E-Zigaretten Schadstoffe in der Raumluft Schober€¦ · (Schober et al., Int. J. Hyg. Environ....
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PD Dr.rer.nat. Wolfgang Schober
Schadstoffe durch E-Zigaretten in der Raumluft
12. Deutsche Konferenz für Tabakkontrolle, 4. Dezember 2014, Heidelberg
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Ausschluss jeglicher Interessenskonflikte
Ich deklariere hiermit, in Bezug auf das Thema Tabakkonsum,Tabakkontrolle und E-Zigaretten keinerlei Interessenskonflikte zuhaben.
Schadstoffe durch E-Zigaretten in der Raumluft
Die Studie wurde aus finanziellen Mitteln des LGL und mitProjektmitteln des Bayerischen Staatsministeriums für Gesundheitund Pflege durchgeführt.
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Aufbau und Funktionsweise von E-Zigaretten
(nach Caponnetto et al., J. Med. Case Rep. 2011)
Verdampferprinzip (nur Primär- und Tertiärdampf!)
Betriebsflüssigkeit (Liquid) in Tank
per Kapillarkraft
in Heizeinrichtung
Heizung getriggert
durch Knopfdruck
durch Atemzug
Akku zum Betrieb
Dampf
Heizelement
Sensor
Mikroprozessor
LED-Glutlicht
Kartusche mitBetriebsflüssigkeit (Liquid)Lithium-
Ionen-Akku
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Große Produktbandbreite
- 1,2-Propandiol (E 1520)
- Glycerin
- 1,2-Ethandiol
Zusätze
Trägersubstanzen
- ± Nikotin ( 24 mg/ml)
- Vanilleextrakt, Menthol, Apfelsäure
- ... und viele andere
Eigenmixturen
- Aromastoffe (lebensmitteltauglich)
Zusammensetzung der E-Liquids
- unüberschaubares Spektrum von Substanzen
- Ethylacetat („fruchtig“), Linalool („blumig“), Tabanon („zigarettig“)
- Wasser
Schadstoffe durch E-Zigaretten in der Raumluft
- Anfang 2014: 7764 unters. E-Liquids*
*(Zhu et al., Tob. Control. 2014)
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Aktuelle Untersuchungen deuten auf eine Belastung der
Luftqualität in Innenräumen durch E-Zigaretten im Hinblick auf...
Does e-cigarette consumption cause passive vaping?
Schripp T, Markewitz D, Uhde E, Salthammer T. (2013) Indoor Air 23: 25-31.
Nikotin und flüchtige organische Verbindungen (VOC)
Feine und ultrafeine Partikel (PM)
Metalle
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
Comparison of the effects of e-cigarette vapor and cigarette smoke on indoor air quality.
McAuley TR, Hopke PK, Zhao J, Babaian S. (2012) Inhal. Toxicol 24: 850-857.
Electronic cigarette aerosol particle size distribution measurements.
Ingebrethsen BJ, Cole SK, Alderman SL. (2012) Inhal Toxicol. 24: 976-984.
Levels of selected carcinogens and toxicants in vapour from electronic cigarettes.
Goniewicz ML, Knysak J, Gawron M, Kosmider L, Sobczak A, Kurek J, Prokopowicz A, Jablonska-Czapla M,
Rosik-Dulewska C, Havel C, Jacob P 3rd, Benowitz N. (2014) Tob. Control 23: 133-139.
Electronic cigarettes: an evaluation of exposure to chemicals and fine particulate matter (PM).
Pellegrino RM, Tinghino B, Mangiaracina G, Marani A, Vitali M, Protano C, Osborn JF, Cattaruzza M.
(2012) Ann. Ig. 24: 279-88.
Metal and silicate particles including nanoparticles are present in electronic cigarette cartomizer fluid and aerosol.
Williams M, Villarreal A, Bozhilov K, Lin S, Talbot P. (2013) PLoS One 8, e57987.
Schadstoffe durch E-Zigaretten in der Raumluft
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- Humanexpositionsstudie -
Bestimmung der inneren und äußeren Schadstoffbelastung
durch Konsum von E-Zigaretten (“Dampfen”)Studiendesign:
- mittlere Luftwechselrate: 0,56-fach/Stunde
Natürlich belüfteter Innenraum (Größe: 18 m2, Volumen: 45 m3)
- Café-ähnliche Einrichtung (Tische, Stühle, Garderobe)
9 Studienteilnehmer (jeweils 3 pro Dampfsitzung)
- Gelegenheitsraucher: alle männlich, Alter: 24,7 ± 4,2 Jahre
- 48-stündige Nikotinabstinenz vor jeder Dampfsitzung
6 Dampfsitzungen über jeweils 2 Std. (3 Liquidsorten)
- alle Liquids mit Tabakaroma, jeweils ± Nikotin
Untersuchungsparameter:
In der Innenraumluft
- Partikelmasse, -anzahlkonzentration, -größenverteilung
- PAK, VOC/Carbonyle, Metalle
- Luftwechselrate, Temperatur, rel. Luftfeuchte, CO, CO2
In der Ausatemluft
In den Urinproben (0/24 Std. nach Exposition)
- Nikotin, Cotinin, trans-3‘-Hydroxycotinin
- Mercaptursäuren von:
- Benzol (S-PMA), Styrol (PHEMA)
- Benzylalkohol/Toluol (S-BMA)
- Butadien (DHBMA und MHBMA)
- Acetronitril (CEMA), Acrolein (3-HPMA)- FeNO (Entzündungsmarker)
- eCO (Marker für oxid. Stress)
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Innenraumkonzentrationen von VOC ( g/m3) gemessen während einer 2-std. Dampfsitzung mit 3 Probanden, die
verschiedene Liquids mit und ohne Nikotin aerosolisierten
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
- 1,2-Propandiol (199,2 ± 93,2 vs.
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Innenraumkonzentrationen von PAK (ng/m3)gemessen während einer 2-std. Dampfsitzung mit 3 Probanden, die
verschiedene Liquids mit und ohne Nikotin aerosolisierten
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
- Anteil der PAK mit potenziell kanzerogener Wirkung steigt im Mittel um 20 %
- Summenkonzentration der PAK steigt um 30 bis 90 % (leicht flüchtige PAK dominieren)
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Innenraumkonzentrationen von Metallen/Elementen (ng/m3)gemessen während einer 2-std. Dampfsitzung mit 3 Probanden, die
verschiedene Liquids mit und ohne Nikotin aerosolisierten
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
- Konzentration von Aluminium steigt um das 2,4-fache an (482,5 ± 158,6 vs. 203 ng/m3)
Schadstoffe durch E-Zigaretten in der Raumluft
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Innenraumkonzentrationen von Partikeln ( g/m3)gemessen während einer 2-std. Dampfsitzung mit 3 Probanden, die
verschiedene Liquids mit und ohne Nikotin aerosolisierten
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
- mittlere Massenkonzentration PM2,5: 197 g/m3 (Kontrolle: 6 g/m3, 90. Perzentil: 373 vs. 8 g/m3)
- PNC (Median): 48.620 - 88.386 (N/cm3), Spitzen bei Partikelgrößen von 24 bis 36 nm
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Innenraumkonzentrationen von Partikeln ( g/m3)gemessen während einer 2-std. Dampfsitzung mit 3 Probanden, die
verschiedene Liquids mit und ohne Nikotin aerosolisierten
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)PM-Belastung im Innenraum durch E-Zigarette/Tabakzigarette(3 Probanden, jeweils 7 Züge, 60 Sek. Intervall, 50 m3 Raum mit Möbeln)
(Ruprecht et al., Tumori 2014)
- mittlere PM2,5-Konzentration bei nikotinfreiem E-Zigarettenkonsum 2,4 bis 10-fach höher
als bei nikotinhaltigem (331 ± 161,6 vs. 65,3 ± 32,3 g/m3)
- Gute Korrelation beider Studien:
PM-Belastung nikotinfrei >> nikotinhaltig!
- Implikationen für Umsetzung der Richt-
linie 2014/40/EU: Kosumverbot unab-
hängig vom Nikotingehalt im GSG
verankern
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– E-Zigaretten-Aerosol –Größenverteilung der Partikel während des Konsums
einer E-Zigarette und Tabakzigarette in einer 8-m3-Testkammer
(Schripp et al., Indoor Air 2013)
- bimodale Partikelverteilung (Maxima: 30 nm und 100 nm) - unimodale Partikelverteilung (Maximum: 100 nm)
- während des Dampfens steigen die PNC im ultrafeinen Bereich an
(6 Züge zu je 3 Sek.durch Proband, 60 Sek.Intervall, nikotinfrei)
E-Zigarette Tabakzigarette
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Größenverteilung von unterschiedlich gealterten E-Zigaretten-Partikeln in einer 10-Liter-Glaskammer
(Schripp et al., Indoor Air 2013)
- Shift von bimodaler (60/100 nm) zu
unimodaler Partikelverteilung (45 nm)
- Partikel „schrumpfen“ nach 3 min.
- reine PM-Messungen im Primärdampf bilden das
Risiko der Passivdampfbelastung nicht realistisch ab
(1 Zug für 3 Sek. durchRauchmaschine, nikotinfrei)
Partikelalterung nach 5 min. beiverschiedenen Temperaturen
Partikelalterung bei 37 °C zuverschiedenen Zeitpunkten
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– Physiologische Effekte –Signifikanter Anstieg von NO in der Ausatemluft der Probanden
nach Konsum einer nikotinhaltigen E-Zigarette
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
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– Physiologische Effekte –Steigerung der allergeninduzierten Atemwegsüberempfindlichkeit
und Atemwegsentzündung durch Instillation von E-Liquids bei Mäusen
(Lim & Kim, Toxicol. Res. 2014)
Effects of e-cigarettes on airway hyper-responsiveness. N, normal group; OVA-S, OVA-sensitized group; OVA-S + E-
C, group sensitized with OVA and instilled with nicotine solution from e-cigarettes; Penh, enhanced pause value in
asthma assessment; MCH, methacholine. *p< 0.01 compared to the N group and #p < 0.05 compared to the OVA-S
group, as assessed by, respectively.
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– Humanbiomonitoring –Konzentration von Nikotin und Cotinin im Urin der Probanden
vor (v) und nach (n) Konsum einer nikotinfreien (NF) und einernikotinhaltigen (NH) E-Zigarette
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
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– Humanbiomonitoring –Konzentration von Metaboliten gesundheitlich problematischer
Substanzen im Urin der Probanden vor (v) und nach (n) Konsum einernikotinfreien (NF) und einer nikotinhaltigen (NH) E-Zigarette
(Schober et al., Int. J. Hyg. Environ. Health 2014)
- Benzol (S-PMA), Styrol (PHEMA)
- Benzylalkohol/Toluol (S-BMA)
- Butadien (DHBMA und MHBMA)
- Acetronitril (CEMA)
Keine Effekte durch E-Zigarettenkonsumauf folgende Mercaptursäurennachweisbar:
Pyrolyseprodukte sind bioverfübar!
p = 0,06
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Temperaturverteilung im Heizelement während desBetriebs einer E-Zigaratte (ohne Liquid)
Mundstück mitLiquidkartusche
Docht
Heizelement
im Zentrum Temperaturen > 350 ºC Pyrolyserisiko hoch!
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(Schripp et al., Indoor Air 2013)
- 1,2-Propandiol Propylenoxid
- Glycerin Acrolein, Formaldehyd
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Zusammenfassung und Handlungsempfehlungen
E-Zigaretten sind nicht emissionsfrei,sondern belasten die Luftqualität inInnenräumen maßgeblich.
Von gesundheitlicher Relevanz sind- 1,2-Propandiol (potenziell schleimhautreizend)- Nikotin (suchtgefährdendes Potenzial)- PAK (potenziell kanzerogene Wirkung)
- ultrafeine Partikel (erhöhen Asthmarisiko)
Der Anstieg von NO in der Ausatemluft der
Dampfer legt pro-entzündliche Effekte nach
Kurzzeitexposition nahe.
Nikotin und Pyrolyseprodukte sind
bioverfügbar und werden metabolisiert.
Partikel werden aus übersättigtem 1,2-Propandiol-dampf geformt und schrumpfen bei Alterung. Größen-verteilung ist abhängig von der Verweildauer in derLunge (Tertiärpartikel kleiner als Primärpartikel).PM-Belastung nikotinfrei >> nikotinhaltig.
E-Zigaretten und E-Shishas
sollten unabhängig vom
Nikotingehalt unter das
Rauchverbot des GSG
gestellt werden
Ein gesundheitliches Risiko fürDampfer und Passivdampferkann nicht ausgeschlossenwerden:
schnellere Umsetzung derneuen EU-Tabakprodukt-richtlinie 2014/40/EU indeutsches Recht
Weitere Untersuchungendringend notwendig zu:
- Passivdampf belasteten Personen- Langzeiteffekten- Dampfverhalten in Deutschland- Suchtpotenzial („Einstiegsdroge“)
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