Ксенобіотики в сигаретах і сигаретному димі: куріння легких сигарет не зменшує ризику надходження в організм людини важких металів

В зразках сигарет і димі, що вдихає людина при їх курінні, виявлено сірку, хлор, калій, кальцій, бром і практично весь спектр важких металів: свинець, кадмій, хром, марганець, залізо, мідь, стронцій, цинк, нікель. В сигаретний дим потрапляє більше половини загальної кількості всіх хімічних елементів сигарети. Загальна кількість важких металів в димі як в класичних, так і легких сортах сигарет є однаковою. Тому куріння легких сигарет не зменшує ризику надходження в організм сполук важких металів.

При викурюванні двадцяти класичних сигарет на день за 20 років організм людини може поглинути близько двох кілограмів різних хімічних речовин, у складі яких – близько 886 грам кальцію, 835 грам калію, 187 грам сірки, 32 грами хлору, 23 грами важких металів.

У людей молодого віку куріння є основним етіологічним чинником виникнення і прогресування коронарної хвороби серця (КХС), цереброваскулярної патології, порушення периферичного кровообігу. Ступінь ризику цих захворювань прямо пропорційний тривалості та інтенсивності куріння. Іншими словами імовірність розвитку серцево-судинної патології залежить від загальної кількості ксенобіотиків, які протягом життя потрапили в організм курця з димом сигарет.

Відомо, що сигаретний дим містить значні концентрації високотоксичних хімічних сполук, серед яких – водень, ціаністий водень, метан, окис азоту, анілін, нікотин, ряд окислених сполук (альдегіди, феноли, кислоти, складні ефіри тощо), сполуки важких металів (свинцю, кадмію, нікелю, полонію, стронцію), в тому числі, і радіоактивні. Важкі метали вважаються особливо небезпечними компонентами сигаретного диму, оскільки надходять в організм людини у вигляді аерозолю – хімічно та біологічно активної форми. Крім того, вони мають здатність до кумуляції. Встановлено, що концентрація кадмію в сироватці крові майже вдвічі-втричі вища у курців, порівняно з людьми, які не курять. Найбільша різниця виявлена у тих, хто викурює понад 20 сигарет на день протягом десяти і більше років. Загальна кількість кадмію в медії та інтимі аорти курців прямопропорційна інтенсивності і тривалості куріння.

З метою визначення концентрації основних хімічних елементів в тютюні та папері сигарет, а також для оцінки ступеня надходження ксенобіотиків в організм людини із сигаретним димом, методом рентген-флуоресцентної спектрометрії науковцями проведене дослідження елементного складу часто вживаних на Україні чотирьох сортів сигарет: «Magna classic» (виробник – Джей Ті Інтернешнл Україна), «Chesterfield lights», «Bond lights» і «Marlboro lights» (виробник – АТ Філіп Морріс Україна). Дослідження проводилось в науково-технічному центрі «Віріа – LTD» на рентгено-флуоресцентному аналізаторі «Elva X» виробництва фірми «Елватех» (м. Київ).

Для дослідження з різних пачок брали по три сигарети кожного сорту. З тютюну, паперу і фільтру від кожної незапаленої сигарети, попелу і фільтру активно викуреної сигарети виготовляли стандартні проби у вигляді спресованих таблеток вагою 50 мг. Спектрофотометричні виміри здійснювались на рентген-флуоресцентному спектрометрі двічі для кожної окремої проби, після чого обчислювались середні значення.

Концентрацію елементу (КЕ), а саме кожного хімічного елементу, в димі від запаленої сигарети визначали, користуючись наступним співвідношенням:

КЕд = (КЕт + КЕпр +КЕфІ) – (КЕпл + КЕфІІ), де:

• КЕд – концентрація елементу в димі від однієї сигарети;
• КЕт – концентрація елементу в тютюні від однієї сигарети;
• КЕпр – концентрація елементу в папері від однієї сигарети;
• КЕфІ – концентрація елементу у фільтрі від однієї незапаленої сигарети;
• КЕпл – концентрація елементу в попелі від однієї сигарети;
• КЕфІІ - концентрація елементу, що накопичився у фільтрі однієї викуреної сигарети.

В даний час вважається, що куріння сигарет легких сортів наносить організму курця відносно меншої шкоди, оскільки, порівняно з сигаретами класичних сортів, вони містять на третину менше нікотину і смоли. За визначеними міжнародними стандартами вміст нікотину в одній сигареті класичного сорту повинен становити не більше 0,9 мг, смоли – 12 мг. У сигареті легкого сорту – відповідно, 0,6 мг і 8 мг. Виходячи з цього, спеціалісти провели кількісну і якісну оцінку елементного складу сигарет класичного та легкого сортів, і диму, що вдихає курець при їх курінні.

В досліджених зразках сигарет, а саме – в тютюні, сигаретному папері, фільтрі і димі, що виділяється при їх курінні, незалежно від сорту, виявлено такі хімічні елементи, як:

• сірка, хлор, калій, кальцій, бром;
• і практично весь спектр важких металів: свинець, кадмій, хром, марганець, залізо, мідь, стронцій, нікель, цинк.

Таким чином, якісний склад основних хімічних елементів виявився однаковим як для сигарет класичного, так і для сигарет легких сортів.

Переважна більшість всіх хімічних елементів сигарети (близько 90-99%) зосереджена в тютюні. Найбільша частка (98-99%) в ньому належить калію (53% – в класичних сигаретах і 61% – в легких), кальцію (відповідно, 34% і 30%), сірці (відповідно, 10% і 6%) і хлору (відповідно, 2% і 1%). Іншими складниками є бром і важкі метали. Серед виявлених металів найбільшу концентрацію в тютюні має залізо (65,4% – в класичних і 51,6% – в легких). Дещо менше в ньому міститься стронцію (відповідно, 36,4% і 20,3%), марганцю (відповідно, 18,3% і 16,2%), цинку (відповідно, 10,1% і 7,5%), міді (відповідно, 4,2% і 2,9%), хрому і свинцю (табл. 1).

В складі сигаретного паперу основна частка належить кальцію – близько 20-25% всього його вмісту в сигареті. Решта хімічних елементів в складі сигаретного паперу – це бром і важкі метали. Серед них найбільше стронцію (1,54 мкг в легких і 1,77 мкг в класичних сигаретах), у 1,5-2 рази менше – заліза (1,13 і 0,87 мкг, відповідно), приблизно однакова кількість свинцю, цинку і міді (табл. 1).

Таблиця 1

Середня концентрація деяких хімічних елементів в тютюні, фільтрі, сигаретному папері та димі однієї викуреної сигарети класичного («Magna classic») і легких («Chesterfield lights», «Bond lights», «Marlboro lights») сортів (в мкг на 1 сигарету)

Якісна і кількісна оцінка елементного складу сигарет класичного і легкого сортів, враховуючи загальний склад тютюну, фільтру і паперу, показав суттєву різницю у вмісті в цих сигаретах лише окремих хімічних елементів, а саме – кальцію, калію, сірки і хлору. Виявилось, що вміст кальцію, сірки і хлору в сигаретах легких сортів в середньому у 1,5–2,5 рази менший, ніж в класичних. На думку науковців, саме ця обставина і пояснює утворення меншої кількості смоли при курінні сигарет легких сортів. Щодо концентрації більш небезпечних для здоров'я курця хімічних елементів – важких металів (свинцю, кадмію, хрому, марганцю, заліза, міді, стронцію, нікелю, цинку), то їх загальна кількість в одній сигареті є однаковою як в класичних, так і легких сортах сигарет (відповідно, 251,73 мкг і 254,65 мкг на одну сигарету).

Було проведено якісну і кількісну оцінку елементного складу диму, що утворюється при курінні досліджуваних зразків сигарет і потрапляє в легені курця при його активному вдиханні. Встановлено, що в середньому більше половини загальної кількості хімічних елементів, виявлених в тютюні, фільтрі і папері сигарет, вивільняються в сигаретний дим. Так,

• при курінні з димом сигарети класичного сорту виділяється близько 70% всього вмісту кальцію в ній, 50-60% – калію, сірки, хлору і брому;
• при курінні легких сигарет в дим надходить дещо менша їх кількість: 60% кальцію, 20-40% – калію, сірки і хлору.

До складу сигаретного диму і, відповідно, в легені курця може потрапити більше 60% всієї кількості важких металів, що містяться в сигаретах. З них кадмію – 84-88%, хрому 79-84%, заліза і марганцю – 70-75%, свинцю – до 65%. При цьому сорт сигарет (класичні чи легкі) немає жодного значення.

Таким чином, найбільша частка в димі класичної сигарети належить кальцію (45%), калію (42,5%), сірці (9,5%) і хлору (1,6%). Вміст цих елементів в димі легких сигарет, є меншим приблизно на 35-40%. Концентрація інших хімічних елементів, в тому числі важких металів, і це слід підкреслити, є практично однаковою в димі обох видів сигарет. Загальна частка важких металів в димі однієї сигарети становить 1,1% у класичних та 1,7% – у легких сортах сигарет. Серед виявлених металів:

• найбільшу концентрацію в сигаретному димі має залізо (57,6%)
• друге місце поділяють марганець (14,7%) і стронцій (15%)
• на третьому місці – цинк (7,3%), мідь (3%), хром (1,2%) і свинець (0,5%).

За даними спостережень, переважна більшість курців, у яких виявлено гострі форми ішемічної хвороби серця в молодому і середньому віці, викурювали протягом десятків років не менше 20 сигарет на добу. Враховуючи це, спробували оцінити, яка кількість хімічних елементів може потрапити в організм курця з димом двадцяти сигарет класичних сортів за двадцять років щоденного куріння.

Підрахунки показали, що за цей період часу організм курця може поглинути близько двох кілограмів різних хімічних речовин, до складу яких входить приблизно 886 грам кальцію, 835 грам калію, 187 грам сірки, 32 грами хлору. Сумарна кількість виявлених в сигаретному димі важких металів (свинець, кадмій, хром, марганець, залізо, мідь, стронцій, цинк, нікель) може досягти 23 грам, причому однаково як для класичних, так і для легких сортів сигарет.

Наявність в сигаретному димі такої великої різноманітності хімічних елементів, надходження їх в організм людини у вигляді аерозолю – біологічно активної форми їх впливу, потенціювання хвороботворних ефектів внаслідок їх поєднаної, комбінованої дії тощо, зумовлюють його високу токсичність. Здатність окремих ксенобіотиків до кумуляції створює передумови для того, що переважна їх частка залишається в організмі курця і продовжує свою патогенну дію навіть за умови припинення їх зовнішнього надходження. Все це, безперечно, лежить в основі ушкодження судинної стінки, особливо артерій серця, мозку, нирок, кінцівок.

Таким чином, враховуючи результати досліджень, необхідно зробити висновки, що:

• в досліджених зразках сигарет і димі, що вдихає людина при їх курінні виявлено хімічні сполуки, до складу яких входять сірка, хлор, калій, кальцій, бром і практично весь спектр важких металів: свинець, кадмій, хром, марганець, залізо, мідь, стронцій, цинк, нікель;
• утворення меншої кількості смоли при курінні сигарет легких сортів (8 мг на одну сигарету), порівняно з класичними (12 мг на одну сигарету) зумовлене меншим вмістом в них і їх димі кальцію, сірки і хлору (в середньому у 1,5-2,5 рази);
• загальна кількість важких металів є однаковою як в класичних, так і легких сортах сигарет (відповідно: 251,73 мкг і 254,65 мкг на одну сигарету). В організм курця із сигаретним димом може потрапити більше 60% всієї кількості важких металів в сигареті, незалежно від її сорту. З них кадмію – 84-88%, хрому 79-84%, заліза і марганцю – 70-75%, свинцю – до 65%. Тому куріння легких сигарет не зменшує ризику надходження в організм людини сполук важких металів;
• при викурюванні не менше двадцяти класичних сигарет на день організм курця за 20 років може поглинути близько двох кілограмів різних хімічних речовин, до складу яких входить приблизно 886 грам кальцію, 835 грам калію, 187 грам сірки, 32 грами хлору, 23 грами сполук різних важких металів.

Список літератури знаходиться в редакції