烟叶中重金属铅向主流烟气中的迁移分析

2010-05-25巴金莎杜咏梅侯小东徐海涛林建胜丁根胜张怀宝

中国烟草科学 2010年6期

巴金莎，杜咏梅，侯小东，徐海涛，林建胜，丁根胜，鲁菁，张怀宝*

（1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.山东中烟工业公司技术中心，青岛 266101；3.贵州中烟工业有限责任公司技术中心，贵阳 550003）

铅是一种对人体有害的重金属元素，研究表明烟叶中含有铅[1]，在卷烟抽吸过程中，铅以气溶胶组成部分的形式通过主流烟气进入吸烟者体内[2-3]，引起人体血铅水平升高。儿童血铅水平和铅中毒率随家庭成员吸烟量与时间的增加而显著升高[4]，因此卷烟中的铅随烟气进入吸烟者体内可能会对人体健康带来危害。

近年来，有关烟草中重金属的研究一直受到关注，但主要集中在重金属对烟草生理生化影响方面的研究[5-7]，随着人们对吸烟与健康的关心，许多学者开始关注烟气中重金属含量的情况，但也仅局限于卷烟方面[8-9]，而对烟叶原料中重金属铅向主流烟气的迁移情况鲜见报道。抽吸条件对烟气粒相物的研究也主要集中在烟气特有的亚硝胺、苯并[a]芘、焦油、烟碱等化学成分上[10-12]，对烟气中重金属的影响鲜见报道。因此，本研究在标准抽吸条件下收集主流烟气粒相物，研究全国主产烟区烟叶中的铅向其单料卷烟主流烟气的迁移情况，以及不同抽吸方式对铅迁移的影响，为制定烟叶重金属最高限量标准和提高卷烟安全性提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

根据不同产区烟叶质量类型特点，选取代表我国烟叶质量特点的2个北方产区（河南、黑龙江）和5个南方产区（云南宣威、罗平及贵州、四川、湖南）为代表产区，每一产区选择 1～2个主要产烟市或县取代表样品作为试验样品。每个点选择3～5个代表乡镇，每一乡镇取大货收购点上、中、下三个部位具有代表性的B2F、C3F、X2F三个等级的烟叶样品8～10份，每份2 kg。将产区各取样点代表样品去筋、混合、切丝、混匀（以近红外速测常规化学成分方法判断样品均匀性）后作为一个产区的代表样品。

仪器：德国 RM20/CSR旋转型吸烟机；德国Borgwaldt-kt公司 DD60A型填充值测定仪；美国PE公司生产的ICP-MS（Elan DRC II）。

1.2 实验方法

1.2.1 烟丝中重金属测定取待测样品烟丝200 g，烘干、粉碎。称取适量粉末样品，用HNO3加H2O2高温消解后用ICP-MS测定重金属铅。

1.2.2 主流烟气重金属测定本研究中样品的检测均在恒温恒湿条件下进行，测试环境条件符合GB/T 16447—2004的规定，烟支挑选参照 GB 5606.3—2005规定，抽吸在GB/T 19609—2004规定的条件下进行。用剑桥滤片收集主流烟气，将滤片放入三角瓶内，用 HNO3加 H2O2高温消解，用ICP-MS测定重金属元素铅；用未收集烟气的新滤片以同样步骤消解作为空白。

1.2.3 抽吸条件的设置取某一产区的中部叶单料卷烟在吸烟机上进行抽吸，研究抽吸条件对铅向主流烟气迁移的影响。抽吸间隔时间设置为40、60（标准）和80 s三个处理；抽吸容量设置为25、35（标准）和45 mL三个处理，收集烟气粒相物，用ICP-MS测定粒相物中的铅。

用 SAS9.1软件对抽吸间隔时间和抽吸容量进行交互作用统计，分析两因素交互下抽吸间隔时间和抽吸容量对铅向主流烟气迁移的影响。

1.2.4 数据处理本实验每个处理均做3次重复，数据为3次重复的平均值。采用SAS9.1和EXCEL软件进行数据统计。

铅迁移率=（主流烟气粒相组分中铅的量/实际燃烧的烟丝中铅的总量）×100

铅迁移量/（μg·g-1）=主流烟气粒相组分中铅的量/实际燃烧的烟丝质量

2 结果

2.1 不同产区、部位烟叶中铅含量

对7个烟区、不同部位烟叶样品中铅含量（表1）进行统计，烟叶中铅平均含量为 4.34 μg/g，变异系数达到59.9%，表明烟叶中铅的含量受产区和部位的影响较大。

不同烟区烟叶中铅平均含量差异较大，达极显著水平。其中，南方产区5生产的烟叶含铅量最高，平均含量为9.13 μg/g，极显著的高于其他产区；南方产区2和南方产区1烟叶含铅量仅次于南方产区5，均达到5.50 μg/g左右；南方产区3、南方产区4、北方产区1三个地区则相对较低，北方产区2烟叶中的铅含量最低，仅为0.74 μg/g，极显著低于其他产区。总体来看，南方烟区烟叶中铅含量显著高于北方烟区。

从表1还可看出，铅含量烟叶各部位间存在差异，下部叶含量高于中部叶，上部叶最低（南方产区 2例外，中部叶略高于下部叶），可见烟株中铅向上部叶片转移的能力较差。

表1 7个产区烟叶中铅的含量Table1 Pb content in flue-cured tobacco leaves from seven areas

2.2 烟叶中铅向主流烟气的迁移

烟叶中铅向主流烟气中的迁移率在不同产区间差异不显著（表2），7个产区烟叶铅的平均迁移率为5.87%，变化范围为4.38%～6.96%；各产区相同部位的烟叶，特别是中部和上部烟叶，铅向主流烟气中的迁移率差异更小。如中部叶迁移率为4.57%～6.47%，上部叶除南方产区5为5.14%外，其他产区变化范围为6.51%～9.09%。同一产区烟叶中铅向主流烟气中的迁移率在部位之间也存在一定差异，除南方产区2下部高于中部烟叶外，总体表现出上部叶大于中部叶，下部叶最小的趋势。

由表2还可看出，不同产区烟叶中铅向主流烟气中的迁移量差异显著。南方产区5的烟叶铅向主流烟气中的迁移量最高；南方产区1、南方产区2、南方产区3三个地区烟叶铅迁移量相对较高，平均值都在0.200 μg/g以上；北方产区1和南方产区4烟叶铅迁移量相对较低；北方产区2的烟叶铅迁移量最低，显著低于其他产区，与最高的南方产区 5相比相差7.7倍。同一产区烟叶中铅向主流烟气中的迁移量在不同部位间差异较小，且规律性不强。两个北方产区的烟叶铅的迁移量以上部叶含量最高，中部叶最低；南方产区4则以中部叶铅向主流烟气中的迁移量最高，下部和上部叶次之；其他产区均表现为上部叶最高，中部叶次之，下部叶最少。

2.3 抽吸条件对铅向主流烟气中迁移的影响

2.3.1 抽吸容量从表3可以看出，随着抽吸容量的增加，抽吸口数呈降低趋势，但抽吸容量为25 mL和35 mL时无显著差异；平均每口烟气中的铅含量呈增加趋势，但抽吸容量为35 mL和45 mL时差异不显著。

表2 铅向主流烟气中的迁移情况Table2 The transfer rate and amount of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

表3 抽吸容量对铅向烟气中迁移的影响Table3 Effect of puffing volume on the transfer of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

抽吸容量的改变，会引起铅向主流烟气中的迁移率和迁移量显著的变化。相对于标准抽吸容量（35 mL），当抽吸容量降低10 mL时，铅的迁移率和迁移量显著降低，分别降低了26.71%和26.77%；当抽吸容量增加10 mL时，铅的迁移率和迁移量均无显著差异。

2.3.2 抽吸间隔时间改变抽吸间隔时间测定烟叶中铅向主流烟气的迁移情况见表 4。可以看出，随着抽吸间隔时间的增加，每支烟的抽吸口数极显著减少；而平均每口主流烟气中的铅含量变化不大，差异不显著。

铅向主流烟气中的迁移率和迁移量随抽吸间隔时间的增大而逐渐降低。抽吸间隔时间为40 s时，铅的迁移率和迁移量均分别是抽吸间隔时间为60 s和80 s时的1.15倍和1.40倍，差异均达显著水平。可见，在本试验设定的条件下，随抽吸间隔时间的降低，铅向主流烟气迁移量的增加主要由每支烟抽吸口数的增加引起的。

表4 不同抽吸间隔时间下铅向主流烟气中的迁移情况Table4 Effect of different puffing interval on the transfer of Pb from tobacco leaves to mainstream smoke

3 讨论

烤烟烟叶中铅含量产区间差异显著，南方烟区烟叶铅含量明显高于北方烟区，这与张艳玲[1]、潘文杰等[13]的研究结果一致，表明烟叶中的铅含量与其产地环境、生态条件等因素的差异有关。同一产区不同部位烟叶中铅的含量也存在差异，总体趋势为下部叶高于中部叶，上部叶最低，这与李素英[14]的盆栽实验结果相吻合。

烟叶中铅向主流烟气的迁移率产区间差异较小；铅向主流烟气的迁移率部位间表现为上部叶最高，中部叶次之，下部叶最低，这可能是因为上部叶组织结构紧密，燃烧性较差，抽吸时烟支燃烧温度较高，铅更容易进入主流烟气，相关研究未见报道，该推论有待进一步验证。

相对于标准抽吸容量，抽吸容量降低 10mL，铅向主流烟气的迁移率和迁移量降低；增加10 mL，铅的迁移率和迁移量变化不显著。而主流烟气中烟碱、焦油、水分、CO和稠环芳烃的量随抽吸容量的上升而增加[12]。铅向主流烟气的迁移率和迁移量随抽吸间隔时间的减少而增大；这与烟气中TPM、焦油、烟碱、CO等指标随抽吸间隔时间的变化规律相同[15]。因此，不同的抽吸习惯会影响烟草中重金属铅向吸烟者口腔中的迁移量，从而影响吸烟者的身体健康。