X

Bierne palenie a e-papierosy – raport

 

E-papierosy są źródłem biernego narażenia na działanie nikotyny, ale nie substancji toksycznych powstających w wyniku spalania tytoniu, a średnie stężenie nikotyny w dymie pochodzącym z papierosów tradycyjnych jest  10 razy większe niż w przypadku pary z e-papierosów…

Wstęp

Palenie tytoniu jest ogromnym problemem społecznym. Rocznie około 700 tysięcy zgonów w Unii Europejskiej jest spowodowanych chorobami odtytoniowymi. Dym tytoniowy jest dziś już bardzo dobrze scharakteryzowany pod względem chemicznym. Wiadomo, że zawiera kilka tysięcy substancji szkodliwych, w tym kilkadziesiąt związków o udowodnionym działaniu rakotwórczym [1].

Na całym świecie trwa walka o wyeliminowanie tego niebezpiecznego nałogu. Od niedawna na rynku obecny jest konkurent konwencjonalnych produktów tytoniowych w postaci papierosa elektronicznego. Urządzenie to składa się z zasilania elektrycznego oraz parownika, będącego połączeniem pojemnika na płyn (liquid) z zespołem grzewczym, którego zadaniem jest podgrzanie płynu i jego przekształceniem w aerozol. Liquid stosowany w papierosach elektronicznych składa się najczęściej z nośnika (glikolu propylenowego, gliceryny lub mieszaniny tych związków), aromatu oraz nikotyny w stężeniu od 0 mg/ml (płyny beznikotynowe) do ok. 24 mg/ml.

Papierosy elektroniczne w ciągu kilku lat stały się urządzeniami popularnymi wśród palaczy tytoniu, którzy poszukiwali mniej szkodliwej alternatywy dla swojego nałogu. W przeciwieństwie do Nikotynowej Terapii Zastępczej (NTZ), e-papieros zaspokaja zarówno potrzebę fizyczną, jak też potrzeby behawioralne.

 

Bierne palenie tytoniu

O ile czynne palenie tytoniu jest mniej lub bardziej świadomym wyborem konkretnego człowieka, o  tyle oddziaływanie dymu tytoniowego na osoby przebywające w otoczeniu palacza jest już narażeniem, które jeszcze jakiś czas temu było pomijane lub ignorowane.  Dopiero od połowy XX wieku zaczęto systematyczne badania nad jego działaniem na osoby niepalące, które przebywają w otoczeniu palaczy. Zwrócono uwagę, że ekspozycja na  tzw. środowiskowy dym tytoniowy (taka bowiem jest oficjalna nazwa palenia biernego) dotyczy nie tylko dymu resztkowego, który wydycha z płuc osoba paląca. Należy pamiętać, że zapalony papieros (także cygaro, cygaretka czy fajka) nawet tylko trzymany w ręku czy odłożony na popielniczkę nadal się spala, emitując tzw. strumień boczny (ang. sidestream smoke). Dokładniejsze badania wykazały, że środowiskowy dym tytoniowy składa się w większości właśnie ze strumienia bocznego, a w mniejszym stopniu z resztek dymu wydychanego przez palacza.

Co więcej, strumień boczny ma inny skład chemiczny niż strumień główny (ang. mainstream smoke). Wynika to między innymi z faktu, że podczas wolniejszego spalania tytoniu w czasie, gdy palacz się nie zaciąga, zachodzą inne reakcje pirolizy. Spowodowane to jest mniejszym dostępem tlenu do miejsca reakcji. W efekcie powstaje więcej złożonych produktów spalania (w tym kancerogennych), jak też niebezpiecznego tlenku węgla (CO). Tak więc to właśnie strumień boczny jest bardziej toksyczny niż dym wydychany przez palacza[2].

Szacuje się, że tylko w USA 53 tysiące osób rocznie umiera właśnie z powodu ekspozycji na środowiskowy dym tytoniowy[3],[4].

 

Aerozol z e-papierosa

Liquid z e-papierosa podgrzewany w parowniku, w przeciwieństwie do tytoniu spalanego w klasycznym papierosie, nie ulega spalaniu. Z tego właśnie powodu skład powstającego aerozolu jest krańcowo różny od dymu tytoniowego. W większości składa się on z zastosowanego w płynie nośnika, a więc glikolu propylenowego i gliceryny. Jeśli liquid zawiera nikotynę, to ona również znajduje się w składzie wdychanej chmurki. Odparowują także związki chemiczne będące składnikami aromatów. W przypadku, gdy grzałka ma względnie dużą moc, a przepływ powietrza podczas zaciągania się jest niezbyt duży, możemy mieć także do czynienia z reakcjami wtórnymi, w których powstają inne związki chemiczne.

Systematyczny przegląd związków chemicznych generowanych w papierosie elektronicznym został dokonany w 2014 roku przez dr. Igora Burstyna ze School of Public Health, Drexel University w Filadelfii [5].

Jeśli porówna się listę związków chemicznych w aerozolu, zauważymy, że stanowią one niewielki ułamek  tych, które znajdują się w dymie tytoniowym. Aerozol wdychany przez użytkownika e-papierosa, w przeciwieństwie do dymu tytoniowego, pozbawiony jest tlenku węgla, substancji smolistych, polonu-210, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, nitrozoamin oraz wielu innych substancji potencjalnie szkodliwych dla człowieka.

 

Tabela 1. Porównanie zawartości substancji chemicznych obecnych w dymie tytoniowym oraz aerozolu generowanym w papierosie elektronicznym.

 

Papierosy konwencjonalne (dym)

E-papierosy (aerozol)

Substancje smoliste

Obecne Brak

Tlenek węgla (CO)

Obecny Brak
Polon-210 Obecny

Brak

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne

Obecne Ilości śladowe
Nikotyna Obecna (z inhibitorami MAO)

Ilości śladowe (*)

Formaldehyd/acetaldehyd Obecne

Ilości śladowe

Nitrozoaminy

Obecne

Ilości śladowe (**)

(*) poza liquidami beznikotynowymi

(**) podobne do tych, występujących w gumach/plastrach nikotynowych

 

Badania porównujące wpływ pary z e-papierosów i dymu papierosowego na jakość powietrza w pomieszczeniach wskazują, że poziomy wszystkich mierzonych substancji – produktów ubocznych powstałych w parze z  e-papierosów, są bardzo niskie w stosunku do składników zawartych w dymie tytoniowym[6]Używanie e-papierosów w bardzo niskim stopniu wpływa więc na jakość powietrza wewnątrz danego pomieszczenia. Analizy wskazują również na brak wyraźnego zagrożenia dla zdrowia ludzkiego ze względu na emisję z e-papierosów na podstawie analizowanych związków.

 

Brak bocznego strumienia w papierosie elektronicznym

Najistotniejszą różnicą pomiędzy procesem spalania tytoniu oraz używania papierosa elektronicznego jest całkowity brak bocznego strumienia w tym drugim przypadku. Papieros konwencjonalny działa w sposób ciągły, emitując substancje toksyczne również wtedy, gdy palacz nie zaciąga się. Jak już wspomniano, ilość substancji szkodliwych emitowanych w strumieniu bocznym jest większa niż ze strumienia głównego. Nawet zgaszony papieros (niedopałek) jeszcze przez jakiś czas jest źródłem toksyn. E-papieros tworzy aerozol tylko wtedy, gdy użytkownik świadomie go używa, tj. podaje napięcie na grzałkę w czasie zaciągania się. Eliminacja strumienia bocznego jest bardzo istotnym czynnikiem poprawiającym jakość powietrza w otoczeniu osoby używającej e-papierosa.

 

Substancje smoliste

Spalanie tytoniu jest dość złożonym procesem chemicznym, w którym zachodzą równocześnie reakcje utlenienia oraz pirolizy. Właśnie te drugie reakcje powodują powstawanie substancji smolistych (ang. tar), które dostają się podczas palenia do układu oddechowego osoby palącej. Substancje smoliste zawierają co najmniej kilkaset związków chemicznych, z których wiele jest silnie toksycznych, a kilkadziesiąt ma charakter rakotwórczy, teratogenny lub mutagenny.

W przypadku używania papierosa elektronicznego praktycznie nie ma zjawiska pirolizy, tak więc w aerozolu generowanym w tym urządzeniu nie stwierdza się obecności typowych składników smół towarzyszących paleniu papierosów konwencjonalnych.

 

Nikotyna

Jest to związek z grupy alkaloidów, obecny we wszystkich roślinach z rodziny psiankowatych, w tym w bakłażanach, pomidorach, ziemniakach, ale przede wszystkim w liściach tytoniu. Rośliny syntetyzują ten związek jako naturalny środek insektobójczy.

Podczas palenia tytoniu jest ona wchłaniana w jamie ustnej, jak też w układzie oddechowym. Przenika z łatwością do krwi i ma działanie psychoaktywne.

Wbrew powszechnemu mniemaniu nikotyna nie jest substancją rakotwórczą, natomiast jest dość silną trucizną. Warto też podkreślić, że od jakiegoś czasu trwają badania nad terapeutycznym zastosowaniem nikotyny w leczeniu takich schorzeń, jak choroba Parkinsona, Alzheimera czy zespół Tourette’a[7].

W płynach stosowanych w papierosach elektronicznych nikotyna jest obecna w różnych stężeniach, ale na rynku dostępne są także płyny beznikotynowe. Należy pamiętać, że jest istotna różnica pomiędzy działaniem nikotyny dostarczanej do organizmu w procesie palenia oraz w trakcie używania e-papierosa. W tym pierwszym przypadku alkaloidowi temu towarzyszą substancje będące inhibitorami monoaminooksydazy (MAO), które potęgują działanie uzależniające nikotyny. Tego typu zjawisko nie występuje w przypadku inhalacji roztworu nikotyny w papierosie elektronicznym, ponieważ liquid tam używany nie zawiera inhibitorów MAO.

W powietrzu wydychanym przez e-palacza zawartość nikotyny jest znikoma. Wynika to z faktu, że alkaloid ten doskonale rozpuszcza się w wodzie, a więc jest bardzo szybko wchłaniany, głównie przez błonę śluzową jamy ustnej, jak też w górnych drogach oddechowych.

Potwierdzają to badania. Według obserwacji hiszpańskiego zespołu naukowców, obserwującego markery oraz biomarkery nikotyny obecne w domach palaczy papierosów tradycyjnych oraz użytkowników e-papierosów. Badanie wykazało, że markery w domach palaczy tradycyjnych były statystycznie wyższe, niż w domach e-palaczy ( 5,7 razy wyższe)[8]. Do podobnych wniosków doszedł międzynarodowy zespół pod kierownictwem prof. Jana Czogały. Badanie potwierdziło, że e-papierosy są źródłem biernego narażenia na działanie nikotyny, ale nie substancji toksycznych powstających w wyniku spalania tytoniu, a średnie stężenie nikotyny w dymie pochodzącym z papierosów tradycyjnych było 10 razy większe niż w przypadku pary z e-papierosów (31,60 ± 6,91 vs. 3,32 ± 2,49 g / m3, odpowiednio; p = 0,0081)[9].

 

Tlenek węgla

Jednym z głównych czynników wpływających niekorzystnie na organizm człowieka palącego tytoń jest tlenek węgla (CO). Związek ten powstaje wtedy, gdy substancja organiczna jest spalana w warunkach niedoboru tlenu w otoczeniu. W takiej sytuacji dochodzi do reakcji niepełnego utleniania, w której powstaje właśnie tlenek (CO), a nie dwutlenek węgla (CO2).

W organizmie ludzkim tlenek węgla łączy się z nośnikiem tlenu, hemoglobiną, tworząc karboksyhemoglobinę. Połączenie to jest bardzo trwałe i praktycznie eliminuje cząsteczkę hemoglobiny z procesu wymiany gazowej tlen/dwutlenek węgla.

Użytkownik e-papierosa nie spotyka się z podobnym problemem. W procesie tworzenia aerozolu nie ma spalania, a więc tlenek węgla się nie tworzy. Dlatego też wynik badania zawartości CO w wydychanym powietrzu (jest to jedna z klasycznych metod sprawdzenia, czy ktoś pali – tzw. biomarker) u e-palacza będzie taki sam, jak u osoby niepalącej.

Tak więc używanie e-papierosa nie pogarsza efektywności wymiany gazowej, natomiast takie zjawisko ma miejsce u wszystkich palaczy tytoniu. Dopiero po kilkunastu tygodniach od chwili zaprzestania palenia czerwone krwinki regenerują się na tyle, że stają się na nowo prawidłowymi nośnikami cząsteczek tlenu.

 

Promieniotwórczy polon-210

Uprawie tytoniu towarzyszy stosowanie nawozów sztucznych, przede wszystkim w postaci polifosforanów wapnia. Związki te zawierają pewną ilość promieniotwórczego radu (Ra-226). Izotop ten rozpada się w procesie alfa do Pb-210 oraz Po-210. Ten ostatni jest szczególnie niebezpieczny, ponieważ nawet minimalne jego ilości wchłonięte do układu oddechowego powodują nieodwracalne uszkodzenia komórek. Szacuje się, że dopuszczalna masa polonu-210 wchłonięta przez człowieka nie powinna przekraczać 6,8*10-12 g, co oznacza, że jest on sto miliardów(!) razy bardziej toksyczny niż cyjanek potasu[10].

Stwierdzono także bezpośredni wpływ tego izotopu na częstość występowania raka płuca[11].

Z danych naukowych wynika, że 50-70% polonu-210 uwalnia się ze strumienia bocznego w papierosie, co powoduje, że osoby w otoczeniu palacza są również narażone na działanie tego izotopu [12].

Papierosy elektroniczne nie zawierają tytoniu. Nikotyna ekstrahowana z tej rośliny i oczyszczona zgodnie z procedurami wymaganymi dla produktów farmaceutycznych pozbawiona jest balastu pierwiastków promieniotwórczych. Liquidy stosowane w e-papierosach nie wykazują mierzalnego poziomu promieniowania alfa, co świadczy o nieobecności w nich polonu-210.

 

Formaldehyd w aerozolu z papierosa elektronicznego

W ostatnim czasie światowe media poświęcały sporo uwagi formaldehydowi – związkowi, który nie jest obecny w liquidach stosowanych w e-papierosie, ale który w pewnych warunkach może się tworzyć w procesie odparowania płynu na grzałce. Pojawiły się wymowne, sensacyjne tytuły doniesień prasowych typu „Papierosy elektroniczne są bardziej rakotwórcze niż zwykłe”.

W maju 2015 ukazała się praca zespołu dr. Farsalinosa, w której badacze analizowali zawartość związków karbonylowych, w tym formaldehydu, w zależności od typu stosowanej grzałki oraz mocy urządzenia [13]. Okazało się, że znaczący poziom formaldehydu zaobserwowano tylko w sytuacji, w której w zespole grzewczym była tylko pojedyncza grzałka ze słabym transportem płynu, a moc urządzenia była stosunkowo wysoka, zwykle nie stosowana w warunkach standardowych. W takiej sytuacji użytkownik e-papierosa poczuje wyjątkowy niesmak (zwany popularnie przez polskich użytkowników e-papierosów „bobrem”, natomiast w języku angielskim określany jako „dry puff”, czyli zaciągnięcie się na sucho). Tego typu przypadek można porównać do zapalenia papierosa konwencjonalnego z filtrem w taki sposób, że będzie się palił właśnie filtr. Palacz konwencjonalny oczywiście zaraz wyrzuci takiego papierosa. W przypadku papierosa elektronicznego, aby się  pozbyć odczucia niesmaku wystarczy zmniejszyć moc urządzenia lub wymienić grzałkę na bardziej efektywną.

Warto przy okazji podkreślić, że formaldehyd jest często w literaturze anglojęzycznej określany słowem „ubiquitous”, czyli wszechobecny. Znajduje się on bowiem w otaczającym nas powietrzu, a więc każdy człowiek oddychając, wprowadza pewne ilości tego związku do płuc nie zdając sobie z tego sprawy. W pracy Salthammera[14] analizowano zawartość formaldehydu w powietrzu w szkołach, przedszkolach oraz mieszkaniach. Stwierdzono, że w metrze sześciennym tego powietrza znajduje się od kilkudziesięciu do kilkuset mikrogramów tego związku. Ponieważ człowiek w ciągu doby wdycha ok. 10 metrów sześciennych powietrza, dostarcza bezwiednie do płuc nawet kilka miligramów aldehydu mrówkowego.

Jeśli używamy e-papierosa w sposób standardowy, to zgodnie z danymi z pracy Goniewicza i Sobczaka[15] dostarczymy do płuc tylko około 10% tej ilości, którą wchłoniemy z powietrza.

Dane z wspomnianej wyżej pracy Farsalinosa obejmują także inne związki karbonylowe, między innymi akroleinę, która jest produktem rozkładu gliceryny. Zwiększony poziom akroleiny występuje też tylko w sytuacji zbyt wysokiej mocy podawanej na grzałkę papierosa elektronicznego. W warunkach standardowych ilość tego związku w aerozolu jest minimalna.

Warto przypomnieć, że akroleina jest, podobnie jak formaldehyd, wszechobecna. Związek ten wydziela się praktycznie zawsze w czasie smażenia czy pieczenia, a więc jest obecny w każdej kuchni.

 

Nitrozoaminy

N-nitrozoaminy to specjalna grupa związków chemicznych, ponieważ mają one silne działanie rakotwórcze. Związki z tej grupy towarzyszące nikotynie w tytoniu noszą skrótową nazwę TSNA – Tobacco Specific Nitrosamines (nitrozoaminy specyficzne dla tytoniu). Są one poważnym problemem w przypadku palenia tytoniu [16].

Problem ten praktycznie nie istnieje w przypadku papierosów elektronicznych. Badania wykazały, że w płynach do e-papierosów obecne są tylko śladowe ilości TSNA, a ich stężenie jest mniejsze niż w dostępnych na rynku medycznym i dopuszczonych przepisami farmaceutycznymi plastrach lub gumach nikotynowych [17].

Podsumowanie

W świetle dotychczasowych wyników badań naukowych można stwierdzić, że mieszanina związków chemicznych wydychana przez osobę używającą e-papierosa nie przyczynia się do pogorszenia jakości powietrza w jej otoczeniu. Bardzo istotną sprawą, która musi być brana pod uwagę, jest także fakt, że e-papieros nie generuje strumienia bocznego, który w przypadku papierosów konwencjonalnych jest głównym źródłem substancji szkodliwych w pomieszczeniach zamkniętych. Można więc stwierdzić, że w przeciwieństwie do palenia tytoniu, w którym mamy do czynienia ze środowiskowym dymem tytoniowym, nie obserwuje się podobnego zjawiska w przypadku ludzi używających papierosy elektroniczne.

Z cytowanych wyżej prac naukowych widać wyraźnie, że obecność osoby/osób używających papierosów elektronicznych, nawet w pomieszczeniach zamkniętych, nie wpływa w istotnym stopniu na jakość powietrza. Dlatego też można jednoznacznie stwierdzić, że przy dzisiejszym stanie wiedzy brak jest dowodów na istnienie problemu pasywnego e-palenia.

 

[1] red. S. L. Gilman, Z. Xun, Dym. Powszechna historia palenia, wyd. Universitas  (2009),

[2] S. Schick, S. Glantz, Philip Morris toxicological experiments with fresh sidestream smoke: more toxic than mainstream smoke, Tob. Control, 2005 Dec;14(6):396-404,

[3] California Environmental Protection Agency. Health effects of exposure to environmental tobacco smoke: the report of the California Environmental Protection Agency, Smoking and tobacco control monograph number 10. Bethesda: US Department of Health and Human Services, National Institutes of Health, National Cancer Institute (1999),

[4] US Department of Health and Human Services. The health consequences of involuntary smoking. A report of the Surgeon General, 1986. Rockville, Maryland: Public Health Service, Centers for Disease Control, 1986; (DHHS Publication No (CDC) 87-8398,

[5] I. Burstyn, Peering through the mist: Systematic review of what the chemistry of contaminants in electronic cigarettes tells us about health risks. BMC Public Health (2014),

[6] T. R. McAuley, Comparison of the effects of e-cigarette vapor and cigarette smoke on indoor air quality, Inhalation Toxicology (2012),

[7] http://nicotinepolicy.net/all-authors/85-jacques-le-houezec/640-the-positive-effects-of-nicotine,

[8] Montse Ballbè, Cigarettes vs. e-cigarettes: Passive exposure at home measured by means of airborne marker and biomarkers, Environmental Research 135 (2014),

[9] Jan Czogala, Secondhand exposure to vapors from electronic cigarettes, Nicotine & Tobacco Research (2014),

[10] Los Alamos National Laboratory, http://periodic.lanl.gov/84.shtml,

[11] V. Zaga i in., Polonium and lung cancer, J. Oncol.,2011;2011:860103,

[12] T.H. Winters, J. DiFrenza, Radioactivity and lung cancer in active and passive smokers, Chest, 1983 Dec; 84(6):653-4,

[13] K.E. Farsalinos, V. Voudris, K. Poulas, E-cigarettes generate high levels of aldehydes only in ‘dry puff’ conditions, Addiction (2015),

[14] T. Salthammer, S. Mentese, R. Marutzky, Formaldehyde in the Indoor Environment, Chem Rev. 2010 Apr 14; 110(4): 2536–2572,

[15] M.L. Goniewicz i inni, Levels of selected carcinogens and toxicants in vapour from electronic cigarettes, Tob Control (2014);23:133-139,

[16] I. Stepanov i wsp., Tobacco-specific nitrosamines in new tobacco products, Nicotine Tob. Res. 2006, 8, 309–313,

[17] K. Farsalinos i wsp., Nicotine Levels and Presence of Selected Tobacco-Derived Toxins in Tobacco Flavoured Electronic Cigarette Refill Liquids, Int. J. Environ. Res. Public Health 2015, 12(4), 3439-3452.