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关于主流烟气中氮氧化物的危害及检测探究

作者:未知

  [摘要]本文建立了全新的卷烟主流烟气中氮氧化物的离子色谱分析方法。设计了主流烟气中氮氧化物的捕集方法,对其各个条件进行选择和优化,通过应用合适的梯度,使样品不需任何前处理即可得到很好分离,并对色谱条件进行了优化。
  [关键词]主流;烟气;氮氧化物;危害及检测
  对国内市场上占有率较高的卷烟进行了测定,比较了其主流烟气中氮氧化物的含量,分析了国内外不同类型卷烟的含量差异和规律。
  一、氮氧化物危害
  (一)氮氧化物性质
  卷烟主流烟气中的氮氧化物(NOx)主要是由烟草中的亚硝酸盐、硝酸盐经氧化、高温热解以及大气中的氮氧化形成的,NOx可通过激活肺组织内中性粒细胞和巨噬细胞,释放出大量超氧阴离子自由基、羟自由基、氢过氧自由基和过氧化氢等。
  (二)氮氧化物的危害
  NO可与卷烟烟气中的烃或二烯类等有机分子反应产生过氧化或烷基自由基的连锁反应,加剧人体内的氧化和过氧化损伤程度,对机体各器官的组织的危害性较大,NO2是剧毒性氧化剂,因为刺激性比较弱,所以能侵入到肺脏深处及肺毛细管,烟气中的氮氧化物是在吸烟时形成致癌性一亚硝胺的主要前体。
  二、研究进展
  (一)氮氧化物测定的研究现状
  国内在这方面研究起步较晚,从70年代起,越来越多的烟草科技工作者对卷烟烟气中的NOx进行了研究。目前国内外已报道的检测NOx的分析方法主要有比色法、电化学法、化学发光法、光谱法、GC法和IC法。
  (二)氮氧化物测定的研究进展
  虽然已报道的测定大气或烟气中氮氧化物的方法有上述方法,但对于卷烟主流烟气里氮氧化物的测定有些方法并不适用。卷烟主流烟气里氮氧化物的含量很低,且煙气成分复杂,测定中可能会有较多干扰。比色法易受光、热的影响、采样后比色要快,且灵敏度、选择性都不能满足要求。直接分光光度法易有干扰,测定不准。电化学传感器选择性不好,烟气收集效果不好。化学发光法有灵敏、稳定且选择性很好等优点,所以国际上大多以化学发光法为标准方法。但化学发光NOx分析仪价格昂贵,且该仪器没有通用性。离子色谱法快速、灵敏、选择性好,且是通用性仪器,相关研究也有较多,所以通过合理设计收集方法、装置,建立起简便快速、实用的检测卷烟主流烟气中氮氧化物的体系是值得探索的
  三、氮氧化物检测及分析
  (一)氮氧化物的测定
  随着吸烟与健康问题越来越受到各界的高度重视,及我国政府签署烟草控制框架公约,烟草有害成分和排放物的管制及公布被提出了更高要求。氮氧化物(NOx)是卷烟主流烟气中主要有害物质之一,但我国相关研究较少,因此很有必要建立起实用、准确的卷烟主流烟气中主要有害物质氮氧化物的测定方法,为今后降低烟草危害提供技术支持。
  1.试验方法
  (1)仪器、试剂和材料
  美国D工ONEX公司工CS-2500型离子色谱仪(配有ED50电导检测器,AS40自动进样器,GPSO梯度泵,LC25柱温箱,PeakNet色谱工作站),所有玻璃仪器在使用之前经过校正(校正因子99.5~100.5%),且按相关使用要求分别经过下列处理:先水洗后用1:1盐酸浸泡12h以上,洗净,用去离子水浸泡后烘干,最后用去离子水浸泡待用
  (2)试剂、材料
  NaOH溶液为基准试剂,优级纯,配制为30mol/L的NaOH溶液,过滤、超声除气后作流动相:三乙醇胺(T摄氏度A)为优级纯(天津北联精细化学品开发有限公司);三氧化铬为分析纯(长沙试剂厂):双氧水、磷酸、硫酸等均为优级纯,高锰酸钾为分析纯;所用水为去离子水,电阻率≥15.2MQ*cm。
  (3)色谱条件
  阴离子交换色谱柱(4mmL.d.x250mm),保护柱,自动再生电导抑制器ASRS-ULTRA-11(4朋),抑制器电流75111入;淋洗液是NaOH溶液,采用梯度淋洗。
  (4)样品收集及试验方法
  按相关标准的规定,将卷烟置于温度(22±2)摄氏度、相对湿度(60±5)%的恒温恒湿机中调节48h,并按规定挑选烟支样品、抽吸卷烟(抽吸25,抽吸容量35mL,抽吸间隔585,即每一分钟完成一次抽吸)。每一组样品抽吸卷烟5支,抽吸完后,按相同的时间间隔空抽3口。
  (二)氮氧化物测定的结果
  实验所需仪器借助长沙卷烟厂提供,主要仪器有:42CNO-NO:分析仪(Thermo Enviro朋ental Instrumentslne)SM400直线型吸烟机(美国eerulean公司)!真空泵1000mL平底烧瓶NO标准气体(国家环保总局标准样品研究所)!剑桥滤片,集气袋。烟支挑选,平衡及抽吸均按行业标准操作。参考烟IRSF和ZR4F的两种方法测定结果差异很小,其相对偏差为2%左右,另外3种牌号的卷烟为5%左右。
  (三)氮氧化物测定的分析
  用本文所建立的卷烟主流烟气中氮氧化物的离子色谱测定法对国内市场上占有率较高的28种牌号的卷烟和肯塔基大学的参考烟进行了测定。每种卷烟平行测定3次,取其平均值。通过本文方法测定到吸收液的浓度,然后通过下面的公式计算得出卷烟主流烟气中氮氧化物的含量。
  由公式可以得出,烤烟型卷烟主流烟气中氮氧化物的含量约为1~3 umol/cig,混合型卷烟的约为2~10 umol/cig;混合型卷烟主流烟气中氮氧化物的含量要远高于烤烟型卷烟的,而且相同类型卷烟,一般国外的卷烟其主流烟气中氮氧化物含量要比国内的高。
  三、总结
  本方法选择性强,灵敏度高,重复性好,且样品不需预处理,所用试剂少,从而使分析过程简便快速,适于卷烟企业的常规检测。和目前国际上广泛采用的化学发光法相比,本方法还具有仪器为通用型的优点,使分析成本降低,应用更多。
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