Подробное руководство по вейпингу. Часть 10

Это десятая публикация Роберто Сассмана из серии постов, посвящённой аэрозолям вейпинга, их свойствам, оптимальному режиму использования и сравнению с табачным дымом и другими аэрозолями.

Эта десятая публикация на Substack дополняет предыдущие восьмую и девятую, проясняя путаницу вокруг «частиц» выдыхаемого аэрозоля электронных сигарет. Большая часть литературы, опубликованной организациями по борьбе с табакокурением, здравоохранению и регулирующими органами, сообщает о том, что окружающие подвергаются серьезным рискам для здоровья из-за воздействия ультрамелких «частиц» (УМЧ) выдыхаемого пара, поскольку эти УМЧ глубоко оседают в легких. Это утверждение основано на фактически неверном отождествлении частиц аэрозолей электронных сигарет с частицами загрязнения воздуха и источников горючих материалов.

Главный вывод: утверждение о том, что окружающие подвергаются серьезному риску для здоровья от глубокого вдыхания мельчайших ультрадисперсных частиц из выдыхаемого пара, является фактически ложным, поскольку основано на ошибочном отождествлении этих частиц с частицами загрязнения воздуха или дыма от сгорания топлива.

Влияние выдыхаемых аэрозолей электронных сигарет на окружающих является очень важной проблемой как при разработке государственной политики, так и при принятии и продвижении мер по снижению вреда от табакокурения. Учитывая визуальное сходство с курением и общее содержание никотина, среди контролирующих органов по борьбе с табакокурением, регулирующих органов, медицинских работников (и даже широкой общественности) существует сильная инерция в отношении автоматического распространения на использование электронных сигарет в общественных местах тех же правил, которые применяются к курению. Оправдано ли это?

Это неоправданное визуальное сходство скрывает тот факт, что физическая и химическая природа выбросов электронных сигарет в окружающую среду подразумевает кратковременное, пространственно ограниченное, прерывистое воздействие, которое в подавляющем большинстве случаев менее опасно, чем опасное длительное воздействие табачного дыма в окружающей среде. Поскольку государственная политика должна основываться на доказательствах, важно изучить аргументы научной литературы, которая, как утверждается, предоставляет эти доказательства.

Большинство исследований из «независимой» литературы (не финансируемых промышленностью) утверждают, что аэрозоли от электронных сигарет «ухудшают» качество воздуха в помещениях и представляют серьезную опасность для окружающих. Два исследования, которые я рассмотрел в публикации 9, ясно показывают, что такого ухудшения качества воздуха в помещениях не наблюдается.

Основной аргумент в пользу оценки рисков, вызывающих опасения, заключается в том, что вейпинг генерирует ультрадисперсные частицы, которые глубоко вдыхаются пассивно подвергающимися воздействию людьми. В литературе подчеркиваются риски для детей и уязвимых групп населения. В данной статье обсуждаются аргументы, касающиеся частиц в выдыхаемом воздухе электронных сигарет.

Неверное представление о «частицах» вейпа

Существует обширная литература, посвященная исследованиям, финансируемым из государственных средств (университетами, органами здравоохранения и регулирующими органами, ВОЗ и др.), посвященным аэрозолю, выделяемому при вдыхании электронных сигарет (идентифицируемому как «аэрозоль вторичного использования»). Подавляющее большинство этих исследований приходит к выводу, что люди, подвергающиеся воздействию выдыхаемого аэрозоля, сталкиваются с серьезными рисками для здоровья, поскольку в его твердой фазе преобладают ультрадисперсные частицы, которые могут глубоко вдыхаться в легкие. Очевидно, что авторы, выдвигающие этот аргумент, намекают или предполагают (некоторые, как ВОЗ, даже открыто заявляют) эквивалентность ультрадисперсных частиц выдыхаемого пара с ультрадисперсными частицами загрязнения воздуха или табачного дыма, риски воздействия которых хорошо изучены и установлены (см. последние рекомендации ВОЗ по качеству воздуха).

Однако практически ни одно из этих исследований аэрозолей, выделяемых электронными сигаретами, не проводило, не представляло и не цитировало каких-либо реальных экспериментов или эмпирических доказательств, подтверждающих эквивалентность ультрадисперсных частиц (УДЧ) выдыхаемого пара и УДЧ в загрязнении воздуха или источниках сгорания, поскольку такие доказательства явно обеспечили бы убедительную поддержку их утверждений о рисках, связанных с УДЧ при вдыхании пара.

Практически все эти исследования обходят стороной и игнорируют этот важный недостаток эмпирического подтверждения важного аргумента, который мог бы оправдать их позицию относительно профиля риска аэрозолей от электронных сигарет. В этих статьях приводятся данные о количестве частиц или распределении плотности массы, некоторые представляют упрощенные модели осаждения в легких, и лишь немногие дают существенный химический анализ. Некоторые исследования даже признают основные известные физические и химические свойства капель аэрозоля от электронных сигарет (как я описывал в сообщениях 1 , 2 и 3 ), но не понимают, что эти же свойства, которые они признают, серьезно поставили бы под сомнение их жесткую оценку риска для выдыхаемых частиц от электронных сигарет.

Вот некоторые из аргументов, используемых в отношении «частиц» выдыхаемого пара, в сравнении с имеющимися доказательствами.

Огромное количество «частиц»

Исследования в камерах показывают (иногда с тревогой), что затяжка электронной сигареты увеличивает количество частиц в личном пространстве пользователя на 4 порядка по сравнению с уровнем обычного загрязнения воздуха в помещении (то же самое происходит при зажигании сигареты — увеличение на 6 порядков). Это увеличение количества частиц не является аномальным явлением, плотность частиц небиологических антропогенных аэрозолей в помещении, занимающих относительно небольшие объемы, огромна: от 10 до более 1000 миллионов частиц на кубический сантиметр. В частности, количество частиц на кубический сантиметр табачного дыма в 10-100 раз больше, чем в аэрозолях электронных сигарет (вдыхаемых или выдыхаемых).

Однако сравнение плотности с обычной внутренней средой вводит в заблуждение, поскольку частицы пара (капли) занимают небольшой объем (<1 кубический метр) и быстро испаряются и рассеиваются, в то время как внутренняя среда обычно превышает 100 кубических метров (на 4 порядка больше), поэтому она содержит гораздо больше частиц, которые (в основном) не испаряются, а оседают на стенах и поверхностях. Большое количество частиц в личном пространстве само по себе не опасно, все зависит от природы частиц: облако в сауне — это аэрозоль, содержащий столько же частиц (капель воды), сколько выдыхаемый табачный дым, это не означает, что оба явления одинаково опасны или что нам следует беспокоиться, потому что плотность частиц в них сопоставима.

Очень мелкие «частицы» оседают глубоко в легких

Размеры твердых частиц «PM» (частиц в аэрозолях) классифицируются как PM10, PM2.5, PM1 (все частицы размером менее 10, 2,5 и 1 микрометра), в то время как «ультрадисперсные частицы» (УДЧ) намного меньше (менее 0,3 микрометра). Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет от 50 до 70 микрометров, а очень крупная молекула – 0,001 микрометра.

В большинстве аэрозолей гораздо больше мелких частиц (< PM2.5), чем крупных (> PM10), но последние концентрируют большую часть массы частиц. В табачном дыме и в аэрозолях электронных сигарет средний размер частиц находится в одном и том же диапазоне ультрадисперсных частиц (УДЧ). Главный аргумент в пользу опасений по поводу риска вдыхания загрязняющих веществ и табачного дыма вытекает из моделей осаждения в легких, показывающих, что мельчайшие УДЧ и частицы PM2.5 имеют тенденцию оседать глубоко в альвеолах при вдыхании.

Многие исследования, опубликованные учреждениями здравоохранения, посвященные аэрозолям, выделяемым при вдыхании электронных сигарет, автоматически переносят риски, связанные с ультрадисперсными частицами (УДЧ) и мелкодисперсными частицами PM2.5 из воздуха, на риски, связанные с УДЧ и мелкодисперсными частицами PM2.5 из окружающей среды, выделяемой электронными сигаретами, ссылаясь также на модели осаждения в легких. Однако модели, используемые в исследованиях аэрозолей из окружающей среды, выделяемых электронными сигаретами, слишком упрощены, чтобы предсказать фактическое осаждение в легких как вдыхаемого, так и выдыхаемого аэрозоля. Я обсуждал этот вопрос в публикации 8 и прокомментирую его подробнее в этом посте.

Также важно подчеркнуть, что УДЧ не являются автоматически опасными только потому, что они очень малы и могут быть глубоко вдыхаемы. В этом исследовании (Огулеи и др.) были взяты пробы твердых частиц нескольких распространенных бытовых аэрозолей: кипяченой воды в чайнике, жарки оладий и горелки, и было обнаружено, что их твердая фаза в подавляющем большинстве случаев находится в диапазоне УДЧ. Фактически, диаметр частиц водяного пара (водяных капель) составлял в среднем 0,01 микрометра.

Сравнивать яблоки с апельсинами

Полного знания о характере осаждения PM2.5 и ультрадисперсных частиц (УДЧ) в легких в данном аэрозоле недостаточно для оценки риска их вдыхания, поскольку частицы одинакового размера могут иметь совершенно разные физические свойства и химический состав, и, следовательно, представлять разный уровень токсичности и риска (как в примерах, рассмотренных Огулеи и др., упомянутых выше). Водяной пар в сауне или душе содержит столько же PM2.5 и УДЧ (капель воды), сколько PM2.5 и УДЧ в загрязненном воздухе или табачном дыме. Во всех этих аэрозолях (сауна, загрязнение воздуха, табачный дым) модели осаждения предсказывают глубокое вдыхание в легкие. Делает ли такое же осаждение УДЧ в легких водяной пар столь же опасным, как загрязнение воздуха или табачный дым? Очевидно, нет.

PM2.5 и ультрадисперсные частицы (УДЧ) загрязнения воздуха и табачный дым

Их химический состав многофакторен и зависит от источника, процесса образования и эволюции. Первичные УДЧ образуются в результате сжигания топлива и имеют высокое содержание углерода (включая сажу), вторичные УДЧ содержат нитраты, сульфаты, аммиак, образующийся в результате взаимодействия с атмосферными газами и фотохимических реакций. Удаленные УДЧ проникают в помещения и также образуются в результате сжигания топлива, в основном и особенно при приготовлении пищи, а также при отоплении углем, дровами или навозом, зажигании благовоний и свечей (и, конечно же, при курении). В этих обзорах (здесь, здесь и здесь) дано доступное описание их свойств.

Существуют данные, свидетельствующие об опасности ультрадисперсных частиц (УДЧ) из загрязненного воздуха в помещениях (см. здесь и здесь ), они связаны с биомаркерами окислительного стресса (см. последние рекомендации ВОЗ по качеству воздуха для обзора эпидемиологических исследований). УДЧ особенно опасны из-за их малого размера и глубокого осаждения в легких, а также (и в основном) потому, что значительная часть их химического состава состоит из токсичных или канцерогенных соединений: углеродсодержащих молекул (включая полициклические ароматические углеводороды), нитратов и сульфатов, а также неорганических соединений. Углеродсодержащие соединения являются полулетучими и нелетучими, поэтому они не испаряются и остаются в воздухе в течение длительного времени. Поскольку они нерастворимы в воде, при вдыхании существует огромный потенциал повреждения легких.

PM2.5 и ультрадисперсные частицы (УДП) из воздуха, выделяемого электронными сигаретами

За исключением одинаково малых диаметров и большого количества частиц, их физические и химические свойства ясно и неопровержимо доказывают, что частицы (капли) электронных сигарет не имеют никакого отношения к частицам табачного дыма и загрязнению воздуха. Это жидкие капли, состоящие почти на 100% из пропиленгликоля (ПГ), глицерина (ВГ), никотина и воды. Поскольку ПГ и никотин обладают высокой летучестью, при выдохе в воздух, который намного холоднее и суше, чем воздух в дыхательных путях, капли быстро испаряются, переходя в газовую фазу, которая разбавляет и рассеивает воздух, при этом и без того крошечные диаметры капель еще больше уменьшаются до полного разбавления в окружающем воздухе. Поскольку весь аэрозоль электронных сигарет, выбрасываемый в окружающую среду, образуется только из выдоха пользователя, воздействие частиц (капель) кратковременно и прерывисто (1-3 минуты на затяжку) и ограничено объемом, близким к личному пространству пользователя.

Обсуждение

Утверждение о том, что воздействие ультрадисперсных частиц (УДЧ) из выдыхаемого пара от электронных сигарет представляет серьезную опасность для окружающих, — это давнее утверждение, появившееся еще в 2014 году или раньше в блоге профессора Стэнтона Гланца из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (ссылка на его блог в этой записи больше не работает). Оно также фигурировало в исследовании Шобера и др., проведенном в 2014 году. Впервые это утверждение подверглось критике со стороны Карла Филипса в его блоге (здесь и здесь ), а также в блоге Клайва Бейтса в 2014 и 2016 годах (здесь и здесь, см. пункт 5). Любопытно, что ни Гланц, ни Шобер и др. прямо и открыто не проводят параллель между УДЧ и загрязнением воздуха, они лишь «намекают» на это, делая вывод о вреде от выдыхаемого пара от электронных сигарет. Удивительно читать спустя 11 лет, что тот же самый «намек» на фактически ошибочное утверждение все еще звучит во многих исследованиях, финансируемых государственными учреждениями за счет денег налогоплательщиков.

Существуют убедительные эмпирические доказательства (см. работы Грегори и др. и Ли и др.), что твердая фаза вдыхаемых и выдыхаемых аэрозолей электронных сигарет состоит из жидких капель, химический состав которых аналогичен составу жидкости для электронных сигарет и примерно на 97-98% состоит из глицерина (VG), пропиленгликоля (PG), никотина и воды. Этот факт вытекает из физических процессов образования аэрозоля (см. публикацию 2), которые в основном включают цикл теплообмена, фазовые переходы (испарение, конденсация) и низкоэнергетические химические реакции, образующие побочные продукты в следовых количествах. Пока электронные сигареты эксплуатируются или тестируются в нормальных оптимальных условиях (см. публикации 3 и 4), все остальные соединения (особенно альдегиды) появляются в следовых количествах в качестве побочных продуктов термической деградации (низкоэнергетического пиролиза) PG, VG и ароматизаторов.

Однако реакции термической деградации, происходящие при нагревании жидкости для электронных сигарет, не происходят при вдыхании аэрозоля в условиях дыхательных путей (37 °C и ~100% относительной влажности). Поскольку большая часть вдыхаемого аэрозоля (включая альдегиды) задерживается (см. публикацию 8), выдыхаемый аэрозоль сильно разбавлен и, следовательно, еще «чище» (значительно меньше побочных продуктов), чем вдыхаемый, поэтому он ближе к 100% составу VG, PG, никотина и воды.

Это подтверждается также физическими процессами, поскольку выдыхаемые аэрозоли электронных сигарет выходят из горячей влажной среды (дыхательных путей) в гораздо более холодный и сухой воздух, что представляет собой резкий переход в окружающую среду: газ плюс капли, стремящиеся к тепловому равновесию с окружающим воздухом (действующим как тепловая ванна). Этот переход в значительной степени способствует быстрому (<2 минут) испарению пропиленгликоля и никотина из капель в быстро разбавляющуюся и рассеивающуюся газовую фазу, при этом оставшийся глицерин находится в гораздо меньших каплях. Эти остаточные следы глицерина и никотина были экспериментально обнаружены ван Дрооге и др. (см. публикацию 9) как единственный признак, сохранившийся в окружающей среде после 12 часов использования электронных сигарет.

Учитывая имеющиеся знания о процессах термического и фазового перехода в аэрозоле, подобном тому, что используется в электронных сигаретах, а также экспериментальные данные, нет никаких оснований для того, чтобы авторы, финансируемые государственными учреждениями, продолжали искажать данные о твердой фазе этого аэрозоля в камерных исследованиях, по крайней мере, начиная с 2014 года. Любопытно, что некоторые авторы знают, что капли в электронных сигаретах химически отличаются от твердых частиц загрязнения воздуха (например, Шобер и др.), однако их выводы о рисках противоречат этим знаниям. Либо авторы этих исследований невежественны в основах науки об аэрозолях, либо не невежественны, но их выводы определяются их приверженностью политической программе по преувеличению рисков, связанных с аэрозолями электронных сигарет в окружающей среде, с целью повлиять на государственную политику.

Наконец, важно отметить, что модели осаждения в легких, используемые в некоторых камерных исследованиях, например, в многопутевой дозиметрии частиц (MPPD v2.1 (Protano et al)), должны учитывать различные аэрозольные явления, происходящие внутри дыхательных путей, для моделирования осаждения в легких (см. публикацию 8). Особенно важно учитывать эффекты гигроскопического роста капель, который изменяет простую схему осаждения только в зависимости от размера капель. Гигроскопический рост также наблюдается в частицах табачного дыма, но схемы осаждения более сложны из-за гораздо большей химической сложности жидких капель и того факта, что некоторые частицы являются твердыми.

Первая часть
Вторая часть
Третья часть
Четвёртая часть
Пятая часть
Шестая часть
Седьмая часть
Восьмая часть
Девятая часть
Источник | robertosussman.substack.com
Image by freepik