卷烟主流烟气和侧流烟气中颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性研究

吸烟引起健康危害的途径是烟气气溶胶颗粒物的直接暴露，可吸入的烟气颗粒物载带着卷烟烟气中的有害成分。因此，研究卷烟烟气中不同尺度颗粒物的分布特征、化学组成与生物毒性将能够更全面地分析烟气中不同尺度颗粒物对卷烟烟气危害性的影响。本课题拟在模拟主动吸烟和被动吸烟的烟气暴露下，分别对卷烟主流烟气和侧流烟气中颗粒物的尺度、化学组成与生物毒性进行研究。利用由吸烟机与电子低压撞击器（ELPI）组成的实验系统对卷烟主流烟气进行颗粒物尺度分析和分级收集；在环境烟草烟气实验舱中使用吸烟机抽吸卷烟，发生侧流烟气释放到实验舱中，分散的侧流烟气经ELPI系统进行颗粒物尺度分析和分级收集。采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析不同尺度颗粒物的有机成分，采用原子吸收光谱法（AAS）分析不同尺度颗粒物的无机元素。采用Ames试验、中性红细胞毒性试验和体外微核试验对不同尺度颗粒物提取液进行体外毒理学测试。

利用吸烟机与电子低压撞击器（ELPI）组成的系统以及NanoMoudi-IITM 125A采样器对卷烟烟气进行颗粒物的尺度分析和分级收集。采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）以及气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）研究了卷烟烟气中不同尺度颗粒物载带的重金属元素（铬、砷、镉、铅）、烟草特有N-亚硝胺和多环芳烃等的分布规律。结果显示，卷烟主流烟气颗粒物的空气动力学直径在0.021-1.956 μm范围，不同粒径颗粒的粒子浓度为105-109数量级；粒径＜0.1 μm和0.1-2.0 μm两组颗粒物的粒子数目相当，总颗粒物的质量主要来自0.1-2.0 μm的颗粒。化学成分释放量随烟气颗粒物粒径增加，总体呈现先增加后减少的趋势。卷烟主流烟气总颗粒物的粒子浓度与单位烟支焦油、烟碱释放量之间均无线性相关，而与单位烟碱焦油释放量呈线性相关，呈现随总颗粒物的粒子浓度增加，单位烟碱下的焦油释放量升高。这一结果存在一定局限，即样品数量较少，因此，需在日后研究中选取一定数目的卷烟样品进行验证实验。.采用中性红细胞毒性试验、Ames试验、体外微核试验和流式细胞技术对不同尺度颗粒物提取液进行体外毒理学测试。主流烟气颗粒物测试结果显示，不同尺度颗粒物的细胞毒性呈现出随颗粒粒径增大而降低的趋势。粒径＞1 µm的主流烟气颗粒物的致突变性显著低于粒径10 nm-1 µm颗粒的致突变性。小粒径组颗粒诱发微核率显著高于大粒径组颗粒诱发微核率。烟气颗粒物染毒阻碍了细胞周期进程，导致G0/G1期细胞的积累，以及S期和G2/M期细胞比率的降低，随着颗粒粒径减小，细胞凋亡率明显增加。侧流烟气颗粒物的测试结果与主流烟气测试结果相似。研究结果表明，烟气不同尺度颗粒物均具有细胞毒性、致突变性和遗传毒性，颗粒物毒性随颗粒粒径减小呈增大趋势。.采用VITROCELL暴露系统搭建了全烟气暴露实验平台，通过优化暴露条件，建立了基于全烟气暴露方式的卷烟主流烟气体外毒性测试方法。结果显示，建立的方法可以应用于评价卷烟烟气的体外毒性。同时，初步比较了全烟气暴露与烟气冷凝物染毒方式的烟气体外毒性测试结果，通过数值换算，在相同剂量表征单位的前提下，全烟气暴露实验能够较全面地反映卷烟主流烟气的毒性效应。