„Jak naprawdę pali palacz?” – wyniki wstępne badań topografii palenia populacji palaczy w Polsce

Abstract

Na stężenie substancji toksycznych w dymie papierosowym w sposób oczywisty wpływać muszą warunki tlenowo-temperaturowe generowania dymu. Warunki te zależne są od sposobu palenia papierosa (topografii palenia). Topografię palenia charakteryzują następujące parametry: głębokość i szybkość zaciągania, czas przerw między zaciągnięciami i liczba zaciągnięć. W zdecydowanej większości dotychczasowych badań dotyczących składu dymu papierosowego, dym generowano w standardowych warunkach zalecanych przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ISO i Federalną Komisję Handlu FTC. Obecnie coraz częściej kwestionuje się wykorzystanie standardowych metod laboratoryjnych, jako narzędzi do oceny dawek substancji toksycznych pobieranych przez palaczy w wyniku palenia Określenie rzeczywistych dawek substancji odtytoniowych na jakie narażeni są palacze określonej populacji wymaga zatem w pierwszej kolejności określenia topografii palenia palaczy należących do tej populacji. Celem pracy była kompleksowa charakterystyka parametrów topografii palenia papierosów populacji palaczy w Polsce i jej rozkładu statystycznego. Do badań zakwalifikowano reprezentatywną grupę 129 palaczy. Aby spełnić założenia reprezentatywności badanej grupy palących dokonano analizy struktury demograficznej palaczy papierosów w Polsce posługując się danymi GUS dotyczącymi ogólnej struktury ludności (płeć, profil wiekowy) oraz szczegółowej struktury populacji palaczy papierosów przeprowadzonych według kryteriów profilu wiekowego i liczby wypalanych papierosów. Pomiar indywidualnych parametrów topografii palenia przeprowadzono przy pomocy profesjonalnego przenośnego urządzenia CreSSmicro. Średnia objętość zaciągania się dymem zmierzona w badanej grupie wynosiła 60 ml, była, więc 78% wyższa od wartości normatywnej zalecanej do badań przez ISO (35 ml). Średnia szybkość zaciągania mierzona w badanej populacji wynosząca 48 ml/s jest aż o 120% wyższa od wartości zalecanej przez ISO (17,5 ml/s). Także wyznaczony średni czas trwania zaciągnięcia wynoszący 1,7 s różnił się od wartości zalecanej przez ISO równej 2s, choć w mniejszym stopniu niż inne parametry (13,2%). Mierzony czas przerw pomiędzy poszczególnymi zaciągnięciami wynoszący średnio 20 s jest aż 3-krotnie niższy od czasu standardowego (ISO), wynoszącego 60 s. Badając zmienność objętości kolejnych zaciągnięć podczas wypalania papierosa stwierdzono, że w miarę występowania kolejnych zaciągnięć następuje spłycenie ich objętości. Wszystkie mierzone parametry topografii palenia charakteryzowały się dużym rozrzutem w obrębie badanej populacji.

Wstęp

Zawarte w dymie papierosowym substancje chemiczne powstają w złożonych procesach fizykochemicznych i chemicznych zachodzących podczas palenia papierosów jak destylacja, sublimacja, kondensacja, utlenianie, dehydratacja, piroliza, redukcja, dekarboksylacja Ocenia się, iż w skład dymu wchodzi ok. 4800 związków chemicznych Za najbardziej szkodliwe ze związków chemicznych występujących w dymie tytoniowym uważa się wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, nitrozoaminy, metale ciężkie i pierwiastki promieniotwórcze, nikotynę, tlenek węgla i wolne rodniki [4]. Skład chemiczny oraz stężenie poszczególnych składników głównego (GSD) i bocznego (BSD) strumienia dymu papierosowego mogą być zróżnicowane, ze względu na charakterystyczne cechy papierosa (jego długość, obecność i rodzaj filtra, gatunek papieru), długość pozostawianego niedopałka i sposób jego wypalania [9]. Na stężenie poszczególnych substancji toksycznych w dymie papierosowym w sposób oczywisty wpływać muszą także warunki tlenowo-temperaturowe generowania dymu. Parametry te zależne są od techniki (sposobu) palenia obejmującej takie wielkości jak: głębokość i szybkość zaciągania, czas przerw między zaciągnięciami i liczbę zaciągnięć. Zespół tych parametrów charakteryzujący sposób wypalania papierosa przez palacza określany jest mianem topografii palenia lub profilu wypalania papierosów.

W zdecydowanej większości dotychczasowych badań dotyczących składu dymu papierosowego dym generowano w standardowych warunkach zalecanych przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ISO i Federalną Komisję Handlu FTC tj. czas zaciągnięcia -2 s, objętość zaciągnięcia 35 ml, szybkość zaciągnięcia 17,5 ml/s, czas przerw między zaciągnięciami-60 s [1,8,10, 11,16,17] Obecnie coraz częściej kwestionuje się wykorzystanie standardowych metod laboratoryjnych, jako narzędzi do oceny realnego ryzyka zdrowotnego wynikającego z nałogowego palenia papierosów [1,8,13,14,15]. Badania ostatnich lat prowadzone przez kilku niezależnych autorów wskazują, że rzeczywiste warunki wypalania papierosów zarówno u indywidualnych palaczy, jak i średnie w większej populacji palaczy mogą znacznie odbiegać od przyjętych przez ISO warunków standardowych [3,20]. Nie można wykluczyć, że średnie warunki wypalania papierosów mogą zależeć od charakteru populacji palących danego regionu czy kraju (rozkład w/g płci, wieku, składu etnicznego itp). Tym samym wnioski dotyczące ewentualnych skutków narażenia palaczy na te związki przeprowadzane na podstawie analizy zawartości określonych substancji toksycznych w dymie generowanym w warunkach zalecanych przez ISO mogą być obarczone znacznym błędem. Badania [1] dotyczące wpływu indywidualnego sposobu palenia papierosów na retencję tlenku węgla w układzie oddechowym palaczy czynnych, przeprowadzone na 20 osobach wykazały, iż sposób wypalania papierosów przez te osoby jest silnie zindywidualizowany. Inne badania [1,2] wykazały również, że zindywidualizowany sposób palenia papierosów zasadniczo rzutuje na zawartość tlenku węgla w GSD powstającym podczas palenia papierosów przez poszczególnych palaczy. Ponadto dowiedziono, że ilość tlenku węgla zależy przede wszystkim od objętości (p<0,001), w mniejszym stopniu od czasu zaciągania się dymem (p<0,05). Przytoczone dane wskazują, że rzeczywiste dawki odtytoniowych substancji toksycznych pobierane przez indywidualnych palaczy, nawet takich samych papierosów, mogą znacznie różnić się od dawek zawartych w dymie generowanym w warunkach standardowych, a ich określenie wymaga oznaczenia w dymie generowanym w sposób odzwierciedlający indywidualny sposób palenia papierosów. Warunkiem sinequanon wyznaczenia takich dawek oraz określenia narażenia całej populacji palaczy jest, zatem określenie topografii palenia w badanej populacji przez pomiary indywidualne w odpowiednio licznej grupie reprezentatywnej dla całej populacji.

Celem pracy była kompleksowa charakterystyka parametrów topografii palenia papierosów populacji palaczy w Polsce i jej rozkład statystyczny. Aby zrealizować cel należało: 1) dobrać do badań odpowiednią grupę palaczy czynnych reprezentatywną dla populacji palaczy w Polsce, 2) wykonać pomiary indywidualnego sposobu wypalania przez nich papierosów, oraz 3) przeprowadzić szczegółową analizę statystyczną pozwalającą scharakteryzować badaną populację.

Materiały i metody

Charakterystyka grupy badanej

Badaną grupę stanowiło 129 osób (47 kobiet, 82 mężczyzn). Badaniami objęto osoby powyżej 18. roku życia, palące regularnie papierosy (minimalna liczba wypalanych papierosów w ciągu dnia 5 szt. oraz minimum roczny okres palenia w wywiadzie). Ponadto, z badań wykluczono kobiety w ciąży, osoby chore na choroby nowotworowe oraz osoby z zaleceniem lekarskim ograniczenia palenia. Aby badana grupa była representatywna dla całej populacji palaczy w Polsce dokonano analizy struktury demograficznej palaczy papierosów posługując się danymi GUS dotyczącymi ogólnej struktury ludności (płeć, profil wiekowy) oraz struktury populacji palaczy papierosów przeprowadzonych według kryteriów profilu wiekowego i liczby wypalanych papierosów [6,7]. Z danych tych wyliczono udział procentowy w populacji badanych poszczególnych jej grup i podgrup. W obliczeniach tych uwzględniono płeć, grupę wiekową i liczbę wypalanych papierosów. Szczegółowy skład grupy badanej przedstawiono w tabeli I.

Tabela I. Struktura grupy badanej (129 osób).

	KOBIETY; n1 = 47		MĘŻCZYŹNI; n2 = 82
	Liczba wypalanych papierosów w ciągu dnia
	< 1 paczka	≥ 1 paczka	< 1 paczka	≥ 1 paczka
Struktura wiekowa	Liczebność grupy
18-29 lat	8	3	12	8
30-49 lat	13	9	12	25
50-69 lat	7	5	7	14
> 70 lat	1	1	2	2
Razem	29	18	33	49

Badania przeprowadzono w okresie od października 2007 do marca 2008 roku na terytorium Rzeczpospolitej Polskiej, głównie w województwie małopolskim oraz śląskim. Miejscem przeprowadzenia badań były: domy prywatne badanych, domy studenckie, kluby studenckie, puby, restauracje, hipermarkety oraz zakłady bukmacherskie. Wszystkie badania przeprowadzono po uzyskaniu odpowiedniej zgody Komisji Bioetycznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego (NN-6501-110/07, z dn. 03 lipca 2007).

Metodyka pomiarów topografii palenia

W badaniach wykorzystano profesjonalny przenośny miernik topografii palenia CreSSmicro (Plowshare Technologies, Baltimore, MD, USA) z oprogramowaniem umożliwiającym analizowanie uzyskanych pomiarów. W trakcie badań wyznaczono następujące parametry palenia, które przedstawiono na schemacie (rycina 1):

Rycina 1. Schemat analizowanych parametrów topografii palenia.

• liczba zaciągnięć;

• objętość zaciągnięcia;

• szybkość zaciągania;

• maksymalna szybkość zaciągania;

• czas trwania zaciągnięcia;

• przerwa pomiędzy zaciągnięciami;

• czas do osiągnięcia maksymalnej szybkości zaciągania;

• czas wypalania papierosa

Wszyscy badani palacze w trakcie badań wypalali papierosy które palą na co dzień.

Obliczenia statystyczne

Normalność rozkładu badanych cech badano wykorzystując test W-Shapiro-Wilka. W celu sprawdzenia czy objętości zaciągnięć ulegają zmianie w trakcie wypalania papierosa przeprowadzono testy porównawcze poszczególnych zaciągnięć z wykorzystaniem testu t dla prób zależnych. Zaciągnięcia porównywano parami od 1 do 12 zaciągnięcia włącznie (nie prowadzono porównań zaciągnięć powyżej 13 ze względu na fakt, że w badanej populacji wypalało papierosa zaciągając się nie więcej niż 12 razy). Ponadto w celu porównania średnich objętości poszczególnych zaciągnięć przeprowadzono analizę wariancji ANOVA. Różnicę między objętością poszczególnych zaciągnięć uznawano za statystycznie znamienną dla p<0,05. Aby wyeliminować wpływ zindywidualizowanego sposobu palenia na wyniki badania zmienności objętości poszczególnych zaciągnięć przeprowadzono standaryzację tych wyników według procedury zaproponowanej w pakiecie statystycznym Statistica (StatSoft, USA). Otrzymane wartości standardowe poddano analizie wariancji przyjmując znamiennie statystyczne różnice na poziomie p<0,05.

Wyniki

Wyniki pomiarów najważniejszych parametrów topografii palenia zestawiono w tabeli II.

Tabela II. Wyniki badań najważniejszych parametrów topografii palenia (wartości uśrednione).

Cecha	Średnia (X)	Różnica średniej od parametru ISO [%]	SD	S̄D	Minimalna wartość	Maksymalna wartość	Test Shapiro-Wilka *	Histogram
Liczba zaciągnięć	13	-	4	30	3	22	p>0,05	Rycina 2
Objętość zaciągnięcia [ml]	60	+71	17	28	25	103	p>0,05	Rycina 3
Szybkość zaciągania [ml/s]	38	+ 117	10	28	17	70	p<0,05	Rycina 4
Czas trwania zaciągnięcia [s]	1,7	-15	0,9	53	0,7	6,2	p<0,05	Rycina 5
IPI [s] (Czas przerw między zaciągnięciami)	20	-66	10	50	6	70	p<0,05	Rycina 6

p> 0,05 - rozkład jest normalny; p<0,05 - brak rozkładu normalnego; SD Odchylenie standardowe; S̄DWzględne odchylenie standardowe [%] (S̄D= SD •100%/X)

Zróżnicowanie tych parametrów w populacji badanej zobrazowano w postaci histogramów na rycinach 2-6.

Rycina 2. Histogram liczby zaciągnięć wykonanych w trakcie wypalania jednego papierosa.

Rycina 6. Histogram średniej przerwy między zaciągnięciami.

Szczegółową charakterystykę poszczególnych zaciągnięć u palaczy badanej populacji przedstawiono w tabeli III, a zmiany objętości kolejnych zaciągnięć zilustrowano na rycinie 7.

Tabela III. Szczegółowa charakterystyka poszczególnych zaciągnięć.

Nr kolejnego zaciągnięcia	n	%	Średnia objętość [ml]	Odchylenie standardowe [ml]	Objętość min.	Objętość maks.
1	129	100	67	29	5	171
2	129	100	66	23	8	149
3	129	100	65	20	7	130
4	128	99	65	22	12	155
5	127	98	63	20	23	129
6	126	98	63	24	6	203
7	122	95	59	21	10	141
8	120	93	58	20	134	137
9	115	89	57	19	7	112
10	109	84	55	19	9	129
11	101	78	57	27	25	214
12	86	67	54	20	19	141
13	72	56	50	17	10	105
14	57	44	51	18	13	91
15	47	36	48	19	5	90
16	35	27	48	17	11	96
17	28	22	47	17	16	96
18	17	13	45	13	27	74
19	15	12	44	14	23	72
20	9	7	39	7	32	53
21	7	5	41	11	32	59
22	5	4	49	8	43	62

Objaśnienia do tabeli:

n- liczba palaczy, którzy wykonali dane zaciągnięcie; %- procent palaczy, którzy wykonali dane zaciągnięcie

Wyniki analizy wariancji wskazują, że średnie objętości poszczególnych zaciągnięć różnią się między sobą p=0,000001. Wyniki testu najmniejszych istotnych różnic (NIR) oraz wyniki porównania parami poszczególnych zaciągnięć (test t dla prób zależnych) wskazują, że począwszy od 7 zaciągnięcia dochodzi do spłycenia zaciągnięć. W związku, z czym zaciągnięcia ze względu na ich głębokość możemy podzielić na 2 grupy:

• zaciągnięcia głębokie: od 1 do 6

• zaciągnięcia płytkie: od 7 do 12

Analiza statystyczna standaryzowanych wartości poszczególnych zaciągnięć również wskazuje, że w istocie istnieje zróżnicowanie kolejnych zaciągnięć pod względem objętości. Zarówno test NIR, jak i test Scheffé potwierdzają podział zaciągnięć na 2 grupy.

Dyskusja

Objętość zaciągania

Średnia objętość zaciągania zmierzona w badanej grupie wynosiła 60 ml. Była więc, o 71% wyższa od wartości normatywnej (35 ml) zalecanej w badaniach przez ISO. W skrajnych przypadkach wartość ta przekraczała 3-krotnie wartość normatywną. Tylko 7% badanych wypalało papierosy w sposób analogiczny, jak określono w normie analitycznej, a tylko u 2% badanych objętość zaciągania była niższa od 30 ml. Rozkład statystyczny tego parametru w badanej populacji miał charakter normalny. Średnia objętość zaciągnięcia wyznaczona w pracy była bliska wynikom badań Hammond'a [8] i wsp. oraz Strasser'a i wsp. [17]. (odpowiednio 53,25 i 54,8 ml). W pracach Djordjevic i wsp. [3]. oraz Kassel'a i wsp.[12] stwierdzono objętości około 45 ml, a jedynie w przypadku pracy Franken'a i wsp. [5] objętość ta (36 ml) była bliska wartości standardowej ISO. Dyspersja objętości zaciągania obliczona na podstawie wyników względnego odchylenia standardowego objętości podawanego przez Kassel'a i wsp., Strasser'a i wsp. i Frankena'a i wsp. [5,12,17] wynosiła odpowiednio 46, 30 i 37%, podczas gdy w badaniach własnych stwierdzono dyspersję objętości zaciągania na poziomie 28%.

Interesująca wydaje się analiza zmienności objętości kolejnych zaciągnięć podczas wypalania papierosa. Z analizy tej, wynika, że średnia objętość zaciągnięcia maleje z numerem kolejnego zaciągnięcia, jak również, że większość palaczy wykonuje nie więcej niż 12 zaciągnięć. Przedstawione wyniki wskazują, że narażenie w końcowej fazie palenia może różnić się od narażenia w fazie początkowej. Wytłumaczeniem tego zjawiska może być fakt, iż nikotyna destylująca w strefie gorącej częściowo kondensuje na niewypalonych jeszcze częściach papierosa, a co za tym idzie jej dawka w kolejnych zaciągnięciach generowanych w identycznych warunkach (podobnie jak innych składników wzrasta [18,19]. Być może palacz podświadomie dozuje sobie stałe dawki nikotyny spłycając zaciągnięcia w miarę wypalania papierosa.

Szybkość zaciągania

Jeszcze większe różnice pomiędzy średnią wartością mierzoną a wartością normatywną ISO zaobserwowano w przypadku szybkości zaciągania. Średnia szybkość zaciągania mierzona w badanej populacji wynosząca 38,4 ml/s jest aż o 117% wyższa od wartości zalecanej przez ISO (17,5 ml/s). Tylko 2% badanych paliło z szybkością równą wartości przedstawianej przez ISO, a 98% z szybkością większą od 17,5 ml/s. W prawdzie rozkład statystyczny szybkości zaciągania w badanej populacji nie był ściśle normalny, ale wartość maksymalna dopasowanego rozkładu normalnego (38 ml/s) nieznacznie tylko różniła się od wartości modalnej.

Czas trwania zaciągnięcia

Także średni czas trwania zaciągnięcia wynoszący 1,7 s różnił się od wartości zalecanej przez ISO równej 2 s, choć w mniejszym stopniu niż inne parametry (-15%). Mimo, że w tym przypadku rozkład także nie był ściśle normalny, to wartość modalna (1,5 s) była bliska wartości średniej. We wszystkich cytowanych badaniach [3,5,8,12,17] średni czas trwania zaciągnięcia był niższy w porównaniu do wyników pracy własnej, ale różnice te nie były znaczne (odpowiednio 1,40 s;1,73 s). Dominanta wartości czasu zaciągania wyznaczona w badaniach własnych wynosząca 1,5 s była jeszcze bardziej zbliżona do wartości tego parametru podawanego przez innych autorów. Wyniki wszystkich badań dowodzą więc, że średni czas zaciągania się dymem papierosowym jest niższy od wartości standardowej równej 2 s. Dyspersja wyników czasu zaciągania wyznaczona w sposób analogiczny jak w przypadku objętości zaciągania wynosiła w pracach Kassel'a i wsp., Strasser'a i wsp. oraz Frankena'a i wsp. [5,12,17] odpowiednio 33, 31 i 40 % natomiast w badaniach własnych była większa i wynosiła 53%.

Czas przerw między zaciągnięciami

Mierzony czas przerw pomiędzy poszczególnymi zaciągnięciami wynoszący średnio 20 s jest aż 3-krotnie niższy od czasu standardowego zalecanego przez ISO, wynoszącego 60 s. Chociaż i w przypadku tego parametru rozkład nie był ściśle normalny, to wartość modalna równa 15 s była bliska maksimum naniesionego na histogram rozkładu normalnego i wartości średniej. Tylko u 2% osób badanych czas przerw pomiędzy poszczególnymi zaciągnięciami zgadzał się wartością standaryzowaną ISO równą 60 s. 3% badanych stosowało podczas palenia przerwy pomiędzy 40 a 60 s, natomiast 95% badanych stosowało przerwy krótsze niż 40 s. Wyznaczony w pracy czas przerw pomiędzy poszczególnymi zaciągnięciami, był prawie identyczny z wartościami tego parametru wyznaczonego w pracach Djordjevic i wsp.[3], Strasser'a i wsp. [17] oraz Franken'a i wsp. [5], które podawały wartości tego parametru odpowiednio 20 s, 24,8 s, 18,2 s. Jedynie w pracy Hammond'a i wsp. [8] wyznaczony czas był dłuższy od wyznaczonego w badaniach własnych i wynosił około 34,2 s. Wszystkie cytowane wartości (zarówno wyniki pracy własnej jak i innych autorów były więc znacznie krótsze od warunków przyjmowanych jako standardowe (60 s). Wyliczona na podstawie odchylenia standardowego dyspersja czasu przerw między kolejnymi zaciągnięciami w badaniach Kassel'a i wsp. [12], Strasser'a i wsp. [17] oraz Frankena'a i wsp. [5] wynosiła odpowiednio 54, 48 i 58% a badaniach własnych była podobna i wynosiła 53%.

Inne parametry topografii

Pozostałe parametry profilu palenia mierzone w badaniach (topografia palenia) tj. liczba zaciągnięć, maksymalna szybkość zaciągania, czas do osiągnięcia maksymalnej szybkości zaciągania i czas palenia) nie są normowane przez ISO. Średnia liczba zaciągnięć w badaniach własnych wynosząca 13 była podobna do liczby zaciągnięć obserwowanych przez Djordjevic, Hammond'a oraz Strasser'a i ich wsp. [3,8,17] (odpowiednio 12-13; 11,1-11,3; 12,7), natomiast różniła się od wartości średniej przedstawionej w badaniach Kassel'a i wsp. [12] wynoszącej 17,51.

Wnioski

1. Wszystkie parametry topografii palenia mierzone w badanej grupie reprezentatywnej dla populacji palących w Polsce w sposób drastyczny odbiegają od wartości przyjmowanych jako standardowe. Średnia objętość i szybkość zaciągania były wyższa od wartości zalecanej przez ISO (odpowiednio o 71% i 117%) natomiast średni czas trwania zaciągnięcia i czas przerw pomiędzy poszczególnymi zaciągnięciami niższe od tej normy (odpowiednio o 15% i 66%).

2. Wszystkie mierzone parametry topografii palenia charakteryzowały się dużym rozrzutem w obrębie badanej populacji.

3. Objętość zaciągania w badanej populacji spłyca się w miarę wypalania papierosa.

Rycina 3. Histogram średniej objętości zaciągnięcia.

Rycina 4. Histogram średniej szybkości zaciągania.

Rycina 5. Histogram średniego czasu zaciągania.

Rycina 7. Zmiana objętości zaciągania w miarę wypalania papierosa.