Сигаретный фильтр , также известный как кончик фильтра , является компонентом сигареты , наряду с сигаретной бумагой , капсулами и клеями. Фильтры были представлены в начале 1950-х годов. [3]
Фильтры могут быть изготовлены из пластикового волокна из ацетата целлюлозы , бумаги или активированного угля (либо в виде полого фильтра, либо встроены в пластиковые волокна из ацетата целлюлозы). Также использовались макропористые фенолформальдегидные смолы и асбест . [4] [5] Пластиковый фильтр из ацетата целлюлозы и бумага модифицируют фазу твердых частиц дыма, задерживая частицы ( фильтрация ), а мелкодисперсный уголь изменяет газовую фазу ( адсорбция ). [6]
Фильтры предназначены для уменьшения вреда, причиняемого курением, за счет уменьшения количества вредных элементов, вдыхаемых курильщиками. Однако они не делают сигареты безопаснее . [2] [ неудавшаяся проверка ] В то время как лабораторные испытания показывают уменьшение « смол » и никотинового дыма, фильтры неэффективны при удалении газов с низким молекулярным весом, таких как окись углерода . [7] Большинство из этих измеренных сокращений происходит только тогда, когда сигарету выкуривают на курительной машине; при курении человека соединения попадают в легкие независимо от того, используется ли фильтр. [2] Практически повсеместное применение фильтров на сигаретах не уменьшило вреда для курильщиков, и уровень заболеваемости раком легких не снизился. [2]
Большинство сигарет фабричного производства снабжено фильтром; Те, кто скручивает их самостоятельно, могут купить их в табачной лавке. [2]
История
В 1925 году венгерский изобретатель Борис Айваз запатентовал процесс изготовления сигаретного фильтра из крепированной бумаги . [8]
С 1935 года британская компания Molins Machine Co Ltd [9] начала разрабатывать машину для производства сигарет с фильтром с наконечником. Он считался специализированным до 1954 года, когда производители представили машину в более широком смысле после серии спекулятивных заявлений врачей и исследователей о возможной связи между заболеваниями легких и курением. Поскольку сигареты с фильтром считались более безопасными, к 1960-м годам они доминировали на рынке. Производство сигарет с фильтром выросло с 0,5 процента в 1950 году до 87,7 процента к 1975 году [10].
В период с 1930-х по 1950-е годы большинство сигарет имели длину 70 мм (~ 2 3/4 дюйма). Современный рынок сигарет включает в себя в основном сигареты с фильтром диаметром 80 мм (в коробках; ~ 3 1/8 дюйма), 85 мм (в мягкой упаковке; ~ 3 3/8 дюйма), 100 мм (~ 3 15/16 дюйма) или даже 120 мм (~ 4 3/4 дюйма) в длину. [11]
Сигаретные фильтры изначально делались из пробки и использовались для предотвращения попадания табачных хлопьев на язык курильщика. Многие до сих пор имеют узор, похожий на пробку. [1]
Производство
- Клод Тиг, изобретатель фильтра, меняющего цвет [2]
Сигаретные фильтры, как правило , изготовлены из пластика ацетата целлюлозы волокна , [3] , но иногда также из бумаги или активированного угля (либо в качестве фильтра полости или встроен в ацетат целлюлозы).
Ацетат целлюлозы производится путем этерификации отбеленной хлопковой или древесной целлюлозы с уксусной кислотой . Из трех гидроксильных групп целлюлозы, доступных для этерификации, от двух до трех этерифицируются путем регулирования количества кислоты (степень замещения (DS) 2,35-2,55). Из сложного эфира прядут волокна и образуют пучки, называемые фильтровальным жгутом . В сигаретные фильтры могут быть добавлены ароматизаторы ( ментол ), подсластители , мягчители ( триацетин ), антипирены ( вольфрамат натрия ), бьющиеся капсулы, выделяющие ароматизаторы по запросу, и добавки, окрашивающие табачный дым. [12] [13] Пятью крупнейшими производителями фильтрующего жгута являются Hoechst-Celanese и Eastman Chemicals в США, Cerdia в Германии, Daicel и Mitsubishi Rayon в Японии.
Крахмальные клеи или клеи на основе эмульсии используются для склеивания швов сигарет. Для швов фильтров используются клеи -расплавы и клеи на основе эмульсии. Клеи на основе эмульсии используются для приклеивания фильтров к сигаретам. [14] Наконечник бумаги может быть покрыт поливиниловым спиртом . [15]
Изменение цвета
Табачная промышленность определила, что иллюзия фильтрации важнее самой фильтрации. Он добавил химикаты в фильтр, чтобы его цвет становился темнее при воздействии дыма (он был изобретен в 1953 году Клодом Тигом, работающим на RJ Reynolds Tobacco Company ). [16] Промышленность хотела, чтобы фильтры считались эффективными по маркетинговым причинам, несмотря на то, что они не делали сигареты менее вредными для здоровья . [3] [ не удалось проверить ]
Риски для здоровья
В 1970-х годах эпидемиологические данные о раковых заболеваниях, связанных с табаком, и данные о ишемической болезни сердца указывали на снижение риска этих заболеваний среди фильтрующих курильщиков. [17] Между 1970 и 1980 годами некоторые исследования показали снижение риска рака легких на 20-50% у лиц, длительно куривших сигареты с фильтром, по сравнению с курильщиками сигарет без фильтра (IARC, 1986), но более поздние исследования показали аналогичный риск. при раке легких у курильщиков сигарет с фильтром и без фильтра. [18]
Различные дополнительные сигаретные фильтры («Water Pik», «Venturi», «David Ross») продаются как устройства для предотвращения курения или уменьшения количества смол. Идея состоит в том, что фильтры снижают уровень смол-никотина, позволяя курильщику отказаться от сигарет. [19]
Легкие сигареты
Табачная промышленность имеет пониженные смолы и никотин в дыме сигарет с 1960 годом . Это было достигнуто различными способами, включая использование выбранных штаммов табачных растений, изменение сельскохозяйственных и лечебных процедур, использование восстановленных листов (переработанные отходы табачных листьев), включение стеблей табака, уменьшение количества табака, необходимого для наполните сигарету, расширив ее (как воздушная пшеница), чтобы увеличить ее «наполняющую способность», а также используя фильтры и оберточную бумагу с высокой пористостью. Однако подобно тому, как пьющий склонен выпивать больше пива, чем вина или спиртных напитков, многие курильщики склонны изменять свой режим курения обратно пропорционально силе выкуриваемой сигареты. В отличие от стандартного затяжки в курительных машинах, на котором основаны выходы смол и никотина, когда курильщик переключается на сигарету с низким содержанием смол и никотином, он выкуривает больше сигарет, делает больше затяжек и вдыхает глубже. И наоборот, при курении сигарет с высоким содержанием смол и никотина наблюдается тенденция курить и меньше вдыхать. [20]
Несмотря на изменения в дизайне и производстве сигарет за последние 50 лет, использование фильтров и «легких» сигарет не уменьшило потребление никотина на сигарету и не снизило заболеваемость раком легких ( NCI , 2001; IARC 83, 2004; Главный хирург США, 2004 г.). [21] Сдвиг с годами от сигарет с более высоким выходом к сигаретам с более низким выходом может объяснить изменение патологии рака легких . То есть процент рака легких, являющегося аденокарциномой , увеличился, а процент плоскоклеточного рака снизился. Считается, что изменение типа опухоли отражает более высокую доставку нитрозамина в сигареты с низким выходом и увеличенную глубину или объем вдыхания сигарет с меньшим выходом для компенсации более низких концентраций никотина в дыме. [22]
Безопасность
Ацетат целлюлозы - нетоксичный, без запаха, вкуса и слабовоспламеняющийся пластик. Он устойчив к слабым кислотам и в значительной степени устойчив к минеральным и жирным маслам, а также к нефти. Выкуренные (т. Е. Использованные / выброшенные) окурки сигарет содержат 5-7 мг (~ 0,08-0,11 г) никотина (около 25% от общего содержания никотина в сигаретах). Детей, которые проглотили> 2 целых сигарет, 6 окурков или всего 0,5 мг / кг (~ 0,0035 г / фунт; т. Е. Граммов на фунт веса тела) никотина, следует госпитализировать. [23] Ацетат целлюлозы является гидрофильным и удерживает водорастворимые компоненты дыма (многие из которых вызывают раздражение, включая кислоты, щелочи, альдегиды и фенолы), пропуская липофильные ароматические соединения.
Трата
Сигаретные окурки являются наиболее засоренными антропогенными (искусственными) отходами в мире. Ежегодно во всем мире выкуривают около 5,6 триллиона сигарет. [24] Из них, по оценкам, 4,5 триллиона окурков становятся мусором каждый год. [25] Пластичный ацетат целлюлозы в окурках постепенно разлагается, проходя через стадию микропластика. [26] Распад выброшенных окурков сильно зависит от условий окружающей среды; В обзорной статье 2021 года приводится эксперимент, в котором от 45 до 50% массы ацетата целлюлозы было полностью разложено до CO 2 после 55 дней контролируемого компостирования, а другой эксперимент, в котором незначительное разложение имело место через 12 недель в экспериментальном компосте. [27] [28] [29]
Во время курения пластиковые волокна из ацетата целлюлозы и мундштук поглощают широкий спектр химических веществ, присутствующих в табачном дыме. После того, как окурки выброшены, они могут вымывать токсины, включая никотин, мышьяк, полициклические ароматические углеводороды и тяжелые металлы, в окружающую среду. [30] Выкуренные окурки и табак в окурках оказались токсичными для водных организмов, таких как морской расплав ( Atherinops affinis ) и пресноводный толстоголовый гольян ( Pimephales promelas ). [31]
Атмосферная влага , желудочная кислота , свет и ферменты гидролизуют ацетат целлюлозы до уксусной кислоты и целлюлозы . Целлюлоза может быть дополнительно гидролизована до целлобиозы или глюкозы в кислой среде. Люди не могут переваривать целлюлозу и выделять волокна с фекалиями, потому что, в отличие от жвачных животных, кроликов , грызунов , термитов и некоторых бактерий и грибов, им не хватает целлюлолитических ферментов, таких как целлюлаза . [ необходима цитата ]
Многие правительства ввели жесткие штрафы за засорение сигаретных фильтров; например, штат Вашингтон налагает штраф в размере 1025 долларов за засорение сигаретных фильтров. [32] Другой вариант - разработка более качественных биоразлагаемых фильтров. Большая часть этой работы в значительной степени опирается на исследования вторичного механизма фотодеградации, как указано выше. Однако сделать продукт биоразлагаемым означает сделать его уязвимым для влажности и тепла, что не подходит для фильтров, предназначенных для горячего и влажного дыма. [16] Следующим вариантом является использование сигаретных пачек с отделением для выброшенных окурков, внесение денежных вкладов на фильтры, повышение доступности приемников для окурков и расширение просвещения населения. Возможно, даже удастся полностью запретить продажу сигарет с фильтром из-за их неблагоприятного воздействия на окружающую среду . [24]
Недавние исследования были направлены на поиск способов использования отходов фильтров для разработки других продуктов. Одна исследовательская группа в Южной Корее разработала простой одностадийный процесс, который превращает ацетат целлюлозы в выброшенных сигаретных фильтрах в высокоэффективный материал, который можно интегрировать в компьютеры, портативные устройства, электрические транспортные средства и ветряные турбины для хранения энергии. Эти материалы продемонстрировали превосходные характеристики по сравнению с коммерчески доступными углеродными, графеновыми и углеродными нанотрубками . Этот продукт является многообещающей зеленой альтернативой решению проблемы отходов. [33] Другая группа исследователей предложила добавлять внутрь фильтров таблетки пищевой кислоты. После достаточного увлажнения таблетки выделяют кислоту, которая ускоряет разложение примерно до двух недель (вместо использования триацетата целлюлозы и, кроме того, что сигаретный дым является довольно кислым). [34]
Смотрите также
- Окурок
- Мундштук
- Список добавок в сигареты
- Никотиновый маркетинг
- Курение табака
Рекомендации
- ^ a b Кеннеди, Пэган (2012-07-06). "Кто сделал этот сигаретный фильтр?" . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 4 сентября 2018 .
- ^ а б в г д е Харрис, Брэдфорд (01.05.2011). «Неразрешимых сигаретный„проблема фильтра “ » . Контроль над табаком . 20 (Дополнение 1): –10 – i16. DOI : 10.1136 / tc.2010.040113 . eISSN 1468-3318 . ISSN 0964-4563 . PMC 3088411 . PMID 21504917 .
- ^ a b c Национальный институт рака , монография 13: Риски, связанные с курением сигарет с низким содержанием смол и никотина , измеренные машинами , Министерство здравоохранения и социальных служб США , 2001 г.
- ^ Франсуа де Дардель; Томас В. Арден (2007), «Ионообменники», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–74, doi : 10.1002 / 14356007.a14_393
- ^ Сеймур С. Чиссик (2007), «Асбест», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–18, doi : 10.1002 / 14356007.a03_151
- ^ TC Tso (2007), «Табак», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1-26, doi : 10.1002 / 14356007.a27_123
- ^ Роберт Капп (2005), «Табачный дым», Энциклопедия токсикологии , 4 (2-е изд.), Elsevier, стр. 200–202, ISBN 978-0-12-745354-5
- ^ «История фильтров» . Табакасия.com. Архивировано из оригинального 24 августа 2003 года . Проверено 18 мая 2008 .
- ^ "Сигарета с фильтром" (PDF) .
- ^ Леонард М. Шуман (1977), «Образцы курения», в Мюррей Э. Джарвик; Джозеф В. Каллен; Эллен Р. Гриц; Томас М. Фогт; Луи Джолион Уэст (ред.), Исследования поведения в отношении курения (PDF) , Монография исследований NIDA, 17 , стр. 36–65, заархивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2015 г. , извлечено 21 октября 2015 г.
- ^ Линн Т. Козловски (1983), «Физические показатели фактического выхода смол и никотина в сигаретах», в книге Джона Грабовски; Кэтрин С. Белл (ред.), Измерение в анализе и лечении курения (PDF) , Исследовательская монография NIDA, 48 , Департамент здравоохранения и социальных служб США, стр. 50–61, заархивировано с оригинала (PDF) на 2016-10-17 , дата обращения 29.03.2016
- ^ Ральф Кристоф; Бернд Шмидт; Удо Штайнбернер; Вольфганг Дилла; Ритта Каринен (2007), «Глицерин», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–16, doi : 10.1002 / 14356007.a12_477.pub2
- ^ Эрик Ласснер; Вольф-Дитер Шуберт; Эберхард Людериц; Ханс Уве Вольф (2007), «Вольфрам, вольфрамовые сплавы и соединения вольфрама», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–37, doi : 10.1002 / 14356007.a27_229
- ^ Вернер Халлер; Герман Онуссейт; Герхард Геренц; Вернер Грубер; Ричард Д. Рич; Гюнтер Хенке; Лотар Тиле; Хорст Хоффманн; Дитер Даусманн; Риза-Нур Озелли; Удо Виндхёвел; Ханс-Петер Саттлер; Вольфганг Диерихс; Гюнтер Таубер; Майкл Хиртхаммер; Кристоф Мац; Мэтью Холлоуэй; Дэвид Мелоди; Эрнст-Ульрих Руст; Ансгар ван Халтерен (2007), «Клеи», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 1–70, doi : 10.1002 / 14356007.a01_221
- ^ FL Marten (2002), "Полимеры винилового спирта", Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера (5-е изд.), Wiley, p. 26, DOI : 10.1002 / 0471238961.2209142513011820.a01.pub2
- ^ а б Роберт Н. Проктор (2012). Золотой Холокост: истоки сигаретной катастрофы и аргументы в пользу отмены . Беркли: Калифорнийский университет Press . ISBN 9780520270169.
- ^ Эрнст Л. Виндер (1977), «Взаимосвязь курения с другими факторами и профилактические подходы», в Мюррей Э. Джарвик; Джозеф В. Каллен; Эллен Р. Гриц; Томас М. Фогт; Луи Джолион Уэст (ред.), Исследования поведения в отношении курения (PDF) , Монография исследований NIDA, 17 , стр. 67–95, заархивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2015 г. , получено 21 октября 2015 г.
- ^ К. Ротвелл; и другие. (1999), Влияние на здоровье взаимодействия между употреблением табака и воздействием других агентов , Критерии гигиены окружающей среды , Всемирная организация здравоохранения.
- ^ Джером Л. Шварц (1977), «Курение: способы избавиться от нездоровой привычки», в Мюррей Э. Джарвик; Джозеф В. Каллен; Эллен Р. Гриц; Томас М. Фогт; Луи Джолион Уэст (ред.), Исследования поведения в отношении курения (PDF) , Монография исследований NIDA, 17 , стр. 308–336, заархивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2015 г. , получено 21 октября 2015 г.
- ^ Майкл А. Х. Рассел (1977), «Проблемы курения: обзор», в Мюррей Э. Джарвик; Джозеф В. Каллен; Эллен Р. Гриц; Томас М. Фогт; Луи Джолион Уэст (ред.), Исследования поведения в отношении курения (PDF) , Монография исследований NIDA, 17 , стр. 13–34, заархивировано из оригинала (PDF) 23 июля 2015 г. , получено 21 октября 2015 г.
- ^ Энтони Дж. Альберг; Джонатан М. Самет (2010), «Эпидемиология рака легких», Роберт Дж. Мейсон; В. Кортни Броддус; Томас Р. Мартин; Талмадж Э. Кинг младший; Дин Э. Шрауфнагель; Джон Ф. Мюррей; Джей А. Надел (ред.), Учебник респираторной медицины Мюррея и Наделя , 1 (5-е изд.), Сондерс, ISBN 978-1-4160-4710-0
- ^ Нил Л. Беновиц; Пол Дж. Брунетта (2010), «Опасность курения и отказ от курения», в Роберте Дж. Мейсоне; В. Кортни Броддус; Томас Р. Мартин; Талмадж Э. Кинг младший; Дин Э. Шрауфнагель; Джон Ф. Мюррей; Джей А. Надел (ред.), Учебник респираторной медицины Мюррея и Наделя , 1 (5-е изд.), Сондерс, ISBN 978-1-4160-4710-0
- ^ Джеррольд Б. Лейкин; Фрэнк П. Палоучек, ред. (2008), «Никотин», Справочник по отравлениям и токсикологии (4-е изд.), Informa, стр. 494–496, ISBN. 978-1-4200-4479-9
- ^ а б Новотный Т.Е., Лум К., Смит Э. и др. (2009). «Сигаретные окурки и кейс для экологической политики по опасным сигаретным отходам» . Международный журнал исследований окружающей среды и общественного здравоохранения . 6 (5): 1691–705. DOI : 10.3390 / ijerph6051691 . PMC 2697937 . PMID 19543415 .
- ^ «Мир засоряет 4,5 триллиона окурков в год. Можем ли мы это остановить?» . Хьюстонские хроники . 2010-05-12 . Проверено 16 сентября 2014 .
- ^ Фредерик Бодри (2017). "Биоразлагаемы ли окурки?" .
- ^ Ядав, Ниша; Хаккарайнен, Минна <(2021). «Разлагаемый или нет? Ацетат целлюлозы как модель сложного взаимодействия между структурой, окружающей средой и разложением» . Chemosphere . 265 : 128731. doi : 10.1016 / j.chemosphere.2020.128731 . PMID 33127118 .
- ^ «Новые« зеленые »окурки биоразлагаются в течение нескольких дней - и могут даже прорасти в траву - компания Greenbutts производит новый фильтр для решения наиболее распространенных проблем со мусором» . alternet.org.
- ^ Чамас, Али (2020). «Скорость деградации пластмасс в окружающей среде» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 8 (9): 3494–3511. DOI : 10.1021 / acssuschemeng.9b06635 .
- ^ Мориваки, Хироши; Китадзима, Сиори; Катахира, Кенши (2009). «Отходы на обочине дороги, отходы« poi-sute »: их распределение и способность элюирования загрязняющих веществ в окружающую среду» . Управление отходами . 29 (3): 1192–1197. DOI : 10.1016 / j.wasman.2008.08.017 . ЛВП : 10091/3192 . PMID 18851907 .
- ^ Slaughter E, Gersberg RM, Watanabe K, Rudolph J, Stransky C, Novotny TE (2011). «Токсичность окурков и их химических компонентов для морской и пресноводной рыбы» . Контроль над табаком . 20 (Suppl_1): 25–29. DOI : 10.1136 / tc.2010.040170 . PMC 3088407 . PMID 21504921 .
- ^ «Несчастные случаи, пожары: мусор не превышает штрафов» . Вашингтон: Департамент экологии штата Вашингтон. 2004-06-01. Архивировано из оригинала на 2016-10-17 . Проверено 19 сентября 2016 .
- ^ Минзаэ Л., Гиль-Пё К., Хён Д.С., Сумин П., Чжонхоп И. (2014). «Подготовка материала для хранения энергии, полученного из использованного сигаретного фильтра, для электрода суперконденсатора». Нанотехнологии . 25 (34): 34. Bibcode : 2014Nanot..25H5601L . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 25/34/345601 . PMID 25092115 .
- ^ «Больше никаких окурков: биоразлагаемые фильтры - шаг к проблеме мусора» . Новости здоровья окружающей среды. 2012-08-14.