． ｎ ｔ ｒ ｈ ｖ ｅ ｎ ｍａ ｋ ｄ ｙ ｅ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ， ｉ Ｋｅ ｏ ｄ ：ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ：Ｃ ｉ ｅ ｅ ｈ ｒ ａ ｍｅ ｉ ｉｅ；ａ ｄ ｔｖ ｏ ｈ ｉ ａ ｅ ｔ ；ｆ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ ｒ ｂ ｇ ｎ ］ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｄ ｓｇ ｈｎ ｓ ｅｂ ｌ ｄ ｃｎ ｄ ｉ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｃｇ ｒ ｔｅ ｒ ｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｌ ；ｐ ［ ｃ ｃｉ ａ ｏ ｔｃ ｈ ｄ ｏ ａ ｂ ｎ ａ ｉａ ｓ ｏ ｙ ｙ ｌ ｒ ｍａ ｉ ｙ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ
降低 卷 烟 烟气 中 多环 芳烃 和 自由基 的 中药 添 加 剂
柯 亨林 ， 赵 珠 ． 朱瑞 瑞 ． 牵挂
ｆ 东理 Ｉ 大 学 分 析 测 试 中０ ， 海 ２ ０ ３ ） 华 上 ０ ２ ７ 摘 要 ： 究 了 降 低 卷 烟 烟 气 中 多环 芳 烃 和 自由 基 的 中 药 添 加 剂 。 过 正 交 实验 优 化 条 件 提 取 有 研 通 效 成 分 为 添 加 剂 ， 用 邻 苯 三 酚 自氧 化 紫 外 方 法 和 荧 光 法 筛 选 中药 ， 几 种 中 草 药 的 复 方 ， 洒 于 采 得 喷 烟 丝 卷 刺 成 烟 支后 ， 用 电 子 自旋 共 振 波 谱 仪 （ Ｓ 及 气 相 色谱 谱 法 （ ／ 利 Ｅ Ｒ） 质 ＧＣ ＭＳ） 对 卷 烟 焦 油 中 ．
纳米材料降低卷烟烟气CO实验研究
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从 １５ ４年英 国皇家医学会正式发表 了 “ ９ 吸烟与健康 ”的报
告后 ，吸烟与健康 问题 引起了世界 范围内的关注。 同时随着人 们 生活水 平和 生活质量 的不断提 高 ，消费者对 吸烟的安全性和 环境保护意识也越来越 强，国际烟草业面临前所未有的压力 。
血红蛋 白丧失 了输送氧 的能力 ， 使组 织缺氧 ，导致组织低氧症 。 Ｃ Ｏ还能影响血脂透过血管的通透性 ， 对慢性 阻塞性肺病的发生
采用微孔-介孔复合材料降低卷烟烟气中的有害成分
程 度 的降 低 ，其 中 ＮＮ Ｋ、Ｂ ［］ Ｐ、苯 酚 释放 量 分 别 降低 了 ２ ． ４ 、２ ． ５ 、４ ． Ｏ ，降 害效 果 明 显 ，具 有 ａ ４３ ％ ６ ２ ３４
广 阔 的应 用 前 景 。 关 键 词 ：模 板 法 ；复 合孔 结构 ；卷 烟 主 流烟 气 ；有 害 成 分 中图 分 类 号 ：Ｔ ２ ． ；Ｔ １ Ｑ １ ７２ Ｓ ４ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ — １ ５ （ ０ １ ０ —０ ７ —０ ４ ８ １ ７ ２ １） ２ ５４ ６
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｍ ｉｒ ｐ ｒ ｕ — ｅ ｏ ｏ ｏ ｓ ｃ ｍｐ ｓｔ ｔ ｒａ （ Ｍ Ｍ ） ｗａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｆ ｏ ＴＥＯＳ，ｗｉｈ ＣＴＡＢ ｃ ｏ ｏ ｏ ｓ ｍ ｓ ｐ ｒ ｕ ｏ ｏ ｉｅ ｍａ ｅ ｉ ｌ Ｍ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｒ ｍ ｔ
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第 ６ ２卷
第 ２期
化
工 学 报
Ｖｏ． Ｎｏ １ ６２ ．２ Ｆｅ ｒ ａｒ ２０１ ｂｕ ｙ １
２１ ０ １年 ２月
ＣＩ ＥＳＣ Ｊ ｕ ｎ １ ｏ ｒ ａ
离子色谱法分析纳米材料对卷烟烟气NOx的降低去除
离子色谱法分析纳米材料对卷烟烟气NOx的降低去除谢兰英，刘琦，曾毅，高泽华湖南中烟工业有限责任公司技术中心，长沙，410007，cdxielanying@摘要：本文在酸性条件下制备了掺Ag的氧化锰纳米分子筛材料，采用离子色谱法分析研究了卷烟烟丝中添加纳米催化材料对卷烟烟气NOx的降低去除效果，考察了烟丝中催化材料添加浓度对NOx去除效果的影响。
研究结果表明烟丝中添加1%催化材料，可降低NOx16.38%，添加2%催化材料，NOx降低24.57%，同时CO分别降低14.29%，21.74%。
/down/showdown.asp?id=2107关键词：纳米材料，离子色谱法，卷烟烟气1.前言随着社会发展与进步，人们对高品质生活的追求以及对健康的关注程度提高，世界范围的控烟运动在迅速开展，2003年中国政府签署了《烟草控制框架公约》，对烟草中有害成分的测试和卷烟烟气排放物的管制提出了更高要求。
氮氧化物(NOx)是卷烟烟气中主要有害成分之一，被列入了Hoffmann 44种有害成分名单中。
根据文献，一支卷烟主流烟气中NOx （主要是指NO和NO2）含量为0～600 μg。
烟气中的NOx 大部分来源于烟草中的硝态氮(NO3-)。
NO和NO2对人体的组织器官，特别是呼吸系统损伤较大，而且人体吸烟后，机体内NO浓度剧增，而剧增的NO作为一种自由基库，能转变为更具活性的以氧和碳为中心的自由基，破坏了体内氧化和抗氧化平衡，加快了体内氧化和过氧化进程，加剧了体内氧化和过氧化损伤程度，从而对机体的器官组织造成损伤，文献还表明烟气中NOx是吸烟时形成致癌性N-亚硝胺的主要前体。
因此降低卷烟烟气NOx、开发低危害的卷烟是广大烟草科技工作者重点研究领域之一。
最初烟草科技工作者人们采用打孔稀释的方法降低烟气中有害气体的浓度，然而这种方法对卷烟的香气和吸味会造成不同程度的损失。
1988年Lelah等以聚乙二醇衍生物为分散剂，将氧化锌(或醋酸锌)加入到滤嘴中，可选择性地除去卷烟烟气中的NO及其他氮氧化物。
烟草生产与人体健康和环境保护协调发展研讨会论文题目-中国烟草学会
附件二烟草生产与人体健康和环境保护协调发展研讨会论文题目1、高效液相色谱法测定卷烟主流与侧流烟气中苯并[a]芘含量（中国烟草总公司郑州烟草研究院）谢复炜赵明月李栋王昇2、卷烟烟气中苯并[a]芘测定方法研究夏巧玲赵明月谢复炜王昇李萍3、卷烟烟气中亚硝胺测定方法研究谢复炜赵明月金永明刘克建张龙根李萍4、应用神农萃取液降低卷烟危害的技术研究黄换桂朱茂祥赵明月5、应用含纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究吕功煊聂聪赵明月刘建福丁彦6、利用改性Y型分子筛降低卷烟烟气中的有害成分李绍民胡有持赵明月方赤光刘建福7、降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究曲志刚周骏朱茂祥吴可田宁亚8、应用神农萃取液降低卷烟危害的技术研究黄换桂朱茂祥赵明月9、植物源农药在烟草病虫害防治上的研究与应用董志坚10、降低卷烟侧流烟气的技术研究刘建福金勇杜文蔡君兰范红梅11、卷烟主流烟气和侧流烟气中半挥发性成分的分析研究中国烟草总公司郑州烟草研究院，蔡君兰1，赵明月1；贵阳卷烟厂，陈勇2；郑州轻工业学院，冯丽婷312、卷烟包装材料的环保发展方向云南烟草科学研究院，王理珉，胡群，马静，阎安13、醋纤滤嘴的生物降解性能实验研究云南烟草科学研究院，马静1，胡群1，王理珉1，姚文华1；云南省环境监测中心站，杨良2；云南大学生命科学学院环境科学系，吴迪314、国内外卷烟包装材料的使用状况与发展趋势云南烟草科学研究院工业所辅料室马静胡群王理珉姚文华阎安15、低危害卷烟的检测和评价初探云南烟草科学研究院，夭建华陈辉敏陈章玉16、烟膜的光降解性能研究云南烟草科学研究院，王理珉，胡群，马静，姚文华17、卷烟包装材料在自然界中的降解性能研究云南烟草科学研究院，王理珉，胡群，马静，姚文华18、烟草特有亚硝胺研究现状云南红塔集团楚雄卷烟厂彭伟李永东19、当烟草邂逅简约主义云南红塔集团楚雄卷烟厂工艺质量部孙云春20、对发展中国低危害卷烟的思考云南红塔集团楚雄卷烟厂工艺质量部鲍治华21、降低卷烟有害成分的理论与方法研究昆明卷烟厂技术中心，王宏发22、烟气化学成分对吸味品质的影响关系研究昆明卷烟厂技术中心，韩智强，范多青＊，王海涛，李荣全，晋宇，龙云红23、推广应用二氧化碳膨胀烟丝技术是实现卷烟降焦必要的技术措施秦皇岛烟草机械有限责任公司王文祥，郭冬青24、HXD技术在降焦减害方面作用的探讨秦皇岛烟草机械有限责任公司邢晓明刘军民25、推广应用二氧化碳膨胀烟丝技术是实现卷烟降焦必要的技术措施秦皇岛烟草机械有限责任公司王文祥，郭冬青26、卷烟降害技术与产品开发---选择性降低卷烟烟气有害成分上海烟草(集团)公司技术中心杨良驹27、烤烟型卷烟综合降焦技术研究与应用上海烟草（集团）公司技术中心严新龙28、没食子酸丙酯-β-环糊精包合物的制备工艺研究与红外光谱鉴别南昌卷烟厂王迪汗王军邓宇；江西中医学院汪国华王李俊张文惠29、假烟究竟能给吸烟者带来那些危害吉林省烟草质量监督检测站魏淼吉林省烟草专卖局专卖处齐啸吉林省质量监督检验院刘俊会30、关于降低烟叶焦油含量的技术性探索中国科技大学研究生院柳州卷烟厂周俊31、烟草加工厂的环境若干问题与防治对策中国科学技术大学烟草与健康研究中心夏炳乐*李敏莉肖厚荣时亮32、关于通过化学途径综合调节卷烟烟气烟碱和卷烟劲头的技术性探索中国科技大学研究生院柳州卷烟厂周俊33、规范病虫防治措施净化烟草生长环境——烟草病虫防治与人体健康和环境保护问题探讨广昌县烟草公司冯小虎34、山地黄壤施肥与烤烟生长发育和产质关系的研究四川省烟草公司检测站陈建忠35、卷烟包装材料中挥发性成份的分析与研究华宝食用香精香料上海有限公司朱苏闽翁昔阳深圳市特柏科化学技术有限公司林平36、利用复合添加剂降低卷烟烟气中多种致癌物重庆烟草工业公司技术中心戴亚吕杰超汪长国朱立军37、对中国烟草行业发展的几点思考襄樊市襄城烟草专卖局（书记）张伟建38、利用正交试验寻求最佳辅料组合湖北襄樊卷烟厂技术中心李建华桂曙华39、必须高度重视“吸烟与健康”问题引发的新课题——“烟草诉讼”湖北省襄樊烟草分公司吴天宇40、“吸烟与健康”诌议宜城市烟草专卖局41、淀粉胶在卷烟生产上的研究与应用广州卷烟一厂技术中心何艳明田志雄李旭华42、流动分析仪测量烟用香料中水溶性糖和还原糖宝鸡卷烟厂技术中心，彭军仓胡喜怀43、吸烟与健康------不是永恒的话题乌兰浩特卷烟厂曹俊义44、试论中药在卷烟中的保健作用乌兰浩特卷烟厂姜明生45、外加生理活性物质对烤烟陈化品质因影响研究* 中国科技大学，郭俊成，阎向阳，许萍，程晓蕾，班晓瑞；红塔集团玉溪烟厂，刘强；楚雄烟厂，李泽良，彭黎明，苏勇，吕广宇，孙志霞46、勿以善小而不为——卷烟、卷烟包装与环境保护石家庄卷烟厂技术中心费光生47、吸烟与健康的法律思考江西省烟草专卖局肖茂员48、国外成功控烟实践――它山之石，可以攻玉中国疾病预防控制中心控烟办公室姜垣49、卷烟包装的绿色发展趋势中国包装技术协会《包装及相关行业信息》报50、提高3.0Y/35000型丝束后加工质量珠海醋酸纤维有限公司 QC小组51、QIS质量信息化在珠纤公司的应用周建华、罗欣52、烟草税收与烟草控制（初稿）中国疾病预防控制中心，金水高53、二手烟与儿童健康杨桂臣54、我国烟草行业异味污染处理技术现状与未来展望华南理工大学造纸与环境工程学院环境科学与工程系郭玉芳叶代启55、烟草——室内环境的重要污染源—访中国环境科学学会专家杨桂臣教授56、火焰原子吸收法测烟草中的钾常州市环境监测中心站毛志瑛57、国产单层白肋烟处理技术的应用张军英，佟强58、吸烟与健康的探讨（无软盘）汉中卷烟二厂田灵59、被动吸烟受害之我见（无软盘）汉中卷烟二厂韩航喊60、浅析影响烟草填充值的主要因素（无软盘）汉中卷烟二厂田灵62、科技创新、降焦减害、关爱健康----走中国特色的烟草发展之路（无软盘）襄樊市襄城烟草专卖局曾长城。
降低卷烟烟气中有害成分的技术研究及应用
降低卷烟烟气中有害成分的技术研究及应用
随着技术的不断发展，烟气污染已成为世界各地共同面临的问题，特别是卷烟
烟气中有害物质的排放，更是引起了政府和民众的普遍重视。
为了解决这一问题，许多技术研究和应用技术都被提出并运用起来。
首先，围绕烟气中有害特性成分以及排放机制，多稀溶态介质、烟气冷凝技术
和低温气相色谱法等多种技术研究被引入，帮助人们更好地了解卷烟烟气有害成分的分布和变化特征，使技术更具创新性，性能更优越。
其次，在烟气减排方面，电子烟技术已应用于全世界，被广泛认可和接受。
它可以有效减少排放的烟气污染物，如二氧化碳、一氧化碳和烟气碳酸盐也可以有效减少，这种减排方法被认为是一种简单有效的技术，它们都在有效改善气候变暖情况下发挥作用。
此外，引入国外最新烟气净化技术，可大大降低卷烟烟气中有害成分，如含氮
化合物和直接凝结物等。
烟气净化技术的运用不仅能大大减少烟气污染物的排放，而且可以装设新的排放净化设备和低温气相色谱仪进行检测，这些设备均可拥有良好的功效，帮助有效控制有害物质排放量。
总而言之，技术研究及应用对于降低卷烟烟气中有害成分具有重要意义，只要
正确地利用各种技术，有效控制有害物质排放能够使环境更加清洁。
未来将有更多针对烟气污染的技术研究和应用，让世界变得更加美丽。
纳米材料降低卷烟烟气粒相有害成分的研究
文章编号:1004-1656(2001)06-0709-03纳米材料降低卷烟烟气粒相有害成分的研究张悠金,杨 俊,李 婉,方智勇(中国科学技术大学经济技术学院,安徽合肥 230052)摘要:以干法和湿法分别将纳米材料Al 2O 3、SiO 2、TiO 2加入到卷烟烟丝和滤嘴中,研究了纳米材料的四种加入方式对卷烟烟气粒相中焦油、尼古丁生成量的影响。
结果表明,纳米材料干法加入滤嘴,降低烟气中焦油、尼古丁效果最为明显,2.0～10.0mg /支的添加量可降焦油4.2～45.3%、尼古丁1.7～28.4%;干法加入烟丝,效果较为显著,添加5.0～25.0mg /支的纳米材料,降焦油4.2～32.2%、降尼古丁2.4～20.3%,其中纳米Al 2O 3的作用效果显著。
纳米材料湿法添加到烟丝中,效果不明显;湿法加入到卷烟滤嘴丝束中,几乎没有效果。
关键词:纳米材料;卷烟烟气;焦油;尼古丁中图分类号:O614.3,O614.4 文献标识码:A 卷烟燃烧产生的主流烟气是指吸烟者通过滤嘴吸入口腔的烟气。
主流烟气粒相中含有焦油、尼古丁等有害物质,尤其是焦油中含有约0.4%的致癌物质及0.2%的促癌物质[1]。
降低卷烟烟气中焦油、尼古丁等有害物质是当前解决全面禁烟成效不大,消费者众多、吸烟的经济效益与社会效益、吸烟与健康等诸多矛盾的有效途径。
降焦减害是目前烟草科技研究的热点之一[2]。
纳米科学的产生堪称科学史上的一次革命。
纳米材料的小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应等特性,使其具有广泛的应用前景,已被用作催化剂、添加剂及制造新功能材料的重要原料[3～5]。
本文分别将纳米材料Al 2O 3、SiO 2、TiO 2加入到卷烟烟丝及滤嘴中,研究其对卷烟烟气粒相中焦油、尼古丁生成量的影响,探讨纳米材料降低卷烟烟气中有害成分的新途径,以减少吸烟对健康的危害。
1 试验部分1.1 仪器与材料ASM500自动吸烟机(英国Filtrona 公司)、HP6890气相色谱仪(美国HP 公司);尼古丁(98%,上海化学试剂厂进口分装)、纳米材料Al 2O 3、SiO 2、TiO 2(640m 2/g ,中科院固体物理研究所研制)、卷烟烟丝、滤嘴等。
纳米SiO2选择性吸附卷烟主流烟气中有害成分的研究
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ，ｃｉｇａｒｅｔｔｅ ｓｍｏｋｅ，ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｂｅｎｚｏｐｙｒｅｎｅ，ｐｈｅｎｏｌ，ｃｒｏｔｏ－ ｎａｌｄｅｈｙｄｅ通过滤嘴吸入口 腔的烟气。主流烟气组成复杂，其中某些成 分 对 人 体 健 康 会 造成危害 。 ［１］ 目前，已确认有７ 种 有 害 成 分 对 烟 气 危 害 性 影 响最大，其中包括苯并［α］芘（直接致癌剂）、苯 酚（促 癌 剂）和 巴豆醛（致癌、致突 变） 。 ［２－４］ 这 ３ 种 有 害 成 分 主 要 存 在 于 烟 气焦油中，每支烟抽吸产生的烟气 焦油中，苯并［α］芘 的 含 量 为 纳 克 级 ，苯 酚 和 巴 豆 醛 为 微 克 级 。
利用 ＢＥＴ 比表面与 孔 隙 度 全 自 动 分 析 仪 （ＴｒｉＳｔａｒ ３０００ 型，美国）通过 Ｎ２ 吸 附 等 温 线 分 析 纳 米 材 料 的 孔 结 构，比 表 面积来源于 ＢＥＴ 计算方法。 １．３ 纳米 ＳｉＯ２ 在嘴棒中的添加
分别称取一 定 量 的 纳 米 ＴｉＯ２、纳 米 ＳｉＯ２ 和 纳 米 Ａｌ２Ｏ３ 粒子加入到无水乙醇中，搅拌并超声震荡处理 使 其 均 匀 分 散 形成悬浮液，然后用 注 射 器 注 入 ２０μＬ 所 制 悬 浮 液 到 卷 烟 嘴 棒中，每支卷烟嘴棒中纳米粒子的添加量为 ２ｍｇ。对 照 烟 为 同牌号未添加任何纳米粒子的卷烟。
纳米材料在卷烟烟气CO中的应用概述
征的材料，如沸石、凹凸棒、蒙脱石等，它们具有纳米材料大 比表面积，高吸附容量等特性，故在烟草行业得到了广泛的应 用。赵素琴等[1]发明了一种用于去除香烟烟气中有害成分的沸 石分子筛吸附剂，该吸附剂添加到卷烟滤嘴中能有效去除烟气 中CO、醛类及芳烃，并且使得烟气烟碱和焦油量分别降低42% 和31%以上。李东亮等[2]报道了在卷烟滤嘴中添加凹凸棒石，利 用其矿物特性可选择性降低卷烟烟气中的焦油、CO，且烟支原 来的吸味不受影响。
工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
纳米材料在卷烟烟气CO中的应用概述
烟草中特有亚硝胺(TSNAs)的研究进展
烟草中特有亚硝胺(TSNAs)的研究进展【摘要】烟草中特有亚硝胺(TSNAs)是一类致癌物质，在烟草制品中广泛存在。
本文从TSNAs的形成与危害、检测方法研究、不同烟草制品中的含量研究、致癌机制研究以及在烟草控制和防治中的应用研究等五个方面对TSNAs的研究进展进行了总结。
本文还对未来研究方向进行了展望，指出需要加强TSNAs的检测方法研究和探索其在烟草控制中的应用价值。
该研究将有助于深入了解烟草中TSNAs的形成和危害机制，为烟草控制政策和策略的制定提供科学依据，促进烟草相关疾病的防治工作。
【关键词】烟草、亚硝胺、TSNAs、形成、危害、检测方法、含量、致癌机制、控制、防治、应用、总结、展望、研究进展、未来方向。
1. 引言1.1 烟草中特有亚硝胺(TSNAs)的研究进展烟草中特有亚硝胺(TSNAs)是一类有害物质，它们可以在烟草制品中形成并且对人体健康产生危害。
近年来，随着对TSNAs的研究不断深入，人们对其形成机制、危害程度以及防治控制的重要性越来越重视。
TSNAs的形成与危害是研究的重点之一。
通过研究发现，烟草中的亚硝酰基化合物与亚硝胺前体物质反应后，形成了TSNAs。
这些物质在烟草制品中的含量较高，长期吸烟会导致人体暴露于这些致癌物质，增加罹患各种癌症的风险。
为了更好地监测烟草制品中TSNAs的含量，研究人员也不断探索各种检测方法。
从传统的色谱分析到新兴的质谱技术，不断推动着对TSNAs检测方法的进步和完善。
TSNAs在各类烟草制品中的含量研究也是研究领域的一大重点。
不同种类的烟草制品中TSNAs的含量差异较大，通过对其含量进行监测和研究，有助于更好地了解不同烟草制品对人体健康的影响。
TSNAs的研究进展为烟草控制和防治提供了重要参考。
进一步研究TSNAs的致癌机制，探索其在烟草制品中的存在形式与分布规律，以及利用这些研究成果制定更有效的烟草控制政策和防治措施，将对人类健康产生重要的意义。
烟草中多环芳烃和亚硝胺的转化及生物毒性的研究进展
！！堂望旦堡堡茎星圭堑堕堡芝！工查！烟草中多环芳烃与亚硝胺的转化及生物毒性的研究进展伍林秦艺曼叶茂青左震宇邹国林武汉大学，武汉市摘要在香烟燃烧过程中释放出的有机污染物中，多环芳烃和亚硝胺类以其强致癌性引起人们越来越广泛的重视。
为净化香烟烟雾，阵低有害成份，各国政府和烟草工业投＾了巨额资金进行了长期的大量的研究工作，多数研究工作集中在利用技术设备降低香烟焦抽含量方面，也有为数不多的研究涉及到香烟焦油中多环芳烃和亚硝胺毒性问题。
一”关键词：烟草，多环芳烃，亚硝胺，转化，生物毒性，好究进辰）壹、国内外的研究现状在香烟燃烧过程中产生出不下３９００种烟尘物质，其中多环芳烃和亚硝胺类以其强致癌性引起人们越来越广泛的重视。
中国的吸烟者有３．５亿。
１９８０年以后，我国烟草的产、销量均居世界首位，每年卷烟综合生产能力可达４０００万箱，约占世界总产量的３８．６％，烟草利税以每年２０％～３０％的高速率增长，１９９５年已达７１０亿元。
无论从吸烟者需要，还是从经济收人上看，短时间内依靠行政方法禁烟都是不可能的，除加强宣传吸烟有害外，目前的主要防范手段是改进烟草制品，降低其烟气中致癌物质的含量。
为净化香烟烟雾，降低有害成份，各国政府和烟草工业投人了巨额资金进行了长期的大量的研究工作。
多数研究工作集中在利用技术设备降低焦油含量方面，也有为数不多的研究涉及到焦油毒性问题。
宁敏等人通过在卷烟中添加不同浓度的Ａ１Ｃ１３溶液，改变烟丝中的Ｋ／ＣＩ比，研究了Ｋ／ＣＩ比与焦油释放量之间的定量关系…。
戴亚等人通过向卷烟中掭加不同浓度的钾盐溶液，研究外加钾盐对卷烟焦油释放量的影响，实验表明，外加钾盐有一极限值，为原钾含量的１８．１％【２１。
丁辉等人也研究了施加草酸钾对卷烟燃烧性、焦油及吸味的影响口ｌ。
许萍等人通过向烟草中加入不同种类、不同浓度的有机酸钾，探讨了其对卷烟焦油量、烟气中烟碱含量、抽吸口数，烟支静燃速率、卷烟中总粒相物（ＴＰＭ）中钾转移率的影响，研究结果表明，所加的有机酸钾能降低焦油量，且在一定范围内添加钾盐种类及添加６６２１世纪可持续发展之环境保护（下卷）量与焦油量具有密切的相关性【４】。
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第27卷,第3期光 谱 实 验 室Vo l.27,No.32010年5月Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory May ,2010纳米孔材料降低卷烟烟气中多环芳烃和亚硝胺的研究进展①联系人,电话:(0877)2965142;E-mail :zh u.ruizhi @作者简介:朱瑞芝(1978—),女,湖北省公安县人,博士,主要从事烟草化学研究工作。
收稿日期:2009-08-25;接受日期:2009-09-16朱瑞芝①a ,b 任卓英a 王凯a ,b 牟定荣a 魏万之b 缪明明ca [红塔烟草(集团)有限责任公司技术中心 云南省玉溪市红塔大道118号 653100]b (湖南大学化学化工学院 长沙市岳麓区麓山南路1号 410082)c (云南烟草科学研究院 昆明市科医路41号 650106)摘 要 介绍了纳米孔材料的特性,并简要综述了纳米孔材料对PA Hs 和T SN A 的吸附和催化降解机理以及纳米孔材料在降低卷烟烟气中P A Hs 和T SN A 的应用研究进展。
关键词 纳米孔材料;多环芳烃;亚硝胺;卷烟中图分类号:T S41+1 文献标识码:A 文章编号:1004-8138(2010)03-1027-051 前言卷烟烟气成分十分复杂,迄今已确定了4800多种化合物,其中含有某些可能导致和诱发癌症或其他疾病的有害成分,对环境和健康造成了很大的负面影响。
多环芳烃(Po lycyclic Aroma tic Hy drocarbons,PAHs)和亚硝胺是卷烟烟气里危害人体的微量成分,大部分具有很强的致癌活性,尽管它们的含量只有每支烟10-9—10-6g [1—3],却是各国烟草降害研究的主要目标和难题。
烟气中PAHs 主要的致癌物有苯并[a ]芘(Benzo [a ]Py rene ,B [a ]P )、蒽(Anthracene ,Ant )、芴(Fluo rene )、荧蒽(Fluo ra nthene ,Flu )、苯并[j ]荧蒽(Benzo [j ]fluo ra nthene )等稠环芳烃(图1)。
其中B[a ]P 是最典型的,在对PAHs 的研究中通常被作为代表物加以研究[4]。
图1 烟气中几种主要的PA Hs烟草特有亚硝胺(To bacco specific N -nitrosamines ,TSN A )是一类强化学致癌物,其结构特点是含有N —N O 官能团,一般结构为图2A 所示[5]。
TSN A 主要有N -亚硝基去甲烟碱(N -Nitro so no rnico tine,NNN)、4-(N -甲基-N -亚硝基氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮[4-(N -methylnitro samino )-1-(3-py ridy l )-1-butanone ,NN K ]、新烟碱亚硝胺(N -nitroso anatabine ,N AT )、假木贼亚硝胺(N -nitro soanabasine ,N AB ),以NNN 最为常见(图2B )。
现在采取的降低焦油的技术在降低卷烟烟气焦油释放量的同时,大多不能选择性降低PAHs图2 A ——T SN A 一般结构;B ——NN N 结构。
和TSN A 等致癌活性物,因此,如何选择性地降低卷烟烟气中的有害成分已经成为摆在人们面前亟待解决的问题。
为降低卷烟烟气中的PAHs 和TSN A ,国内外做了长期大量的工作。
开发改进型滤咀棒是降低卷烟烟气中的有害成分的重要方向,新型具有形状选择性的纳米孔功能材料广泛用于石油化工和精细化工进行吸附分离和催化[6,7],也被用于卷烟的过滤嘴材料中。
本文将对纳米孔功能材料降低卷烟烟气中的致癌物PA Hs 和TSN A 的研究作简要的综述。
2 纳米孔材料简介纳米孔材料是一类无机多孔材料,因为具有较大的比表面积和吸附容量,而被广泛应用于催化剂和吸附载体中。
纳米孔材料可分为:微孔(Micro po ro us )、介孔(M esoporo us )和大孔(Macroporous )材料[8—10]。
无机微孔材料孔径一般小于2.0nm ,包括硅钙石、活性碳、泡沸石等,其中最典型的代表是人工合成的沸石分子筛,它是一类以Si 、Al 等为基的结晶硅铝酸盐,具有规则的孔道结构;介孔材料孔径介于2.0—50.0nm ,是无机微孔材料的拓展,更是分子筛科学发展的一个重要里程碑;大孔材料孔径一般大于50.0nm ,包括多孔陶瓷、气凝胶等,其特点是孔径尺寸较大。
3 纳米孔材料对PA Hs 和T SN A 的吸附和催化降解机理要减少PAHs 和TSN A 对人类身体健康的危害,途径之一是将PAHs 或TSN A 牢牢地吸附在一些多孔功能材料中,或者直接使PAHs 或T SN A 降解为对环境不会造成污染的小分子物质。
由于纳米孔材料具有均匀孔道结构和不同规格的孔径,可以选择性的吸附不同分子大小的有害物质;又由于纳米孔材料表面存在酸-碱中心,而孔道内有静电场和极性作用,可实现对PAHs 、T SN A 等有害成分的选择性催化降解。
图3 蒽进入HZSM -5孔道内的结构模型[11]3.1 纳米孔材料对PAHs 的吸附及催化降解机理对于纳米孔材料对PAHs 的吸附及催化降解机理,国内外研究人员作了大量的研究工作。
Moissette A.等[11]研究了蒽(Ant)在ZSM -5沸石上的吸附,其结果表明像Ant 这样的“棒状”分子可以进入HZSM -5孔道内(图3),沸石上的质子H +极化Ant 分子成为Ant 阳离子而能使之在HZSM-5孔道中稳定存在几个月。
Hashim oto S .等[12]研究了Ant 在Na Y 和NaX 沸石上的吸附,Ant 被吸附到这两种沸石的孔道中,与沸石之间存在Na +-π电子作用。
Baehtz C.等[13]考察了萘、蒽和2,3-苯并蒽在Y 型沸石上的吸附,这些分子都能被Y 型沸石吸附到孔道中,由于这3种分子都属于“棒状”分子,被Y 型沸石吸入孔道后都位于超笼的II位。
另外有文献指出Flu 在NaY 沸石上的吸附可能还受到骨架中氧原子电荷的影响,Na Y 沸石骨架氧原子电荷数为-0.352[14]。
在Ant 分子结构中,与T 位和U 位相比,9,10位的化学性质比较活1028光谱实验室第27卷泼,氧化、取代、加成多数反应都是先在9,10位上发生,Ant 在708K 硫化Ni -Mo /Y 沸石催化剂上的催化加氢产物是9,10-二氢蒽[15]。
3.2 纳米孔材料对TS NA 的降解机理研究表明,亚硝胺在H +型沸石上的降解机理是生成了季铵离子中间体而转化为无毒害的有机仲胺[16],破坏了N —N O 官能团结构,如图4所示。
图4 亚硝胺在H +型沸石上的降解机理薛军等[17]系统研究了H +型与Na +型沸石对于亚硝胺的催化分解机理,结果表明两种类型的沸石对亚硝胺的催化分解机理各不相同。
亚硝胺在H +型沸石上的催化分解以酸催化的机理进行,质子酸位是沸石催化降解亚硝胺的活性位,亚硝胺通过生成季铵离子中间体转变为其前体仲胺,产物以还原及开环物种为主;而亚硝胺在Na +型沸石上的催化分解以自由基热裂化进行分解反应,Na +型沸石不需要经过预先“质子化”就能催化亚硝胺的分解反应,亚硝胺可能先分解成为自由基形式再反应,产物组成很复杂且与热裂解产物相近。
4 纳米孔材料降低卷烟烟气中PA Hs 和T SN A 的应用研究4.1 沸石分子筛的应用在烟草制品中研究最多的纳米孔材料是各种类型和孔径的沸石分子筛。
1999年,Meier 等[18,19]首次报道了具有大微孔的Y 型沸石添加到卷烟中以消除卷烟烟气致癌物——PAHs 和T SN A 类物质研究,结果表明:将Y 型沸石添加到混合型无滤嘴卷烟后,侧流烟气中PAHs 的去除率在43±9%左右,NNN 的去除率为60%—68%;主流烟气中萘、苊烯、蒽和芴也有不同程度地减少,NNN 的去除率为30%—36%。
由于沸石分子筛良好的去除卷烟烟气中致癌物的作用,引起了越来越多的烟草化学家的关注,大量不同类型和孔径的其他沸石对烟气中PAHs 和TSN A 吸附降解的研究见于报道。
恽之瑜等[20]研究了沸石作为卷烟添加剂以去除烟气中亚硝胺的效果,实验结果表明:降低卷烟焦油含量并不能有效去除烟气中的亚硝胺,而将Na Y 和NaZSM-5等沸石作为添加剂,均匀分散在烟丝里的效果更好,在添加剂质量分数小于5%时,烟草中特有的亚硝胺在侧流烟气中减少约30%,主流烟气中减少36%—61%,而烟气中亚硝胺总量则分别减少50%和70%左右。
朱建华等[21]对卷烟烟丝中添加沸石添加剂进行了评吸,评吸结果表明卷烟原有的风格、口感并未改变,且并不减少卷烟主流烟气中的烟碱(尼古丁)含量,而其阴燃烟气中的表观亚硝胺总量减少约50%,主流烟气中减少60%左右,这种高选择性的减害作用是通常的过滤嘴材料很难达到的。
4.2 其他纳米孔材料的应用其他类型的多孔材料催化降解卷烟烟气中亚稍胺也被研究。
Xu Y .等[22,23]报道了一种以CuO 改性的Na Y 型沸石,这种含3%CuO 的改性沸石,更容易选择性的吸附和降解致癌物质,特别是吸1029第3期朱瑞芝等:纳米孔材料降低卷烟烟气中多环芳烃和亚硝胺的研究进展1030光谱实验室第27卷附降解烟气中挥发性亚硝胺。
周仕禄等[24]发现使用表面涂布铜化合物的新技术显著提高Y沸石的吸附效率,这种复合纳米孔材料可以有效地减少卷烟烟气里30%—60%的多环芳烃和亚硝胺等有害物质。
刘少民等[25]合成了一种介孔材料M48和有金属掺杂的介孔材料M e2M48,并将其分别添加进卷烟咀棒和烟丝中,发现在基本上不改变卷烟风格的基础上,Me2M48和M48均可以选择性降低卷烟烟气中的B[a]P等PAHs,且降低率明显高于文献报道值,且有金属掺杂的介孔材料Me2M48效果要明显优于M48。
另有研究表明,新材料M gO/SiO(s)在吸附亚硝胺的实验中显示出接近Na Y沸石的选择性吸附性能,即使在成分复杂的香烟烟气里也能够显著减少亚硝胺的含量[26]。
5 结论“降焦减害”一直是国内外烟草业的重要工作方向,在此方面已有较多报道,但能够实际应用于卷烟生产的新技术、新材料却很少见。
纳米孔材料无论是添加进烟丝还是滤咀中,都能够高选择性的去除卷烟烟气中的PAHs和TSN A等致癌物质,能够减少吸烟对人体直接或间接的伤害,保护生态环境和人类健康;纳米孔材料尤其是沸石分子筛对PAHs和TSN A吸附降解效果显著,廉价易得,而且加入到卷烟中几乎不改变卷烟的吃味和口感,是一类很有前景的烟用减害材料。