濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙燃燒溫度及主流煙氣中七種有害成分的影響

連芬燕+李斌+黃朝章

摘要：利用熱電偶測(cè)溫裝置考察不同濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙燃燒錐溫度的影響，進(jìn)而探索不同通風(fēng)度濾嘴對(duì)卷煙主流煙氣中有害成分的影響。結(jié)果表明，燃吸時(shí)隨著濾嘴通風(fēng)度0～31.04%范圍內(nèi)，煙支燃燒高溫區(qū)體積呈下降趨勢(shì)；隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加，卷煙主流煙氣中的7種有害成分釋放量均呈下降趨勢(shì)，與濾嘴通風(fēng)度呈線性負(fù)相關(guān)；通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度可減少卷煙煙氣中有害成分的絕對(duì)釋放量，但不能起到選擇性降低有害成分的目的。

關(guān)鍵詞：濾嘴通風(fēng)；燃燒溫度；有害成分

中圖分類號(hào)：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）17-4074-05

Effects of Filter Ventilation on Burning Temperature and 7 Kinds of Harmful Components of Mainstream Smoke

LIAN Fen-yan1， LI Bin2， HUANG Chao-zhang1

（1. Technology Center of China Tobacco Fujian Industrial Corporation， Xiamen 361022， Fujian，China；

2. Zhengzhou Tobacco Institute of CNTC， Zhengzhou 450001，China）

Abstract： The effects of filter ventilation on 7 kinds of harmful components of mainstream smoke and burning temperature during smoking were studied. The cigarette burning temperature was investigated with a thermocouple-based device. The results showed that during puffing， the high temperature zone shrank when the filter ventilation increased from 0.00% to 31.04%. When the filter ventilation increased， the delivery levels of 7 kinds of harmful components of mainstream smoke decreased， negatively correlated with filter ventilation. Increasing the filter ventilation can reduce the absolute value of the harmful components of mainstream smoke， but can't reduce them selectively.

Keywords： filter ventilation； burning temperature； harmful components

濾嘴通風(fēng)是降低卷煙焦油、減少煙氣中有害成分的有效方法。濾嘴通風(fēng)可降低煙氣流速，延長(zhǎng)煙氣在煙支中的停留時(shí)間，提高過(guò)濾效率，同時(shí)通過(guò)改變卷煙燃燒的熱解條件，改變煙氣氣溶膠的組成及含量[1]。目前較多的研究關(guān)注濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙煙氣量，煙氣中焦油、煙堿及CO的過(guò)濾效率與煙氣中的一些香味成分遞送量的影響[2-4]。

眾多裂解試驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒溫度直接影響煙草成分的熱解合成反應(yīng)，影響卷煙中揮發(fā)與半揮發(fā)成分向煙氣中的輸送量，與煙氣中有害成分的釋放量也有很大的關(guān)聯(lián)[5]。因此，考察濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙燃燒溫度的影響，進(jìn)而研究由于燃燒溫度的改變對(duì)卷煙主流煙氣中7種主要有害成分釋放量的影響至關(guān)重要。

近年來(lái)，卷煙燃燒溫度的測(cè)定有較大進(jìn)展，鄭賽晶[6]建立了卷煙燃燒溫度的測(cè)定方法，并考察了外加鉀鹽[7]、抽吸參數(shù)[8]對(duì)卷煙燃燒溫度的影響及卷煙燃燒溫度對(duì)煙氣常規(guī)的影響。李斌等[9]建立了一種卷煙燃吸溫度分布檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集、控制方法及其系統(tǒng)，并考察了卷煙紙透氣度對(duì)卷煙燃燒錐溫度的影響[10]。

卷煙減害技術(shù)重大專項(xiàng)提出以CO、HCN、NNK、NH3、苯并[a]芘（B[a]P）、苯酚及巴豆醛7種主要有害成分綜合表征卷煙主流煙氣的危害性，為行業(yè)減害降焦技術(shù)研究的深入開展提供了參考依據(jù)[11]。

本試驗(yàn)采用熱電偶測(cè)定樣品的燃燒溫度以研究濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙燃燒溫度及主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響。

1 材料與方法

1.1 試劑、樣品與儀器

1.1.1 試劑 氫氧化鈉（分析純，廣東光華化學(xué)廠）；水中氰標(biāo)準(zhǔn)溶液、水中氨離子標(biāo)準(zhǔn)溶液（分析純，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；氯胺T、2，4-二硝基苯肼（分析純，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；鄰苯二甲酸氫鉀、濃鹽酸、無(wú)水硫酸鈉、醋酸、高氯酸（分析純，廣東汕頭西隴化工廠）；異煙酸、1，3-二甲基巴比妥酸、吡啶（分析純，Acros）；聚乙氧基月桂醚Brij35（30%，Skalar）；NNK、N-戊基-（3-甲基吡啶基）亞硝胺、巴豆醛-2，4-二硝基苯肼衍生物（純度>97%，百靈威化學(xué)試劑公司）；二氯甲烷、甲醇、環(huán)己烷（色譜純，Acros）；甲烷磺酸（純度>99%，Acros）；苯并[a]芘、D12-苯并[a]芘（純度>98%，百靈威化學(xué)試劑公司）；50 mg硅膠固相萃取柱（瓦里安公司）；苯酚（AR，購(gòu)自于日本東京化工工業(yè)株式會(huì)社）；乙腈（色譜純，百靈威化學(xué)試劑公司）。

1.1.2 樣品 通過(guò)接裝紙（固定中心打孔位置18，激光打孔，長(zhǎng)度固定30，透氣度0～500 CU）預(yù)打孔方式和不同透氣度高透成形紙（3 000～10 000 CU）組合制備濾嘴通風(fēng)率0.00%～31.04%間變化的6個(gè)樣品，參數(shù)如表1所示，以某個(gè)牌號(hào)煙絲，固定一個(gè)卷煙紙A，固定卷煙參數(shù)卷制1-6號(hào)試驗(yàn)樣品。

1.1.3 儀器 Sanplus型自動(dòng)分析儀（荷蘭Skalar 公司，配光度檢測(cè)器和600 nm濾光片）；GFL3017 型臺(tái)式旋轉(zhuǎn)震蕩器（德國(guó)Gesellschaft公司）、AT-500 N型標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)電位滴定儀（日本KEM公司）、80 mL打孔氣體吸收瓶、70 mL打孔氣體吸收瓶（上海訊宏儀器有限公司）；SM400型直線型吸煙機(jī)（英國(guó)Filtrona公司）；RM200型轉(zhuǎn)盤吸煙機(jī)（德國(guó)Borgwaldt-KC公司）；Human型超純水系統(tǒng)（Pgeneral公司）；AG104型電子天平（感量0.000 1 g，瑞士Mettler2Toledo儀器公司）；離子色譜儀、戴安ED-50型電導(dǎo)檢測(cè)器、戴安CSRS-Ⅱ型抑制器、戴安IonpacCS12A型陽(yáng)離子交換分析柱、戴安IonpacCG12A型陽(yáng)離子交換預(yù)柱（美國(guó)戴安公司）；Acquity型超高效液相色譜儀（Waters），配備熒光/PDA檢測(cè)器；Luna HPLC C18型色譜柱（菲羅門，100.0 mm×3.9 mm，5 μm）； Acclaim Explosive E2型色譜柱（戴安，250.0 mm×4.6 mm 120？魡），Acclaim Explosive E2型預(yù)柱（戴安，10.0 mm×4.3 mm 120？魡）；950HTAE型超聲波清洗器（美國(guó)Crest超聲波公司）；TurboVap‖Ⅱ型氮吹濃縮儀（美國(guó)ZYMARK公司）；DB-5（30.00 m×0.25 mm×0.25 μm）型彈性毛細(xì)管色譜柱、HP50+（30.00 m×0.53 mm×1.00 μm）型彈性毛細(xì)管色譜柱、1.00 m×0.53 mm×1.00 μm石英毛細(xì)管保護(hù)柱（美國(guó)Agilent公司）；氣相色譜-熱能分析聯(lián)用儀（安捷論6890N-聯(lián)合層析CSI-TEA610）；PE600-600T型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)PE公司）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 卷煙燃燒溫度測(cè)試方法 如圖1所示，將熱電偶從夾持器下部插入后，精確調(diào)整熱電偶位置，用螺絲固定，再用卡煙器卡好卷煙位置，使熱電偶與卷煙的相對(duì)位置固定。

感官評(píng)吸一般是從第2～3口開始，因此模擬卷煙感官評(píng)吸的方法，選擇測(cè)量抽吸第3口時(shí)的煙支燃燒錐溫度分布。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，測(cè)量卷煙開始抽吸第3口時(shí)卷煙紙燃燒線的位置，取其平均值，作標(biāo)記線，在軸向方向每隔2 mm依次插入1根熱電偶，當(dāng)卷煙紙燃燒線到達(dá)標(biāo)記線時(shí)，開始采集熱電偶數(shù)據(jù)。

1.2.2 卷煙主流煙氣中7種有害成分的測(cè)定方法 依據(jù)GB/T 19069-2004[12]、YC/T 156-2001[13]、YC/T 157-2001[14]、GB/T 23356-2009[15]、GB/T21130-2007[16]、YC/T253-2008[17]、GB/T23228-2008[18]、YC/T 377-2010[19]、YC/T255-2008[20]和YC/T254-2008[21]等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行卷煙主流煙氣中焦油及7種有害成分的測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙燃燒溫度的影響

計(jì)算不同濾嘴通風(fēng)度卷煙1-6號(hào)第3口燃吸前燃燒錐上各溫度區(qū)的體積分布，結(jié)果如表2所示。由表2可知，隨著濾嘴通風(fēng)度的增加，600 ℃以上的高溫區(qū)體積呈逐漸減少的趨勢(shì)，究其原因?yàn)殡S著濾嘴通風(fēng)度的增加，在抽吸間隙通過(guò)自然對(duì)流擴(kuò)散進(jìn)入燃燒錐區(qū)域的空氣量減少，阻礙了煙絲的充分燃燒，因此燃燒錐的高溫區(qū)域體積隨之減少。而燃燒錐后部低溫區(qū)域的各溫度區(qū)間體積基本保持不變，這是因?yàn)闊熤ш幦紩r(shí)燃燒線附近的空氣很大一部分是通過(guò)自然對(duì)流擴(kuò)散進(jìn)入的，1-6號(hào)不同樣品采用相同透氣度的卷煙紙，通過(guò)卷煙紙擴(kuò)散進(jìn)入燃燒錐后部的空氣量大致相同，燃燒線附近的煙絲燃燒情況大致相同，因此各溫度區(qū)間的體積分布基本保持一致。

計(jì)算不同濾嘴通風(fēng)度卷煙1-6號(hào)第3口燃吸期間各溫度區(qū)間體積分布結(jié)果如表3所示。將表3與表2對(duì)比可知，抽吸期間進(jìn)入燃燒錐的空氣流速快速增加，煙絲燃燒劇烈，>700 ℃的高溫區(qū)體積迅速增加，且隨著濾嘴通風(fēng)度的增加，1-6號(hào)高溫區(qū)體積呈減少趨勢(shì)，反映了隨著濾嘴通風(fēng)度的加大，通過(guò)自然對(duì)流擴(kuò)散進(jìn)入燃燒錐區(qū)域的空氣量減少，煙絲燃燒不充分，燃燒溫度降低。

計(jì)算不同濾嘴通風(fēng)度卷煙1-6號(hào)第3口抽吸后10 s各溫度區(qū)的體積分布，結(jié)果如表4所示。將表4與表2及表3對(duì)比可知，隨著抽吸的繼續(xù)進(jìn)行，600～700 ℃、>700 ℃的溫度區(qū)間的體積繼續(xù)增大，可能是由于進(jìn)入燃燒錐中的空氣流隨燃吸時(shí)間的延長(zhǎng)流速增加造成的，且與抽吸前、抽吸期間表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，隨著濾嘴通風(fēng)度的增加，燃燒錐的最高溫度呈下降趨勢(shì)。

濾嘴通風(fēng)所帶來(lái)的稀釋在整個(gè)吸煙過(guò)程中都保持恒定，當(dāng)濾嘴通風(fēng)時(shí)，流經(jīng)燃燒錐和煙支的氣流流速均降低。Mikami等[22]推斷認(rèn)為，濾嘴通風(fēng)卷煙等同于用低于標(biāo)準(zhǔn)抽吸容量來(lái)抽吸卷煙。因此，隨著濾嘴通風(fēng)度的增加，即等同于減少卷煙抽吸容量，降低了通過(guò)自然對(duì)流進(jìn)入燃燒錐的空氣流速，進(jìn)而降低了卷煙的燃燒最高溫度，與鄭賽晶等[8]研究指出的隨著抽吸容量上升，空氣流速增加，導(dǎo)致煙支燃燒的最高溫度呈上升趨勢(shì)的結(jié)果一致。

2.2 濾嘴通風(fēng)對(duì)主流煙氣中7種有害成分的影響

2.2.1 濾嘴通風(fēng)對(duì)主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響 濾嘴通風(fēng)為空氣稀釋煙氣提供了途徑，如Mikami等[22]所描述的一樣，濾嘴通風(fēng)相當(dāng)于用低于標(biāo)準(zhǔn)抽吸容量抽吸非通風(fēng)卷煙，因此抽吸時(shí)消耗的煙絲減少，主流煙氣中有害成分的釋放量也相應(yīng)減少。但是煙氣中的每種組分的沸點(diǎn)、分子量及極性等不同，不同稀釋程度的濾嘴對(duì)這些物質(zhì)的輸送量的影響存在一定差異。

考察濾嘴通風(fēng)度變化對(duì)卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，結(jié)果如表5、圖2、圖3及圖4中的線性擬合曲線所示，隨著濾嘴通風(fēng)度從0.00%增至31.04%，樣品卷煙主流煙氣中的常規(guī)成分焦油、煙堿及7種有害成分釋放量均呈逐步下降的趨勢(shì)。如表6的擬合方程所示：焦油、煙堿、CO、巴豆醛、HCN及B[a]P與濾嘴通風(fēng)度呈高度線性負(fù)相關(guān)，R2分別為0.988 8、0.989 3、0.986 0、0.970 0、0.933 2和0.960 6，NNK、NH3及苯酚與濾嘴通風(fēng)度的線性負(fù)相關(guān)性較弱，R2分別為0.857 9、0.752 8和0.712 8。從斜率絕對(duì)值可以得出濾嘴通風(fēng)度對(duì)其影響程度排序?yàn)椋篊O>巴豆醛>HCN>焦油>NH3>B[a]P>煙堿>苯酚>NNK。

2.2.2 濾嘴通風(fēng)對(duì)主流煙氣中7種有害成分選擇性降低的影響 為考察改變?yōu)V嘴通風(fēng)能否選擇性降低卷煙煙氣中的有害成分，統(tǒng)計(jì)分析了不同濾嘴通風(fēng)度下卷煙煙氣中的7種有害成分單位焦油的釋放量如表7所示。由表7可知，CO、HCN及NH3的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大基本保持不變，而巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大呈增加趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算，濾嘴每增加10%的通風(fēng)度可降低主流煙氣中NH3的釋放量約為9.80%，降低焦油、CO及HCN的釋放量均約為9.35%，降低巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的釋放量分別為6.76%、6.24%、5.18%和4.37%。因此，通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度只能減少卷煙煙氣中有害成分的釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

卷煙煙氣是一種極其復(fù)雜的化合物，煙氣的形成機(jī)理復(fù)雜，目前對(duì)某種煙氣成分形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)僅處于初步階段，均認(rèn)為與煙草本身成分的熱解和燃燒有關(guān)。如CO和CO2是由淀粉、纖維素、羧酸和氨基酸等經(jīng)熱解或燃燒形成的，卷煙濾嘴通風(fēng)減少了流經(jīng)燃燒區(qū)的空氣量，降低了每口抽吸時(shí)的溫度，并減少了CO2轉(zhuǎn)化為CO的量，同時(shí)濾嘴通風(fēng)對(duì)煙氣中的CO具有稀釋作用，因此濾嘴通風(fēng)對(duì)CO釋放量的影響最大。煙氣中的多環(huán)芳烴和煙草中的萜稀類、纖維素類等的熱解和高溫?zé)岷铣煞磻?yīng)有關(guān)，燃燒溫度高于800 ℃時(shí)生成多環(huán)芳烴，因此當(dāng)濾嘴通風(fēng)度增大時(shí)，燃燒溫度呈下降趨勢(shì)，B[a]P的生成隨之降低。煙氣中醛酮類化合物大多由糖、纖維素、果膠質(zhì)和蛋白質(zhì)燃燒產(chǎn)生，苯酚主要由纖維素和木質(zhì)素等裂解生成。因此，當(dāng)濾嘴通風(fēng)時(shí)，改變熱解條件將進(jìn)一步影響主流煙氣中化學(xué)成分的釋放量。另外，由于通風(fēng)稀釋可改變煙氣燃燒熱解條件，改變?nèi)紵F的溫度梯度，對(duì)于不同性質(zhì)的組分影響也不一致。

3 結(jié)論

本研究分析了卷煙濾嘴對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，結(jié)果表明，隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加，卷煙燃燒溫度的高溫區(qū)體積分布呈下降趨勢(shì)；卷煙主流煙氣中的7種有害成分釋放量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與濾嘴通風(fēng)度呈線性負(fù)相關(guān)；由斜率絕對(duì)值可以得出影響程度為CO>巴豆醛>HCN>NH3>B[a]P>苯酚>NNK；通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度可減少卷煙煙氣中有害成分的絕對(duì)釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

通過(guò)研究卷煙濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，有助于更進(jìn)一步了解濾嘴通風(fēng)卷煙的燃燒行為，同時(shí)為低危害卷煙的設(shè)計(jì)提供思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡 群.卷煙輔助材料研究[M].昆明：云南科技出版社，2001.

[2] 蔡君蘭，韓 冰，張曉兵，等.濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙主流煙氣中一些香味成分釋放量的影響[J].煙草科技，2011（9）：54-60.

[3] 王理珉，張 強(qiáng)，孫 力，等.濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙煙氣量的影響研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（10）：5108-5109.

[4] 于川芳，羅登山，王 芳，等.卷煙“三紙一棒”對(duì)煙氣特征及感官質(zhì)量的影響（一）[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001（2）：1-7.

[5] 董寧寧.不同溫度條件下的卷煙熱裂解GC/MS研究[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2003，24（1）：283-286.

[6] 鄭賽晶.卷煙燃燒溫度的動(dòng)態(tài)測(cè)試與調(diào)控技術(shù)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2005.

[7] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.卷煙燃燒溫度和鉀鹽及煙氣關(guān)系的探討[C].中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2005年論文集（各省煙草學(xué)會(huì)推薦），2005.25-32.

[8] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.抽吸參數(shù)對(duì)卷煙燃燒溫度及主流煙氣中某些化學(xué)成分的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2007，13（2）：6-11.

[9] 李 斌，王 兵，袁東偉，等.一種卷煙燃吸溫度分布檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集、控制方法及其系統(tǒng)[P].CN 102103025 A.

[10] 江 威，李 斌，于川芳，等.卷煙紙透氣度對(duì)卷煙燃燒錐溫度分布的影響[J].煙草科技，2007（9）：5-9.

[11] 謝建平，劉惠民，朱茂祥，等.卷煙煙氣危害性指數(shù)研究[J].煙草科學(xué)，2009（2）：5-15.

[12] GB/T 19609-2004.卷煙用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油[S].

[13] GB/T 23355-2009.卷煙總粒相物中煙堿的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[14] YC/T 157-2001.卷煙總粒相物中水分的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[15] GB/T 23356-2009.卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測(cè)定非散射紅外法[S].

[16] GB/T 21130-2007.卷煙煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測(cè)定[S].

[17] YC/T 253-2008.卷煙主流煙氣中氰化氫的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法[S].

[18] GB/T23228-2008.卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定氣相色譜-熱能分析聯(lián)用法[S].

[19] YC/T 377-2010.卷煙主流煙氣中氨的測(cè)定離子色譜法[S].

[20] YC/T 255-2008.卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[21] YC/T 254-2008.卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[22] MIKAMI， NAITO Y N， KABURAKI Y. Some factors affecting carbon monoxide concentration in cigarette smoke[J]. Japanse Monopoly Corporation Central Research Institute Science paper， 1971，113：99-105.

2.2.2 濾嘴通風(fēng)對(duì)主流煙氣中7種有害成分選擇性降低的影響 為考察改變?yōu)V嘴通風(fēng)能否選擇性降低卷煙煙氣中的有害成分，統(tǒng)計(jì)分析了不同濾嘴通風(fēng)度下卷煙煙氣中的7種有害成分單位焦油的釋放量如表7所示。由表7可知，CO、HCN及NH3的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大基本保持不變，而巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大呈增加趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算，濾嘴每增加10%的通風(fēng)度可降低主流煙氣中NH3的釋放量約為9.80%，降低焦油、CO及HCN的釋放量均約為9.35%，降低巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的釋放量分別為6.76%、6.24%、5.18%和4.37%。因此，通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度只能減少卷煙煙氣中有害成分的釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

卷煙煙氣是一種極其復(fù)雜的化合物，煙氣的形成機(jī)理復(fù)雜，目前對(duì)某種煙氣成分形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)僅處于初步階段，均認(rèn)為與煙草本身成分的熱解和燃燒有關(guān)。如CO和CO2是由淀粉、纖維素、羧酸和氨基酸等經(jīng)熱解或燃燒形成的，卷煙濾嘴通風(fēng)減少了流經(jīng)燃燒區(qū)的空氣量，降低了每口抽吸時(shí)的溫度，并減少了CO2轉(zhuǎn)化為CO的量，同時(shí)濾嘴通風(fēng)對(duì)煙氣中的CO具有稀釋作用，因此濾嘴通風(fēng)對(duì)CO釋放量的影響最大。煙氣中的多環(huán)芳烴和煙草中的萜稀類、纖維素類等的熱解和高溫?zé)岷铣煞磻?yīng)有關(guān)，燃燒溫度高于800 ℃時(shí)生成多環(huán)芳烴，因此當(dāng)濾嘴通風(fēng)度增大時(shí)，燃燒溫度呈下降趨勢(shì)，B[a]P的生成隨之降低。煙氣中醛酮類化合物大多由糖、纖維素、果膠質(zhì)和蛋白質(zhì)燃燒產(chǎn)生，苯酚主要由纖維素和木質(zhì)素等裂解生成。因此，當(dāng)濾嘴通風(fēng)時(shí)，改變熱解條件將進(jìn)一步影響主流煙氣中化學(xué)成分的釋放量。另外，由于通風(fēng)稀釋可改變煙氣燃燒熱解條件，改變?nèi)紵F的溫度梯度，對(duì)于不同性質(zhì)的組分影響也不一致。

3 結(jié)論

本研究分析了卷煙濾嘴對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，結(jié)果表明，隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加，卷煙燃燒溫度的高溫區(qū)體積分布呈下降趨勢(shì)；卷煙主流煙氣中的7種有害成分釋放量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與濾嘴通風(fēng)度呈線性負(fù)相關(guān)；由斜率絕對(duì)值可以得出影響程度為CO>巴豆醛>HCN>NH3>B[a]P>苯酚>NNK；通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度可減少卷煙煙氣中有害成分的絕對(duì)釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

通過(guò)研究卷煙濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，有助于更進(jìn)一步了解濾嘴通風(fēng)卷煙的燃燒行為，同時(shí)為低危害卷煙的設(shè)計(jì)提供思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡 群.卷煙輔助材料研究[M].昆明：云南科技出版社，2001.

[2] 蔡君蘭，韓 冰，張曉兵，等.濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙主流煙氣中一些香味成分釋放量的影響[J].煙草科技，2011（9）：54-60.

[3] 王理珉，張 強(qiáng)，孫 力，等.濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙煙氣量的影響研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（10）：5108-5109.

[4] 于川芳，羅登山，王 芳，等.卷煙“三紙一棒”對(duì)煙氣特征及感官質(zhì)量的影響（一）[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001（2）：1-7.

[5] 董寧寧.不同溫度條件下的卷煙熱裂解GC/MS研究[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2003，24（1）：283-286.

[6] 鄭賽晶.卷煙燃燒溫度的動(dòng)態(tài)測(cè)試與調(diào)控技術(shù)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2005.

[7] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.卷煙燃燒溫度和鉀鹽及煙氣關(guān)系的探討[C].中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2005年論文集（各省煙草學(xué)會(huì)推薦），2005.25-32.

[8] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.抽吸參數(shù)對(duì)卷煙燃燒溫度及主流煙氣中某些化學(xué)成分的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2007，13（2）：6-11.

[9] 李 斌，王 兵，袁東偉，等.一種卷煙燃吸溫度分布檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集、控制方法及其系統(tǒng)[P].CN 102103025 A.

[10] 江 威，李 斌，于川芳，等.卷煙紙透氣度對(duì)卷煙燃燒錐溫度分布的影響[J].煙草科技，2007（9）：5-9.

[11] 謝建平，劉惠民，朱茂祥，等.卷煙煙氣危害性指數(shù)研究[J].煙草科學(xué)，2009（2）：5-15.

[12] GB/T 19609-2004.卷煙用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油[S].

[13] GB/T 23355-2009.卷煙總粒相物中煙堿的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[14] YC/T 157-2001.卷煙總粒相物中水分的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[15] GB/T 23356-2009.卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測(cè)定非散射紅外法[S].

[16] GB/T 21130-2007.卷煙煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測(cè)定[S].

[17] YC/T 253-2008.卷煙主流煙氣中氰化氫的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法[S].

[18] GB/T23228-2008.卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定氣相色譜-熱能分析聯(lián)用法[S].

[19] YC/T 377-2010.卷煙主流煙氣中氨的測(cè)定離子色譜法[S].

[20] YC/T 255-2008.卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[21] YC/T 254-2008.卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[22] MIKAMI， NAITO Y N， KABURAKI Y. Some factors affecting carbon monoxide concentration in cigarette smoke[J]. Japanse Monopoly Corporation Central Research Institute Science paper， 1971，113：99-105.

2.2.2 濾嘴通風(fēng)對(duì)主流煙氣中7種有害成分選擇性降低的影響 為考察改變?yōu)V嘴通風(fēng)能否選擇性降低卷煙煙氣中的有害成分，統(tǒng)計(jì)分析了不同濾嘴通風(fēng)度下卷煙煙氣中的7種有害成分單位焦油的釋放量如表7所示。由表7可知，CO、HCN及NH3的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大基本保持不變，而巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的單位焦油釋放量隨濾嘴通風(fēng)度的加大呈增加趨勢(shì)。通過(guò)計(jì)算，濾嘴每增加10%的通風(fēng)度可降低主流煙氣中NH3的釋放量約為9.80%，降低焦油、CO及HCN的釋放量均約為9.35%，降低巴豆醛、NNK、B[a]P及苯酚的釋放量分別為6.76%、6.24%、5.18%和4.37%。因此，通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度只能減少卷煙煙氣中有害成分的釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

卷煙煙氣是一種極其復(fù)雜的化合物，煙氣的形成機(jī)理復(fù)雜，目前對(duì)某種煙氣成分形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)僅處于初步階段，均認(rèn)為與煙草本身成分的熱解和燃燒有關(guān)。如CO和CO2是由淀粉、纖維素、羧酸和氨基酸等經(jīng)熱解或燃燒形成的，卷煙濾嘴通風(fēng)減少了流經(jīng)燃燒區(qū)的空氣量，降低了每口抽吸時(shí)的溫度，并減少了CO2轉(zhuǎn)化為CO的量，同時(shí)濾嘴通風(fēng)對(duì)煙氣中的CO具有稀釋作用，因此濾嘴通風(fēng)對(duì)CO釋放量的影響最大。煙氣中的多環(huán)芳烴和煙草中的萜稀類、纖維素類等的熱解和高溫?zé)岷铣煞磻?yīng)有關(guān)，燃燒溫度高于800 ℃時(shí)生成多環(huán)芳烴，因此當(dāng)濾嘴通風(fēng)度增大時(shí)，燃燒溫度呈下降趨勢(shì)，B[a]P的生成隨之降低。煙氣中醛酮類化合物大多由糖、纖維素、果膠質(zhì)和蛋白質(zhì)燃燒產(chǎn)生，苯酚主要由纖維素和木質(zhì)素等裂解生成。因此，當(dāng)濾嘴通風(fēng)時(shí)，改變熱解條件將進(jìn)一步影響主流煙氣中化學(xué)成分的釋放量。另外，由于通風(fēng)稀釋可改變煙氣燃燒熱解條件，改變?nèi)紵F的溫度梯度，對(duì)于不同性質(zhì)的組分影響也不一致。

3 結(jié)論

本研究分析了卷煙濾嘴對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，結(jié)果表明，隨著卷煙濾嘴通風(fēng)度的增加，卷煙燃燒溫度的高溫區(qū)體積分布呈下降趨勢(shì)；卷煙主流煙氣中的7種有害成分釋放量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與濾嘴通風(fēng)度呈線性負(fù)相關(guān)；由斜率絕對(duì)值可以得出影響程度為CO>巴豆醛>HCN>NH3>B[a]P>苯酚>NNK；通過(guò)增加卷煙的濾嘴通風(fēng)度可減少卷煙煙氣中有害成分的絕對(duì)釋放量，但不能達(dá)到選擇性降低有害成分的目的。

通過(guò)研究卷煙濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙燃燒溫度及卷煙主流煙氣中7種有害成分釋放量的影響，有助于更進(jìn)一步了解濾嘴通風(fēng)卷煙的燃燒行為，同時(shí)為低危害卷煙的設(shè)計(jì)提供思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡 群.卷煙輔助材料研究[M].昆明：云南科技出版社，2001.

[2] 蔡君蘭，韓 冰，張曉兵，等.濾嘴通風(fēng)度對(duì)卷煙主流煙氣中一些香味成分釋放量的影響[J].煙草科技，2011（9）：54-60.

[3] 王理珉，張 強(qiáng)，孫 力，等.濾嘴通風(fēng)對(duì)卷煙煙氣量的影響研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（10）：5108-5109.

[4] 于川芳，羅登山，王 芳，等.卷煙“三紙一棒”對(duì)煙氣特征及感官質(zhì)量的影響（一）[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001（2）：1-7.

[5] 董寧寧.不同溫度條件下的卷煙熱裂解GC/MS研究[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，2003，24（1）：283-286.

[6] 鄭賽晶.卷煙燃燒溫度的動(dòng)態(tài)測(cè)試與調(diào)控技術(shù)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2005.

[7] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.卷煙燃燒溫度和鉀鹽及煙氣關(guān)系的探討[C].中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2005年論文集（各省煙草學(xué)會(huì)推薦），2005.25-32.

[8] 鄭賽晶，顧文博，張建平，等.抽吸參數(shù)對(duì)卷煙燃燒溫度及主流煙氣中某些化學(xué)成分的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2007，13（2）：6-11.

[9] 李 斌，王 兵，袁東偉，等.一種卷煙燃吸溫度分布檢測(cè)的數(shù)據(jù)采集、控制方法及其系統(tǒng)[P].CN 102103025 A.

[10] 江 威，李 斌，于川芳，等.卷煙紙透氣度對(duì)卷煙燃燒錐溫度分布的影響[J].煙草科技，2007（9）：5-9.

[11] 謝建平，劉惠民，朱茂祥，等.卷煙煙氣危害性指數(shù)研究[J].煙草科學(xué)，2009（2）：5-15.

[12] GB/T 19609-2004.卷煙用常規(guī)分析用吸煙機(jī)測(cè)定總粒相物和焦油[S].

[13] GB/T 23355-2009.卷煙總粒相物中煙堿的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[14] YC/T 157-2001.卷煙總粒相物中水分的測(cè)定方法氣相色譜法[S].

[15] GB/T 23356-2009.卷煙煙氣氣相中一氧化碳的測(cè)定非散射紅外法[S].

[16] GB/T 21130-2007.卷煙煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測(cè)定[S].

[17] YC/T 253-2008.卷煙主流煙氣中氰化氫的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)法[S].

[18] GB/T23228-2008.卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N-亞硝胺的測(cè)定氣相色譜-熱能分析聯(lián)用法[S].

[19] YC/T 377-2010.卷煙主流煙氣中氨的測(cè)定離子色譜法[S].

[20] YC/T 255-2008.卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[21] YC/T 254-2008.卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測(cè)定高效液相色譜法[S].

[22] MIKAMI， NAITO Y N， KABURAKI Y. Some factors affecting carbon monoxide concentration in cigarette smoke[J]. Japanse Monopoly Corporation Central Research Institute Science paper， 1971，113：99-105.