title: Έκπλυση μετάλλων από προϊόντα καπνού στο νερό
title: Leaching of metals from tobacco products in water
Creators: name: Κουτελα Νικη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Τα υπολείμματα των τσιγάρων (αποτσίγαρα) αποτελούν τα πιο ευρέως διαδεδομένα απόβλητα της σημερινής εποχής. Πολύ συχνά βρίσκονται πεταμένα σε παραλίες, πεζοδρόμια, δρόμους, πάρκα προκαλώντας σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις λόγω των ανόργανων και οργανικών ρύπων που περιέχονται σε αυτά. Στους υδάτινους αποδέκτες εισέρχονται μέσω των φρεατίων υδροσυλλογής δημιουργώντας ρύπανση και προβλήματα στους οργανισμούς και μικροοργανισμούς του εκάστοτε υδάτινου αποδέκτη. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάζει ποιοτικά και ποσοτικά  ανόργανους ρύπους (Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se και Zn) που υπάρχουν σε χρησιμοποιημένα και μη προϊόντα καπνού. Τα είδη που εξετάστηκαν ήταν συμβατικά τσιγάρα (conventional cigarettes, CC) και προϊόντα καπνού που θερμαίνονται χωρίς να καίγονται (tobacco sticks) σε δύο εκδοχές, με αλουμίνιο (TS_Al) και χωρίς (TS).  Για τα χρησιμοποιημένα προϊόντα καπνού χρησιμοποιήθηκε μηχανή καπνίσματος που ήταν ρυθμισμένη, ανάλογα με το δείγμα, σε τυποποιημένο πρωτόκολλο. Για την ανίχνευση και ποσοτικοποίηση των μετάλλων χρησιμοποιήθηκε σύστημα ICP-MS. Σε πρώτο στάδιο μελετήθηκε η βιοδιαθέσιμη συγκέντρωση μετάλλων σε υπερκάθαρο νερό από χρησιμοποιημένα και μη προϊόντα καπνού για διάφορες χρονικές περιόδους. Από τα αποτελέσματα αυτά προέκυψε ότι η συγκέντρωση στα περισσότερα μέταλλα μετά από χρονικό διάστημα έκπλυσης μίας ημέρας ήταν κοντά στην ισορροπία. Εξαίρεση αποτελούν τα As, Hg που ήταν κάτω από το όριο ανίχνευσης της μεθόδου, τα Cd και Pb που ανιχνεύτηκαν σε κάποια δείγματα, το Ba του οποίου η συγκέντρωση αυξανόταν με την πάροδο του χρόνου και τέλος το Cu που η συγκέντρωσή του μειώνονταν με την πάροδο του χρόνου. Από την ανάλυση των πειραμάτων για την ποσοτικοποίηση της ολικής συγκέντρωσης των μετάλλων που υπάρχουν σε χρησιμοποιημένα και μη προϊόντα καπνού, παρατηρήθηκε ότι το μόνο μέταλλο που δεν ανιχνεύτηκε ήταν το As. Σε δεύτερο στάδιο, διεξήχθησαν πειράματα για την εκτίμηση της ολικής και βιοδιαθέσιμης συγκέντρωσης των μετάλλων που περιέχονται στα διάφορα μέρη των προϊόντων καπνού, χρησιμοποιημένα και μη, (χαρτί, φίλτρο, καπνός και στάχτη για τα συμβατικά τσιγάρα) και παρατηρήθηκε ότι η μεγαλύτερη ποσότητα μετάλλων προέρχεται από τον καπνό. Σε τελευταίο στάδιο μελετήθηκε η επίδραση που έχουν διάφορες περιβαλλοντικές παράμετροι (pH, χουμικό οξύ, χλωριούχο νάτριο) και δείγματα από επιφανειακά νερά, στην διαδικασία της έκπλυσης των μετάλλων από προϊόντα καπνού. Ως επιφανειακά ύδατα χρησιμοποιήθηκαν δείγματα από θαλασσινό νερό, από τον ποταμό Κοιλιάρη, και νερό βροχής. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα αποτελέσματα του υπερκάθαρου νερού και παρατηρήθηκε ότι δεν υπήρξε μεταβολή στις τιμές, συνεπώς οι συγκεντρώσεις των μετάλλων που εκπλύονται από τα τσιγάρα σε υπερκάθαρο νερό είναι ίδιες με τις συγκεντρώσεις στα δείγματα των επιφανειακών υδάτων. Συμπέρασμα των αποτελεσμάτων είναι ότι τα προϊόντα καπνού αποτελούν σημαντική πηγή μετάλλων και η απόρριψή τους το περιβάλλον ελλοχεύει πολλούς κίνδυνους, επομένως η αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος κρίνεται απαραίτητη.
description: Conventional cigarette butts are the single most collected item in annual international coastal and urban clean-ups. Once dumped, they move through sewer systems and streams into the oceans and/or accumulate in localized areas. Tobacco products act as point sources and leach toxicants. The cumulative effect of many littered cigarette butts may present a significant threat to local organisms as past studies have found cigarette litter toxic to some aquatic species. At the same time, a novel ‘heat not burn’ tobacco product was introduced that is becoming increasingly popular. However, the impact of disposing these heated tobacco sticks and exposing them to environmental water bodies is unknown. The present work aims to determine the inorganic components (Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se and Zn) leached from heated tobacco sticks and conventional cigarettes in water. Two types of tobacco sticks (nonAluminum and Aluminum versions) and one brand of conventional cigarettes were studied. Tobacco products were operated on a routine analytical cigarette-smoking machine according to a standardized protocol and metal concentrations were determined using ICP-MS. Leaching from used and unused tobacco products into deionized water was initially considered. Almost all metal concentrations reached near-equilibrium conditions after 1 day of leaching. Arsenic was the only metal not
detected from used and unused tobacco products. Within 1 day of leaching, the 
dissolved concentrations of Hg and Pb were below the limits of detection of the
analytical method. The dissolved concentration of Ba was found to increased over
time. On the other hand the dissolved concentration of Cu was found to decreased over time. The contribution of the different parts of tobacco products (filter, tobacco and paper) to the inorganic content of leachates was assessed for used and unused tobacco products. The total concentration of each metal in used and unused solid tobacco products was initially determined. Arsenic was the only metal not detected in any tobacco product. The total concentration of metals form the different parts of the tobacco products was considered and tobacco was the major source of metals. The effects of varying pH, salt and humic acids on the leaching behavior of metals from tobacco products was also studied, next to the effect of matrix where rainwater, river water and seawater were used to leach metals from used and unused tobacco products.
Raising public awareness on the negative impact of discarded tobacco products to the environment, next to taking measures to reduce litter from post-consumption waste is of prime importance.