研究人員發(fā)現，在煙草自身及煙霧中含有的強致癌物——亞硝胺，對人體危害性極大。對此，多個國家曾試圖調整煙草配方，但是仍難以控制亞硝胺含量；若采用其他吸附材料作為香煙濾嘴，則會使煙味變淡，影響消費者口感，而且根本不能解決香煙陰燃時的側流煙氣對于被動吸煙者的吸煙問題。因此如何采用新材料選擇性地去除煙氣中的亞硝胺等有害物質，成為各國研究人員的主要目標。近年來，國內外科研機構均發(fā)現沸石與亞硝胺有著“不平?！钡年P系，依托于沸石特殊的物理結構，將沸石作為煙草添加材料及濾嘴材料，可以有效降低煙霧中的亞硝胺含量，幫助人們抵御“二手煙”的侵害；同時最大程度上阻止亞硝胺進入人體，對人體產生危害。目前，沸石作為香煙制備材料，已被中國、美國、日本、韓國等國試驗應用，證實其對亞硝胺具有超強的吸附過濾作用，并且不會降低煙草香味，因此具有非常好的市場需求與前景。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，自上世紀四五十年代尤其是七八十年代以來，因吸煙或被動吸煙而導致肺癌及其他與吸煙有關的疾病死亡的人數越來越多，人們已開始逐漸認識到吸煙對身體健康的害處。據統(tǒng)計，我國吸煙人數為3.5億，居世界之首，而遭受被動吸煙危害的人數更高達5.4億，其中15歲以下兒童有1.8億。2000年由吸煙導致的死亡人數近100萬，超過了艾滋病、結核、交通事故以及自殺死亡人數的總和。當前，我國吸煙和吸“二手煙”有關的疾病，如：腦中風、冠心病、糖尿病、肺癌和乳腺癌呈明顯上升趨勢，如不采取措施，預計到2021年底，死亡人數將達到200萬。卷煙煙氣組成復雜，含有4800多種化合物，其中某些成份對環(huán)境和健康造成的負面影響而使之成為各國面臨的難題之一。作為煙氣有害物質的重要組成部分的亞硝胺，是一種強化學致癌物，也是吸煙導致癌癥的主要因素。據統(tǒng)計，在美國、西歐由煙草中亞硝胺導致的癌癥發(fā)病率超過30%，由吸煙導致的肺癌發(fā)病率高達80%。而亞硝胺發(fā)揮自身致癌作用必須先經過細胞色素 P450S的代謝活化，然后與脫氧核糖核酸或其它細胞大分子反應。因此，只要設法去除亞硝胺就能防止它參與新陳代謝，抵抗癌癥的威脅。但是卷煙煙氣含有化合物眾多，要想從中選擇性地吸附痕量的煙草特有亞硝胺難度較大，因此煙草添加材料及濾嘴材料不但要選擇強吸附性材料，并且還需要對亞硝胺具有較強的分解作用。沸石因具有多規(guī)則的細微孔穴結構與強吸附性，因此對揮發(fā)性亞硝胺有著巨大的吸附容量；同時，沸石中的陽離子在吸附亞硝胺時扮演著重要的角色，它們圍繞著骨架中的鋁離子高速運動，使得沸石孔道中形成一個靜電場。亞硝胺的分子結構以N–NO 官能團為特征，其中O帶有負電荷，容易被沸石孔道里的陽離子通過靜電引力相互吸引。因此，亞硝胺通常是先插入其N–NO官能團，然后再整體或部分地被吸附到沸石的細微孔道中。沸石對于亞硝胺的特殊選擇性究竟能夠到什么程度？南京大學化學化工學院萬密密等人通過試驗，采用孔徑分別為0.2, 0.3, 0.4和 0.5nm的沸石研究了對亞硝胺吸附去除的效果。在試驗中，僅在0.1s內，不同孔徑的沸石對于亞硝胺的強競爭吸附力能夠嚴重阻礙了亞硝胺的揮發(fā)。并且隨著吸附環(huán)境溫度逐漸上升，則能夠讓NNN分子愈容易在沸石孔口處被卡住，接著受到內外應力拉扯而被易于分解。南京大學化學系惲之瑜等人開展了用沸石去除卷煙煙氣中亞硝胺的試驗，由下表結果可以看出，卷煙中添加沸石后，其煙草特有亞硝胺 (TSNA，屬于亞硝胺總量的一部分 )在側流煙氣 (SS)中減少25%～32%，主流煙氣 (MS)中減少35%～61%；而亞硝胺總含量在側流煙氣中減少43%～51% ,主流煙氣中減少約70%。（卷煙添加沸石前后所含煙草特有亞硝胺的熱能測定數據）
試驗結果表明，沸石添加方式不同凈化效果亦不同：在卷煙濾嘴中加入沸石，主要利用了沸石的吸附功能將進入吸煙者口腔的主流煙氣加以凈化；而在煙支里添加沸石 ,由于沸石的吸附和催化雙功能作用，使卷煙的主流和側流煙氣同時得到凈化，亞硝胺下降了25~60%左右。因此，為了更好地達到對亞硝胺的吸附去除效果，需要在煙草和濾嘴材料中均添加沸石。自2003年以來，中國南京大學的科學家們一直在探索沸石與亞硝胺之間的關系，并嘗試在卷煙中添加沸石來吸附消除亞硝胺。其具體是汲取國外經驗，用水浸泡煙草，再用處理過的沸石吸附溶液中的亞硝酸。經過凈化后溶液用于煙草制品生產，可以顯著降低亞硝酸含量。該團隊在國家863計劃支持下以沸石為原材料，發(fā)明“去除香煙煙氣致癌物添加劑”，申報發(fā)明專利7項。該技術可應用于口含煙等不燃煙新產品及傳統(tǒng)卷煙中，減少煙草對于環(huán)境和人體健康的負面影響。2006年，美國煙草相關科學研究合作中心 (CORESTA) 會議上發(fā)表的一項研究比較了不同沸石在實驗室和吸煙條件下吸附亞硝胺的效率。研究人員發(fā)現，即使不降低香煙中的焦油和尼古丁含量，香煙煙霧中的亞硝胺也能顯著減少。2019年，在新奧爾良舉行的美國化學學會全國會議上，雷丁大學的Jane K. Parker教授在報告中提出一種添加沸石的濾嘴可以將煙霧中致癌的亞硝胺、多環(huán)芳烴含量降低多達93%，同時保留煙草理想的口味，美國雷諾士煙草公司也表示對該技術有很大的意向。韓國煙草研究院用GC-TEA法檢測了添加沸石材料的《阿詩瑪》和《紅塔山》香煙，發(fā)現煙氣中的煙草特有亞硝胺（TSNA）含量減少30~50%；他們將添加劑應用在自己的煙草薄片和白肋煙里，卷煙檢測表明效果明顯。另外，韓國某煙草公司進行了一項研究，以利用沸石作為煙草過濾嘴的添加劑，將其與木炭混合并填充在三重過濾器的空腔部分時，尼古丁35%和TP.M減少22%。總之，隨著人們健康意識的增強及全球性反煙運動的壯大，發(fā)達國家逐漸將煙草產業(yè)的重心轉移到發(fā)展中國家，我國的煙草行業(yè)要生存和發(fā)展，必須要更有效地降低香煙燃吸的有害成分。沸石作為一種天然的環(huán)保新材料，其能夠強效吸附去除煙草及煙氣中的亞硝酸等有害物質。并且，沸石能夠將人體的毒素吸附，因此在濾嘴中添加沸石后，可以使香煙成為有益而低害的公共消費品，甚至是治療某些呼吸道、肺部疾病及人體排毒的良方。相信隨著沸石研發(fā)技術的不斷深入，沸石將成為醫(yī)療、保健 、藥品行業(yè)與煙草行業(yè)的結合交叉“樞紐”，使其形成獨具競爭力的新經濟增長點！1. 朱建華, 沈彬, 王英, 等.沸石對于亞硝胺的選擇性強吸附[J] .科學通報, 2000, 45:2 017.2.許后效.環(huán)境中的N-亞硝基化合物[ M] .北京:科學出版社, 1988.351-355.3. Caldwell W, Conner J M.Artifact formation during smoketrapping:An improved methods for determination of N-ni-trosamines in cigarette smoke[ J] .J Assoc Off Anal Chem,1990, 73:783.4 Jo C, Ahn H J, Son J H, Lee J W, Byun M W. Food Control,2003, 14: 75 Meier W M, Siegmann K. Microporous Mesoporous Mater,1999, 33: 3076 Zhuang T T, Xu J H, Xia J R, Cao Y, Zhou S L, Wang Y,Liu H D, Chun Y, Zhu J H. J Nanomater, 2006 (2006), Ar-ticle ID 54909, doi:10.1155/JNM/2006/549097 朱建華, 周春芳, 王一萌, 吳正穎. 石油學報(石油加工)(Zhu J H, Zhou Ch F, Wang Y M, Wu Zh Y. Acta Petrol Sin(Petrol Process Sect)), 2005, 21(3): 618 朱建華, 徐揚, 王英, 周仕祿, 周春芳. 物理化學學報 (ZhuJ H, Xu Y, Wang Y, Zhou Sh L, Zhou Ch F. Acta Phys-ChimSin), 2004, 20: 9469 Zhu J H, Yan D, Xia J R, Ma L L, Shen B. Chemosphere,2001, 44: 94910 Xu Y, Zhu J H, Ma L L, Ji A, Wei Y L, Shang X Y. Microporous Mesoporous Mater, 2003, 60: 12511 Xu Y, Yun Z Y, Zhou C F, Zhou S L, Xu J H, Zhu J H. Stud Surf Sci Catal, 2004, 154: 185812 Zhou C F, Yun Z Y, Xu Y, Wang Y M, Chen J, Zhu J H. New J Chem, 2004, 28: 80713 Zhou C F, Cao Y, Zhuang T T, Huang W, Zhu J H. J Phys Chem C, 2007, 111: 434714 Yang J, Zhou Y, Wang H J, Zhuang T T, Cao Y, Yun Z Y, Yu Q, Zhu J H. J Phys Chem C, 2008, 112: 6740
