Химический состав аэрозоля электронных сигарет различается у разных производителей. [примечания 1] [1] Данные об их химическом составе ограничены. [1] Однако исследователи из Университета Джонса Хопкинса проанализировали пары вейпа популярных брендов, таких как Juul и Vuse, и обнаружили «почти 2000 химических веществ, подавляющее большинство из которых не идентифицированы». [2]
Аэрозоль электронных сигарет образуется, когда электронная жидкость контактирует со спиралью, нагретой до температуры примерно 100–250 °C (212–482 °F) внутри камеры, что, как полагают, вызывает пиролиз электронной жидкости и может также привести к разложению других жидких ингредиентов. [примечания 2] [4] Аэрозоль (туман [5] ), производимый электронной сигаретой, обычно, но неточно, называют паром . [примечания 3] [1] Электронные сигареты имитируют действие курения , [7] но без сгорания табака . [8] Аэрозоль электронной сигареты в некоторой степени похож на сигаретный дым. [9] Электронные сигареты не производят аэрозоль между затяжками. [10] Аэрозоль электронной сигареты обычно содержит пропиленгликоль , глицерин , никотин , ароматизаторы , переносчики аромата и другие вещества. [примечания 4] [12] Уровни никотина , специфичных для табака нитрозаминов (TSNA), альдегидов , металлов , летучих органических соединений (ЛОС), ароматизаторов и табачных алкалоидов в аэрозолях электронных сигарет сильно различаются. [1] Выход химических веществ, обнаруженных в аэрозоле электронных сигарет, варьируется в зависимости от нескольких факторов, включая состав электронной жидкости, скорость затяжки и напряжение батареи . [примечания 5] [14]
Металлические части электронных сигарет, контактирующие с электронной жидкостью, могут загрязнять ее металлами. [15] Тяжелые металлы и металлические наночастицы были обнаружены в крошечных количествах в аэрозоле электронных сигарет. [примечания 6] [15] После аэрозолизации ингредиенты электронной жидкости вступают в химические реакции , которые образуют новые соединения, ранее не встречавшиеся в жидкости. [17] Многие химические вещества, включая карбонильные соединения , такие как формальдегид , могут непреднамеренно образовываться, когда нихромовая проволока ( нагревательный элемент ), которая касается электронной жидкости, нагревается и вступает в химическую реакцию с жидкостью. [18] Жидкости, содержащие пропиленгликоль, производили наибольшее количество карбонилов в парах электронных сигарет, [18] в то время как в 2014 году большинство компаний, производящих электронные сигареты, начали использовать воду и глицерин вместо пропиленгликоля для производства пара. [19]
Пропиленгликоль и глицерин окисляются с образованием альдегидов, которые также содержатся в сигаретном дыме, когда электронные жидкости нагреваются и распыляются при напряжении выше 3 В. [1] В зависимости от температуры нагрева канцерогены в аэрозоле электронной сигареты могут превышать уровни сигаретного дыма. [17] Электронные сигареты с пониженным напряжением генерируют очень низкие уровни формальдегида. [18] В отчете Министерства здравоохранения Англии (PHE) говорится: «При нормальных условиях выделение формальдегида отсутствует или незначительно». [20] Однако это утверждение было опровергнуто другими исследователями в исследовании 2018 года. Электронные сигареты могут выделять формальдегид в высоких концентрациях (в пять-пятнадцать раз выше, чем сообщается для сигаретного дыма) при умеренных температурах и в условиях, которые, как сообщается, не являются неприятными для пользователей. [21] По мере развития технологий электронных сигарет более поздние и «горячие» устройства могут подвергать пользователей большему количеству канцерогенов. [6]
Ведутся споры о составе табачного дыма и его последующей нагрузке на здоровье по сравнению с паром электронных сигарет . [19] Табачный дым представляет собой сложную, динамичную и реактивную смесь, содержащую около 5000 химических веществ. [23] В 2021 году исследователи из Университета Джонса Хопкинса проанализировали аэрозоли вейпов популярных брендов, таких как Juul и Vuse, и обнаружили «почти 2000 химических веществ, подавляющее большинство из которых не идентифицированы». [24] Пары электронных сигарет содержат многие из известных вредных токсинов, обнаруженных в традиционном сигаретном дыме , такие как формальдегид , кадмий и свинец , хотя обычно в меньшем процентном соотношении. [25]
В паре электронных сигарет есть вещества, которых нет в табачном дыме. [26] Исследователи являются частью конфликта, некоторые из которых выступают против, а другие поддерживают использование электронных сигарет. [27] Сообщество общественного здравоохранения разделено, даже поляризовано, по поводу того, как использование этих устройств повлияет на табачную эпидемию . [28] Некоторые сторонники электронных сигарет считают, что эти устройства содержат только «водяной пар» в аэрозолях электронных сигарет, но эта точка зрения опровергается доказательствами. [29]
Было обнаружено, что электронная жидкость, используемая в электронных сигаретах, загрязнена грибками и бактериями. [31] Электронные жидкости, содержащие никотин, извлекаются из табака, который может содержать примеси. [12] Считается, что специфические для табака примеси, такие как котинин, никотин-N'-оксиды ( цис- и транс- изомеры) и бета-норникотирин, являются результатом бактериального воздействия или окисления во время извлечения никотина из табака. [32]
Компоненты электронной сигареты включают в себя мундштук, картридж (зону хранения жидкости), нагревательный элемент или распылитель , микропроцессор , аккумулятор , а некоторые из них имеют светодиодный индикатор на кончике. [40] Они являются одноразовыми или многоразовыми устройствами. [41] Одноразовые устройства не подлежат перезарядке и, как правило, не могут быть повторно заполнены жидкостью. [41] Существует широкий спектр одноразовых и многоразовых устройств, что приводит к большим различиям в их структуре и производительности. [41] Поскольку многие устройства включают в себя взаимозаменяемые компоненты, пользователи имеют возможность изменять характер вдыхаемого пара. [41]
Для большинства электронных сигарет многие аспекты схожи с их традиционными аналогами, такими как предоставление никотина пользователю. [42] Использование электронной сигареты имитирует действие курения , [7] с паром, который несколько напоминает сигаретный дым. [9] Электронные сигареты не подразумевают горения табака , [8] и они не производят пар между затяжками. [10] Они не производят побочный дым или побочный пар. [14]
Производство пара в основном включает в себя предварительную обработку, генерацию пара и постобработку. [41] Во-первых, электронная сигарета активируется нажатием кнопки или других устройств, включающихся с помощью датчика воздушного потока или другого типа триггерного датчика. [41] Затем питание подается на светодиод, другие датчики и другие части устройства, а также на нагревательный элемент или другой тип парогенератора. [41] Затем электронная жидкость по капиллярному эффекту течет к нагревательному элементу или другим устройствам в парогенератор электронной сигареты. [41] Во-вторых, обработка пара электронной сигареты подразумевает генерацию пара. [41]
Пар электронной сигареты образуется, когда электронная жидкость испаряется нагревательным элементом или другими механическими способами. [41] Последний этап обработки пара происходит, когда пар электронной сигареты проходит через главный воздушный канал к пользователю. [41] Для некоторых продвинутых устройств перед вдыханием пользователь может отрегулировать температуру нагревательного элемента, скорость потока воздуха или другие характеристики. [41] Жидкость внутри камеры электронной сигареты нагревается примерно до 100-250 °C для создания аэрозольного пара . [4] Считается, что это приводит к пиролизу электронной жидкости и также может привести к разложению других жидких ингредиентов. [4] Аэрозоль (туман [5] ) , производимый электронной сигаретой, обычно, но неточно называют паром . [1] В физике пар — это вещество в газовой фазе, тогда как аэрозоль — это взвесь мельчайших частиц жидкости, твердого вещества или того и другого в газе. [1]
Выходная мощность электронной сигареты коррелирует с напряжением и сопротивлением ( P = V2 / R, в ваттах ), что является одним из аспектов, влияющих на выработку и количество токсичных веществ в парах электронной сигареты. [43] Мощность, вырабатываемая нагревательной спиралью, основана не только на напряжении, поскольку она также зависит от тока , а результирующая температура электронной жидкости зависит от выходной мощности нагревательного элемента. [4] Выработка пара также зависит от температуры кипения растворителя. [43] Пропиленгликоль кипит при 188 °C, в то время как глицерин кипит при 290 °C. [43] Более высокая температура, достигаемая глицерином, может повлиять на токсичные вещества, выделяемые электронной сигаретой. [43] Температура кипения никотина составляет 247 °C. [44] Конструкции каждой компании по производству электронных сигарет генерируют разное количество тепловой мощности. [45]
Данные свидетельствуют о том, что резервуары большей емкости, повышение температуры спирали и конфигурации капель, по-видимому, являются модифицированными конструкцией для конечного пользователя, принятой компаниями по производству электронных сигарет. [41] Электронные сигареты с переменным напряжением могут повышать температуру внутри устройства, позволяя пользователям регулировать пар электронной сигареты. [5] Точных данных о разнице температур в устройствах с переменным напряжением нет. [5] Длительность нагрева пара электронной сигареты внутри устройства также влияет на свойства пара электронной сигареты. [41] Когда температура нагревательного элемента повышается, температура пара электронной сигареты в воздухе повышается. [41] Более горячий воздух может поддерживать большую плотность воздуха электронной жидкости . [41]
Электронные сигареты имеют широкий спектр инженерных конструкций. [41] Различия в материалах, из которых производятся электронные сигареты, обширны и часто неизвестны. [46] Существует обеспокоенность по поводу отсутствия контроля качества . [47] У компаний, производящих электронные сигареты, часто отсутствуют стандарты производства [31] . [48] Некоторые электронные сигареты проектируются и производятся в соответствии с высокими стандартами. [49] Стандарты производства электронных сигарет не эквивалентны фармацевтическим продуктам . [50] Улучшенные стандарты производства могут снизить уровни металлов и других химических веществ, обнаруженных в паре электронных сигарет. [51] Контроль качества зависит от рыночных сил. [52]
Инженерные решения обычно влияют на природу, количество и размер образующихся частиц. [53] Считается, что большое количество осажденных частиц пара попадает в легкие с каждой затяжкой, поскольку размер частиц в парах электронных сигарет находится в пределах дыхательного диапазона. [54] После затяжки вдыхаемый пар изменяет распределение размеров частиц в легких. [1] Это приводит к более мелким выдыхаемым частицам. [1] Пары электронных сигарет состоят из мелких и сверхмелких частиц твердых частиц . [ 55] Вдыхание паров [примечание 7] генерирует твердые частицы диаметром 2,5 мкм или меньше (PM 2,5 ), но в значительно меньших концентрациях по сравнению с сигаретным дымом. [55] Концентрация частиц при вдыхании паров варьировалась от 6,6 до 85,0 мкг/м 3 . [53]
Распределение размеров частиц твердых частиц при парении различается в разных исследованиях. [1] Чем больше продолжительность затяжки, тем больше количество образующихся частиц. [53] Чем больше количество никотина в электронной жидкости, тем больше количество образующихся частиц. [53] Ароматизаторы не влияют на выбросы частиц. [53] Различные виды устройств, такие как сигареты-подобные, испарители среднего размера, баки или моды, могут работать при разных напряжениях и температурах. [55] Таким образом, размер частиц пара электронной сигареты может варьироваться в зависимости от используемого устройства. [56] Сравнимо с сигаретным дымом, режим распределения размеров частиц [примечания 8] пара электронной сигареты варьировался от 120 до 165 нм, при этом некоторые устройства для парения производят больше частиц, чем сигаретный дым. [53]
Состав и концентрация паров электронных сигарет различаются у разных производителей. [1] Данные об их химическом составе ограничены. [1] Пары электронных сигарет обычно содержат пропиленгликоль , глицерин , никотин , ароматизаторы , переносчики аромата и другие вещества. [12] Согласно многим исследованиям, уровни растворителей и ароматизаторов не указываются на этикетках электронных жидкостей. [3]
Выход химических веществ, обнаруженных в паре электронной сигареты, варьируется в зависимости от нескольких факторов, включая состав электронной жидкости, частоту затяжек и напряжение батареи. [14] Обзор 2017 года показал, что «Регулировка мощности батареи или вдыхаемого потока воздуха изменяет количество пара и химическую плотность при каждой затяжке». [58] Большое количество электронной жидкости содержит пропиленгликоль и/или глицерин. [1]
Ограниченные, но последовательные данные указывают на то, что ароматизаторы находятся на уровнях, превышающих предел безопасности Национального института охраны труда и здоровья . [45] Большое количество ароматизаторов было обнаружено в парах электронных сигарет. [59]
Основным химическим веществом, обнаруженным в паре электронной сигареты, был пропиленгликоль. [44] Исследование 2013 года, проведенное в условиях, приближенных к реальным, в испытательной камере для определения эмиссии с участием испытуемого, который сделал шесть сильных затяжек из электронной сигареты, привело к высокому уровню выброса пропиленгликоля в воздух. [55] Следующим по величине количеством в паре электронной сигареты был никотин. [44]
Cig-a-likes обычно являются электронными сигаретами первого поколения, баки обычно являются электронными сигаретами второго поколения, баки, которые позволяют вейперам регулировать настройку напряжения, являются электронными сигаретами третьего поколения, [ требуется цитата ] и баки, которые имеют возможность субомного ( Ω ) парения и устанавливать пределы контроля температуры , являются устройствами четвертого поколения. [60] Парение никотина с помощью электронных сигарет во многом отличается от курения традиционных сигарет. [61] Электронные сигареты первого поколения часто предназначены для имитации курения традиционных сигарет; они представляют собой низкотехнологичные испарители с ограниченным количеством настроек. [61] Устройства первого поколения обычно доставляют меньшее количество никотина. [13] Электронные сигареты второго и третьего поколений используют более продвинутые технологии; они имеют распылители (т. е. нагревательные спирали, которые преобразуют электронные жидкости в пар), которые улучшают рассеивание никотина и вмещают аккумуляторы большой емкости. [61]
Устройства третьего и четвертого поколений представляют собой разнообразный набор продуктов и, с эстетической точки зрения, представляют собой наибольшее отклонение от традиционной формы сигареты, поскольку многие из них имеют квадратную или прямоугольную форму и оснащены настраиваемыми и восстанавливаемыми распылителями и батареями. [62] Картомайзеры по конструкции похожи на распылители; их основное отличие — синтетический наполнитель, обернутый вокруг нагревательной спирали. [61] Клиромайзеры теперь широко доступны и похожи на картомайзеры, но они включают в себя прозрачный бак большего объема и без наполнителя; кроме того, они имеют одноразовую головку, содержащую спираль(и) и фитили. [61] Энтузиасты вейпинга часто начинают с устройства первого поколения, похожего на сигарету, и склонны переходить к использованию устройства более позднего поколения с большей батареей. [63]
Cig-a-like и tank являются одними из самых популярных устройств. [ требуется цитата ] Но tank испаряют никотин более эффективно, и существует больший выбор вкусов и уровней никотина, и обычно используются опытными пользователями. [ требуется цитата ] В течение пяти минут парения cig-a-like уровень никотина в крови может повыситься примерно до 5 нг/мл, в то время как в течение 30 минут использования 2 мг никотиновой жевательной резинки уровень никотина в крови варьировался от 3 до 5 нг/мл. [64] В течение пяти минут использования систем tank опытными вейперами повышение уровня никотина в крови может быть в 3–4 раза больше. [64]
Многие устройства позволяют пользователю использовать взаимозаменяемые компоненты, что приводит к изменениям в испаряемом никотине электронной сигареты. [41] Одной из основных особенностей устройств последнего поколения является то, что они содержат более крупные батареи и способны нагревать жидкость до более высокой температуры, потенциально выделяя больше никотина, образуя дополнительные токсичные вещества и создавая более крупные облака твердых частиц. [62] Обзор 2017 года показал, что «многие пользователи электронных сигарет предпочитают парить при высоких температурах, поскольку за одну затяжку образуется больше аэрозоля. Однако приложение высокого напряжения к нагревательной спирали с низким сопротивлением может легко нагревать электронные жидкости до температур, превышающих 300 °C; температур, достаточных для пиролиза компонентов электронной жидкости». [59]
Уровень никотина в паре электронных сигарет значительно различается в зависимости от компании. [66] Уровень никотина в паре электронных сигарет также значительно различается как от затяжки к затяжке, так и среди устройств одной и той же компании. [1] Потребление никотина среди пользователей, использующих одно и то же устройство или жидкость, существенно различается. [67] Характеристики затяжки различаются между курением и вейпингом. [68] Вейпинг обычно требует большего «затягивания», чем курение сигарет. [69] Факторы, влияющие на уровень концентрации никотина в крови, включают содержание никотина в устройстве; насколько хорошо никотин испаряется из резервуара с жидкостью; и добавки, которые могут способствовать потреблению никотина. [70] Потребление никотина при вейпинге также зависит от привычек пользователя. [71]
Другие факторы, влияющие на потребление никотина, включают инженерные решения, мощность батареи и pH пара. [70] Например, некоторые электронные сигареты имеют электронные жидкости, которые содержат количество никотина, сопоставимое с другими компаниями, хотя пар электронной сигареты содержит гораздо меньшее количество никотина. [70] Поведение при затяжке существенно различается. [72] Новые пользователи электронных сигарет, как правило, делают более короткие затяжки, чем опытные пользователи, что может привести к меньшему потреблению никотина. [67] Среди опытных пользователей существует широкий диапазон времени затяжки. [17] Некоторые опытные пользователи могут не адаптироваться к увеличению времени затяжки. [67] Неопытные пользователи вдыхают пар менее интенсивно, чем опытные пользователи. [73]
Электронные сигареты имеют общую конструкцию, но конструктивные изменения и изменения, вносимые пользователем, приводят к различной доставке никотина. [41] Снижение сопротивления нагревателя, вероятно, увеличивает концентрацию никотина. [43] Некоторые устройства для вейпинга на 3,3 В, использующие нагревательные элементы с низким сопротивлением, такие как 1,5 Ом, содержащие 36 мг/мл жидкого никотина, могут достигать уровня никотина в крови после 10 затяжек, который может быть выше, чем у традиционных сигарет. [43] Исследование 2015 года оценило «различные факторы, которые могут влиять на выход никотина, и обнаружило, что увеличение выходной мощности с 3 до 7,5 Вт (примерно в 2,5 раза) путем увеличения напряжения с 3,3 до 5,2 В привело к примерно 4–5-кратному увеличению выхода никотина». [43] Исследование 2015 года, в котором использовалась модель для приблизительного определения воздействия никотина на рабочем месте в помещении, предполагает значительное снижение воздействия никотина от электронных сигарет по сравнению с традиционными сигаретами. [74]
В отчете Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) за 2016 год говорится, что «концентрация никотина в SHA [аэрозоле вторичного курения] была обнаружена в 10–115 раз выше, чем в фоновом воздухе». [75] В отчете Министерства здравоохранения Англии (PHE) за 2015 год сделан вывод о том, что электронные сигареты «выделяют незначительные уровни никотина в окружающий воздух». [74] В отчете Генерального хирурга США за 2016 год говорится, что воздействие никотина при вдыхании электронных сигарет не является незначительным и выше, чем в среде для некурящих. [62] Вейпинг генерирует больше твердых частиц и никотина в окружающем воздухе в помещениях, чем фоновый уровень воздуха. [76] Длительное использование электронных сигарет в помещениях, которые недостаточно проветриваются, может превзойти предельные значения профессионального воздействия вдыхаемых металлов. [77]
Пары электронных сигарет также могут содержать небольшие количества токсичных веществ , канцерогенов и тяжелых металлов . [53] Большинство токсичных химических веществ, обнаруженных в парах электронных сигарет, составляют менее 1% от соответствующих уровней, допустимых стандартами воздействия на рабочем месте , [78] но пороговые предельные значения для стандартов воздействия на рабочем месте, как правило, намного выше уровней, считающихся удовлетворительными для качества наружного воздуха. [53] Некоторые химические вещества, возникающие в результате воздействия паров электронных сигарет, могут превышать стандарты воздействия на рабочем месте. [59] В отчете PHE за 2018 год говорится, что токсичные вещества, обнаруженные в парах электронных сигарет, составляют менее 5%, а большинство — менее 1% по сравнению с традиционными сигаретами. [79]
Хотя несколько исследований обнаружили более низкие уровни канцерогенов в аэрозоле электронных сигарет по сравнению с дымом, выделяемым традиционными сигаретами, было обнаружено, что в аэрозоле обычных и бывших в употреблении электронных сигарет содержится не менее десяти химических веществ, которые включены в список химикатов, известных как вызывающих рак, врожденные дефекты или другие нарушения репродуктивной функции, в соответствии с Предложением 65 Калифорнии , включая ацетальдегид, бензол, кадмий, формальдегид, изопрен, свинец, никель, никотин, N -нитрозононикотин и толуол. [80] Свободных радикалов, образующихся при частом использовании электронных сигарет, по оценкам, больше, чем при загрязнении воздуха. [81] Пары электронных сигарет могут содержать ряд токсичных веществ, и поскольку они использовались непреднамеренными производителем способами, такими как капание или смешивание жидкостей, это может привести к образованию более высоких уровней токсичных веществ. [82]
«Капание», когда жидкость капает непосредственно на распылитель, может привести к более высокому уровню никотина, если жидкость содержит никотин, а также к более высокому уровню химических веществ, которые могут быть получены при нагревании другого содержимого жидкости, включая формальдегид. [82] Капание может привести к более высокому уровню альдегидов . [83] Во время капания может произойти значительный пиролиз. [84] Выбросы определенных соединений увеличиваются с течением времени во время использования в результате увеличения остатков побочных продуктов полимеризации вокруг спирали. [85] По мере того, как устройства стареют и загрязняются, компоненты, которые они производят, могут измениться. [41] Правильная очистка или более регулярная замена спиралей могут снизить выбросы, предотвращая накопление остаточных полимеров. [85]
В жидких вейпах используется глицерин и/или пропиленгликоль. Вейпы для клаудчейзинга обычно не содержат других ингредиентов.
Глицерин (часто называемый растительным глицерином, или VG) долгое время считался безопасным вариантом. Однако канцерогенный формальдегид известен как примесь, обнаруженная в пропиленгликоле и паровой деградации глицерина. [86]
Пропиленгликоль (часто называемый ПГ).
Ароматизаторы часто добавляются в электронные жидкости, а также в сухие дымовые смеси. В настоящее время доступно более 7700 ароматизаторов электронных жидкостей, большинство из которых не прошли лабораторные испытания на токсичность. [88]
Существует множество вкусов (например, фруктовый, ванильный, карамельный, кофейный [5] ) электронной жидкости . [7] Также существуют ароматизаторы, которые напоминают вкус сигарет. [7]
КБД распространен в вейп-продуктах. Превращение КБД в ТГК может происходить при нагревании КБД до температур 250–300 °C, что потенциально приводит к его частичному превращению в ТГК. [89] КБД является одним из наиболее подозреваемых ингредиентов, входящих в состав VAPI. [90]
Синтетические каннабиноиды все чаще предлагаются в форме электронных сигарет как «c-жидкость». [91]
Электронные жидкости приобретались у розничных продавцов и через интернет для исследования 2013 года. [92] Королевский колледж врачей общей практики заявил в 2016 году, что «на сегодняшний день в аэрозоле ЭСДН обнаружено 42 химических вещества , хотя, поскольку рынок ЭСДН не регулируется, существуют значительные различия между устройствами и брендами». [93]
Концентрация никотина в электронных жидкостях различается. [94] Количество никотина, указанное на этикетках электронных жидкостей, может сильно отличаться от проанализированных образцов. [1] Некоторые электронные жидкости, продаваемые как безникотиновые, содержали никотин, и некоторые из них были в значительных количествах. [47] Уровни никотина в проанализированных жидкостях составляли от 14,8 до 87,2 мг/мл, а фактическое количество отличалось от заявленного на целых 50%. [92]
Возможно, 60–70% никотина испаряется. [95] Также доступны электронные сигареты без никотина. [78] Через электронные сигареты, содержащие никотин, никотин всасывается через верхние и нижние дыхательные пути . [96] Большее количество никотина, возможно, всасывается через слизистую оболочку полости рта и верхние дыхательные пути . [97] Состав электронной жидкости может влиять на доставку никотина. [97] Электронная жидкость, содержащая глицерин и пропиленгликоль, доставляет никотин более эффективно, чем жидкость на основе глицерина с тем же количеством никотина. [97] Считается, что пропиленгликоль испаряется быстрее, чем глицерин, который впоследствии переносит большее количество никотина к пользователю. [97]
Вейпинг, по-видимому, дает меньше никотина за затяжку, чем курение сигарет . [98] Ранние устройства, как правило, доставляли меньшее количество никотина, чем традиционные сигареты , но более новые устройства, содержащие большое количество никотина в жидкости, могут доставлять никотин в количествах, аналогичных таковым в традиционных сигаретах. [70] Подобно традиционным сигаретам, электронные сигареты быстро доставляют никотин в мозг. [99] Пиковая концентрация никотина, доставляемая электронными сигаретами, сопоставима с таковой в традиционных сигаретах. [100] Электронным сигаретам требуется больше времени, чтобы достичь пиковой концентрации, чем традиционным сигаретам, [100] но они доставляют никотин в кровь быстрее, чем никотиновые ингаляторы . [101] Выход никотина, получаемый пользователями, аналогичен выходу никотина от никотиновых ингаляторов. [102]
Новые модели электронных сигарет доставляют никотин в кровь быстрее, чем старые устройства. [103] Электронные сигареты с более мощными батареями могут доставлять более высокий уровень никотина в пар электронной сигареты. [52] Некоторые исследования показывают, что опытные пользователи электронных сигарет могут получить уровень никотина, аналогичный уровню курения. [64] Некоторые вейперы [примечание 9] могут получить уровень никотина, сопоставимый с курением, и эта способность, как правило, улучшается с опытом. [ необходима цитата ] Пользователи электронных сигарет по-прежнему могут получить аналогичный уровень никотина в крови по сравнению с традиционными сигаретами, особенно у опытных курильщиков, но для достижения такого уровня требуется больше времени. [104]
Систематический обзор 2020 года обнаружил алюминий , сурьму , мышьяк , кадмий , кобальт , хром , медь , железо , свинец , марганец , никель , селен , олово и цинк , возможно, из-за контакта катушек. [105]
Металлические части электронных сигарет, контактирующие с электронной жидкостью, могут загрязнять ее. [15] Температура распылителя может достигать 500 °F. [106] Распылитель содержит металлы и другие части, в которых хранится жидкость, а головка распылителя состоит из фитиля и металлической спирали, которая нагревает жидкость. [107] Из-за такой конструкции некоторые металлы потенциально находятся в паре электронной сигареты. [107] Устройства для электронных сигарет различаются по количеству металлов в паре электронной сигареты. [108] Это может быть связано с возрастом различных картриджей, а также с тем, что содержится в распылителях и спиралях. [108]
Характер использования может способствовать изменению конкретных металлов и количества металлов, обнаруженных в паре электронной сигареты. [109] Атомайзер, изготовленный из пластика, может реагировать с электронной жидкостью и выщелачивать пластификаторы . [107] Количество и виды металлов или других материалов, обнаруженных в паре электронной сигареты, зависят от материала и других производственных конструкций нагревательного элемента. [110] Устройства для электронных сигарет могут быть изготовлены из керамики, пластика, резины, волокон филаментов и пены, некоторые из которых можно найти в паре электронной сигареты. [110]
Части электронных сигарет, включая открытые провода, покрытия проводов, паяные соединения, электрические разъемы, материал нагревательного элемента и материал фитиля из стекловолокна, составляют второй по значимости источник веществ, воздействию которых могут подвергаться пользователи. [13] В аэрозоле электронных сигарет были обнаружены металлические и силикатные частицы, некоторые из которых находятся в более высоких концентрациях, чем в традиционных сигаретах, в результате деградации металлической спирали, используемой для нагрева раствора. [111] Другими используемыми материалами являются стекло Pyrex вместо пластика и нержавеющая сталь вместо металлических сплавов. [112]
Металлы и металлические наночастицы были обнаружены в крошечных количествах в паре электронной сигареты. [15] Алюминий, [53] сурьма, [113] барий, [107] бор, [113] кадмий, [114] хром, [1] медь, [15] железо, [15] лантан, [113] свинец, [114] магний, [ 115] марганец , [107] ртуть, [116] никель, [114] калий, [113] силикат, [ 15] серебро , [15] натрий, [115] стронций, [107] олово, [15] титан, [107] цинк, [107] и цирконий были обнаружены в паре электронной сигареты. [107] Мышьяк может выщелачиваться из самого устройства и попадать в жидкость, а затем в пар электронной сигареты. [117] Мышьяк был обнаружен в некоторых электронных жидкостях и в парах электронных сигарет. [113]
Были выявлены значительные различия в воздействии металлов на протестированные электронные сигареты, особенно таких металлов, как кадмий, свинец и никель. [107] Электронные сигареты первого поколения низкого качества производят несколько металлов в своих парах, в некоторых случаях их количество было больше, чем в сигаретном дыме. [15] Исследование 2013 года показало, что концентрации металлических частиц в парах электронных сигарет были в 10-50 раз меньше, чем разрешено в ингаляционных лекарствах. [12]
Исследование 2018 года выявило значительно более высокое содержание металлов в образцах пара электронных сигарет по сравнению с электронными жидкостями до того, как они вступили в контакт с индивидуальными электронными сигаретами, которые предоставлялись обычными пользователями электронных сигарет. [118] Содержание свинца и цинка было на 2000% выше, а хрома, никеля и олова — на 600% выше. [118] Уровни содержания никеля, хрома, свинца и марганца в парах электронных сигарет превысили профессиональные или экологические стандарты по крайней мере для 50% образцов. [118] То же исследование показало, что 10% протестированных электронных жидкостей содержали мышьяк, и его количество оставалось примерно таким же, как и в паре электронных сигарет. [118]
Среднее количество воздействия кадмия от 1200 затяжек электронных сигарет оказалось в 2,6 раза ниже, чем допустимая хроническая суточная доза от ингаляционных препаратов, установленная Фармакопеей США . [107] Один из протестированных образцов показал ежедневное воздействие на 10% больше, чем хроническая PDE от ингаляционных препаратов, в то время как в четырех образцах количество было сопоставимо с уровнями на открытом воздухе. [107] Кадмий и свинец были обнаружены в парах электронных сигарет в 2–3 раза большем количестве, чем в никотиновом ингаляторе. [15] Исследование 2015 года показало, что количество меди было обнаружено в шесть раз больше, чем в сигаретном дыме. [51] Исследование 2013 года показало, что уровни никеля были обнаружены в 100 раз выше, чем в сигаретном дыме. [119]
Исследование 2014 года показало, что уровень серебра оказался выше, чем в сигаретном дыме. [51] Повышенное содержание меди и цинка в паре, образующемся при курении некоторых электронных сигарет, может быть результатом коррозии латунного электрического разъема, о чем свидетельствуют частицы меди и цинка в электронной жидкости. [13] Кроме того, соединение оловянной пайки может подвергаться коррозии, что может привести к повышению содержания олова в некоторых электронных жидкостях. [13]
Обычно низкие уровни загрязняющих веществ могут включать металлы из нагревательных спиралей, припоев и фитиля. [81] Металлы никель, хром и медь, покрытые серебром, использовались для изготовления обычно тонкопроволочных нагревательных элементов электронных сигарет. [70] Атомайзеры и нагревательные спирали, возможно, содержат алюминий. [107] Они, вероятно, составляют большую часть алюминия в паре электронной сигареты. [107] Хром, используемый для изготовления атомайзеров и нагревательных спиралей, вероятно, является источником хрома. [107] Медь обычно используется для изготовления атомайзеров. [107] Атомайзеры и нагревательные спирали обычно содержат железо. [107]
Кадмий, свинец, никель и серебро были получены из нагревательного элемента. [120] Силикатные частицы могут быть получены из фитилей из стекловолокна. [121] Силикатные наночастицы были обнаружены в парах, образующихся из фитилей из стекловолокна. [16] Олово может быть получено из паяных соединений электронной сигареты . [53] Никель, потенциально содержащийся в паре электронной сигареты, может быть получен из распылителя и нагревательных спиралей. [107] Наночастицы могут быть получены нагревательным элементом или путем пиролиза химикатов, непосредственно соприкасающихся с поверхностью провода. [81]
Наночастицы хрома, железа, олова и никеля, потенциально находящиеся в паре электронной сигареты, могут образовываться из нагревательных спиралей электронной сигареты. [110] Кантал и нихром часто используются в нагревательных спиралях, которые могут быть причиной наличия хрома и никеля в паре электронной сигареты. [107] Металлы могут образовываться из «картомайзера» из устройств более позднего поколения, где распылитель и картридж сконструированы как единое целое. [32] Частицы металла и стекла могут образовываться и испаряться из-за нагрева жидкости с помощью стекловолокна. [14]
Для защиты металлов от окисления были разработаны металлические катушки, покрытые микропористой керамикой .
Сокращения: EC — электронная сигарета; NM — не измерялось. [122]
∗Результаты представляют собой сравнение ежедневного использования электронных сигарет и нормативных пределов хронического допустимого ежедневного воздействия ингаляционных препаратов, указанных в Фармакопее США для кадмия, хрома, меди, свинца и никеля, минимального уровня риска, указанного Агентством по регистрации токсичных веществ и заболеваний, для марганца и рекомендуемого предела воздействия, указанного Национальным институтом охраны труда и здоровья, для алюминия, бария, железа, олова, титана, цинка и циркония, [107] при ежедневном объеме вдыхаемого воздуха 20 м3 и 10-часовом объеме 8,3 м3 ; значения указаны в мкг. [123]
Производители электронных сигарет не раскрывают полную информацию о химических веществах, которые могут выделяться или синтезироваться во время использования. [1] Химические вещества в паре электронной сигареты могут отличаться от химических веществ в жидкости. [32] После испарения ингредиенты в электронной жидкости вступают в химические реакции , в результате которых образуются новые соединения, ранее не встречавшиеся в жидкости. [примечания 10] [17] Многие химические вещества, включая карбонильные соединения, такие как формальдегид , ацетальдегид , акролеин и глиоксаль, могут непреднамеренно образовываться, когда нихромовая проволока (нагревательный элемент), которая касается электронной жидкости, нагревается и вступает в химическую реакцию с жидкостью. [18] Акролеин и другие карбонилы были обнаружены в парах электронных сигарет, которые были созданы немодифицированными электронными сигаретами, что указывает на то, что образование этих соединений может быть более распространенным, чем считалось ранее. [4]
Обзор 2017 года показал, что «увеличение напряжения батареи с 3,3 В до 4,8 В удваивает количество испаряемой электронной жидкости и увеличивает общее образование альдегидов более чем в три раза, при этом эмиссия акролеина увеличивается в десять раз». [81] Исследование 2014 года показало, что «увеличение напряжения с 3,2–4,8 В привело к увеличению уровней формальдегида, ацетальдегида и ацетона в 4–200 раз». [18] Количество карбонильных соединений в аэрозолях электронных сигарет существенно различается не только среди разных марок, но и среди разных образцов одних и тех же продуктов: от 100-кратного уменьшения по сравнению с табаком до почти эквивалентных значений. [62]
Жидкости, содержащие пропиленгликоль, производили наибольшее количество карбонилов в аэрозолях электронных сигарет. [18] Пропиленгликоль может превращаться в пропиленоксид при нагревании и аэрозолировании. [примечания 11] [53] [104] Глицерин может генерировать акролеин при нагревании при более высоких температурах. [примечания 12] [12] Некоторые продукты для электронных сигарет содержали акролеин в паре электронной сигареты, в значительно меньших количествах, чем в сигаретном дыме. [12] Несколько компаний по производству электронных сигарет заменили глицерин и пропиленгликоль на этиленгликоль . [3] В 2014 году большинство компаний по производству электронных сигарет начали использовать воду и глицерин в качестве замены пропиленгликолю. [19]
В 2015 году производители попытались уменьшить образование формальдегида и металлических веществ в паре электронных сигарет, выпустив электронную жидкость, в которой пропиленгликоль заменен глицерином. [125] Ацетол , [126] бета-никотирин , [101] бутаналь , [18] кротоновый альдегид , [127] глицеральдегид , [13] глицидол , [29] глиоксаль, [128 ] дигидроксиацетон , [29] диоксоланы , [13] молочная кислота , [13] метилглиоксаль , [129] миосмин , [101] щавелевая кислота , [13] пропаналь , [130] пировиноградная кислота , [13] и изомеры винилового спирта были обнаружены в паре электронных сигарет. [29] Гидроксиметилфурфурол и фурфурол были обнаружены в парах электронных сигарет. [131] Количество фуранов в парах электронных сигарет тесно связано с мощностью электронной сигареты и количеством подсластителя. [131]
Количество карбонилов сильно различается у разных компаний и в разных образцах одних и тех же электронных сигарет. [18] В парах электронных сигарет были обнаружены окислители и активные формы кислорода (OX/ROS). [4] OX/ROS могут вступать в реакцию с другими химическими веществами в парах электронных сигарет, поскольку они очень реактивны, вызывая изменения в их химическом составе . [4] Было обнаружено, что пары электронных сигарет содержат OX/ROS примерно в 100 раз меньше, чем сигаретный дым. [4] Обзор 2018 года показал, что пары электронных сигарет, содержащие активные радикалы кислорода, по-видимому, аналогичны уровням в традиционных сигаретах. [132] Глиоксаль и метилглиоксаль, обнаруженные в парах электронных сигарет, не обнаружены в сигаретном дыме. [133]
Было выявлено загрязнение различными химическими веществами. [5] Некоторые продукты содержали следовые количества препаратов тадалафил и римонабант . [5] Количество любого из этих веществ, способное перейти из жидкой в паровую фазу, невелико. [135]
Примеси никотина в электронной жидкости сильно различаются в зависимости от компании. [66] Уровни токсичных химических веществ в паре электронных сигарет в некоторых случаях аналогичны таковым в продуктах для замены никотина . [136] Табачные нитрозамины (TSNA), такие как никотиновый нитрозаминкетон (NNK) и N -нитрозонорникотин (NNN), а также табачные примеси были обнаружены в паре электронных сигарет в очень низких количествах, [114] сопоставимых с количествами, обнаруженными в продуктах для замены никотина. [15] Исследование 2014 года, в котором было протестировано 12 электронных сигарет, показало, что большинство из них содержали табачные нитрозамины в паре электронной сигареты. [137] Напротив, один протестированный никотиновый ингалятор не содержал табачных нитрозаминов. [137]
N-нитрозоанабазин и N'-нитрозоанатабин были обнаружены в паре электронной сигареты в более низких концентрациях, чем в сигаретном дыме. [138] Табачные нитрозамины (TSNA), никотин-производный нитрозаминкетон (NNK), N -нитрозонорникотин (NNN) и N'-нитрозоанатабин были обнаружены в паре электронной сигареты в разных концентрациях в зависимости от устройства. [139] Поскольку производство электронных жидкостей не регулируется строго, некоторые электронные жидкости могут иметь количество примесей, превышающее пределы для фармацевтических никотиновых продуктов. [32]
В паре электронной сигареты были обнаружены м -ксилол , п- ксилол , о- ксилол , этилацетат, этанол, метанол, пиридин, ацетилпиразин, 2,3,5-триметилпиразин, октаметилциклотетрасилоксан, [140] катехол , м -крезол и о -крезол . [140] Исследование 2017 года показало, что «максимальные обнаруженные концентрации бензола, метанола и этанола в образцах были выше, чем их разрешенные максимальные пределы в качестве остаточных растворителей в фармацевтических продуктах». [140] В паре электронной сигареты были обнаруженыследовые количества толуола [114] и ксилола . [15]
В паре электронной сигареты были обнаружены полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), [15] альдегиды , летучие органические соединения (ЛОС), фенольные соединения , ароматизаторы, табачные алкалоиды, о -метилбензальдегид, 1-метилфенантрен, антрацен, фенантрен, пирен и крезол . [1] Хотя причина этих различных концентраций второстепенных табачных алкалоидов неизвестна, Лиско и коллеги (2015) предположили, что потенциальные причины могут быть связаны с процессом экстракции электронной жидкости (т. е. очисткой и производством), используемым для получения никотина из табака, а также с плохим контролем качества продуктов электронной жидкости. [62] В некоторых исследованиях в паре электронной сигареты были обнаружены небольшие количества ЛОС, включая стирол . [32] Исследование 2014 года показало, что количество ПАУ превышало указанные безопасные пределы воздействия. [141]
В паре электронной сигареты были обнаружены низкие уровни изопрена, уксусной кислоты, 2-бутанодиона, ацетона, пропанола и диацетина, а также следы яблочного масла (3-метилбутил-3-метилбутаноата). [53] В паре электронной сигареты были обнаружены ароматизаторы из жареных кофейных зерен. [12] В паре электронной сигареты были обнаружены ароматические химические вещества ацетамид и кумарин. [142] В паре электронной сигареты были обнаружены акрилонитрил и этилбензол . [143] Бензол и 1,3-бутадиен были обнаружены в паре электронной сигареты в концентрациях, во много раз меньших, чем в сигаретном дыме. [110]
Некоторые электронные сигареты содержат диацетил и ацетальдегид в паре электронной сигареты. [144] Диацетил и ацетилпропионил были обнаружены в больших количествах в паре электронной сигареты, чем это принято Национальным институтом охраны труда и здоровья, [145] хотя диацетил и ацетилпропионил обычно обнаруживаются в более низких количествах в электронных сигаретах, чем в традиционных сигаретах. [145] В отчете PHE за 2018 год говорится, что диацетил был обнаружен в сотни раз в меньших количествах, чем обнаружен в сигаретном дыме. [146] В отчете ВОЗ за 2016 год было обнаружено, что ацетальдегид из пара, вдыхаемого извне, был в два-восемь раз выше по сравнению с фоновыми уровнями в воздухе. [75]
В отчете ВОЗ за 2016 год было установлено, что формальдегид из вторичного пара был примерно на 20% выше по сравнению с фоновым уровнем воздуха. [75] Обычное использование электронных сигарет генерирует очень низкие уровни формальдегида. [147] Различные настройки мощности достигли значительных различий в количестве формальдегида в паре электронной сигареты на разных устройствах. [148] Устройства электронных сигарет более позднего поколения могут создавать большее количество канцерогенов. [6] Некоторые электронные сигареты более позднего поколения позволяют пользователям увеличивать объем пара, регулируя выходное напряжение батареи. [18]
В зависимости от температуры нагрева, канцерогены в паре электронной сигареты могут превышать уровни сигаретного дыма. [17] Устройства для электронных сигарет, использующие батареи более высокого напряжения, могут производить канцерогены, включая формальдегид, в уровнях, сопоставимых с сигаретным дымом. [149] Устройства более позднего поколения и «танковые» устройства с более высоким напряжением (5,0 В [17] ) могут производить формальдегид в сопоставимых или больших уровнях, чем в сигаретном дыме. [6]
Исследование 2015 года выдвинуло гипотезу на основе данных, что при высоком напряжении (5,0 В) пользователь, «парящий со скоростью 3 мл/день, будет вдыхать 14,4 ± 3,3 мг формальдегида в день в виде формальдегид-выделяющих агентов». [17] Исследование 2015 года с использованием машины для затяжки показало, что электронная сигарета третьего поколения, включенная на максимальную настройку, создаст уровни формальдегида в пять-пятнадцать раз больше, чем при курении сигареты. [20] Отчет PHE 2015 года показал, что высокие уровни формальдегида возникают только при перегретом «сухом затягивании», и что «сухие затяжки вызывают отвращение и их лучше избегать, чем вдыхать», и «при нормальных настройках не было или было незначительным выделение формальдегида». [20]
Исследование 2018 года подтвердило, что электронные сигареты могут выделять формальдегид в высоких концентрациях (более чем в 5 раз выше, чем сообщается для сигаретного дыма) при умеренных температурах и в условиях, которые, как сообщается, не являются неприятными для пользователей. [21] Но пользователи электронных сигарет могут «научиться» преодолевать неприятный вкус из-за повышенного образования альдегидов, когда тяга к никотину достаточно высока. [4] Высоковольтные электронные сигареты способны производить большое количество карбонилов. [18] Электронные сигареты пониженного напряжения (3,0 В [1] ) имели уровни аэрозоля формальдегида и ацетальдегида примерно в 13 и 807 раз меньше, чем с сигаретным дымом. [18]
Сокращения: TSNA, специфичные для табака нитрозамины; LC-MS, жидкостная хроматография-масс-спектрометрия; MAO-A и B, моноаминоксидаза A и B; PAH, полициклические ароматические углеводороды; GS-MS, газовая хроматография-масс-спектрометрия; ICP-MS, индуктивно связанная плазма-масс-спектрометрия; CO, оксид углерода, VOC, летучие органические соединения; UPLC-MS, сверхэффективная жидкостная хроматография-масс-спектрометрия; HPLC-DAD-MMI-MS, высокоэффективная жидкостная хроматография-диодный матричный детектор-многомодовая ионизация-масс-спектрометрия. [150]
∗Сокращения: <LOQ — ниже предела количественного определения, но выше предела обнаружения; ND — не обнаружено; NT — не тестировалось. [151]
∗нг/г, но не для жевательной резинки и пластыря. [8] нг/кусочек жевательной резинки — для жевательной резинки, а нг/пластырь — для пластыря. [8]
Сокращения: мкг — микрограмм; нг — нанограмм; НО — не обнаружено. [17]
∗Для оценки поступления никотина в одну традиционную сигарету было выбрано пятнадцать затяжек. [17]
Каждый картридж для электронной сигареты, который различается у разных производителей, и каждый картридж производит от 10 до 250 затяжек пара. [152] Это соотносится с 5-30 традиционными сигаретами. [152] Затяжка обычно длится от 3 до 4 секунд. [81] Исследование 2014 года показало, что существуют большие различия в ежедневных затяжках у опытных вейперов, которые обычно варьируются от 120 до 225 затяжек в день. [81] От затяжки к затяжке электронные сигареты не обеспечивают столько же никотина, сколько традиционные сигареты. [153] Обзор 2016 года показал, что «никотин, содержащийся в аэрозоле от 13 затяжек электронной сигареты, в которой концентрация никотина в жидкости составляет 18 мг на миллилитр, был оценен как аналогичный количеству в дыме типичной табачной сигареты, которая содержит приблизительно 0,5 мг никотина». [154]