当前位置: 呼吸器 >> 呼吸器发展 >> 吸烟有害健康之二烟气的化学成分和有害物质
一、烟气的化学成分
烟草制品在燃吸过程中,靠近火中心的温度可高达℃~℃。燃烧过程中发生干馏作用和氧化分解等化学作用,使烟草中的各种化学成分都发生了不同程度的变化,有的成分被破坏,有的则又合成了新物质。其中各主要成分的变化大致如下∶
烟草生物碱∶它在燃烧过程中除了一部分经干馏作用进入烟气之外,其中大部分(60%以上)则氧化分解为亚硝胺、烟酸、毗啶、毗咻、毗咯、胺以及二氧化碳等物质。
蛋白质∶高分子含氮化合物经燃烧产生强烈氧化作用后,分解为一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰氢酸、氨、简单胺化物和脂肪等化合物。
糖和有机酸∶糖和有机酸经氧化作用生成一氧化碳、二氧化碳、挥发酸、酚的衍生物、烯烃、醇、醛和酮等物质。
属植物、多酚和苷类∶经氧化后生成挥发性芳香油、醛、酮、醇和酸类物质。
以上物质均进入烟气,故烟草制品经燃烧后所产生的烟气,化学成分更为复杂。据检测,一支香烟燃烧后可产生多种化学物质,其中气态物质占烟气总量的92%,颗粒状物质占8%。气态物质中主要是氮气(58%)和氧气(12%),其余为一氧化碳(3.5%)、二氧化碳(13%)、一氧化氮、二氧化氮、氨、挥发性N-亚硝胺、氰化氢、挥发性碳水化合物以及挥发性烯烃、醇、醛、酮和烟碱等物质。颗粒状物质包括烟草生物碱、焦油和水分以及70多种金属和放射性元素。焦油是不挥发性N-亚硝胺、芳香族胺、链烯、苯、茶、多环芳烃、N-杂环烃、酚、竣酸等物质总的浓缩物。在数千种烟气组分中,被认为对人体健康最有害的是焦油、烟碱、一氧化碳、醛类等物质。
二、烟气中的有害物质
1.焦油
烟气中的焦油是威胁人体健康的罪魁祸首,烟焦油中的多环芳烃是致癌物质。其中具有强力致癌作用的苯并芘是其代表。致癌物质改变细胞的遗传结构,使正常细胞变为癌细胞。支烟的烟气中含苯并芘为2~μg。若以每千支烟含苯并芘μg计算,日吸烟20支,年吸入苯并芘μg,此剂量仅次于煤焦炉前的空气污染量,而大于一般城市空气中的含量。
烟焦油中的酚类及其衍生物则是一种促癌物质。促癌物质本身虽不能改变细胞的遗传结构,但能刺激被激发的细胞,导致癌症发展。两阶段发癌理论认为∶第一阶段,正常细胞在致癌物质作用下成为潜在癌细胞;第二阶段,潜在癌细胞在促癌物质作用下发展成癌症。因此,烟焦油被认为是诱发各种癌症的首要因素。
2.放射性物质
烟草中的放射性物质也是吸烟者肺癌发病率增加的因素之一。卷烟中最有害的放射性物质是lPo((针),它放出的a射线能把原子转变成离子,后者很容易损害活细胞的基因,或是杀死它们,或者把它们转变为癌细胞。据估计,一个吸烟者一天平均接触了比非吸烟者多约30倍Po的放射剂量。每天吸一包半卷烟的人,全年肺脏接受的放射剂量相当于其皮肤接触了约次胸部X线照射。有人认为,吸烟者患肺癌50%的因素是由于放射性物质。
3.尼古丁(烟碱)
尼古丁是烟草的特征性物质,其分子结构见图1-16。它在人体内的作用十分复杂。吸烟时,尼古丁很快进入血液,仅7.5秒即可到达大脑,其作用快于静脉注射。尼古丁主要作用于大脑而影响全身。它可刺激交感神经节、副交感神经节和肾上腺,使心肌和其他组织释放出强的刺激物——儿茶酚胺,从而使心率加速,血压升高,排血加大,心脏负荷加重,促使冠心病发作。尼古丁还可使胃平滑肌收缩而引起胃痛。有人认为,长期吸烟的人发生慢性气管炎、心悸、脉搏不齐、冠心病、血管硬化、消化不良、震颤、视觉障碍等都与尼古丁有关。
医学界还认为,尼古丁最大的危害在于其成瘾性,其作用相当于鸦片中的吗啡和可卡因。烟民对烟草产生需求愿望的决定因素是尼古丁。尼古丁在人体内无累积性,不会长久停留在人体中,吸烟后2h,尼古丁通过呼吸和汗腺绝大部分被排除,故它进入血液后只停留几小时。但长期吸烟,身体会习惯于血液内存在一定浓度尼古丁的状态。当血液中尼古丁下降时,便会渴望尼古丁浓度恢复至原来的水平,于是得再吸一支,所以加强了吸烟愿望,形成烟瘾,从而增加其危害性。
尼古丁通过肺黏膜和口腔黏膜扩散到全身,进入大脑之后,尼古丁能模仿乙酰胆碱这种神经传递物质作用,同许多神经元表面的尼古丁受体结合在一起。尼古丁对中枢神经系统具有刺激作用,在奖赏回路内作用尤为明显。它能通过激活相关神经来释放更多的多巴胺。而烟草中所含的哈尔明和降哈尔明则能通过分解酶的活动,使神经突触内的多巴胺、血清素和去甲肾上腺素保持在高浓度水平。随着多巴胺、血清素和去甲肾上腺素保持的作用得到强化,人的清醒程度就更大,注意力更为集中,从而更能缓解忧虑,忍耐饥饿。吸烟可导致恶心、眩晕、头痛。
经常吸烟会使大脑中的尼古丁含量始终处于很高水平。神经元受体对尼古丁越来越不敏感,对多巴胺释放的刺激作用也出现减弱,原来的烟量再也不能满足吸烟者的快感,吸烟者由此对尼古丁产生耐受性。当吸烟者停止吸烟数小时(睡眠时间)后,体内尼古丁含量出现下降,神经元受体变得异常敏感。此时乙酰胆碱的活性超出正常水平,于是吸烟者变得烦躁,并很想抽烟。这时候吸烟会过度刺激神经元受体,并促使多巴胺大量释放。通过这一现象,我们可以明白为什么每天的第一支烟能给老烟枪带来莫大的快感,吸烟者也因此陷入烟瘾增强的恶性循环。
4.一氧化碳
一氧化碳是烟草不完全燃烧的产物,一支卷烟烟雾中一氧化碳含量为1%~5%。一氧化碳与尼古丁协同作用,危害吸烟者的心血管系统,对冠心病、心绞痛、心肌梗死、缺血性心血管病、脑血管病以及血栓性闭塞性脉管炎都有直接影响,由此造成的死亡率是十分惊人的。与不吸烟者相比,吸烟者冠心病发病率要高5~10倍,猝死率高3~5倍,心肌梗死发病率高20倍,大动脉瘤发病率高5~7倍。
5.醛类
烟气中主要是甲醛和丙烯醛。甲醛是一种无色有强烈刺激性的气体,对呼吸道黏膜有刺激作用,长期慢性刺激可引起黏膜充血,诱发呼吸道炎症。丙烯醛可破坏支气管黏膜上的纤毛,促进黏液腺分泌更多的黏液,从而带来呼吸困难,发展成慢性支气管炎和肺气肿,一旦得了感冒,就有得肺心病甚至死亡的危险。而且气管、支气管的黏膜上皮细胞为了对付长期不断的刺激,还会发生一定的改变,病理学上称作化生,这很可能就是向肺癌方向迈出的第一步。
综上所述,吸烟有害健康,吸烟时,吸烟者自己把香烟烟雾吸进体内,叫作主动吸烟。吸烟者吞云吐雾以及香烟点燃处冒出的烟雾污染了附近的空气,使不吸烟的人呼吸了被香烟烟雾污染的空气,也受到了香烟的危害,这就叫被动吸烟。研究证明∶如果在一个家庭内,丈夫吸烟,妻子不吸烟,经常在一起生活,那么,将来妻子得肺癌的机会比丈夫不吸烟的妻子要高一倍到三倍。丈夫吸烟量越大,妻子得癌的机会越大。如果家庭中有人吸烟,家里的孩子容易得支气管炎和肺炎。
女性使用口服避孕药者如果吸烟,会增加心脏病及下肢静脉形成血凝块的危险。孕妇吸烟时,体内的胎儿也在吸烟,孕妇吸烟把一氧化碳和尼古丁等带入了胎儿的血流,从而减少了对胎儿氧的供应,并加快了胎儿心率。吸烟孕妇的胎儿容易早产和体重不足,婴幼儿时期容易生病。
青少年吸烟危害更大,这是由于青少年在生长发育时期,人体各系统器官尚未成熟,对环境中有害因素的抵抗力弱,香烟烟雾中的有害物质微粒容易达到细支气管和肺泡,因而毒物容易被吸收,人体组织受损害较严重。吸烟影响肺呼吸功能,出现咳嗽多痰,还可能出现呼吸短促,容易患慢性支气管炎、肺气肿和心脏病。20~26岁开始吸烟,肺癌的发生率比非吸烟者大10倍;15~19岁开始吸烟,则肺癌的发生率大15倍;如果小于15岁开始吸烟,肺癌的发生率比非吸烟者大17倍。开始吸烟的年龄越早,到成年后因吸烟所致疾病的死亡率越高。青少年吸烟还可使学习成绩下降。