基于气溶胶中PG/VG质量比的电子香烟设备监管指标：将加热温度与气溶胶中有害羰基化合物的生成联系起来

《Journal of Hazardous Materials》：Aerosol PG/VG mass ratio-based regulatory indicators for electronic cigarette device oversight: linking heating temperature to harmful carbonyl formation in aerosols

电子烟气溶胶中丙二醇/植物甘油（PG/VG）质量比与有害化合物形成的关系研究。通过加热不同PG/VG比例的电子液，发现温度超过350℃时有害羰基化合物（如甲醛）显著增加，同时PG/VG质量比在气溶胶中呈指数下降（R2=0.89±0.06），据此划分低、条件高风险和高风险三个暴露区（平均有害物质量分别为9.63、52.1、76.1μg/20μL）。该研究提出PG/VG比例可作为无需直接测量温度的可靠毒性评估指标，为安全规范和监管提供科学依据。

　　电子烟（ECs）作为一种新兴的烟草替代品，因其无需燃烧的特性而受到广泛欢迎。与传统卷烟相比，电子烟通过加热和雾化电子液体（e-liquids）产生可吸入的气溶胶（aerosols），从而减少了焦油和低挥发性有机化合物的排放。然而，这种替代方式并不意味着完全无害，电子烟气溶胶中仍可能含有多种有害化学物质，如羰基化合物（carbonyl compounds）。这些化合物在加热过程中形成，其浓度与雾化温度密切相关，因此对电子烟产品的安全性评估仍具有重要意义。

研究发现，电子烟的雾化温度是影响有害化合物生成的关键因素。当雾化温度超过350°C时，羰基化合物的生成量显著增加，其中包括甲醛（formaldehyde, FA）、乙醛（acetaldehyde, AA）和丙烯醛（acrolein, ACR）。这些化合物已被国际癌症研究机构（IARC）归类为不同级别的致癌物，其中FA被列为1类致癌物，AA为2B类，ACR为2A类。这意味着，即使在电子烟中，某些化学物质仍可能对人体健康构成威胁，尤其是在高温条件下。

然而，直接测量电子烟雾化温度存在诸多挑战。电子烟设备的结构差异以及用户操作条件的变化，使得通过设备内部的线圈温度来评估雾化温度变得复杂。此外，线圈在加热过程中始终被电子液体覆盖，这会影响热传导效率，进而导致测量温度与实际雾化温度之间存在偏差。这些因素限制了线圈温度作为评估有害化合物生成量的有效指标。特别是第三代电子烟设备的出现，使得用户能够手动调节功率输出和线圈电阻，这种灵活性虽然提升了用户体验，但也增加了雾化温度的不确定性。

为了解决这一问题，本研究提出了一种替代方法，即通过电子烟气溶胶中的丙二醇（propylene glycol, PG）与植物甘油（vegetable glycerin, VG）质量比来估计有害化合物的生成情况。这一比值可以作为衡量电子烟产品加热温度的间接指标。研究过程中，电子液体样品在不同的加热温度（200至400°C）下被处理，并收集了生成的气溶胶样本。通过对样本中PG、VG、尼古丁（nicotine, NIC）以及热分解产生的羰基化合物进行定量分析，研究团队发现，随着加热温度的升高，PG/VG质量比在气溶胶中呈指数下降，同时羰基化合物的质量则显著上升。

这一发现具有重要的实践意义。根据PG/VG质量比，研究团队将电子烟气溶胶划分为三个暴露区域：低风险区、条件高风险区和高风险区。每个区域的平均羰基化合物质量分别为9.63 μg、52.1 μg和76.1 μg，每20 μL电子液体雾化后的数据。这表明，PG/VG质量比可以作为一种可靠的指标，用于评估电子烟产品的潜在毒性。通过这一方法，可以更准确地判断电子烟在不同使用条件下的健康风险，并为制定科学的安全指南和监管措施提供依据。

此外，研究还指出，使用PG/VG质量比作为替代指标的优势在于其相对简单和实用。与需要复杂传感器和精确测量的线圈温度相比，PG/VG质量比可以通过常规的气溶胶分析方法获得，且数据具有较高的可重复性和一致性。这种替代方法不仅降低了对设备结构和用户操作条件的依赖，还为电子烟产品的质量控制和安全管理提供了新的思路。尤其是在缺乏标准化温度测量方法的情况下，PG/VG质量比可以作为一种有效的补充手段，帮助监管机构和制造商更好地评估电子烟产品的安全性。

研究结果还表明，电子烟气溶胶中的PG/VG质量比与有害化合物的生成之间存在显著的正相关性（R2 = 0.89±0.06）。这一相关性意味着，通过监测PG/VG质量比，可以间接推断出电子烟气溶胶中羰基化合物的浓度变化。这种关系的建立不仅有助于理解电子烟产品的化学行为，也为进一步研究电子烟对健康的影响提供了新的方向。例如，可以利用PG/VG质量比作为基准，评估不同品牌和型号电子烟在相同使用条件下的健康风险差异。

在实际应用中，这一方法可以为电子烟产品的设计和优化提供指导。制造商可以通过调整电子液体的PG/VG比例，来控制电子烟气溶胶中的有害化合物生成量。例如，使用较高的VG比例可以降低气溶胶中的羰基化合物浓度，从而减少对使用者和周围人群的健康风险。相反，如果电子液体的PG比例较高，可能会导致更高的羰基化合物生成，因此需要特别注意使用条件和加热温度的控制。这种平衡对于电子烟产品的安全性至关重要，尤其是在当前电子烟市场迅速扩张的背景下。

研究还强调了电子烟产品在环境和公共健康方面的潜在影响。电子烟的使用不仅影响个人健康，还可能对室内空气质量产生影响。尤其是在封闭空间中，电子烟气溶胶中的有害化合物可能会积累，进而影响空气质量。因此，通过控制电子烟的使用条件，如限制高温操作（≥350°C），可以有效减少羰基化合物的排放，从而改善室内空气质量。此外，这种控制措施还可以减少电子烟对环境的污染，降低电子烟产品在公共场所的使用风险。

本研究的方法不仅适用于电子烟产品的安全性评估，还可以为电子烟的监管政策提供科学依据。通过监测PG/VG质量比，监管机构可以更有效地评估电子烟产品的健康风险，并制定相应的管理措施。例如，可以设定PG/VG质量比的上限，以防止有害化合物的过度生成。此外，这种方法还可以帮助消费者更好地了解电子烟产品的潜在风险，从而做出更加明智的选择。通过提高公众对电子烟健康风险的认知，可以促进电子烟产品的合理使用，并减少不必要的健康危害。

在实验设计方面，本研究采用了定制化的雾化系统，以确保实验条件的可控性和数据的可靠性。与传统的电子烟设备相比，这种系统能够更精确地控制加热温度，并减少设备结构差异对实验结果的影响。通过对不同PG/VG质量比的电子液体进行加热处理，并收集生成的气溶胶样本，研究团队能够系统地分析PG、VG、NIC以及羰基化合物的生成情况。这种实验方法不仅提高了数据的准确性，还为电子烟产品的安全性评估提供了新的工具。

此外，研究还探讨了电子烟气溶胶中PG/VG质量比与有害化合物生成之间的关系。这一关系的建立有助于理解电子烟产品的化学行为，并为进一步研究电子烟对健康的影响提供基础。例如，可以利用PG/VG质量比作为基准，评估不同电子烟产品在相同使用条件下的健康风险差异。这种评估不仅可以帮助制造商优化产品设计，还可以为消费者提供更准确的信息，从而促进电子烟产品的合理使用。

在实际应用中，PG/VG质量比可以作为一种有效的管理工具，用于电子烟产品的质量控制和安全管理。通过监测PG/VG质量比，可以间接推断出电子烟气溶胶中的有害化合物生成情况，并为制定科学的安全指南和监管措施提供依据。这种方法不仅适用于电子烟产品的研发和生产，还可以用于电子烟的使用指导和健康风险评估。通过提高电子烟产品的安全性，可以更好地满足消费者的需求，并减少不必要的健康危害。

本研究的成果表明，PG/VG质量比可以作为一种可靠的指标，用于评估电子烟产品的潜在毒性。这一指标的建立不仅有助于理解电子烟产品的化学行为，还可以为电子烟的监管政策提供科学依据。通过利用PG/VG质量比，可以更有效地控制电子烟的使用条件，减少有害化合物的生成，并提高电子烟产品的安全性。这种方法的推广和应用，将有助于电子烟市场的健康发展，并为消费者提供更安全的产品选择。

综上所述，电子烟作为一种新型的烟草替代品，虽然在减少有害物质排放方面具有优势，但其潜在的健康风险仍不容忽视。通过监测电子烟气溶胶中的PG/VG质量比，可以间接评估有害化合物的生成情况，并为电子烟产品的安全性管理提供新的思路。这种方法不仅适用于电子烟产品的研发和生产，还可以用于电子烟的使用指导和健康风险评估。通过提高电子烟产品的安全性，可以更好地满足消费者的需求，并减少不必要的健康危害。同时，这种方法的推广和应用，将有助于电子烟市场的健康发展，并为消费者提供更安全的产品选择。