《Hygiene and Environmental Health Advances》：Does adding ice to the waterpipe jar reduce the harm of waterpipe tobacco smoking? Effects on subjective responses, cardiovascular measures, and uptake of nicotine, benzene, pyrene, and carbon monoxide
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水烟烟草（WPT）吸烟者通常在水烟壶中使用室温水。然而，替代性的水烟使用方式包括向壶中加冰，或用非水饮料替代水，其健康影响尚不明确。这项自然居家环境试验研究了向水烟壶中加冰对主观反应、心血管指标和一氧化碳（CO）测量值，以及有毒化合物尼古丁、芘和
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水烟烟草（WPT）吸烟者通常在水烟壶中使用室温水。然而，替代性的水烟使用方式包括向壶中加冰，或用非水饮料替代水，其健康影响尚不明确。这项自然居家环境试验研究了向水烟壶中加冰对主观反应、心血管指标和一氧化碳（CO）测量值，以及有毒化合物尼古丁、芘和苯的代谢物摄入的影响。研究人员招募了一个便利样本的成年人（≥21岁），包括50名纯水烟吸烟者和25名非吸烟者。水烟吸烟者（平均年龄=25.3岁）中男性占50%。研究人员在为期一周的洗脱期后，于两次居家吸烟过程中收集了重复测量数据——水烟壶中为室温水的“水”过程；水烟壶中为水加冰块的过程（“冰”过程）。两次过程之间，吸烟前后心血管、CO或代谢物结果的变化均无显著差异，这反驳了向水中加冰可降低水烟吸烟危害的错误观念。在两次过程中，吸烟者过程后的可替宁（cotinine）几何平均（GM）水平均比非吸烟者水平高出1,200倍以上——揭示了吸烟者体内令人震惊的、可能具有成瘾性的尼古丁摄入程度。吸烟者对使用冰的主观反应始终显著积极。许多水烟吸烟者认为使用冰时他们可以吸得更久，这种反应可能导致长时间暴露于水烟烟雾中的有毒物质。探索性研究结果显示，部分水烟吸烟参与者曾在水烟壶中使用过非水饮料——例如酒精、牛奶、汽水、果汁——其健康影响有待进一步研究。
论文解读文章
一、研究背景与目的
水烟烟草（WPT）吸烟是一种传统烟草使用方式，燃烧的木炭加热烟草，产生的烟雾在到达使用者之前先通过水壶。水烟（又称hookah、shisha和narghile）在全球范围内日益流行，尤其在青年和年轻成人群体中。美国2013-2021年烟草与健康人口评估研究（PATH）数据显示，曾经使用水烟的比例增加了27.4%（从16.39%升至20.92%），当前使用比例则下降了45.5%（从2.19%降至1.24%）。18-24岁年轻成人的曾经使用率和当前使用率均高于其他年龄组。水烟吸烟与癌症、心血管疾病和肺部疾病风险增加相关。
水烟吸烟者通常在水烟壶中使用室温水，但也有部分人向壶中加冰或用非水饮料替代水。此前一项实验室研究使用人类来源的抽吸方案进行机器吸烟测试，发现加冰使主流总颗粒物（TPM）产量小幅降低1.2倍，但作者建议重复研究，因为TPM水平可能受木炭加热水平变化影响。此外，两种制备方式（水与水加冰）在有毒物排放方面未发现差异，如尼古丁、芘和呋喃；然而，当水烟用电加热时，加冰导致有毒的糠醇（FFA）产量高出1.7倍。呋喃类物质是可能的人类致癌物。
尽管许多水烟吸烟者认为水烟不会成瘾，但研究表明水烟吸烟中显著的尼古丁摄入凸显了其成瘾可能性。水烟吸烟者还暴露于其他有毒物质，其主流烟雾中的含量高于卷烟，例如苯（271 μg对比20-70 μg）和芘（12,950 μg对比44.8 μg）。苯是已证实的人类致癌物，可导致淋巴造血系统癌症，包括急性髓性白血病。芘作为多环芳烃（PAHs）混合物的一部分存在，其中许多（如苯并[a]芘）被认为对人类具有致癌性。一氧化碳主要由传统用于加热水烟的木炭燃烧产生，人体血液中的血红蛋白对一氧化碳的亲和力约为对氧气的240倍，从而减少身体组织可获得的氧气。
关于改变水烟吸烟方式（包括向水烟壶中加冰）的健康和行为影响，现有信息有限。据研究人员所知，这是美国首个在自然居家环境中研究向水烟壶中加冰对吸烟者主观反应、心血管和一氧化碳（CO）测量值，以及尼古丁、苯和芘的尿液代谢物（分别为可替宁、S-苯基巯基尿酸（SPMA）和1-羟基芘（1-HOP））影响的研究。该论文还呈现了关于向水烟壶中添加或替换非水饮料的探索性主观发现。
二、研究方法与关键技术
研究人员于2017年12月至2018年9月间，通过公告板传单、社交媒体电子传单和口碑推荐等方式，从美国加利福尼亚州圣地亚哥县招募了便利样本，包括50名水烟吸烟者（25男25女）和25名非吸烟者（对照组；12男13女）。水烟吸烟者纳入标准为：纯水烟吸烟者；≥21岁；每月至少吸1次水烟但非每日；每次至少吸1个水烟头；家中无吸烟限制。非吸烟者纳入标准为：≥21岁；不与吸烟者同住；不使用任何烟草或尼古丁替代产品；研究期间家中不允许吸烟。
该自然居家环境临床试验采用重复测量设计。在两周内，50名水烟吸烟者在家中分别进行两次独立的水烟吸烟过程，每次吸一个水烟头，每次过程前有7天洗脱期。第一次居家访问（水过程）：研究人员在水壶中放入室温商业饮用水[2杯水（470 mL）]；第二次居家访问（冰过程）：研究人员在水壶中放入室温商业饮用水和冰块[1.25杯水（293 mL）和15块冰块]。研究人员使用分析天平称量并在水烟头中装入10克调味水烟烟草，用制造商预先打孔的铝箔覆盖，使用单个快速点燃木炭。吸烟者在两次过程中于家中相同偏好位置吸烟，在傍晚5:00至8:00之间按平常方式吸烟，无其他吸烟者在场，按意愿结束吸烟，并被告知每次吸烟过程水烟可用45分钟。
关键测量方法包括：使用上臂血压监测仪测量血压和心率；使用CO呼吸分析监测仪测量呼出气CO；使用同位素稀释液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）分析尿液肌酐和可替宁；使用LC-APCI-MS/MS-SRM分析尿液SPMA和1-HOP。统计分析使用Stata v15和SPSS v28，采用Wilcoxon符号秩检验、Mann-Whitney U检验、独立t检验或卡方检验，所有统计检验均为双尾，alpha水平为0.05。
三、研究结果
3.1 人口统计学与水烟使用特征
水烟吸烟者（平均年龄=25.3岁）中男性占50%，种族构成包括白人（22%）、西班牙裔（32%）、黑人（10%）、中东/阿拉伯、迦勒底、波斯或库尔德裔（26%）或多族裔（10%）。大多数水烟吸烟者拥有大学学位（50%）或部分大学教育（36%）。62%的水烟吸烟者每周至少吸一次但非每日，38%每月至少吸一次但少于每周。88%的参与者知晓向水烟壶中加冰的做法，78%曾加过冰，但87%在过去30天内未使用过冰。
3.2 吸烟时长与残余水烟烟草
水过程与冰过程之间，参与者的吸烟时长或过程结束时碗中残余水烟烟草重量均无统计学差异。
3.3 心血管和呼出气CO测量：水过程对比冰过程
水过程中，舒张压和心率在过程前后显著升高，但收缩压未显著升高。冰过程中，收缩压、舒张压和心率均在过程前后显著升高。水过程心率算术平均值显著增加5次/分钟，冰过程增加3.5次/分钟。两次过程之间，任何心血管或CO测量的过程前后变化均无差异。
3.4 心血管和呼出气CO测量：水烟吸烟者对比非吸烟者
壶中仅装水时，过程后3项心血管测量值（收缩压、舒张压、心率）与非吸烟者值无显著差异。壶中水加冰时，仅舒张压测量值吸烟者过程后水平显著高于非吸烟者（吸烟者/非吸烟者算术平均比=1.05，p=0.045）。呼出气CO测量方面，吸烟者过程前值和过程后值均显著高于非吸烟者值。水过程后吸烟者GM CO水平约为非吸烟者GM水平的40倍；冰过程后约为115倍。
3.5 生物标志物：水过程对比冰过程
尿液可替宁（尼古丁生物标志物）方面，水过程GM水平在过程前后增加了26.1倍，冰过程增加了18.8倍。SPMA（苯生物标志物）和1-HOP（芘生物标志物）在任一过程的吸烟前后均未显著变化。三种生物标志物的过程前后变化水平在水过程与冰过程之间均无显著差异。
3.6 生物标志物：水烟吸烟者对比非吸烟者
吸烟者过程前可替宁水平显著高于非吸烟者水平50倍以上（两次过程均如此）。与非吸烟者水平相比，吸烟者过程后GM可替宁水平在水过程显著高1,327倍，在冰过程显著高1,237倍。SPMA和1-HOP过程后GM水平在两次过程中均显著高于非吸烟者水平——SPMA约高6倍，1-HOP约高2倍。
3.7 探索性问题的主观反应
排除给出中性回答的受访者后，更多吸烟者对使用冰的体验的12个问题均给出积极而非消极的回答，且12项比较均显著。例如，使用冰而非仅用水时，94%报告吸烟更愉快，93%感觉水烟烟草烟雾对喉咙刺激更小，87%发现烟雾味道不那么刺激。吸烟者认为可吸更长时间（71%同意），烟雾更凉爽（97%）、更顺滑（95%）、更好（94%）、更具吸引力（90%）、更令人愉快（94%）、更令人兴奋（86%）且更浓密（69%）。
关于更可能使用冰的原因，主要主题包括：更凉爽的烟雾/舒缓/清爽（33.9%）、更顺滑（28.9%）、烟雾更浓密（8.4%）、味道更好（8.4%）、烟技表演（6.8%）等。关于不太可能使用冰的原因，主要主题包括：更多工作/耗时/不便（40%）、无法获取冰（14.6%）、无差异（23.6%）等。
探索性发现还显示，约四分之一的参与者（26%）曾在水烟壶中使用非水饮料，包括酒精（伏特加、葡萄酒、啤酒、轩尼诗、亚力酒）、牛奶、果汁、茶和运动饮料，以及水果和薄荷。参与者报告这些做法产生更浓密的烟雾、头部发晕、更甜的味道、更顺滑、更凉爽、更具果味等体验。
四、讨论与结论
在这项50名水烟吸烟者的居家研究中，研究人员发现仅用水与用水加冰之间，以心血管、CO和生物标志物指标衡量的健康影响无差异。然而，在两次过程中，水烟吸烟者过程后所有4种有毒物质（CO、尼古丁、苯和芘）的水平均显著高于非吸烟者水平——这是水烟使用毒性的令人担忧的指标。
主观反应方面，显著更多的吸烟者认为使用冰的主观效果更具吸引力，感觉水烟味道不那么刺激、更顺滑、更具吸引力且更令人愉快，烟雾更凉爽且更浓密，喉咙刺激更小。水烟吸烟者还感觉可以吸更长时间，并报告未来12个月内更可能使用冰和水。研究发现吸烟时长与水烟吸烟过程中消耗的水烟头数量呈正相关，即吸烟时间越长，使用的水烟烟草克数越多，暴露于尼古丁、苯和丙烯醛等有毒物质的程度越高。
过程前后心血管测量值和有毒化合物（可替宁、苯、芘和CO）摄入的变化在两次过程间无显著差异，这一发现挑战了任何认为向水烟壶中加冰可减少有害化学物质暴露的观念。过程后，每种水壶制备方式均导致吸烟者GM可替宁水平约为非吸烟者的1,200倍，SPMA约6倍，1-HOP约2倍，CO约40至115倍。这些量级描述了吸烟水烟（至少在使用木炭加热时）与不吸烟者相比增加有毒化合物暴露的程度。
探索性定性评估还揭示，约四分之一的水烟吸烟者在被招募前曾在水烟壶中使用非水饮料。参与者报告的做法包括向水中添加非水饮料或完全用其他饮料（如酒精、牛奶、汽水或果汁）替代水。部分参与者表示这种做法产生更浓密和更顺滑的烟雾、更甜或更具果味的味道，或产生醉酒感，增强了水烟使用体验。参与者放置在水烟壶中的饮料可能看起来可以安全饮用，但吸入时可能不安全。最近一篇综述显示，美国食品药品监督管理局（FDA）认为可安全摄入的成分在动物研究中被证明吸入时具有毒性。
水烟在许多国家受烟草控制法律监管。然而，在水烟壶中使用水或加冰通常不直接受监管，因为两者均不作为消费品烟草产品销售。由于个人水烟吸烟行为无法监管，需要开展公共卫生教育运动，以提高对水烟吸烟相关的尼古丁暴露和成瘾风险的认识，无论水烟壶中是仅装水还是加水加冰。没有安全的烟草产品，包括水烟，水烟壶中的水并不能过滤掉烟雾中的有害化学物质。用非水饮料替代水的健康影响仍未知，公共卫生教育运动应包含对此类报道的水烟吸烟方式的警告，同时进一步研究评估其潜在健康风险。
五、研究局限性
尽管水烟吸烟参与者被要求按平常方式吸烟，但研究发现和其意义基于标准化吸烟过程：参与者为圣地亚哥（美国加利福尼亚州）的小样本（N=50），年龄21-35岁，独自在家吸烟，使用一种类型和品牌的木炭、一种类型和品牌的水烟烟草、仅10克水烟烟草、使用一次性塑料软管，并被告知吸烟时间不超过45分钟。试验施加的这些限制，加上参与者对水烟壶中加冰的吸烟经验有限或缺乏，可能影响了他们的吸烟行为和对定性评估的回答。对于对数转换后仍不满足正态性假设的变量，使用了非参数分析。
