烟气是不断变化的极其复杂的化学体系，它是各类烟草制品在抽吸过程中，烟草不完全燃烧形成的。抽吸期间，在燃烧着的卷烟或其他制品中的烟草暴露于常温到950℃的温度下和变化着的氧浓度中，这使烟草中数以千计的化学成分裂解或直接转移进入烟气中，这些成分分布于组成烟气气溶胶的气相和粒相之中，从而形成由数千种化学物质组成的复杂的化学体系。
烟气是由卷烟抽吸过程中两种性质不同的气流（主流和侧流）形成的。根据气流产生的不同可分为两类：主流烟气和侧流烟气。主流烟气是指当吸烟者抽吸卷烟时，从卷烟的嘴端或 “烟蒂”端吸出的那部分烟气；侧流烟气是指从烟支的点燃端尤其是两次抽吸之间的引燃期产生的烟气。此外，在抽吸期间经过卷烟纸扩散出来的烟气也属于侧流烟气的范畴。除上述两种烟气形式外，还有另一种烟气形式即环境烟气（Environmental Tobacco Smoke， ETS），ETS由侧流烟气、呼出的主流烟气以及周围的空气混合而成的，是被环境中空气高度稀释的烟气。
一、烟气的吸烟机测试方法
1. 卷烟烟气的捕集
吸烟者的抽吸行为非常多样化，不同的吸烟者有不同的抽吸习惯，其抽吸体积、频率、持续时间各不相同。要对卷烟烟气有害成分释放量进行测试，就需要建立统一的烟气捕集方法。1936年Bradford最先提出采用抽吸容量为35mL的吸烟机测试方法。20世纪50至60年代早期，各式各样的吸烟机测试方法发展起来，每种类型都使用一组参数来确定如何抽吸卷烟，但抽吸参数值对烟气量分析结果有很大的影响。
1966年，FTC提议了标准化的吸烟机抽吸方法，采用每口抽吸容量35mL，每口抽吸时间2s，抽吸间隔时间为60s。1967年FTC发表说明解释了这套标准化抽吸机制的基本原理。FTC声明，标准化抽吸方法的目的是使产品能够按照焦油和烟碱量排序。并同时指出采用此方法所取得的数据，并不能给个人或群体的吸烟者提供他们从卷烟中获得焦油和烟碱的精确量。
与此同时，其他国家的标准化组织也开发了相应的吸烟机抽吸方法。大多数都采用每口抽吸容量35mL，抽吸持续时间2s，抽吸间隔60s。但是，这些方法中的其他参数如烟蒂长度、吸烟机的类型、捕集烟气的方式略有差异。
20世纪80年代末期，一系列的标准抽吸方法被广泛地使用，包括FTC、ISO、CORESTA方法，以及英国、德国、加拿大、澳大利亚、新西兰和日本的标准化机构采用的方法。1988年ISO建议建立一个标准化的能够被普遍接受的吸烟机抽吸方法，并于1991年发布了 “ISO 4387 卷烟用常规分析吸烟机测定总粒相物和焦油”。
除美国和日本外，ISO的标准方法现在被世界各国普遍采用。美国采用的FTC方法和日本的标准方法也近似于ISO的标准方法。
2. 吸烟机测试烟气的局限性
标准的吸烟机抽吸参数由于不是代表吸烟者的抽吸行为而经常受到来自各方的异议，主要包括以下几点。
①许多有关人类吸烟行为的研究表明，大多吸烟者吸烟时，其抽吸的容量更大，抽吸的频率也更快。
②进行深度抽吸的吸烟者所获得的实际烟气量比采用标准方法测定的结果要大的多。
③对一些吸烟者的观察发现，抽吸低焦油卷烟的消费者，往往改变自己的抽吸方式，如增大抽吸容量等，也就是经常说的 “补偿性”抽吸。但是所有的卷烟都是用ISO/FTC方法在同样的参数下进行检测的，因此这种测试结果带给消费者误导性的信息。
④在用ISO/FTC方法检测卷烟时，滤嘴通风区域是完全敞开的。然而，吸烟者常用手指或嘴唇部分地封闭了滤嘴上的通风孔，对通风孔的封闭会导致吸入的烟气量大幅度增加。
3. WHO建议性的烟气测试方法
“世界卫生组织烟草制品管制研究小组”（WHO TobReg）在2004年10月举行的会议上和ISO的代表们（包括TC126成员）进行了讨论。TobReg认为“无论目的是管制还是使用，采用现行的ISO方法来比较不同卷烟品牌之间的烟气释放量，以及吸烟者对其感受量都不是有效的手段。”TobReg要求ISO修改有关卷烟释放量测量的标准。
在2004年11月22～23日举行的ISO/TC126年会上，WHO无烟行动组和TobReg的代表应邀发表了关于对ISO标准方法的观点。ISO/TC126决议成立 “卷烟抽吸方法工作组” （WG9）以世界范围内的评估人类的吸烟习惯，研究烟气摄入量和吸烟方法，并向ISO/TC126提供建议。
WG9对过去近50年的相关文献资料进行了梳理与研究，按照抽吸不同ISO焦油量的消费者分组统计得出了几种参数的平均水平（见表4-1）。
表4-1 人类吸烟参数文献数据统计概要
WG9对不同吸烟机参数条件的相关文献也进行了研究。据R. J. Reynolds公司1994年8月提供的一份题为“焦油和烟碱检测的FTC吸烟方法”长达63页的报告，报告列出了不同吸烟参数条件下用仪器方法检测所得到的不同焦油和烟碱含量的详细数据。唯一对焦油和烟碱释放量影响不大的参数是抽吸持续时间。改变抽吸频率和抽吸容量所得到的焦油和烟碱量要比FTC方法测定的结果高出50%到150%。以温斯顿卷烟为例，如果采用R. J. Reynolds公司所提出的 “更实际”的吸烟参数（65mL的抽吸容量，2s持续时间，每隔45s抽吸一口），焦油量从FTC方法的20.6mg上升到35.7mg，万宝路卷烟则从16.3mg上升到30.1mg，分别相对增加了73%和85%。随后，个别国家和地区开始改变ISO的标准抽吸条件，对卷烟烟气进行收集测定。目前一些国家和地区所采用的吸烟机制如表4-2所示。
表4-2目前采用的不同吸烟条件
WG9工作组经过近一年的努力，建议ISO/TC126在采用吸烟机进行卷烟测试的新标准条款中应包含以下说明。
①没有任何一个吸烟机抽吸方法可以全面反映所有人类的吸烟习惯；
②建议使用不同强度的吸烟机测试方法捕集主流烟气；
③吸烟机的吸烟测试方法有助于在卷烟的设计和管理中表征烟气的释放。但是吸烟机测量向消费者传达的信息会导致他们对卷烟产品之间的摄入量和吸食风险差异方面产生误解；(www.xing528.com)
④吸烟机测量获取的烟气释放数据可作为评估产品危害性的参量，但它们无意也无效于对人类摄入量和吸食风险的评估。用吸烟机测量表述卷烟产品之间摄入量和风险的差异是对ISO标准的错误引用。
同时，WG9工作组向ISO/TC126提出了可替代性的卷烟吸烟机抽吸方法（见表4-3）。
表4-3 WG9工作组提议的抽吸方法
其中方案2 （即加拿大深度抽吸方案）与WHO烟草制品管制研究小组（TobReg）2004年的提议相似，只是在烟蒂长度上的定义不一致。
目前，我国卷烟烟气吸烟机测试方法主要采用ISO标准测试方法。
二、烟气捕集方法
（一）主流烟气捕集方法
卷烟烟气气溶胶由粒相物和气相物两部分构成，粒相物包括固体颗粒物和液相颗粒物，气相物包括直接由烟叶中挥发进入烟气的物质、烟叶燃烧后产生的气态物、水蒸气及来自空气的一些气体。目前主流烟气的捕集方法主要有：剑桥滤片法、静电捕集法、冷阱捕集法、碰撞捕集法、固体吸附法和溶剂吸收法。
1. 剑桥滤片法
剑桥滤片（Cambridge filter）是用有机黏合剂（聚丙烯酸酯）固定起来的玻璃纤维滤片。在标准抽吸条件下，剑桥滤片能保留99.7%的烟碱，且能够有效捕集主流烟气气溶胶的总粒相物（Total Particulate Matter，TPM）。剑桥滤片法是卷烟烟气粒相物中化学成分分析的基础。
2. 静电捕集法
静电捕集器是由一个中心的正电极围以圆柱形的负电极（静电捕集管）组成，电压可高达25 kV的正极产生一个电场，带电荷的烟气气溶胶穿过该电场，带正电荷的微粒被收集在负极上。静电捕集器捕集分析时背景低、仪器结构紧凑，所以目前大多数研究用来捕集主流烟气粒相物。如：卷烟烟气中重金属元素的测定就是采用静电捕集法。
3. 冷阱捕集法
冷阱是在冷却的表面上以凝结方式捕集气体的肼，它几乎不改变烟气气溶胶的成分而使其沉积，并且在收集过程中很少有副反应发生，但是必须首先将样品基体中的水蒸气去除，以防止阻塞捕集器，这限制了冷阱在实际分析中的应用。常用制冷剂有含冰盐水、干冰、液氮、乙二醇等。在卷烟烟气成分分析中冷阱捕集法和溶液吸收法同时应用效果佳。
4. 碰撞捕集法
碰撞捕集器是根据喷射撞击原理工作的，烟气气溶胶高速通过微孔，撞击在距离很近的一块平板上，其优点是可以有效地分离烟气的气相物和粒相物，缺点是有造成堵塞的倾向，操作时必须精确的控制流量和压力口。
5. 固体吸附法
固体吸附法是利用多孔性的固体吸附剂将卷烟烟气中的一种或数种组分吸附于表面，再用适宜的溶剂、加热或吹气等方法将预测组分解吸，达到分离和富集的目的。如：卷烟烟气中挥发性、半挥发性成分的测定就是采用XAD-2吸附管捕集气溶胶。此外，该方法也常用于降低烟气某种或某类有害成分释放。
6. 溶剂吸收法
溶剂吸收法是采集卷烟烟气气溶胶中挥发半挥发性成分的常用方法，采样时，将装有吸收液的吸收瓶串联入吸烟机的抽吸单元中，捕集结束后，倒出吸收液进行测定，根据测得结果及采样体积计算空气中污染物的浓度。溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。要想提高吸收速度，必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。常用的吸收液有水溶液和有机溶剂等。如：卷烟主流烟气中氰化氢的气相部分就是采用0.1mol/L的氢氧化钠溶液吸收。
（二）侧流烟气捕集方法
卷烟侧流烟气同样由气相物和粒相物构成，最为常用的捕集方法为鱼尾罩+剑桥滤片法以及鱼尾罩+剑桥滤片+溶液捕集法等。
鱼尾罩是专门为侧流烟气成分的常规分析研制的，抽吸卷烟过程中，鱼尾罩的底部罩于烟支的正上方，鱼尾罩的顶部连接装有剑桥滤片的捕集器，捕集器再与抽吸单元连接完好，见图4-1。串联鱼尾罩+剑桥滤片能够实现对侧流烟气进行捕集，可以捕集到超过99.5%的粒相物。若需要捕集烟气气溶胶的气相成分，往往需要再串联一个吸收瓶。
图4-1 常用卷烟侧流烟气捕集法示意图
1—鱼尾罩 2—侧流烟气捕集器（剑桥滤片） 3—前置和后置（气体）吸收瓶 4—吸收液5—气体流量计 6—（连接）泵 7—主流烟气捕集器（剑桥滤片） 8—主流烟气
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