Влияние манеры курения на потребление токсичных компонентов дыма Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

663.973.002.612

ВЛИЯНИЕ МАНЕРЫ КУРЕНИЯ НА ПОТРЕБЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЫМА

Л.Н. ВОРОБЬЕВА

Кубанский государственный технологический университет

Усилия, направленные на снижение отрицательных воздействий курения на организм человека, в начале 1950-х годов во многих странах мира были реализованы введением нормативов, ограничивающих содержание смолы в табачном дыме, которая собственно и содержит токсичные и канцерогенные вещества: нитро-зоамины, ароматические амины, а также никотин, вызывающий привыкание.

В период с 1950 по 2000 гг. показатель уровня смолы в сигаретах в США снизился с 38 до 12 мг /сиг., в Англии - с 32 до 12 мг/сиг. Снизилось также содержание никотина с 2,7 до 0,95 мг/сиг. в США и с 2,2 до 1,0 мг/сиг. в Англии. В Советском Союзе к началу 1990-х годов содержание смолы в дыме сигарет превышало 30 мг/сиг., а никотина - 2,5 мг/сиг.

Постановлением Госстандарта России N° 23 от 8 декабря 1993 г. был утвержден «Порядок сертификации табака и табачных изделий», в соответствии с которым с января 1996 г. табачные изделия подлежат обязательной сертификации по показателям безопасности - содержанию смолы и никотина в дыме сигарет - согласно требованиям гигиенических нормативов ГН 2.3.2.022-95 «Предельно допустимые уровни содержания смолы и никотина в табачных изделиях», разработанных и введенных в действие Госсанэпиднадзором Минздрава России с 1 марта 1995 г. По этим нормативам устанавливались следующие пределы: в импортных сигаретах: смола - 15 мг/сиг., никотин -1,3 мг/сиг, в отечественных сигаретах с фильтром: смола - 20 мг/сиг., никотин - 1,3 мг/сиг. С января 1997 г. в отечественных сигаретах с фильтром: смола -15 мг/сиг., никотин - 1,3 мг/сиг.

Практически для обычного анализа дыма достаточно установить содержание конденсата и определить некоторые из компонентов, такие как вода и никотин. Для этой цели используется, так называемая курительная машина, в ней две фазы аэрозоли табачного дыма разделяются механическим фильтром, так называемым фильтром «Кембридж», который является практически абсолютным фильтром. Он наполнен тесно сжатыми слоями стеклянных волокон, которые останавливают и удерживают почти 100% всех мелких конденсированных частиц, рассеянных в аэрозоли дыма. Воздушная часть не может быть задержана механическими средствами, так как ее частицы слишком малы. Курительная машина и то, каким образом она выкуривает сигареты, стандартны, так что результат анализов всегда можно сравнить. Параметры прокуривания сигарет по стандартам ИСО следующие:

Объем затяжки Продолжительность затяжки Частота затяжек Длина окурка

сигареты без фильтра сигареты с фильтром Скорость воздуха Те мпер атура в оздуха Относительная влажность воздуха Система сбора конденсата Анализ воды Анализ никотина Примечание: КФ — метод Карла Фишера, ГХ - метод газовой хроматографии, СМ - спектрометрический метод.

Однако данный метод не позволяет определить количество токсичных компонентов для каждого курильщика, так как каждый человек обладает собственной манерой курения, которая изменяется под воздействием множества факторов [1]. Результаты многочисленных наблюдений за манерой курения индивидуальных курильщиков свидетельствуют, что параметры курения колеблются в очень широких пределах:

35 мл 2 с 1 1/мин 23 мм типпинг + 3 мм фильтр + 8 мм 200 мм/с 22°С 60%

кембриджский фильтр КФ или ГХ ГХ или СМ

Объем затяжки Продолжительность затяжки Продолжительность паузы Длина окурка

20-80 мл 0,8-3,0 с 20-100 с 19-40 мм

Соответственно курильщики потребляют разное количество токсичных компонентов табачного дыма.

Следует отметить, что приведенные стандартные параметры прокуривания находятся в интервалах параметров естественного курения, определенных у индивидуальных курильщиков. Соблюдение стандартных условий прокуривания позволяет получить хорошо воспроизводимые результаты анализа в различных лабораториях, пригодные для ранжирования сигарет по содержанию смолы и никотина (табл. 1).

Таблица 1

Классификация сигарет

Содержание, мг/сиг.

Смола

Никотин

Полный вкус Легкие Суперлегкие Ультралегкие

10-13

6-10

3-6

3-1

1,1-1,3

0,6-1,0 0,3-0,5 0,2-0,1

Ранжирование дает потребителю хороший ориентир о токсичности сигарет с точки зрения содержания смолы и никотина в дыме, но не может предсказать их потребляемое количество каждым индивидуальным курильщиком. Прокуривание одних и тех же сигарет может дать большие или меньшие значения содержа-

ния смолы и никотина в главной струе дыма. Нами проведены исследования с привлечением 32 куриль-щиков-добровольцев, которые в повседневной жизни имеют различные предпочтения в выборе марки сигарет. Использовали 5 марок сигарет с фильтром. В течение периода проведения эксперимента каждому из испытуемых ежедневно выдавали по 5 сигарет одного экспериментального образца с просьбой выкурить их в течение дня в непринужденной характерной манере, собрать окурки и возвратить для последующего анализа. Анализ окурков заключался в отделении фильтров и определении в них содержания никотина методом газовой хроматографии [2].

При искусственном прокуривании с помощью курительной машины не составляет труда определить содержание смолы и никотина в главной струе сигаретного дыма, а при естественном курении сигарет возникает ряд технических и методологических трудностей в сборе и последующем анализе дыма. Выход был найден путем использования коэффициента удерживания никотина фильтром сигареты Я, который представляет собой отношение никотина, удержанного фильтром ¥, к массе никотина, поступающего в фильтр:

Я = [Н(И + ^)] ■ 100%, (1)

где И - масса никотина в главной струе дыма, выходящего из фильтра, мг/сиг.

Этот показатель является технологической характеристикой фильтра и практически не зависит от способа прокуривания сигареты. После некоторых преобразований уравнения (1) было получено выражение для расчета массы никотина, выходящего из фильтра:

Н = ^ (100 - Я)/Я. (2)

Коэффициент Я определяли по [3]. Содержание

смолы в главной струе дыма сигарет в условиях естественного курения рассчитывали по формуле

С = КН, (3)

где С - масса смолы в главной струе дыма сигарет, мг/сиг.; К - отно -шение массы смолы к массе никотина в главной струе дыма сигарет, которое не зависит от способа курения; Н - масса никотина в глав -ной струе дыма сигарет, мг/сиг., рассчитанная по формуле (2).

Коэффициент К рассчитывали по данным, полученным в результате определения содержания смолы и

никотина в дыме экспериментальных образцов сигарет при искусственном прокуривании с помощью курительной машины.

Таблица 2

Марка сигарет Содержание, мг/сиг. Я, % К

Никотин Смола

Донской табак 0,8 12 35 15,0

Балканская звезда 0,9 14 30 16,2

Альянс 0,6 8 45 13,3

Даллас 0,5 8 44 15,0

Честерфильд 0,6 8 44 13,7

В табл. 2 приведены результаты анализа экспериментальных сигарет, прокуренных в соответствии с требованиями ГОСТ [4], а также коэффициенты Я и К. Испытуемым были предложены сигареты двух марок версии «полный вкус» и три марки сигарет «легкие». Все образцы сигарет, использованных в эксперименте, по показателям безопасности полностью отвечали требованиям гигиенических нормативов.

В табл. 3 представлены результаты определения содержания смолы и никотина в главной струе дыма сигарет, полученные в условиях искусственного прокуривания, а также минимальные, максимальные и средние значения этих показателей в условиях естественного курения.

Анализ полученных результатов свидетельствует, что средние значения потребления токсичных компонентов табачного дыма в условиях естественного курения на 25-75% выше, чем определено при искусственном прокуривании сигарет.

На основании полученных данных можно сделать вывод, что прокуривание сигарет с целью определения показателей безопасности с помощью курительной машины позволяет классифицировать различные марки сигарет по содержанию смолы и никотина, но не дает представления о реально потребляемых курильщиком количествах этих компонентов. В соответствии с требованиями ГОСТ [5], « информация должна быть однозначно понимаемой, полной и достоверной, чтобы потребитель не мог быть обманут или введен в заблуждение относительно состава, происхождения и других сведений, характеризующих прямо или косвенно каче-

Таблица 3

Компонент дыма Содержание в сигаретах, мг/сиг.

Донской табак Балканская звезда Альянс Даллас Честерфильд

Никотин

ГОСТ 0,8 0,9 0,6 0,5 0,6

Естественное курение:

минимум 0,5 0,6 0,4 0,4 0,4

среднее 1,0 1,4 1,0 0,9 0,9

максимум 2,1 2,4 1,8 1,7 1,5

Смола

ГОСТ 12 14 8 8 8

Естественное курение:

минимум 7 10 5 5 6

среднее 15 22 13 13 12

максимум 30 41 24 24 21

ство и безопасность табачных изделий». Чтобы не нарушать требования этого стандарта и Закона РФ «О защите прав потребителей», на наш взгляд, информацию на упаковке о содержании в дыме сигарет смолы и никотина следует дополнить ссылкой на ГОСТ Р 51976-2002 [4], в соответствии с которым были получены декларируемые значения показателей безопасности.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.П. Писклов. Содержание смолы и никотина в дыме сигарет в условиях естественного курения // Тобакко Ревю. - Сентябрь, 2004.

2. ГОСТ Р 51974-2002 (ИСО 10315-2000). Сигареты. Оп -ределение содержания никотина в конденсате дыма. Метод газовой хроматографии. - М., 2003.

3. ГОСТ 30569-98 (ИСО 3401-98). Сигареты. Определе -ние удерживания алкалоидов фильтрами. Спектрометрический ме -тод. - М., 1999.

4. ГОСТ Р 51976-2002 (ИСО 4387-2000). Сигареты. Определение содержания влажного и не содержащего никотин сухого конденсата (смолы) в дыме сигарет с помощью лабораторной курительной машины. - М., 2003.

5. ГОСТ Р 51087-97. Табачные изделия. Информация для потребителя. - М., 1997.

Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака

Поступила 26.09.05 г.

62-404.2

НОВЫЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КРИВОЙ ТЕЧЕНИЯ ПСЕВДОПЛАСТИЧНОЙ СРЕДЫ

А.А. ТАТАРНИКОВ, Л. В. БУРТЕЛОВ, Д.Б. ГОРБУНОВ

Томский политехнический университет

Известен графоаналитический метод обработки кривых вязкости псевдопластичных сред с целью получения реологического уравнения [1]. Этот метод применим только к кривым вязкости и имеет следующие недостатки:

требуется предварительное знание значения коэффициента вязкости Ньютона ^н,

необходимо провести касательную к экспериментальной кривой течения для значения скорости сдвига, равной бесконечности, что не представляется возможным, поэтому ее обычно проводят для больших значений скоростей сдвига порядка 1000 1/с и более; точное проведение касательной к экспериментальной кривой представляет большие трудности, это сказывается на значениях коэффициентов в реологическом уравнении.

Ниже приводится новый аналитический метод обработки кривых течения и кривых вязкости псевдопластичных сред, который лишен отмеченных недостатков.

Будем считать, что экспериментальные данные, полученные при снятии кривой течения на вискозиметре, предварительно сглажены; после чего проводится обработка кривой течения для двух возможных случаев: при известном и неизвестном 'Ли.

В настоящей работе рассматривается методика обработки кривых течения псевдопластичных сред с целью вычисления коэффициентов в укороченном реологическом уравнении вида

х = -

Пн У

1+с2|т|2

(1)

Уравнение (1) описывает кривую течения в большом диапазоне изменения скорости сдвига, начиная от нуля.

Полное уравнение отличается от укороченного тем, что в знаменатель (1) добавляется член С^01.

Величина у в уравнении (1) при использовании капиллярного вискозиметра при построении консистентной кривой течения равна эффективной скорости сдвига уэф , а для ротационного вискозиметра она равна истинной скорости сдвига у

Рассмотрим обработку кривых течения для первого случая.

Исходная экспериментальная кривая - кривая течения. Для определения двух неизвестных параметров а и С2 необходимо составить систему из двух уравнений. Для этого на выбранном расчетном участке консистентной кривой течения берем две крайние точки, предполагая, что они находятся на кривой, описываемой реологическим уравнением (1). Для них составляем систему уравнений при условии, что уэф > 0

Лн Уэф 1

а

2 у эф 1

X 2 =

1 + ^2у2< ПнУэф 2

1! С2 тЭ.

а эф 2

(2)

где X - напряжение сдвига; у - скорость сдвига; С2, а - параметры в реологическом уравнении (1).

Система уравнений (2) нелинейная. Ее можно решить одним из известных итерационных методов и в результате определить числовые значения искомых параметров а и С2. Однако для системы (2) можно найти аналитическое решение в явном виде, используя метод последовательного исключения неизвестных а и

С2.

В результате получим