连续流动分析法测定卷烟滤嘴中氰化氢的截留量

郭军伟,尚平平 ,蔡君兰 ,赵乐 ,刘惠民 ,王洪波

中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

烟草和烟气化学

连续流动分析法测定卷烟滤嘴中氰化氢的截留量

郭军伟,尚平平 ,蔡君兰 ,赵乐 ,刘惠民 ,王洪波

中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

建立了SPE净化-连续流动分析法测定卷烟滤嘴中HCN截留量的方法。方法具有良好的线性（线性相关系数为0.9999），检出限为0.116 μg/支，RSD为1.68%（n=6），加标回收率为97.7%～105%。研究表明，该方法简便、快速、准确。

连续流动分析法；滤嘴；氰化氢；截留量

氰化氢（HCN）是一种无色透明液体，易挥发，带有苦杏仁气味，且有急毒毒性。卷烟主流烟气中含有少量的HCN，Hoffmann和Health Canada将其列入卷烟烟气有害成分的名单[1-2]，我国将其列为卷烟主流烟气7种代表性烟气有害成分之一[3]。 当前吸烟者烟气实际感受量的准确评估也受到越来越多的关注，研究者采用滤嘴评估法[4-10]来评估吸烟者烟气实际感受量，即通过分析卷烟滤嘴中有害成分释放量来评价其卷烟烟气中释放量，从而能够较为准确地评估吸烟者对烟气有害成分的摄入量。

卷烟烟气中HCN的测定主要有连续流动法和离子色谱法[11-12]，连续流动法常用异烟酸-巴比妥酸体系进行显色反应，显色后溶液呈蓝色，检测仅需要2 min，但存在一定干扰；而离子色谱法用银电极-电导检测器进行检测CN-，烟气样品释放量高往往需要稀释，且样品检测时间30 min，但干扰较小。目前行业广泛采用连续流动法测定卷烟主流烟气中HCN释放量，而卷烟滤嘴中HCN截留量国内外尚无相关测定方法。卷烟滤嘴用接装纸往往经过印刷，给样品检测带来干扰，因此，本研究建立了SPE净化-连续流动分析法快速测定卷烟滤嘴中HCN的截留量，取得了满意效果，对卷烟滤嘴评估、科学设计卷烟滤嘴及探索采用滤嘴降低卷烟烟气中HCN释放量等工作具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

（1）卷烟：带有醋纤滤嘴、丙纤滤嘴、纸滤嘴和活性炭滤嘴的的市售卷烟。

（2）试剂：邻苯二甲酸氢钾（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）、氯胺T（分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心）、异烟酸（分析纯，美国百灵威公司）、巴比妥酸（分析纯，美国百灵威公司）、氢氧化钠（分析纯，美国百灵威公司）、氰离子标准溶液（50 mg/L，中国计量科学研究院）。

工作标准溶液：分别移取不同体积的氰离子标准溶液，用0.1 mol/L的氢氧化钠作为稀释溶液，制备浓度为0、0.25、0.50、1.0、2.0和3.0 mg/L工作标准液。

（3）仪器：吸烟机（SM450，英国CERULEAN公司）、连续流动分析仪（AA3，BRAN+RUBBE公司）、电子天平（感量0.0001 g，德国Sartorius公司）、调速振摇器（HY-8、常州国华电器有限公司）、精密pH计（雷磁PHSJ-4F，上海仪电仪器有限公司）、活性炭SPE小柱（250 mg，6 mL，上海安谱实验科技股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 卷烟抽吸

将卷烟样品置于（22±1）℃，相对湿度为（60±5）%的环境中平衡48 h，按平均质量±0.02 g/支和平均吸阻±49 Pa/支分选，然后按照YC/T 29—1996标准抽吸方法抽吸4支卷烟样品，收集抽吸后的试验卷烟滤嘴（应去除滤嘴前端的烟丝和未包裹丝束的接装纸）。

1.2.2 样品分析

将4个抽吸后的滤嘴沿纵向切开，去除滤嘴前端烟丝后，放入50 mL的磨口三角瓶中，准确加入25 mL 0.1 mol/L的氢氧化钠溶液，振荡萃取30 min，再取5 mL萃取液用固相萃取活性炭SPE小柱净化后（500 mg，6 mL），得到样品制备液，然后采用连续流动分析仪进行测定。样品应在6小时内进行分析。

2 结果和讨论

2.1 样品萃取溶液的确定

卷烟滤嘴分别采用0.01、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0 mol·L-1的氢氧化钠水溶液进行萃取，然后按照实验分析方法进行连续流动分析，结果见图1。

图1 样品萃取溶液浓度的选择Fig.1 Selection of extraction solvent

从图1可以看出，随着滤嘴萃取溶液浓度的增加，滤嘴中HCN截留量测定结果逐渐增加，在0.1 mol/L时达最大值，然后不再发生显著变化，因此选择0.1 mol/L氢氧化钠作为萃取溶液。

2.2 萃取溶液净化处理

由于采用0.1 mol/L 氢氧化钠溶液作为萃取液萃取卷烟滤嘴，滤嘴中着色剂在碱性溶液中易褪色，对连续流动法显色测定结果有影响。因此，实验选择活性炭小柱对萃取溶液进行净化处理。

空白滤嘴进行卷烟抽吸后，进行HCN不同添加量实验，萃取液用固相萃取活性炭SPE小柱净化后，然后进行连续流动法测定加标回收率。结果如表1所示。

表1 空白滤嘴加标回收率Tab.1 Recovery of blank filter sample

分别取5.0 mL浓度为0.25、1.0和2.0 mg/L的工作标准溶液，经活性炭SPE小柱过滤后，用0.1 mol/L氢氧化钠溶液定容于10 mL，用实验方法进行测定 HCN，结果见表2。

表2 活性炭 SPE小柱过滤的体积效应Tab.2 Volume effect of solid phase extraction

结果表明：活性炭SPE小柱很容易将样品过滤至澄清状态，对样品HCN测定结果没有影响，且经活性炭SPE小柱未产生体积效应。因此实验选择活性炭小柱净化滤嘴萃取溶液。

2.3 三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴中 HCN截流量的影响

通常情况下卷烟滤嘴中三乙酸甘油酯含量约为8%，在滤嘴萃取过程中，卷烟滤嘴中三乙酸甘油酯随CN-进入萃取液，可能影响HCN的测定，因此实验研究了三乙酸甘油酯对HCN测定的影响。将不同量的三乙酸甘油酯添加到4.0 mg/L HCN标准溶液中，然后采用连续流动法测定。

图2 三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴中HCN截流量的影响Fig 2 Effect of glycerol triacetate on hydrogen cyanide retenti on in cigarette filter

从图2可以看出，随着三乙酸甘油酯添加量的增加，HCN的测定结果没有发生显著变化。结果表明三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴HCN截流量的测定无影响。

2.4 方法评价

2.4.1 工作曲线、检出限（LOD）和定量限（LOQ）

测定的线性范围为6.2×10-2mg/L～15.0 mg/L，回归方程为A =1.05C－0.178，相关系数r=0.9999。检出限（LOD）和定量限（LOQ）是由最低浓度的标准溶液10次测定结果的标准偏差的3倍和10倍来确定的。测得LOD为1.85×10-2mg/L，即0.116 μg/支；LOQ 为 6.17×10-2mg/L，即 0.386 μg/支。

2.4.2 空白试验

取4个未抽吸的卷烟滤嘴置于三角瓶中，按照实验方法进行HCN测定，结果均为未检出，表明未抽吸的卷烟滤嘴中不含有HCN。

2.4.3 回收率

分别采用空白卷烟滤嘴和抽吸卷烟滤嘴进行不同添加量实验，卷烟滤嘴中HCN截留量为11.5 μg/个（n=6）。空白滤嘴和抽吸卷烟滤嘴采用实验方法进行样品制备。分别加入25 mL 含有CN-浓度为1.0、2.0和3.0 mg/L的0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行萃取，然后进行连续流动法测定加标回收率。结果如表3所示。

表3 加标回收率Tab.3 Recovery rate

从表3可以看出，方法加标回收率在97.7%～105%之间，且相对标准偏差RSD=2.30%（n=12）。

2.4.4 重复性

分别在12个抽烟机通道抽吸4轮同一卷烟样品制得12个样品，按照实验方法处理样品后，然后在连续流动分析仪上进行检测，得到6次卷烟滤嘴HCN截留量测定结果，分别为11.8、11.5、11.5、11.6、11.3和11.8 μg/个，相对标准偏差1.68%（n=6）。

2.5 滤嘴类型对烟气中 HCN截留量的影响

选择行业常用4种卷烟滤嘴：醋纤滤嘴、活性炭滤嘴、丙纤滤嘴、纸滤嘴，每种卷烟样品抽吸4平行，抽吸后，分别用20 mL含有CN-浓度为0、0.5、1.5和3.0 mg/L的0.1 mol/L 氢氧化钠溶液进行萃 取和测定。结果（表4）显示加标回收率在96.7%～105%之间，表明方法对4种常用卷烟滤嘴中HCN截留量的测定具有较好的回收率。

表4 滤嘴类型中 HCN截留量测定影响Tab.4 Effect of different filter types on hydrogen cyanide ret ention

此外，采用醋纤滤嘴、活性炭滤嘴、丙纤滤嘴、纸滤嘴4种卷烟，考察了方法测定不同滤嘴类型卷烟的重复性。结果（表5）显示4种卷烟样品滤嘴中HCN截留量测定结果相对标准偏差均小于7.0%。

表5 滤嘴中 HCN截留量的重复性Tab.5 Repeatability of hydrogen cyanide retention in the filt er μg/个

3 结论

研究建立了卷烟滤嘴中HCN截留量的测定方法，考察了萃取溶液、萃取溶液的净化处理及三乙酸甘油酯对卷烟滤嘴HCN截留量测定的影响。方法前处理简便、能够测定卷烟抽吸后滤嘴对HCN的截留量，结果准确可靠、重现性好，适合于行业常用卷烟滤嘴中HCN截留量的测定。

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Determination of hydrogen cyanide retention in cigarette flters with continuous fow analysis

GUO Junwei,SHANG Pingping,CAI Junlan,ZHAO Le,LIU Huimin,an d WANG Hongbo
Zhengzhou Tobacco Research Institute,China National Tobacco Corporation,Zhengzhou 450001,China

A method for the determination of hydrogen cyanide retained by cigarette filters was established through continuous flow analysis.The method had good linearity (with correlation coefficient of 0.9999) and the limit of detection was 0.116 μg/cig.The recoveries were in the range of 97.7% to 105% with RSD of 1.68%(n=6).Results indicated that the method was simple,rapid and accurate,and was suitable for determining hydrogen cyanide retention by tobacco filters.

continuous flow analytical method;filter;hydrogen cyanide;retention

郭军伟,尚平平,蔡君兰,等.连续流动分析法测定卷烟滤嘴中氰化氢的截留量[J].中国烟草学报，2015,21（3）

郑州烟草研究院科技项目“基于滤嘴分析的吸烟者烟气主要有害成分暴露量评估方法研究”（项目合同号：YKJSS201102）

作 者：郭军伟(1981—），硕士，工程师，主要从事烟草化学研究，Tel：0371-67672399，Email: 4531612@163.com

王洪波（1975—），Email: whbhn@126.com

2014-04-02

: GUO Junwei,SHANG Pingping,CAI Junlan,et al.Determination of hydrogen cyanide retention in cigarette filters with continuous flow analysis [J].Acta Tabacaria Sinica,2015,21(3)