Gas-Particle Partitioning of Formaldehyde in Mainstream Cigarette Smoke

Zur Untersuchung der Verteilung von Formaldehyd, Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd auf Gas- und Partikel-Phase des Zigaretten-Hauptstromrauchs (MS) wurde ein Diffusionsabscheider (Denuder) verwendet. Die untersuchten Aldehyde sind aufgrund ihrer Toxizität und ihrer nahezu quantitativen Retention im Atemtrakt des Rauchers von Interesse. Bei der Austestung des Denuders mittels einfacher Aldehyd-Luftmischungen zeigte Formaldehyd – bedingt durch die relativ schnelle Reaktionsgeschwindigkeit der heterogenen Reaktion des gasförmigen Formaldehyds mit dem Feststoff 2,4-Dinitrophenylhydrazin zur Bildung des entsprechenden ‘festen’ Dinitrophenylhydrazons – im Vergleich mit den anderen Aldehyden die stärkste Retention. Eine Analyse mit Hilfe der Gormley-Kennedy-Gleichung ergab, dass die Abscheidung von Formaldehyd im Denuder selbst unter optimierten Bedingungen nahezu vollständig war. Acetaldehyd, Acrolein und Crotonaldehyd wurden bei den gewählten Bedingungen im Denuder mit deutlich geringerer Effizienz als Formaldehyd abgeschieden. Zur Untersuchung der Gasphase-Partikel-Verteilung bei diesen anderen Carbonylen wäre eine deutlich wirkungsvollere Wandbeschichtung des Denuders erforderlich. Während der Anteil an Formaldehyd in der Partikelphase des Rauchs bei Eintritt in den Denuder höher als 99% war, führte die relativ schnelle Reduktion des Formaldehyds in den Rauchpartikeln zu einer Abscheidung von 35%–61% proportional der Länge des Denuders. Die Temperaturabhängigkeit der Formaldehyd-Deposition im Denuder wurde nach dem Henry'schen Gestz mittels der Konstante, gegeben für Formaldehyd in wässrigen Lösungen, abgeschätzt. Diese beobachteten Eigenschaften des Formaldehyds sind hauptsächlich durch reversible Reaktionen des Formaldehyds mit Wasser bedingt, die zu Verbindungen mit deutlich geringerer Flüchtigkeit, wie Methandiol sowie dessen Oligomere und Hydrate, führen. Aus den erhaltenen Daten kann man schließen, dass die Inhalation von Zigarettenrauch eine relativ höhere Belastung tieferer Bereiche der Lunge des Rauchers mit Form-aldehyd herbeiführt und damit zu einem höheren genotoxischen Risiko führt, als eine, die durch die Inhalation gasförmigen Formaldehyds alleine gegeben ist.

Um dieser veränderten Risikoabschätzung Rechnung zu tragen, sollten die Risikobewertungen für Formaldehyd in Zigarettenrauch aktualisiert werden.