Partikler fra tobaksrøg

Transkript

1

2 Partikler fra tobaksrøg Et litteraturstudie Mads Bengtsen, Michael Nørgaard, Nina Lei og Per Kim Nielsen Kræftens Bekæmpelse Projekt Børn, Unge & Rygning

3 Partikler fra tobaksrøg Et litteraturstudie Mads Bengtsen Michael Nørgaard Nina Lei Per Kim Nielsen Redigering: Pernille Vigild Laursen Ida Ammundsen Grafisk tilrettelæggelse: Helle Træholt Wang Forsidefoto: Polfoto Kræftens Bekæmpelse 2008 Forebyggelse og dokumentation Projekt Børn, Unge & Rygning Strandboulevarden København Ø Telefon Omslag og tryk: Erhvervsskolernes Forlag ISBN: Rapporten kan købes ved henvendelse til Kræftens Bekæmpelse. Copyright 2008 af Kræftens Bekæmpelse. Alle rettigheder forbeholdes.

4 Indhold Indledning 5 Metodebeskrivelse 9 Tobaksrøgens komposition 13 Bevægelse i rummet og ved ventilation 27 Fastholdelse i støv og andre materialer 45 Røgpartiklers optagelse, metabolisme og patogere mekanismer 53 Konklusion 67

5

6 1 Indledning 5

7 6 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie

8 1 Indledning 1 Hvorfor denne rapport? Der har været flere diskussioner og indlæg i medierne og de videnskabelige kredse om, hvor skadeligt røgpartiklerne fra tobakken er, især hvor partiklerne bliver af, hvor længe de vil kunne findes i et givent rum, og om de kan fjernes. Men hvor meget ved man egentligt, og hvor meget er videnskabeligt dokumenteret? Vi har lavet et litteraturstudie i de videnskabelige artikelarkiver for at afdække, hvad der findes af viden om røgpartiklerne fra rygningen af tobak i forhold til deres bevægelse i rummet og afsætning og transport i kroppen. Litteraturstudiet har haft fokus på partiklerne fra tobaksrøgen, og ikke på videnskabelige artikler som beskriver indholdet af stofferne fra røgen i forskellige situationer. Vores mål har ikke været at beskrive de enkelte stoffers bevægelse rundt i lokalet eller organismen, da dette er et helt andet problemfelt. Det er svært at beskrive, hvad der sker med partiklerne ud fra registrering af enkelte sporstoffer, da mange af stofferne vil være i en ligevægt mellem enten opløst i partikler eller gasform, samt er i varierende koncentrationer i de forskellige partikelstørrelser. Det er selvfølgelig relevant at undersøge, hvilke af stofferne fra tobaksrøgen der findes i lokalet eller organismen, men dette er en helt andet studie. Vi har set efter, om der var studier, der beskrev stofsammensætningen i partiklerne og fordeling af stofferne i forhold til de enkelte partikelstørrelser, men vi har ikke fundet, at dette område er tilstrækkeligt undersøgt, især ikke når man ser på de ultrafine partikler. Dette skyldes især, at der ofte vil være en diffusion mellem fast- og gasform, også kaldet partikel- og gasfase, og derfor vil der være forskellige koncentrationer af stofferne i partiklerne i forhold til mange faktorer, så som tryk, temperatur og omgivelser. Der er mange faktorer, der har indflydelse på dannelsen af partiklerne, og på om de ændrer sig i størrelse, efter de har forladt gløden i tobakken. Er det muligt ud fra den videnskabelige viden at give en fyldestgørende beskrivelse af dannelsen af partiklerne, hvilken størrelse de findes i, og hvordan de ændrer sig med tiden? Hvad sker der, når røgpartiklerne kommer ind i kroppen via lungerne? Vi vil gerne beskrive, hvad man ved om afsættelse af partiklerne i lungerne og deres optagelse direkte over lungemembranen som partikler eller ved opløsning af partiklerne og derefter optagelse i kroppen. Hvilke faktorer har indflydelse på 7

9 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie partiklernes afsættelse i lungerne og deres optagelse, og hvor meget bliver ikke nede i lungesystemet, men kommer ud til omgivelserne? Vi har ikke haft fokus på de skadevirkninger, partiklerne kan bevirke i kroppen, men har mest beskrevet ovenstående. Ved man noget om, hvordan partiklerne bevæger sig rundt i rummet, fx i et rygelokale, samt hvor længe partiklerne bliver svævende i rummet? Hvad sker der med røgpartiklerne efter, at de er blevet afsat i lokalets inventar m.m.? Og endeligt er det muligt at ventilere partiklerne væk fra rummet, så der ikke opstår passiv rygning? Ja, der er mange spørgsmål, vi gerne vil give svar på, og det er ikke alt, man ved noget præcist om. Vi vil i hvert fald afdække den videnskabelige dokumentation, der findes på nuværende tidspunkt, og pege på, hvor der mangler viden om røgpartikler fra tobakken. Hvem har lavet rapporten? Rapporten er lavet i projektgruppen Børn, Unge & Rygning i Kræftens Bekæmpelses Dokumentations- og Forebyggelsesafdeling. De fire forfattere har i hovedtræk baggrundsviden inden for kemi og biologi, og de har i flere år i mere eller mindre grad beskæftiget sig med rygningens skadevirkninger og røgpartikler. Vi har modtaget en del hjælp og vejledning fra cand.scient. Peter Wåhlin ved DMU. Denne hjælp takker vi meget for. Projekt Børn, Unge & Rygning Januar

10 2 Metodebeskrivelse

11 10 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie

12 2 Metodebeskrivelse 2 Rapporten er en opsummering af den umiddelbare litteratur og viden vedrørende partikler i tobaksrøg og luftbårne partikler af anden oprindelse. Litteratursøgningen er forgået i forskellige elektroniske databaser eller generelle søgemaskiner. Det drejer sig primært om PubMed ( som indeholder referencer til artikler fra medicinske tidsskrifter. Derudover er der også anvendt Web of Science, som indeholder referencer til naturvidenskabelige, tekniske og sundhedsvidenskabelige tidsskrifter, den videnskabelige søgemaskine GoogleScholar ( og GoogleBooks ( Endelig er der også søgt i Tobacco Documents Online ( som indeholder dokumenter offentliggjort fra de seks store amerikanske tobaksproduktproducenters arkiver som led i den såkaldte Master Settlement Agreement fra november 1998 med 46 stater i USA. Til kapitlet om dannelse af partikler i tobaksrøgen blev der søgt på følgende ord: tobacco smoke particles, smoke particle, ultra fine particles og particles. Resultaterne blev specificeret med et eller flere af følgende ord: contents, cigarette, movement, ventilation og physical properties. For afsnittet om partiklers bevægelse i rummet og ved ventilation og partiklers fastgørelse i materialer og støv var de primære søgetermer: smoke, particles eller smoke particles. Søgeresultaterne for disse blev specificeret i kombination med et eller flere af følgende søgetermer: properties, formation, dust, textile, physical characteristics, ventilation, generation, occurrence, temperature, cloth, furniture, movement, distribution, behavior, indoor, household dust, rygekabiner, rygerum, smoking rooms og smoking cabins. Til afsnittet om partiklernes fysiologiske virkningers vedkommende blev der søgt på følgende ord: smoking, tobacco smoke, particles, particle patogenese, ultrafine particles, physiology, retention, deposition, uptake, airways, blood, concentration og respiratory tract, eller forskellige kombinationer af disse. Humane studier blev prioriteret over studier af dyr, som igen blev prioriteret højere end in vitro studier. Litteraturmængden på området er ikke ubetydelig, og der forskes intensivt, både ved in vivo- og in vitro studier. Men det er gennemgående, at forskningen primært er rettet mod den partikelforurening, som skyldes udstødningsgasser fra forbrændingsmotorer og industrier. Derimod synes der ikke at foregå megen forskning i tobaksrøgpartiklers patologiske effekter. Generelt blev de artikler anvendt, som PubMed forslog under funktionen related articles, og endeligt blev de artikler, som sekundære artikler og reviews refererede til, også benyttet. Denne rapport giver, i det omfang den givne metode 11

13 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie tillader, et overblik over den videnskabelige og eksperimentelle litteratur om partikler fra tobaksrøg. 12

14 3 Tobaksrøgens komposition

15 14 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie

16 3 Tobaksrøgens komposition 3 En cigaret består af en blanding af forskellige tobakstyper, som er tilsat en lang række tilsætningsstoffer. Tilsætningsstofferne er tilsat for at give cigaretten og cigaretrøgen den ønskede smag, duft og udseende. Tobakken er omgivet af et lag papir, og oftest findes der et filter for enden af cigaretten. Når en cigaret tændes, dannes der cigaretrøg bestående af forbrændingsprodukter fra cigaretten, samt atmosfærisk luft fra omgivelserne. Forbrændingsprodukterne fra cigaretten består af vand, karbonmonooxid, karbondioxid og mindst 4000 andre kemiske forbindelser af organisk og uorganisk oprindelse (1-3) stoffer er i øvrigt et forsigtigt gæt, da det er blevet estimeret, at der findes op til forskellige kemiske stoffer i røgen fra en brændende cigaret (4). Inde i den brændende cigaret er nogle forbrændingsprodukter mere tilbøjelige til at fordampe og blive til gas, mens andre slet ikke fordamper. Dette medfører, at cigaretrøgens komponenter forefindes på to forskellige fysiske former en gasfase og en partikelfase. Gasfasen består af fordampede forbrændingsprodukter så som vand, karbonmono- og karbondioxid, samt atmosfærisk luft (5) Partikelfasen består af de forbrændingsprodukter, som ikke har kunnet fordampe under forbrændingsprocesserne inde i cigaretten og af fordampede stoffer, som kondenserer på de først dannede partikler, samt af vand (5) Imellem partiklerne, gassen og den omgivende luft findes der en ligevægt, hvor stofferne veksler mellem gas- og partikelfasen i forhold til det enkelte stofs og røgens fysiske betingelser såsom tryk, temperatur og fugtighed. Denne ligevægt ændrer sig hele tiden i takt med, at røgen bliver ældre og blandes med luften fra omgivelserne (4;6) Det, som kaldes for tjære i cigaretter, er en kollektiv betegnelse for alt det materiale fra partikel- og gasfasen, der under en undersøgelse fanges på et analytisk filter, dog eksklusiv vand og nikotin. Tjæren består både af de organiske og de uorganiske forbindelser fra de to faser (2). Cigaretrøg kan deles op i to former for røg, hovedstrømsrøg og sidestrømsrøg. Hovedstrømsrøg er den røg, der bliver inhaleret af rygeren selv, mens sidestrømsrøg er den røg, som rygeren ikke inhalerer, dvs. den røg som bliver genereret mellem rygerens sug og den røg, som kommer ud fra siderne af cigaretten, se Figur 1.1 (1;3). Ældet sidestrømsrøg og udåndet hovedstrømsrøg kaldes enviromental tobacco smoke (ETS). ETS er den form for cigaretrøg, som andre personer og rygeren selv bliver udsat for i form af passiv rygning (4). 15

17 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Udåndet hovedstrømsrøg bidrager med mellem 15 % og 43 % af partiklerne i ETS partikelfase og mellem 1 % og 13 % af dens gasfase. Resten af de to faser i ETS består af partikler og gas fra sidestrømsrøg (1). Mange moderne cigaretter er ventilerede, dvs. at der i cigaretpapiret omkring filteret findes en masse små huller. Disse små huller tillader atmosfærisk luft at blive suget ind i cigaretten, samtidig med at rygeren suger i cigaretten, og derved fortyndes røgen (1). Figur 1.1 viser de forskellige zoner i en brændende cigaret, og hvor de forskellige røgtyper bliver dannet. Figur fra ref. (2). Forbehold Da cigaretrøg består af både en gas- og partikelfase, som hele tiden ændrer sig, er det en kompliceret opgave at finde ud af, hvordan røgens forskellige stoffer opfører sig, da en sådan analyse involverer flere forskellige avancerede instrumenter på samme tid. For at simplificere denne opgave har forskellige stoffer været foreslået som markører, som eksempel kan nævnes stofferne solanesol, nikotin og karbonmonooxid. Men ingen af stofferne er ideelle, da de enten ikke er specifikke for tobaksrøg, eller da de ikke har den samme opførsel som de andre stoffer i røgen (7). Grundet cigaretrøgs komplekse natur er det også svært at finde ud af, hvad cigaretrøg præcist indeholder, og hvilke stoffer som er på hhv. gas- og partikelform, da formen ændrer sig i takt med omgivelserne og tiden og derfor også vil ændre sig, hvis røgen isoleres med henblik på analyse. Dette kan medføre, at helt nye stoffer opstår, og andre forsvinder, eller at koncentrationen af de fundne stoffer forandres. For eksempel kan stoffet N-nitrosopyrrolidin give anledning 16

18 3 Tobaksrøgens komposition til en fejlberegning, der ligger 380 % over den aktuelle koncentration, hvis analyserne af røgen ikke udføres under de rette omstændigheder (1). 3 Selvom de analyser af hvilke stoffer cigaretrøg indeholder, som er blevet lavet gennem tiden, ikke er fyldestgørende, giver de alligevel en god indikation på, hvad cigaretrøg egentlig indeholder. Partikelstørrelser og måleenheder Partikler er som regel uregelmæssige og asymmetriske i deres struktur (tobakspartikler indtager som regel en dråbelignende form), hvilket besværliggør angivelsen af en partikels egentlige størrelse. For at overkomme dette problem bruges ofte en måleenhed kaldet aerodynamisk diameter. En partikels aerodynamiske diameter bestemmes ud fra den hastighed, hvormed tyngdekraften hiver partiklen mod jorden. Den aerodynamiske diameter, som en partikel har, svarer til diameteren af en kugle med massefylden 1 g/ cm 3, som falder med samme hastighed som den pågældende partikel. Partikler opdeles typisk i grupper i forhold til deres diametre. Dette er, som det fremgår af kapitel 6, væsentligt i forhold til, hvor i luftvejene og lungesystemet partiklerne vil blive tilbageholdt. Dette litteraturstudie omhandler derfor partikler i følgende tre størrelsesordner (8): Grove partikler med en diameter 2,5 µm Fine partikler med en diameter 0,1µm-2,5 µm Ultrafine partikler med en diameter 0,1µm Størrelsen af partikler i cigaretrøg har været studeret nøje, og der er opgivet mange forskellige størrelser på tobakspartikler i litteraturen. Den varierende størrelse skyldes flere faktorer, såsom: Forskellige måleinstrumenter af varierende præcision Fortynding af røgen inden måling Om målingerne er blevet foretaget i et laboratorium eller i felten Om det er et menneske eller en maskine, som har røget cigaretten Hvordan den pågældende cigaret er blevet røget af en maskine eller et menneske (1;4;5;7;9-12) I en litteraturgennemgang, som blandt andet omhandler tobakspartiklers størrelse, blev det konkluderet, at partikelstørrelsen ikke ændrer sig synderligt i forhold til, om cigaretten er ventileret, eller om cigaretten er med eller uden filter (9). 17

19 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Det vigtigste parameter for korrekt måling af partikelstørrelsen og for at kunne sammenligne de opnåede resultater er dog tiden pga. af den hurtige koagulation af røgens partikler umiddelbart efter deres dannelse (11). På grund af de i litteraturen mange forskellige resultater og det faktum at partikelstørrelsen ændres med tiden, kan der ikke gives et entydigt svar på, hvor store partiklerne i cigaretrøg er, men der er konsensus om, at hovedstrømspartikler er større end sidestrømspartikler (1;7;10). I Figur 1.2 og 1.3 vises fordeling af partiklernes størrelser i forhold til antal, som Morawska et al. (7) kom frem til ved målinger på cigaretrøg dannet af en menneskelig ryger for hhv. sidestrømsrøg og udåndet hovedstrømsrøg. I begge former for røg forekommer der et stort antal ultrafine (gul) og fine partikler (rød) i forhold til grove partikler (blå). Når Figur 1.2 og 1.3 sammenlignes, ses det, at antallet af partikler er kraftigt reduceret i udåndet hovedstrømsrøg i forhold til sidestrømsrøg, og at størrelsesfordelingen af partikler er ændret, med større partikler i den udåndede hovedstrømsrøg i forhold til sidestrømsrøgen. Figur 1.2 Graf over sidestrømsrøg fra en cigaret røget af et menneske på ca. 7 minutter med ca. 4 sug i minuttet. Ultrafine partikler (gul), fine partikler (rød) og grove partikler (blå). X-aksen er logaritmisk og angiver partiklernes aerodynamiske diameter. Figuren har to Y-akser. Den venstre angiver antallet af ultrafine og fine partikler op til 900 nm (0,9 µm). Den højre angiver antallet af fine og grove partikler fra 900 nm og opefter. Bemærk det markant lavere antal grove partikler i forhold til ultrafine og fine partikler. Figur fra ref. (7) (modifceret). 18

20 3 Tobaksrøgens komposition 3 Figur 1.3 Graf af udåndet hovedstrømsrøg, røget under samme forhold som sidestrømsrøgen i Figur 1.2, farvefordeling og akser ligeledes som i Figur Bemærk de mindre enheder på X-aksen og venstre Y-akse, samt de højere værdier på højre Y-akse i forhold til 1.2. Figur fra ref. (7) (modifceret). Ultrafine partikler adskiller sig fra de to andre partikelstørrelser, fine og grove partikler, ved at have en meget lille masse. Derfor er deres bidrager til den samlede masse af tobaksrøgens partikler ikke væsentlig, men det de ikke har i masse, har de til gengæld i antal (8;13). Fordi ultrafine partikler har en meget mindre masse end fine og grove partikler, vil Figur 1.2 og 1.3 se væsentlig anderledes ud, hvis figurerne afbildede partiklernes masse i stedet for deres antal. Da ville de grove partikler have en langt større koncentration, og samtidig ville de ultrafine og fine partikler have en mindre koncentration, end hvad tilfældet er på Figur 1.2 og 1.3 grundet deres mindre masse. Eksistensen af ultrafine partikler i cigaretrøg blev først bekræftet i slutningen af 1980 erne, hvor der blev udviklet måleudstyr nøjagtig nok til at identificere dem (14). Grundet den relativt nye opdagelse har denne partikeltype ikke været studeret lige så indgående som fine og grove partikler i forhold til indhold og opførsel. Dannelse af cigaretrøgens partikler Den brændende cigaret kan deles op i en exoterm (varmeudviklende) forbrændingszone og i en endoterm (varmeforbrugende) pyrolyse/destillationszone. Bag ved disse to zoner findes en kondenserings- og filterzone, som også er endoterm, men med en meget lavere temperatur (Figur 1.1). I disse tre zoner bliver cigaretrø- 19

21 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie gens partikler dannet gennem overlappende processer af afbrænding, pyrolyse, pyrosyntese, destillation, sublimation og kondensation (1-3). Temperaturen i en brændende cigaret varierer fra over 900 C og ned til stuetemperatur. Under sugene fra rygeren opvarmes glødenden til en temperatur på ca. 920 C og mellem sugene en temperatur på omkring 800 C. Nede ved inhaleringsenden har cigaretten en konstant temperatur på niveau med omgivelserne (1-3). Når en cigaret brænder, udvikles der inde i den et oxygenfattigt, men hydrogenrigt miljø, hvori en lang række fysiske og kemiske processer foregår. Disse fysiske og kemiske processer leder til dannelsen af cigaretrøgen og dens komponenter (1). En cigarets forbrændingsprodukter tæller stort set alle klasser af organiske forbindelser, såsom aldehyder, alkoholer, amider, aminer, estere, fenoler, N-nitrosaminer og frie radikaler. Foruden de organiske forbindelser findes der ca. 30 forskellige metaller i røgen. Dube og Green (5) og senere Green og Rodgman (15) har publiceret to oversigter over hvilke forbindelser, der findes i røgen, men disse er langt fra komplette grundet de førnævnte forbehold for, hvordan indholdet i cigaretrøg ændrer sig i forhold til omgivelserne og tiden. På Figur 1.4 er der gengivet en tabel fra Borgerding et al. over hvilke stofklasser, der findes i cigaretrøg. Tabellen er blevet lavet på grundlag af en gennemgang af de to nævnte artikler af Dube og Green og Green og Rodgman (1). 20

22 3 Tobaksrøgens komposition 3 Figur 1.4 Tabel over stoffer som findes i frisk cigaretrøg. Tabel fra ref. (1). Dannelse af hovedstrømsrøg I litteraturen er dannelsen af hovedstrømsrøg beskrevet i mange artikler, men de fleste af dem refererer tilbage til en artikel af Baker et al. fra 1981 (3), hvilket også gøres her. Når luft bliver suget ind gennem den brændende cigaret, startes der en forbrænding af cigarettens komponenter i den exoterme glød. Denne forbrænding danner forbrændingsprodukterne vand, karbonmono og karbondioxid. Bag forbrændingszonen i den lidt koldere pyrolyse/destillationszone dannes de fleste af cigaretrøgens komponenter under en række endoterme processer (for oversigt over en brændende cigaret se Figur 1.1). Komponenterne findes i denne fase på overmættet gasform. Efterhånden som den overmættede gas bliver trukket ned gennem cigaretten af rygerens sug, falder temperaturen, og de mindst flygtige stoffer fra den overmættede gas begynder hurtigt at kondensere til partikler, mens de mere flygtige stoffer forbliver på gasform. Kondenseringen af stoffer starter ved omkring 350 C og forsætter resten af partiklernes levetid. 21

23 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Dannelse af sidestrømsrøg Sidestrømsrøg dannes på en lidt anderledes måde end hovedstrømsrøgen. Den dannes ved en lavere temperatur, da gløden kun opnår en temperatur på omkring 800 C mellem sugene. Samtidig frigives sidestrømsrøgen fra glødenden, samt fra siderne af cigaretten, og ikke som hovedstrømsrøgen fra inhaleringsenden. Indholdet i sidestrømsrøg er det samme som i hovedstrømsrøg, men fordelingen af stoffer er en anelse anderledes, og røgen har tendens til at være lidt mere basisk end hovedstrømsrøgen, hvilket også bidrager til den ændrede fordeling af stoffer, både i forhold til koncentration, og i forhold til om stofferne findes i partikel- eller gasfasen (1;12) (se beskrivelsen for nikotin i næste afsnit). Diffusion og ligevægt mellem gas- og partikelfasen Partiklerne fra cigaretrøg består hovedsageligt af ikke flygtige, halvflygtige og let flygtige organiske stoffer, samt vand. Mellem de to faser (gas- og partikelfasen) findes der en ligevægt, hvor stofferne fordeler sig i forhold til deres koncentrationer og damptryk (Figur 1.5). Flygtige stoffer har lettere ved at bevæge sig og fordampe fra partikelfasen over i gasfasen, mens ikke flygtige stoffer, såsom den før omtalte markør solanesol, vil blive i partikelfasen (6;11). Ioniserede stoffer som syrer og baser kan ikke forefindes på gasform, og de vil derfor optræde i partikelfasen. Fordi ioniserede stoffer ikke kan findes på gasform, har røgens ph-værdi betydning for, om et stof vil forekomme i partikeleller gasfasen. Dette har især været studeret nøje i forhold til nikotin, som er et halvflygtigt organisk stof, da stoffet har stor betydning for rygerens afhængighed af cigaretter. Nikotin er en alkaloid, og den kan forefindes på to former afhængigt af røgens ph-værdi, en ioniseret og en uladet form. Den uladede form kan diffundere fra partikelfasen over i gasfasen, mens dette ikke er muligt for den ioniserede form, og da stoffet har lettest ved at blive optaget i kroppen fra gasfasen, er det i afhængighedsskabende øjemed mest favorabelt at have det på den uladede form (6;11). ph-værdien for cigaretrøg er en stadig kilde til diskussion, da den målte værdi afhænger af, hvilken metode der bruges, og det debatteres stadig, hvilken metode der giver det bedste billede af røgens virkelige ph-værdi (11). Koncentrationerne af stofferne i aerosolen vil, som før nævnt, ændre sig med tiden. Nogle stoffer vil blive tabt og absorberet af omgivelserne, men samtidig vil omgivelserne bringe nye komponenter ind i aerosolen, og derved vil sammensætning af røgen, og hvilke stoffer gas- og partikelfasen indeholder, ændre sig (1;6). Størrelsen af partiklerne har også noget at sige for deres indhold, da det er vist, at partikler under 0,5 μm i diameter har et anderledes indhold end større partik- 22

24 3 Tobaksrøgens komposition ler. Dette skyldes sandsynligvis det større overfladeareal i forhold til de mindre partikler (5). 3 Figur 1.5 Ligevægt mellem gas- og partikelfase. Partikler illustreret ved en stor rund kugle (til venstre i billedet), stoffer på gasfase illustreret ved små stjerner. Figur fra ref. (6). Partiklers umiddelbare skæbne Nydannet cigaretrøg er en dynamisk og yderst koncentreret aerosol, hvor der for hovedstrømsrøg er blevet målt op til 4x10 9 partikler pr. kubikcentimeter. Inden for de første få sekunder af røgens levetid sker et stort fald i koncentrationen af partikler, samtidig med at partikelstørrelsen vokser. Dette skyldes koagulation af partiklerne, som vil blive beskrevet nærmere i kapitel 4. Samtidig begynder stoffer fra røgen og omgivelserne at kondensere på partiklernes overflade. I et teoretisk eksperiment er det vist, at koncentrationen af partikler vil falde fra til 3, inden for 5 sekunder, samtidig med at den gennemsnitlige størrelse af partiklerne vil stige fra 0,2 µm til 0,68 µm. (1;16;17). Hvor meget partiklerne vokser afhænger også af fugtigheden i aerosolen, eksempelvis vokser den gennemsnitlige partikelstørrelse i hovedstrømsrøg til det dobbelte, når den relative fugtighed øges fra de normale % til 99,5 %. Koagulationen af partikler og kondensationen af stoffer fra gasfasen gør foruden, at størrelsen af partiklerne stiger, og også at massen af partiklerne stiger (1;16;17). Hovedstrømsrøg og sidestrømsrøg dannes som før nævnt under forskellige forhold, og dette giver en forskellig sammensætning af stoffer i røgen og en anderledes partikelstørrelse. Foruden disse forskelligheder bliver de to typer af røg også udsat for forskellige skæbner, efter at de er dannet. Hovedstrømsrøgen bliver suget ind i munden og derefter ned i lungerne, hvor der begge steder er en lille volumen og en høj luftfugtighed. Sidestrømsrøgen bliver frigivet til den omkringliggende luft, hvor der i forhold til hovedstrømsrøgen er en stor volumen og en lav luftfugtighed, hvor den samtidig bliver blandet med gammel udåndet hovedstrømsrøg og bliver til environmental tobacco smoke. Dette giver forudsætning for, at de to partikeltyper udvikler sig forskelligt i forhold til størrelse og sammensætning, i hvert fald indtil at hovedstrømspartiklerne bliver udåndet af rygeren og blandet med sidestrømsrøgen. 23

25 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Opsummering Cigaretrøg er en kompleks aerosol, som består af to former for røg: hovedstrøms- og sidestrømsrøg. Udåndet hovedstrømsrøg og ældet sidestrømsrøg kaldes for ETS. Sidestrømsrøg og hovedstrømsrøg bliver dannet under lidt forskellige forhold, og derfor varierer den kemiske sammensætning af disse to typer røg. Der er fundet over 4000 forskellige forbrændingsprodukter i røgen fra en brændende cigaret, forbrændingsprodukterne består af både organiske og uorganiske forbindelser, herunder 30 forskellige metaller. På grund af cigaretrøgens komplekse natur er det svært at lave en endegyldig liste over, hvilke stoffer cigaretrøgen præcist indeholder, og grundet den komplekse natur er det også svært at opnå eksakte resultater, mht. til hvilke stoffer der findes i røgen og i hvilke koncentrationer. Cigaretrøgsaerosolen kan deles op i to faser, en gas- og en partikelfase. Mellem disse to faser findes der en ligevægt, som afhænger af det enkelte stof samt af røgens og omgivelsernes fysiske betingelser, såsom tryk, temperatur og fugtighed. Partikelstørrelsen i cigaretrøg spænder fra de helt små ultrafine partikler til de store grove partikler. Koncentrationen af partikler i nydannet cigaretrøg er meget høj, derfor sker der i de første sekunder af røgens levetid en hurtigt koagulation af partiklerne fra små partikler til større partikler. Samtidig stiger massen af partiklerne også, og dette skyldes koagulationen af mindre partikler til større partikler, samt at stoffer fra gasfasen begynder at kondensere på partiklerne. I litteraturen har det ikke været muligt at finde forsøg, som beskriver præcist, hvad cigaretrøgs partikler indeholder, og hvordan deres indhold varierer i forhold til forskellige miljøer. Samtidig har det været svært at finde noget specifikt om ultrafine partikler fra cigaretrøg, hvad de indeholder, hvordan de bliver dannet, og hvordan denne form for partikler opfører sig i forhold til de større fine partikler og grove partikler. Begge områder er områder, bør forskes mere i. 24

26 Referencer 3 Tobaksrøgens komposition (1) Borgerding M, Klus H. Analysis of complex mixtures--cigarette smoke. Exp Toxicol Pathol 2005 Jul;57 Suppl 1: (2) Baker RR. Smoke generation inside a burning cigarette: Modifying combustion to develop cigarettes that may be less hazardous to health. Progress in Energy and Combustion Science 2006;32(4): (3) Baker RR. Product formation mechanisms inside a burning cigarette. Prog Energy Combust Sci 1981;7: (4) Ning Z, Cheung CS, Fu J, Liu MA, Schnell MA. Experimental study of environmental tobacco smoke particles under actual indoor environment. Science of The Total Environment 2006 Aug 31;367(2-3): (5) Dube M, Green C. Methods of collection of smoke for analytical purposes. Rec Adv Tob Sci 1982;8: (6) Pankow JF. A consideration of the role of gas/particle partitioning in the deposition of nicotine and other tobacco smoke compounds in the respiratory tract. Chem Res Toxicol 2001 Nov;14(11): (7) Morawska L, Jamriska M, Bofinger ND. Size characteristics and ageing of the environmental tobacco smoke. Science of The Total Environment 1997 Mar 9;196(1): (8) Ibald-Mulli A, Wichmann HE, Kreyling W, Peters A. Epidemiological evidence on health effects of ultrafine particles. J Aerosol Med 2002;15(2): (9) Bernstein D. A review of the influence of particle size, puff volume, and inhalation pattern on the deposition of cigarette smoke particles in the respiratory tract. Inhal Toxicol 2004 Sep;16(10): (10) Morawska L, Barron W, Hitchins J. Experimental deposition of environmental tobacco smoke submicrometer particulate matter in the human respiratory tract. Am Ind Hyg Assoc J 1999 May;60(3): (11) Seeman JI. Possible role of ammonia on the deposition, retention, and absorption of nicotine in humans while smoking.( x (Print)). (12) Committee on Passive Smoking NRC. Environmental Tobacco Smoke: Measuring Exposures and Assessing Health Effects. Board on Environmental Studies and Toxicology, National Research Council; (13) Oberdorster G. Pulmonary effects of inhaled ultrafine particles. Int Arch Occup Environ Health 2001 Jan;74(1):1-8. (14) Anderson PJ, Wilson JD, Hiller FC. Particle size distribution of mainstream tobacco and marijuana smoke. Analysis using the electrical aerosol analyzer. Am Rev Respir Dis 1989 Jul;140(1): (15) Green CR, Rodgman A. The Tobacco Chemists ResearchConference: a half century forum for advances in analytical methodology of tobacco and its products. Rec Adv Tob Sci 1996;(22): (16) Davies CN. Cigarette smoke: Generation and properties of the aerosol. Journal of Aerosol Science 1988 Aug;19(4):

27 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie (17) Lee KW, Chen H. Coagulation Rate of Polydisperse Particles. Aerosol Science and Technology 1984;3(3):

28 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation

29 28 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie

30 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation 4 Reduktion af partikler I dette afsnit undersøges det, hvorledes koncentrationen af partikler i et lokale ændres i forbindelse med og efter cigaretrygning. Der blev i litteraturen fundet adskillige studier, som beskæftiger sig med netop dette emne, men forsøgene er, som det også bliver beskrevet, udført under vidt forskellige eksperimentelle forhold. Således er det ikke muligt at foretage en sammenlignende analyse af de forskellige studier, og dermed kan der ikke drages en egentlig konklusion på emnet. Reduktion af partikelkoncentrationen over tid Afshari et al. (2005) (1) udførte en række eksperimenter under nøje kontrollerede og isolerede forhold. I et forsøg hvor 3 cigaretter blev brændt passivt, en ad gangen i et 32 m 3 stort forsøgskammer i ca. 10 min. hver, blev forekomsten af hhv. ultrafine partikler og fine partikler målt over et tidsrum på 6 timer (Figur 4.1). Idet cigaretterne i forsøget blev brændt passivt, er der kun tale om målinger på sidestrømsrøg, og resultaterne ville derfor kunne være anderledes ved målinger på hovedstrømsrøg. Figur 4.1 Partikelkoncentrationer for varierende partikelstørrelser og reduktion i partikelkoncentrationer målt over tid. Tiden 0 minutter er tidspunktet, hvor den første cigaret blev tændt, og ifølge artiklen slukkedes den tredje cigaret omtrent til tiden, hvor partikelkoncentrationen af ultrafine partikler nåede sit højeste. Figur fra ref. (1). 29

31 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Således var det muligt at bestemme partikelkoncentrationerne for varierende størrelser partikler og ligeledes afgøre, hvor lang tid det tog, før koncentrationerne var eliminerede fra luften i rummet. For de ultrafine partikler viste resultaterne, at partikelkoncentrationen steg kraftigt og nåede et maksimum på ca UP/ cm 3 efter ca. 30 minutter (Figur 4.1), hvilket også svarede til tidspunktet, hvor den tredje cigaret slukkedes. Herefter faldt koncentrationen af UP, men den var først totalt reduceret efter ca. 3 timer. Et lignende mønster blev observeret for de fine partikler (> 1µm), idet koncentrationen af disse også var maksimal (17 partikler/ cm 3 ) efter 30 minutter og totalt reduceret fra luften i rummet efter ca. 2,5 time. Mens de største partikler (> 1 µm) og de mindste partikler (0,02-1 µm) således hhv. nåede et koncentrationsmaksimum og blev reduceret totalt inden for 2-3 timer, forholdt det sig anderledes for partikler på 0,4-0,5 µm og 0,5-0,6 µm. 1,5-2 timer efter at den første cigaret var blevet antændt, steg partikelkoncentrationerne af fine partikler (0,4-0,5 µm og 0,5-0,6 µm) til hhv. 24 og 12 partikler/ cm 3 (Figur 4.1). Det kunne således tyde på, at de ultrafine partikler kondenserer til større partikler (0,4-0,6 µm), hvilket forfatterne også fremhæver som sandsynligt. De understreger dog, at det pågældende studie ikke beskæftiger sig med at observere tobakspartiklerne efter dannelsen, så mekanismer som diffusionsafsætning, adsorption, tyngdekraftsafsætning osv. kan også forekomme og bør undersøges (1). Det kan på baggrund af hele forsøget konstateres, at den samlede partikelkoncentration først nåede et niveau på 0 (altså alt væk fra luften i rummet) efter ca. 5 timer. Andre steder i litteraturen er der foretaget lignende eksperimenter, hvor partikelkoncentrationer og tidsrummet for total eliminering af disse fra luften i rummet er blevet undersøgt (1-5). Der er dog tilsyneladende ingen standarder for de eksperimentelle omstændigheder for sådanne målinger, og de meget varierende forhold vanskeliggør således en egentlig sammenligning af disse studier. De forskellige artikler og deres eksperimentelle fakta er angivet i Tabel 4.1. Resultaterne fra de pågældende artikler vil blive beskrevet i de følgende afsnit. 30

32 Tabel 4.1 Oversigt over eksperimentelle forhold beskrevet i forskellige studier. Maks.konc. angiver, til hvilket tidspunkt partikelkoncentrationen opnår et maksimum. Total red.tid angiver, efter hvilket antal timer der ikke kunne detekteres nogen partikler i luften. Lokale oplyser størrelsen på rummet, hvori eksperimenterne blev udført. Desuden er der i nogle studier opgivet trykforhold, cigarettens nikotin- og tjæreindhold og ventilationsstyrke, hvilket er angivet under Kommentar. Kommentar Luftfugtighed (%) Temperatur ( C) Lokale (m 3 ) Total red.tid (timer) Studie Måleområde Måleenhed Maks. konc. (min.) Afshari et al ,02-1< µm Partikler/cm Overtryk: 3-11 Pa Luftskifterate: 1,7 ± 0,1 pr. time Ning et al ,014-0,749 µm Partikler/cm 3 7 1, Tjære: 8 eller 15 mg/cigaret Ventilationsstyrke: 0,03 m 3 /s Morawska et al ,01-30 µm Partikler/cm 3 10 > Varierende (42 %, 58 %, 75 % eller 95 %) Invernizzi et al µg/m , Nikotin: 1 mg/cigaret Tjære: 11,2 mg/cigaret Forsøgslokalet var en garage Dall Osto et al Undersøger partikelsammensætningen og partiklernes ladning 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation 4 31

33 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Ning et al. (2006) undersøgte forekomsten og koncentrationen af partikler ved samme temperatur og luftfugtighed som Afshari et al. (2005) (Tabel 4.1). Dog adskiller forsøget sig ved, at der blev anvendt en lav ventilationsstyrke, og partiklerne blev genereret ved, at en ryger blev sat til at ryge en eller to cigaretter i løbet af 5 min/cigaret. I den del af forsøget hvor forsøgspersonen indledningsvis skulle ryge én cigaret, viste resultaterne, at partikelkoncentrationen steg kraftigt og nåede et maksimum 7 minutter efter cigarettens antændelse. Desuden var partikelkoncentrationen totalt reduceret efter 1,5 time, hvilket ikke er helt i overensstemmelse med, hvad Afshari et al. (2005) registrerede. Disse afvigelser skyldes formentlig, at der blev ventileret med 0,03 m 3 /s (5) i modsætning til det andet forsøg, der blev udført i et lokale med en luftskifterate på 1,7 ± 0,1 pr. time (1). Ved eksperimenter hvor der indledningsvis blev røget en eller to cigaretter umiddelbart efter hinanden, var de maksimale partikelkoncentrationer næsten ens, uanset om der var røget en eller to cigaretter. Resultaterne tydede endda på, at der forekom en hurtigere totalreduktion af partikelkoncentrationen i tilfælde, hvor der indledningsvis blev røget to cigaretter (Figur 4.2). Figur 4.2 Reduktion af partikelkoncentrationer efter rygning af hhv. én cigaret eller to cigaretter i træk. Figur fra ref. (5). Forfatterne selv konkluderer, at to cigaretter giver anledning til en højere startkoncentration af partikler, hvilket er forbundet med en højere grad af koagulering og afsætning på vægge (5). Hvorvidt den maksimale partikelkoncentration 32

34 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation er højere, når der ryges to cigaretter frem for én, kan dog være svær at afgøre udelukkende på baggrund af Figur Invernizzi et al. (2004) målte koncentrationer af partikler, der blev dannet ved hhv. cigaretrygning og en dieselmotor. Eksperimentet blev udført i en 60 m 3 stor garage, og partikler fra cigaretrøg blev genereret ved, at tre cigaretter brændte af sig selv én ad gangen à 10 minutter (3). Dette studium adskiller sig fra de andre omtalte, idet eksperimentet blev udført i en garage, og partikelkoncentrationen blev målt i forhold til udendørskoncentrationen af partikler. Formålet med forsøget var at demonstrere, at en dieselmotor har en relativt lille partikeludstødning til sammenligning med den partikelmængde, der genereres ved cigaretrygning. Resultaterne for cigaretmålingerne viste, at partikelkoncentration nåede et højdepunkt 12 minutter efter, at den første cigaret var blevet tændt (Figur 4.3). Målingens varighed på 1,5 time var ikke tilstrækkelig til at observere den totale reduktion i partikelkoncentrationen, hvormed der ved forsøgets afslutning stadig kunne observeres partikler i alle målte størrelsesordener (angivet som PM 10, PM 2,5 og PM 1 ). Figur 4.3 Partikelkoncentrationer fra en dieselmotors udstødning og cigaretrygning ( PM 1 for cigaretpartikler, ΔPM 2,5 for cigaretpartikler, PM 10 for cigaretpartikler, PM 1 for dieselmotorpartikler, ΔPM 2,5 for dieselmotor partikler, PM 10 for dieselmotorpartikler). Figur fra ref. (3). Morawska et al. (1997) udførte flere eksperimenter med henblik på at afgøre om: 1) Luftfugtigheden influerer på cigaretpartiklers størrelse og koncentration 2) Der er forskel på resultaterne fra eksperimenter, der er udført ved hhv. almindelige indendørsforhold og i et isoleret forsøgslokale Partikler fra cigaretrøg blev dannet ved, at en cigaret blev røget på maskine, hvorefter forskellige luftfugtigheders indflydelse på størrelsen og reduktionen af partikler blev målt. Resultaterne viste, at en højere luftfugtighed tilsyneladende øger partiklernes gennemsnitlige størrelse, men at luftfugtigheden ikke har en afgørende indflydelse på, hvor hurtigt partikelkoncentrationerne totalreduceres. 33

35 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Det blev desuden konkluderet, at resultaterne fra de to forsøgsopsætninger (almindelig indendørsforhold eller et isoleret forsøgslokale) ikke simulerer hinanden fuldstændigt, men at eksperimenter foretaget i et forsøgslokale er udmærkede til at undersøge tobaksrøgs sammensætning. Dog bør der ved den efterfølgende databehandling og fortolkning tages højde for faktorer som luftfugtighed og mulighed for variation i partikelstørrelser i de to forskellige opsætninger (4). Opsummering Afsluttende kan det sammenstilles, at flere studier har påvist, at den totale partikelkoncentration når et maksimum 7-30 minutter efter, at cigaretten er blevet antændt. Dette gør sig gældende for næsten alle partikelstørrelser. Ligeledes har de refererede undersøgelser målt, at det tager 1,5-6 timer, før der ikke længere kan detekteres nogen partikler i rummets luft. Som det fremgår af Tabel 4.1, er forsøgene udført under vidt forskellige omstændigheder og med forskellige måleinstrumenter. Sådanne variationer og udefinerede forsøgsforhold besværliggør nødvendigvis en sammenligning af de forskellige studier, og således er det ikke muligt at formulere en entydig konklusion på emnet. Morawska et al. (1997) konkluderede dog, at resultater, der er fremkommet ved forskellige eksperimentelle omstændigheder, simulerer hinanden nogenlunde. Det blev dog alligevel fremhævet, at der bør tages højde for luftfugtighedens indflydelse på partikelstørrelserne. Alligevel kunne en mulig løsning på dette generelle problem være at definere nogle standarder, der bør opfyldes, når der foretages målinger af partikler i cigaretrøg. Det bør ligeledes understreges, at man i studierne beskrevet i dette afsnit udelukkende har beskæftiget sig med, hvornår partikelkoncentrationen hhv. når et maksimum og er blevet reduceret totalt i rummets luft. Men som Afshari et al. (2005) også påpeger, er der i studierne blot blevet konstateret en reduktion i partikelkoncentrationen, hvormed ingen af studierne har undersøgt, hvad der sker med partiklerne, og hvor partiklerne så at sige forsvinder hen. Tobakspartiklernes mulige skæbner I dette afsnit beskrives det, hvilke mekanismer der gør sig gældende, når partikelkoncentrationer angivet i antal reduceres, og partiklernes gennemsnitlige størrelse dermed ændres. 34

36 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation Ændring i partikelstørrelse Partiklernes størrelse ændrer sig over tid efter rygningens ophør. Når røgen forlader cigaretten, sker der en kraftig stigning i den gennemsnitlige partikelstørrelse, der efter at have nået en maksimal størrelse således kan forblive på det pågældende niveau i op til 30 minutter, inden den gennemsnitlige partikelstørrelse atter falder. Optagelse af vand fra aerosolen og omgivelserne (luftfugtigheden) samt kondensering af stoffer fra røgen på overfladen af partiklerne er faktorer, der bidrager til en øget partikelstørrelse. Derudover kan partikelstørrelsen, som beskrevet i næste afsnit, enten stige eller falde i takt med, at koncentrationen af partikler falder. 4 Ændring i partikelkoncentration Som det fremgår af nogle af studierne beskrevet i de foregående afsnit, sker der med tiden en reduktion i partikelkoncentrationen i et lokale. Der er fire måder, hvorpå partikelkoncentrationen reduceres, og de benævnes koagulering, diffusionsafsætning, tyngdekraftsafsætning og ventilation (5). Hvor der ved disse fire måder altid vil forekomme en reduktion i partikelkoncentrationen, vil størrelsen af de målte partikler til gengæld enten forøges eller reduceres. Koagulering: Ved koagulering vil de målte partiklers størrelse forøges, fordi partiklerne smelter sammen til større partikler. Koagulering gør sig typisk gældende for partikler mindre end 0,25 µm (6). Diffusionsafsætning: Diffusionsafsætning referer til, at partiklerne vil bevæge sig mod områder med lavere partikelkoncentration. Små partikler er mere tilbøjelige til at diffundere, og således vil de tilbageværende partikler, der måles, være de større partikler. Tyngdekraftsafsætning: Størrelsen af de målte partikler vil derimod reduceres ved tyngdekraftsafsætning, idet de store partikler i kraft af deres tyngde vil hives hurtigere mod gulvet, så de tilbageværende partikler, der måles, er de mindre partikler. Ventilation: Ved ventilation vil rummet blive tilført luft, og der opstår, hvad der minder om fortynding af partiklerne, idet luftpartiklerne vil skubbe partiklerne ud af måleområdet. Størrelsen af de målte partiklers størrelse vil i dette tilfælde enten stige eller falde afhængigt af de tilførte luftpartiklers størrelse. Ning et al. (2006) demonstrerede ud fra beregninger (matematisk model), at ventilation har den største effekt på reduktion af partikelkoncentration, efterfulgt af diffusion, mens koagulering næsten ingen effekt har, og tyngdekraftsafsætningen slet ingen effekt har (Figur 4.4). 35

37 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie Figur 4.4 De fire afsætningsmekanismer og deres effekt på reduktion af partikelkoncentrationen. De fire afsætningsmekanismer er tyngdekraftsafsætning ( gravity ), koagulering ( coagulation ), diffusionsafsætning ( turbulent diffusion ) samt ventilation ( ventilation ) ved laveste styrke 0,03 m3/sekund. Figur fra ref. (5). Opsummering Som beskrevet i dette afsnit har adskillige faktorer indflydelse på, hvorledes partiklernes størrelse og koncentration ændres. Der bør således tages højde for disse faktorer, både ved eksperimentelt arbejde og ved sammenligning af to eller flere forskellige studier. Partiklers bevægelser i et lokale og mellem lokaler Dette afsnit beskriver, hvorledes partikler spredes og fordeler sig i et lokale og mellem lokaler under og efter cigaretrygning. Eftersom det kun er partikler < 30 µm, der forbliver luftbårne (review af (7)), vil de beskrevne scenarier kun gøre sig gældende for partikler under 30 µm. Partiklers bevægelser mellem lokaler Meget få studier beskæftiger sig med, hvorledes røgens partikler bevæger sig og fordeler sig i et lokale. Der er dog lavet forsøg med, hvor lang tid partikler er om at bevæge sig fra et rum, hvori der ryges, til et rum, hvori der ikke bliver røget (8). I det følgende afsnit vil rygelokalet refereres til som RL og ikke-rygelokalet som 36

38 4 Bevægelse i rummet og ved ventilation IL. De to lokaler var adskilt af en dør, der afhængigt af eksperimentet stod vidt åben eller var lukket. Forsøgsopsætningen inkluderede adskillige scenarier herunder Baggrund og Lukket dør, som beskrevet nedenfor. De resterende scenarier beskrives i afsnittet Ventilation og luftfiltrerings effekt på partiklers reduktion og afsætning. 4 1) Baggrund: Døren mellem RL og IL var åben, og der blev ikke foretaget ventilation, luftfiltrering e.l. i lokalerne, og udluftningskanalen var lukket 2) Lukket dør: Døren mellem RL og IL var lukket, og der blev ikke foretaget ventilation, luftfiltrering e.l. i lokalerne For hvert scenarie blev partikelmasse-koncentrationen (ca. 0,1-1 µm partikler) i hhv. RL og IL målt, og efterfølgende beregninger blev udført til at angive forekomsten af partikler i RL og IL over en periode på 4 timer. Desuden blev der udført forsøg med et apparat, der simulerede luftvejsinhalation, hvormed det var muligt at estimere, hvor meget en person ville inhalere i et tidsrum på 4 timer ved ophold i hhv. RL og IL. Resultaterne fra baggrunds-scenariet viste, at partikelkoncentrationen i RL nåede et maksimum 10 minutter efter, at cigaretten blev tændt, mens partikelkoncentrationen i IL nåede et maksimum efter 30 minutter (8). Den maksimale partikelkoncentration i RL var ca partikler/cm 3, mens den maksimale partikelkoncentration i IL efter de 30 minutter var ca partikler/cm 3. Hvorfor den maksimale koncentration var højere i IL end i RL, blev der ikke kommenteret på i artiklen. Det er altså af væsentlig karakter at være opmærksom på, at partiklerne kan diffundere til andre lokaler og således udgøre en risiko i et betydeligt tidsrum efter rygningens ophør. På baggrund af forsøgene med apparatet der simulerede en luftvejsinhalation. blev det i øvrigt konkluderet, at hvis døren imellem RL og IL ikke var lukket, ville en passiv ryger inhalere den samme partikelmasse, uanset hvilket lokale vedkommende opholdt sig i. I eksperimentet, hvor døren mellem RL og IL var lukket (Lukket dør), var partikelmassekoncentrationen i IL efter 60 minutter reduceret med % i forhold til baggrunds-niveauet, og efter 4 timer var der i IL en 80 % reduktion i forhold til baggrunds-niveau. Således tyder disse resultater på, at det udgør en betydelig forskel for påvirkningen af partikler i IL, hvis døren til det tilstødende RL er lukket. Dette er dog ikke i overensstemmelse med, hvad et andet studie konkluderer (9). I dette studie, der benyttede sig af en computer-simuleret model til at bestemme partiklers forekomst og opførsel, konkluderes det, at det ikke har en effekt, at lukke døren mellem RL og IL (9). Lidt større er effekten, hvis døren indtil rygerummet lukkes, og der åbnes et vindue i RL eller både i RL og IL (9). Den simulerede model inkluderede mange parametre, såsom luftstrømninger internt i huset samt beboernes frie færden mellem RL og IL, og dette forsøg på at gøre 37

39 Partikler fra tobaksrøg. Et litteraturstudie modellen realistisk kan udgøre forskellen på konklusionerne i de to studier. Forfatterne selv fremhæver, at den ubetydelige effekt af at lukke døren mellem RL og IL skyldes, at andre beboere til hver en tid kan gå ind i RL og således blive udsat for cigaretrøgens partikler. Netop de mange parametre, der indgår i modellen, vanskeliggør fortolkningen af de resultater, der bliver præsenteret i dette studie (9). Desuden beskæftiger modellen sig ikke direkte med, hvordan partiklernes diffunderer mellem lokalerne over tid. Partiklers bevægelser internt i et lokale Det er på eksperimentel vis påvist, at der kan være varierende partikelkoncentrationer internt i et lokale, i særdeleshed de første 10 minutter efter rygning er påbegyndt (5). Et eksperiment, hvor der i et lokale var to forskellige opsamlingsstationer, hhv. tættere på og længere væk fra rygeren, demonstrerede disse lokale variationer. Resultaterne viste, at den største variation forekommer, imens der ryges, hvor partikelkoncentrationen er signifikant højere i området omkring rygeren. Ca. 10 minutter efter, at cigaretten var blevet antændt, var partikelkoncentrationerne på de to forskellige opsamlingspositioner ens, og reduktionen af partiklerne forløb herefter med samme hastighed. Forfatterne peger selv på diffusionsafsætning som den primære årsag til udligningen af partikelkoncentrationerne i lokalet (5). Opsummering Studierne beskrevet i dette afsnit peger altså på, at partikler er i stand til at bevæge sig mellem lokaler og er således i stand til at forurene lokaler, hvori der ellers ikke ryges. Partikler diffunderer mellem to lokaler med en forsinkelse, hvormed partikelkoncentrationen i et ikke-rygelokale først når et maksimum adskillige minutter efter rygningens ophør. Således er det nødvendigt også at være opmærksom på sundhedsrisikoen i tilstødende lokaler under rygning og desuden i et betydeligt tidsrum efter rygningens ophør. Ventilation og luftfiltrerings effekt på partiklers reduktion og afsætning I dette afsnit vil studier, der vedrører ventilation og luftfiltrerings effekt på reduktion af partikler, blive beskrevet. Ventilation defineres som udskiftning af indendørs luft med udendørs luft (10), mens luftfiltrering er filtrering og recirkulering af indendørsluften. Ventilation vs. luftfiltrerings effekt på fjernelse af partikler fra cigaretrøg 38