Какие вещества входят в табачный дым?
На сегодняшний день насчитывается порядка 2500 различных химических веществ, которые входят в состав табачного листа, а также порядка 4700 веществ насчитывается в составе табачного дыма. Базовый состав веществ, входящий в состав табачного дыма, с детализацией индивидуальных веществ, присущих каждому отдельному классу, перечислен в таблице.
| Основные классы веществ | Количество индивидуальных веществ в классе |
| Амиды, имиды, лактоны | 240 |
| Карбоновые кислоты, ангидриды | 240 |
| Лактоны | 150 |
| Сложные эфиры | 475 |
| Альдегиды | 110 |
| Кетоны | 520 |
| Спирты | 380 |
| Фенолы | 285 |
| Амины | 200 |
| N-нитрозамины | 22 |
| N-гетероциклические соединения | 920 |
| Углеводороды | 755 |
| Нитрилы | 105 |
| Углеводы | 45 |
| Простые эфиры | 310 |
| Суммарно | 4757 |
Различные компоненты, входящие в состав табачного дыма, создаются при возгонке полулетучих и летучих веществ из табачного листа, а также расщепления их компонентов путем воздействия высоких температур. Также существуют и нелетучие вещества, которые, не распадаясь, становятся дымом.
Физико-химическое происхождение табачного дыма
В процессе горения табачного листа возникают побочный и основной поток дыма. Образование основного потока происходит в горячем отсеке и в самом горящем конусе сигареты либо сигары в момент затяжки, то есть при глубоком вдохе. Основной поток дыма проходит через табачный стержень и далее выходит через окончание мундштука либо сигареты. Побочный поток появляется в перерывах между затяжками, он выходит из фильтра в воздух.
Порядка 30 процентов веществ, выделяющихся из сигареты, появляются из табака, однако остальные 70 вытягиваются из воздуха, попадаемого в момент затяжки в сигарету. Из мундштучного окончания сигареты, не содержащего фильтр, дым содержит 5Х10 в степени 9 различных частиц в одном мл, а средний размер частиц – 0,4 мкм. Очень важна величина рН дыма, так как она воздействует на степень протонирования и, как следствие, на соотношение никотина и прочего в газообразной фазе. Ингалируемость главного дымового потока определяется рН. Если рН равняется 5,4, то никотин в табаке монопотонирован и содержится в виде частиц. Чем больше затяжек, тем выше рН, это означает, что в парообразной фазе никотина образуется больше. Однако сигареты, в которых табак изготовлен посредством горячей сушки, либо содержащие табачные смеси, имеют относительно стабильную величину рН.
В основном одна сигарета дает около 500 мг основного потока дыма. Большая часть сигареты, порядка 92%, представляет собой совокупность порядка 500 элементов, среди которых кислород, азот, окись и двуокись углерода и прочее. 8% – это парообразные компоненты.
Если рассматривать сигарету с физико-химической стороны, то дым в ней – это твердые частицы и пар.
Газообразная фаза дыма: химический состав и ее значение
Газообразная фаза или пар – остаточное явление в сигарете после фильтрации посредством кембриджского метода. Применяются фильтры, содержащие стеклянные волокна. Они задерживают практически 100% частиц, диаметр которых не превышает 0,1 мкм.
Помимо перечисленных ранее элементов пар состоит также из водорода, углеводородов, метана, кетонов, летучих альдегидов, цианистого водорода, окиси азота, летучих нитратов и порядка 500 веществ в низкой концентрации.
В таблице представлены главные опухолеродные и токсичные вещества, присутствующие в свежеобразованном паре сигареты, не содержащей фильтра.
| Вещество | Концентрация в одной сигарете | Биологические эффекты |
| Окись углерода | 10-23 мг | Т |
| Никотин | 1,0-2,5 мг | Т |
| Ацетальдегид | 0,5-1,2 мг | ЦТ |
| Окиси азота | 50-600 мкг | т |
| Цианистый водород | 150-300 мкг | ЦТ, т |
| Ацетон | 100-250 мкг | ЦТ |
| Аммиак | 50-170 мкг | т |
| Акролеин | 50-100 мкг | ЦТ |
| Бензол | 20-50 мкг | ЧК |
| Формальдегид | 5-100 мкг | К |
| 2-Нитропропан | 0,2-2,2 мкг | к |
| Гидразин | 24-43 нг | к |
| Уретан | 20-38 нг | к |
| Хлористый винил | 1,3-1,6 нг | ЧК |
| N -нитрозонорникотин | 120-3700 нг | к |
| 4-[метилнитрозамино]- 1-[3-пиридил]- 1-бутанон | 120-950 нг | к |
| N-нитрозоанабазин | 120 нг | к |
| N-нитрозоэтилметиламин | 1-40 нг | к |
| N-нитрозодиэтаноламин | 0-40 нг | к |
| N-нитрозопирролидин | 2-110 нг | к |
| N-нитрозодиметиламин | 2-180 нг | к |
| N-нитрозометиламин | 0,1-40 нг | к |
| N-нитрозометиламин | 0,1-40 нг | К |
| N-нитрозодиэтиламин | 0,1-28 нг | К |
| N-нитрозо-п-пропиламин | 0-1 нг | К |
| N-нитрозоди-п-бутиламин | 0-3 нг | К |
| N-нитрозопиперидин | 0-9 нг | К |
| N-нитрозопирролидин | 2-42 нг | К |
Примечания:
Т — токсическое вещество;
ЦТ — цилиатоксическое вещество;
ЧК — человеческий канцероген;
К — канцероген животных.
В ходе исследований было выявлено, что большая часть канцерогенов и генотоксических веществ содержится в сигарете как твердые частицы. А компоненты, присутствующие в паре, являются причиной заболеваний дыхательных путей, а также легких. Также многие компоненты общетоксичны. Среди наиболее токсичных элементов парообразной фазы выделяют угарный газ, он снижает кислородную емкость крови, что приводит к гипоксии тканей.
Твердая фаза дыма: ее значение и химический состав
Твердая фаза дыма содержит больше всего канцерогенов и опухолегенных веществ. В твердой фазе есть смолы, влияющие на образование различных опухолей у человека.
Выявление данных смол сподвигло к детальному изучению фракций твердой стадии дыма. В ходе исследования был обнаружен концентрат В1h. Он состоит из полициклических углеводородов, большинство из которых известно как канцерогены. Среди них можно выделить: фторантены, инсектициды, бензофторены, хризены и прочее.
Нанесение на кожу мышей фракций данных веществ в той концентрации, в которой они содержатся в дыме, не приводили к образованию опухолей. Однако нанесение неактивной фенольной фракции и нейтральных активных субфракций способствовало появлению опухолей примерно в 70%. Это доказало канцерогенное действие фенольной фракции и выявление катехинов как основных коканцерогенов. Содержание катехина в сигарете невелико, до 360 мкг на одну штуку.
Ниже в таблице показаны наиболее опухолеродные токсичные вещества, которые есть в твердой фазе дыма сигареты без фильтра.
| Вещество | Концентрация в одной сигарете | Биологические эффекты |
| Фенол | 60-140 мкг | ИВО |
| Карбазол | 1 мкг | К |
| Бензо [b] фторантен | 30 нг | К |
| Бензо [j] фторантен | 60 нг | К |
| Дибенз [а,h] антрацен | 40 нг | К |
| 2-толуидин | 30-160 нг | к |
| 5-метилхризен | 0,6 нг | к |
| Бенз [а] антрацен | 40-60 нг | к |
| Бензо [а] пирен | 10-50 нг | к |
| Бензо [е] пирен | 5-40 нг | к |
| Дибенз [а, j] акридин | 3-10 нг | к |
| Дибенз [а,h] акридин | 0,1 нг | к |
| Дибензо [с,g] карбазол | 0,7 нг | к |
| Дибензо [а,i] пирен | присутствует | к |
| Индено [1,2,3-сd] пирен | 4 нг | к |
| Никель | 20-3000 нг | к |
| Хризен | 40-60 нг | к |
| Полоний-210 | 0,03-1 пКи | к |
| 3-метил катехин | 11-20 мкг | к |
| 4-метил катехин | 15-21 мкг | к |
| 4-этил катехин | 10-24 мкг | к |
| Катехин | 140-500 мкг | к |
| 4,4′-дихлоростильбен | 1500 нг | к |
| Фторантен | 100-260 нг | к |
| Мирен | 50-200 нг | К |
| Бензо [ghi] перилен | 60 нг | К |
| 2-нафтиламин | 4,3-27 нг | ЧК |
| 4-аминобифенил | 2,4-4,6 нг | ЧК |
| Муравьиная кислота | 80-600 мкг | ЦТ |
Примечания:
Т — токсическое вещество;
ЦТ — цилиатоксическое вещество;
ЧК — человеческий канцероген;
К — канцероген животных;
ИВО — инициирующее возникновение опухолей вещество.
Также в дыме есть и органспецифичные канцерогены. Это доказано последствиями, такими как рак поджелудочной железы, пищевода, мочевого пузыря и почечных лоханок. Именно эти вещества являются этиологией данных заболеваний. Предполагается, что концентрация полония является фактором, влияющим на возникновение рака легких, а ароматическим аминам приписывают влияние на возникновение рака мочевого пузыря.