近日，安光所基礎(chǔ)科學(xué)研究中心張為俊研究員課題組在卷煙煙氣氣溶膠質(zhì)譜儀研制方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究論文以“真空紫外光電離質(zhì)譜在線檢測加熱卷煙煙氣氣溶膠中氣體和顆粒物的化學(xué)成分”為題發(fā)表于分析化學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊Talanta（IF=6.057）上（Vol. 238, Page 123602, 2022）。
卷煙煙氣氣溶膠是一種固、液、氣多組分混合物體系，具有濃度高、化學(xué)成分復(fù)雜且不斷變化等特點，其成分檢測對于優(yōu)化煙草產(chǎn)品設(shè)計、揭示吸煙的危害性以及開展其毒理性研究等具有十分重要的意義。目前，行業(yè)內(nèi)卷煙煙氣氣溶膠的化學(xué)成分檢測常采用離線分析技術(shù)，如GC-MS和LC-MS等色譜質(zhì)譜連用技術(shù)，由于需要結(jié)合樣品分離、收集和濃縮等預(yù)處理手段，容易改變煙氣的成分，且檢測速度慢，往往只能檢測整支煙氣的總量信息，難以獲得卷煙抽吸過程中煙氣變化動態(tài)信息，需要發(fā)展在線檢測技術(shù)和儀器。
圖1 真空紫外光電離煙氣氣溶膠質(zhì)譜儀的工作原理圖
針對行業(yè)內(nèi)的需求，課題組與多家單位密切合作，唐小鋒研究員和溫作贏博士后通過發(fā)展新的關(guān)鍵技術(shù)和方法，自行設(shè)計和研制了小型化、高性能真空紫外光電離煙氣氣溶膠質(zhì)譜儀（如圖1所示），主要包括抽煙機、掃描式電遷移率粒徑譜儀和反射式飛行時間質(zhì)量分析器等部分，可用于在線測量燃燒煙、電子煙和加熱卷煙等煙氣氣溶膠的粒徑分布和化學(xué)成分等信息，通過一臺儀器實現(xiàn)了從分子層次上實時檢測煙氣中氣體和顆粒物的化學(xué)成分。
圖2 加熱卷煙煙氣中氣體和顆粒物成分的質(zhì)譜圖
同時，研究人員還針對近年來國內(nèi)外發(fā)展迅速的加熱卷煙開展了研究，首次報道了加熱卷煙煙氣顆粒物成分的在線測量結(jié)果，以及抽吸過程各成分的動態(tài)變化信息等，為揭示其化學(xué)反應(yīng)機理提供了重要數(shù)據(jù)。研究結(jié)果還表明，加熱卷煙煙氣中氣體和顆粒物的化學(xué)成分十分豐富，且兩者存在著很大的差別，煙氣中的主要成分尼古丁和甘油僅僅存在于顆粒物中（如圖2所示）；同時，盡管加熱卷煙的工作溫度低（~350℃），但其抽吸過程中的化學(xué)反應(yīng)也很復(fù)雜，各成分參與顆粒物成核的機理也存在較大的差別（見圖3），加熱卷煙煙氣中仍然存在很多的有害物質(zhì)，對人體的健康影響不容忽視。本研究為深入研究煙草化學(xué)反應(yīng)過程、揭示其健康危害性等提供了技術(shù)手段和重要數(shù)據(jù)。
圖3 煙氣中不同成分的逐口抽吸信息（時間響應(yīng)為1秒）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.123062
