Eine Studie zur Zusammensetzung des Aerosols von E-Zigaretten hat verschiedene Parameter, wie z.B. die Temperatur und Zusammensetzung des Liquids, untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass Propylenglykol und Glycerin die Hauptbestandteile des Aerosols sind und dass die Bildung von schädlichen Stoffen wie Carbonylen stark von der Temperatur und Dauer des Zuges sowie der Zusammensetzung des Liquids abhängt. Es wurde auch festgestellt, dass der PG-Anteil im Liquid schneller verbraucht wird als der VG-Anteil und dass der Anteil von Acrolein mit zunehmendem VG-Anteil im Aerosol ansteigt.
Der Vorgang des Dampfens von E-Zigaretten ist komplexer und dynamischer als bisher angenommen. Faktoren wie die Temperatur der Spule, die Dauer des Zugs und das Verhältnis von Propylenglykol (PG) und pflanzlichem Glycerin (VG) beeinflussen sowohl die Aerosolproduktion als auch die Zusammensetzung. Die meisten verlorenen Massen der E-Flüssigkeit können als PG und VG erklärt werden. Zudem dominieren flüchtige und halbflüchtige Verbindungen das Aerosol. Bei der Sammlung von Partikeln sollte Vorsicht walten, da die halbflüchtigen Verbindungen in dichtem Filtermaterial oder überlasteten Filtern eingeschlossen werden können und als Partikel interpretiert werden können. Die chemischen Mechanismen zur Bildung von Carbonylen scheinen gut verstanden zu sein. Ausnahmen bilden Aceton und Acetaldehyd, für die derzeit möglicherweise nicht berücksichtigte Wege existieren. Der Benutzer kann während des Dampfens hohen Konzentrationen von VG und dessen Abbauprodukten ausgesetzt sein.
Die Mengen an thermischen Abbauprodukte, wie z. B. Karbonylverbindungen, variierten ja nach Parameter, blieben jedoch stets bei einer sehr geringen absoluten Konzentration.
Zusammenfassung
E-Zigaretten-Aerosol ist ein komplexes Gemisch aus Gasen und Partikeln, dessen Zusammensetzung von der Formulierung des E-Liquids, dem Zugverhalten und den Betriebsparametern des Geräts abhängt. In dieser Arbeit wurden die Hauptaerosole eines Geräts der dritten Generation in Abhängigkeit von der Spulentemperatur (315-510 °F bzw. 157-266 °C), der Zugdauer (2-4 s) und dem Verhältnis von Propylenglykol (PG) zu pflanzlichem Glycerin (VG) im E-Liquid (100:0-0:100) untersucht. Für die chemische Charakterisierung wurden gezielte und ungezielte Analysen mittels hochauflösender Flüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, chemischer Ionisationsmassenspektrometrie in situ und Gravimetrie durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass PG und VG die Hauptbestandteile (>99%) in beiden Phasen des Aerosols sind. Die meisten Bestandteile der E-Zigarette erwiesen sich unter den getesteten Bedingungen als flüchtig oder halbflüchtig. PG wurde fast ausschließlich in der Gasphase gefunden, während VG eine beträchtliche Partikelkomponente aufwies. Nikotin wurde nur in der Partikelphase beobachtet. Die Produktion von Aerosolmasse und Carbonylabbauprodukten nahm mit höherer Spulentemperatur und Zugdauer drastisch zu, sank jedoch mit zunehmendem VG-Anteil im E-Liquid. Eine Ausnahme ist Acrolein, das mit steigendem VG-Anteil zunahm. Die Bildung von Carbonylen wurde in dem untersuchten Temperaturbereich durch den hitzebedingten Dehydratisierungsmechanismus dominiert, doch spielten auch radikalische Reaktionen eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse dieser Studie lassen offene Fragen zu beiden Wegen erkennen. Beim Dampfen wurde PG unter allen untersuchten Bedingungen deutlich schneller verbraucht als VG, was darauf hindeutet, dass E-Liquids immer stärker mit VG angereichert werden und die Acrolein-Exposition mit fortschreitendem Dampfen deutlich zunimmt. Man kann davon ausgehen, dass ein anfängliches Verhältnis von 30:70 zwischen PG und VG im E-Liquid fast vollständig in VG umgewandelt wird, wenn 60-70 % des E-Liquids während des Verdampfungsprozesses bei 191 °C (375 °F) übrig bleiben. Diese Arbeit unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschung über den Lebenszyklus des Rauchens von E-Zigaretten.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.1c00070
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33949191/
Li Y, Burns AE, Tran LN, et al. Impact of e-Liquid Composition, Coil Temperature, and Puff Topography on the Aerosol Chemistry of Electronic Cigarettes. Chem Res Toxicol. 2021;34(6):1640-1654. doi:10.1021/acs.chemrestox.1c00070