电子香烟烟气中有害物质实时检测(PTR-MS PTR-TOF)

转载自Juul science: https://jliscience.com/wp-content/uploads/2020/06/WM-ASMS-Poster-202010.pdf

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近年来流行起来的电子香烟是一种将含有尼古丁和香味物质的液体气化的小型装置。随着这个新兴行业的迅速增长，各国政府也开始制定各种用来质控电子香烟使用过程的污染物排放的监管条例。例如，欧盟烟草产品指令（Tobacco Products Directive， 2014/40/EU）对每次吸烟过程中尼古丁的含量和差异性进行了细致的规定。除了尼古丁之外，电子香烟烟气可能还含有醛类，酮类，亚硝胺等有害物质。

Vocus PTR-TOF质子转移反应质谱仪，是进行香烟烟气中有害物定性定量的理想分析平台。基于其亚秒级快速分析能力，超高的质量分辨率和极宽的动态范围，Vocus PTR-TOF可对模拟吸烟机排出的烟气中的尼古丁和其他有害物成分进行实时在线分析，为烟草行业的质控，风味调控等应用提供了巨大的想象空间。

图1，1： 实时在线香烟烟气检测装置图。模拟吸烟机排出的烟气在被等比高度稀释之后，被引入到Vocus PTR-TOF进样口进行组分分析。2：满足质子亲和势大于水的物种，也就是除了少数烷烃和烯烃之外，绝大部分的挥发性有机物都在Vocus PTR仪器上有响应。Vocus PTR最快可以10Hz的频率进行数据采集，从而可以完美的捕捉到每‘抽’烟气中各物种的时间序列。

图2，模拟吸烟机多次‘抽吸’排出的烟气颗粒物中重要化学组分。这里展示了160多次的模拟过程中尼古丁，丙二醇（propylene glycol，PG）和植物甘油（vegetable glycerol，VG）在每一‘抽’中的浓度变化（以mg为单位）。本次实验中采用的是尼古丁含量为4.5% w/w的某型号电子液体。

图3，Vocus PTR提供的高效率数据也提供了更多的可能性，比如更仔细的来比较电子烟装置在‘抽’同样电子液体时候的有害物释放指标。我们在这里表征了四种设备在消耗一只电子烟的过程中尼古丁，2-丁烯醛，尼古丁-N-氧化物和丙烯腈浓度随时间的变化曲线。

图4，Vocus PTR（蓝色和黑色）和离线色谱GC-MS（红色，紫色和黄色）测得的丙烯醛对比结果。Vocus PTR如上所述，对每一‘抽’进行实时检测，并取叠加值。同时，每一‘抽’的烟气样品被收集然后经过样品前处理送至GC-MS进行离线检测。这里可以清楚地看到，在某电子烟被使用过分当中，大约20‘抽’之后，会出现一个丙烯醛浓度的突变，这个过程被Vocus PTR很好的抓到，并跟GC-MS结果有很好的相互验证。

图5，针对大部分电子烟烟气中可能存在的有害物，Vocus-PTR都有相对于传统离线分析方法高达一个数量级以上的检测限提升。