提要：活性炭的基本性質(zhì)是無毒、無臭、無味，具有很大的選擇性吸附能力。活性炭具有發(fā)達(dá)的微孔，對氣相 中有害物有明顯吸附效果。國際上對用活性炭吸附卷煙煙氣中有害組分作過廣泛深入的研究，認(rèn)為以煙重1%~ 15%的活性炭加入過濾材料中，可以除去煙氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，并改善卷煙的吸味。國內(nèi)研究也認(rèn)為加有活性炭的濾嘴卷煙對減少煙氣中的有害成分對人體健康的危害作用比較明顯。目前國內(nèi)已研制出卷煙濾嘴用 活性炭，它的功能主要是吸附不凝性氣相有害組份，與其它濾材相輔相成。含活性炭卷煙濾嘴值得推廣。
一、活性炭的基本性質(zhì)
活性炭是具有多孔隙結(jié)構(gòu)、有很大的比表面積和吸附能力的炭。每克活性炭的總表面積可達(dá)1000m2以上。活性炭含碳90%以上，性質(zhì)穩(wěn)定，無毒、無臭、無味，不溶于水和有機(jī)溶劑，耐酸、耐堿，能經(jīng)受高溫和高壓作用，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
活性炭的種類很多，按原料不同可分為植物原料炭、煤質(zhì)炭、石油質(zhì)炭以及其它炭（如紙漿廢液炭、合成樹酯炭，有機(jī)廢料炭骨炭、血炭等）；按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆粒活性炭（或破碎活性炭）、成型活性炭（或定型顆粒活性炭）、球型炭、纖維狀炭、織物狀炭；按用途可分為氣相吸附炭液相吸附炭、糖用炭、工業(yè)炭、催化劑和催化劑載體炭等。
粉狀活性炭顆粒度大小沒有統(tǒng)一規(guī)定，一般為小于120目的細(xì)粉，顆粒活性炭的顆粒大小因炭和用途不同而不同。
活性炭的堆積比重一般為0.38~0.50g/cm3。活性炭的孔隙是在活化過程中發(fā)展起來的，孔隙大小從幾個(gè)Å（10-8m）到10萬Å以上，一般按孔隙半徑的大小分為大孔、中孔和微孔。
微孔半徑為10Å以下
中孔半徑為10~250Å
大孔半輕為250Å以上
在氣相吸附中起主要作用的是微孔、中孔、大孔只起通道作用。活性炭中孔院的大小，對吸附質(zhì)有選擇性吸附作用，這是由于大分子不能進(jìn)入孔徑比吸附質(zhì)小的孔隙里。活性炭中所含主要元素是碳，含量在90%以上，此外含有少量氫和氧以及灰分。灰分中主要是鉀、鋁、硅、鈉和鐵的氧化物。微孔多的活性炭適用于氣相吸附，主要是由果殼在高溫下（1000℃左右）與水蒸汽反應(yīng)煅燒而成，所以絕不含有可揮發(fā)性物質(zhì)或焦油之類物質(zhì)。
二、國外對煙氣有害物質(zhì)和活性炭應(yīng)用于卷煙濾嘴的研究
卷煙中的有害物質(zhì)對人體健康和環(huán)境污染有較大的影響，國外早在50年代就開始對這一問題進(jìn)行研究了。美國在1954年由衛(wèi)生教育福利部出版《吸煙與健康一書，提出吸煙影響健康。英國于1964年又以立法形式勸告人們戒煙，至今已有近30年的歷史。在此期間，各國政府和煙草工業(yè)投入了巨額資金進(jìn)行大量的研究工作。卷煙燃燒產(chǎn)生的煙氣有害物質(zhì)分為氣相物和粒相物二類。氣相中有致癌物質(zhì)二甲基亞硝胺，每支煙約為5~180毫微克，其它種類亞硝胺2-200毫微克，聯(lián)氮24-43毫微克，促致癌物甲醛20-90毫微克，纖毛毒物質(zhì)氰10~70毫微克， 丙烯醛45~140毫微克，乙醛18-1440毫微克。粒相物中有二苯并花微量，每10支煙可產(chǎn)生二苯并（a、i）芘0.0002-0.1微克，苯并（a）花每支煙0.02-0.04微克及其它多種致癌物微量。
據(jù)美國《科學(xué)新聞》報(bào)道，由醋酸纖維制成的普通濾嘴卷煙并不安全。研究發(fā)現(xiàn)在模擬一般吸煙情況下，普通 無過濾嘴卷煙能殺死87%的小白鼠細(xì)胞，而加了含有25、50、100mg活性炭的醋酸纖維過濾嘴后，則小白鼠細(xì)胞死亡率分別降低到62%、32%、12%。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，孔容為0.3cm3/g，孔徑為10-40Å的活性炭，以煙重量的1%-15%加入過濾材料中，可除去煙氣中的揮發(fā)性有害有機(jī)化合物，改善卷煙的吸味。文獻(xiàn)指出，含活性炭的過濾嘴能吸附卷煙煙氣中的乙醛、乙睛、異戊間二烯、丁酮、苯、甲苯。由此可見，加活性炭濾嘴卷煙是降低煙草毒性的有效途徑之一。有關(guān)活性炭還能吸附煙氣氣相中的重金屬元素和放射性元素方面的報(bào)道也不少。為了減少吸煙對人體的危害，世界上許多國家從70年代起先后研制出三段式、二段式含活性炭纖維嘴、紙質(zhì)含活性炭 濾嘴并投入市場。
三、 我國對吸煙危害性的研究
南開大學(xué)生物系與天津市醫(yī)藥科學(xué)研究所，共同對不同卷煙凝結(jié)物對人和哺乳動(dòng)物外周血淋巴細(xì)胞SCE頻率的影響進(jìn)行了研究。吸煙危害健康，其致癌的機(jī)理可能與遺傳物質(zhì)的損傷有關(guān)，現(xiàn)已證實(shí)姊妹染色單體交換（SCE）是檢測染色體損傷的一種很敏感的指標(biāo)。研究者隨機(jī)選擇幾種高、中、低檔卷煙，以SCE作為指標(biāo)比較各種有嘴和無嘴卷煙所產(chǎn)生的煙氣凝結(jié)物（CSC）對離體外周血淋巴細(xì)胞SCE頻率的影響。結(jié)論認(rèn)為：①帶嘴和不帶嘴卷煙產(chǎn)生的CSC所誘發(fā)的SCE頻率差異未達(dá)到顯著，即無明顯差異。②卷煙焦油量的多少，所產(chǎn)生的CSC對誘發(fā)的SCE頻率無相關(guān)性。所以卷煙煙氣中一些不清楚的物質(zhì)對DNA的損傷可能比那些公認(rèn)的物質(zhì)如焦油、尼古丁更為重要。濾嘴在降低卷煙煙氣焦油產(chǎn)生量上是有明顯作用的，從理論上講，醋纖濾嘴應(yīng)有明顯效果，但實(shí)驗(yàn)中未見差異，也許濾嘴并未降低引起SCE的成分。他們的實(shí)驗(yàn)與美國科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)有類似之處。
南京鐵道醫(yī)學(xué)院衛(wèi)生系浦躍樸等用SOS/umn原位法測定了8種國產(chǎn)卷煙和3種進(jìn)口卷煙煙氣的致突變性，都獲得 了陽性結(jié)果，其中致突變作用較強(qiáng)的一種卷煙，其SOS陽性的較小吸收量為43.9ml，較弱的一種是上海卷煙廠生產(chǎn)的帶有活性炭濾嘴的“高樂”牌卷煙，其較小煙氣吸收量為62.25ml，兩者相差達(dá)14倍之多。無濾嘴卷煙煙氣的致突變性作用高于濾嘴卷煙，二者之比率為1.5:l，可見卷煙煙氣中的致突變性物質(zhì)同時(shí)存在于氣相和粒相中，濾嘴只能阻遏煙氣粒相中的致癌物，對占煙氣體積90%以上的氣相部分的致突變性在煙氣總致突變性的作用影響不大。
從國內(nèi)有限的研究中可以看出，現(xiàn)有濾嘴雖對減少煙氣危害人體健康有作用，但并不很大，而加了活性炭的濾嘴對減少人體健康的危害作用比較明顯。
四、國內(nèi)對煙用活性炭和含活性炭復(fù)合濾嘴的研制
1986年，波濤活性炭廠家與濾嘴實(shí)驗(yàn)廠合作開發(fā)研制含活性炭卷煙濾嘴，1990年7月完成研制任務(wù)并進(jìn)行了技術(shù)鑒定，其理化指標(biāo)與日本同類產(chǎn)品基本一致，目前已投入小批量生產(chǎn)。
活性炭研究室制備的活性炭經(jīng)成型炭濾棒并復(fù)合成活性炭濾嘴。接裝成煙，與日本活性炭濾嘴在同樣條件下對照，經(jīng)徐州卷煙廠和北京卷煙廠評吸，認(rèn)為用該活性炭復(fù)合濾嘴與用日本活性炭復(fù)合濾嘴制成的卷河，吸味基 本接近無異味產(chǎn)生，內(nèi)在質(zhì)量令人滿意。
五、討論
① 經(jīng)國內(nèi)外醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)，含活性炭的各種型式的復(fù)合濾嘴的安全性優(yōu)于單一濾嘴，是發(fā)展復(fù)合濾嘴的重 要方向之一。
② 活性炭在濾嘴中的功能主要是為了降低占煙草煙氣90%的氣相中的有害物質(zhì)。在擄嘴中加入活性炭，可以改變煙氣氣流的分布，增加煙氣機(jī)械截留率，活性炭中的大孔和粗糙的表面也可截留粒相物，因而在用常規(guī)手段 測定總粒相物這一指標(biāo)時(shí)，含活性炭復(fù)合濾嘴會(huì)低于對照的空白醋纖濾嘴幾個(gè)mg/支煙。但如果在醋纖濾嘴中加入的活性炭是不均勻的，則導(dǎo)致濾嘴內(nèi)部氣流分布不均勻，或氣流走短路使機(jī)械截留效果降低，反而會(huì)使總粒相物在測定時(shí)偏高。
③ 關(guān)于活性炭的選擇。活性炭在卷煙濾嘴中的功能主要是吸附揮發(fā)性（不凝性）氣相有害組份，以彌補(bǔ)普通濾嘴的不足，所以應(yīng)該選擇能大量吸附氣相有害物的活性炭，即微孔多的活性炭，其中中孔和大孔應(yīng)相對少一些。但目前國內(nèi)的檢測手段要對各種活性炭吸附有害組份進(jìn)行比較，尚存在一定難度，而國外在活性炭的篩選上 ，應(yīng)該說有足夠經(jīng)驗(yàn)，可以為我們所借鑒。所以按國外活性炭技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行仿制，不失為一條簡捷的途徑。