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Environmental and bystanders’ exposure to secondhand aerosols of electronic cigarettes in the European population

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Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina i Ciències de la Salut

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[eng] INTRODUCTION: In recent years, electronic cigarettes have increased in popularity among youth and adults in many parts of the world, including Europe. Growing evidence indicates that e-cigarette aerosols contain hazardous compounds, including fine particulate matter (PM2.5), nicotine, and tobacco-specific nitrosamines (TSNAs), which threaten the health of users and those exposed passively. However, research on passive e-cigarette aerosol exposure (CEA) is still limited, which is particularly important to substantiate whether e-cigarette use results in net population health benefits.

OBJECTIVES: The general objective of this thesis is to evaluate exposure to ACE in the European population from a political perspective, at the population level and at the individual level. The thesis has the following specific objectives: 1) examine national and subnational legislation that regulates the use of electronic cigarettes in public and private places in the countries of the European Region of the World Health Organization (WHO); 2) evaluate the extent of population exposure to ACE in different public and private places in European countries; 3) characterize personal and environmental exposure to ACE in closed environments under controlled conditions that simulate real-life conditions; and finally, 4) characterize personal and environmental exposure to ACE under real-life conditions.

METHODS: Five studies were carried out to meet the objectives of this thesis. To achieve the first specific objective, a survey was conducted among health policy experts from several countries in the WHO European Region to collect data on national and subnational regulations related to the use of electronic cigarettes in public and private places. The second objective was achieved by conducting two surveys in European countries to collect data on e-cigarette use in outdoor settings and population self-reported exposure to ACE. For the third objective, a controlled experimental study was conducted in a closed room and car to evaluate airborne and biological markers of short-term ACE exposure in indoor environments. Finally, the fourth objective consisted of an observational study in the homes of e-cigarette users in several European countries to investigate airborne markers of ACE exposure in indoor environments and biomarkers in non-users living in these homes.

RESULTS: Twenty-eight of 48 (58.3%) countries in the WHO European Region regulated e-cigarette use at the national level, with European Union (EU) Member States (MS) having a significantly higher proportion (73.1%) of countries that had adopted legislation on the use of electronic cigarettes at national level compared to other non-EU States (40.9%). The number of places regulated by the country's legislation on the use of electronic cigarettes was associated with smoking prevalence and the country's income level. Our survey in 11 European countries suggests that the outdoor location with the highest visibility of e-cigarette use was the outdoor areas of restaurant establishments (21.3% of establishments). Although to a limited extent, people were observed using electronic cigarettes in places frequented by children, such as at school entrances (11.0% of entrances) and in playgrounds (4.0% of playgrounds). Furthermore, our population-based study shows that 16.0% of non-e-cigarette users in 12 European countries were exposed to ACE in any indoor space at least once a week, with a mean exposure duration of 43 minutes/day. The prevalence of ACE exposure varied by the prevalence of e-cigarette use in the country and by geographic region. Exposure to ACE among non-e-cigarette users was more likely to occur in men, in younger age groups, in groups with higher educational levels, former e-cigarette users, current smokers, those who perceived ACE as harmless, and among those who lived in countries with a higher prevalence of electronic cigarette use.

From our experimental study, we found that PM2.5 concentration increased approximately two-fold during short-term use of e-cigarettes (30 minutes) compared to the baseline level in a room and in a car under controlled conditions. , but the concentration of nicotine in the air remained low throughout the experiment. Although the concentrations of biomarkers of ACE exposure (i.e., nicotine, cotinine, 3'-OH-cotinine, nornicotine, TSNAs, PG, and glycerol) measured in saliva samples from non-e-cigarette users were mostly below of their limits of quantification after using e-cigarettes in those settings, these people reported experiencing acute irritation symptoms, such as dry eyes, throat, and nose, after brief exposure to ACE. On the other hand, our observational study shows that the concentration of nicotine in the air of the homes of electronic cigarette users was significantly higher than that found in homes where electronic cigarettes were not used, while the concentration of PM2.5 was similar. in both types of homes. Likewise, it was found that the concentrations of some biomarkers of ACE exposure, such as nicotine, cotinine, 3'-OH-cotinine, 1,2-PG in saliva and cobalt in urine samples from non-users of electronic cigarettes living with users was higher than concentrations observed in participants living in households where e-cigarettes were not used.
CONCLUSIONS: This thesis shows that the use of electronic cigarettes carries some environmental and personal exposure to ACE, and may put the health of those exposed at risk in the long term. Given that exposure to ACE at the population level in Europe was not negligible, and that no comprehensive legislation on e-cigarette use has been adopted in European countries, governments should make more efforts to protect people unintentionally exposed, in particular. particularly vulnerable groups such as young people, by including electronic cigarettes in smoke-free policies.

From our experimental study, we found that PM2.5 concentration increased approximately two-fold during short-term use of e-cigarettes (30 minutes) compared to the baseline level in a room and in a car under controlled conditions. , but the concentration of nicotine in the air remained low throughout the experiment. Although the concentrations of biomarkers of ACE exposure (i.e., nicotine, cotinine, 3'-OH-cotinine, nornicotine, TSNAs, PG, and glycerol) measured in saliva samples from non-e-cigarette users were mostly below of their limits of quantification after using e-cigarettes in those settings, these people reported experiencing acute irritation symptoms, such as dry eyes, throat, and nose, after brief exposure to ACE. On the other hand, our observational study shows that the concentration of nicotine in the air of the homes of electronic cigarette users was significantly higher than that found in homes where electronic cigarettes were not used, while the concentration of PM2.5 was similar. in both types of homes. Likewise, it was found that the concentrations of some biomarkers of ACE exposure, such as nicotine, cotinine, 3'-OH-cotinine, 1,2-PG in saliva and cobalt in urine samples from non-users of electronic cigarettes living with users was higher than concentrations observed in participants living in households where e-cigarettes were not used.
CONCLUSIONS: This thesis shows that the use of electronic cigarettes carries some environmental and personal exposure to ACE, and may put the health of those exposed at risk in the long term. Given that exposure to ACE at the population level in Europe was not negligible, and that no comprehensive legislation on e-cigarette use has been adopted in European countries, governments should make more efforts to protect people unintentionally exposed, in particular. particularly vulnerable groups such as young people, by including electronic cigarettes in smoke-free policies.

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[spa] INTRODUCCIÓN: En los últimos años, los cigarrillos electrónicos han aumentado su popularidad entre los jóvenes y adultos en muchas partes del mundo, incluida Europa. La cada vez más creciente evidencia indica que los aerosoles de los cigarrillos electrónicos contienen compuestos peligrosos, que incluyen partículas finas (PM2.5), nicotina y nitrosaminas específicas del tabaco (TSNAs), que amenazan la salud de los usuarios y de las personas expuestas pasivamente. Sin embargo, la investigación sobre la exposición pasiva al aerosol del cigarrillo electrónico (ACE) todavía es limitada, lo que es particularmente importante para justificar si el uso del cigarrillo electrónico genera beneficios netos para la salud de la población.
OBJETIVOS: El objetivo general de esta tesis es evaluar la exposición al ACE en la población europea desde una perspectiva política, a nivel poblacional y a nivel individual. La tesis tiene los siguientes objetivos específicos: 1) examinar las legislaciones nacionales y subnacionales que regulan el uso de cigarrillos electrónicos en lugares públicos y privados en los países de la Región Europea de la Organización Mundial de la Salud (OMS); 2) evaluar el alcance de la exposición de la población al ACE en diferentes lugares públicos y privados en países europeos; 3) caracterizar la exposición personal y ambiental al ACE en entornos cerrados en condiciones controladas que simulan las condiciones de la vida real; y por último, 4) caracterizar la exposición personal y ambiental al ACE en condiciones de la vida real.
MÉTODOS: Se realizaron cinco estudios para cumplir con los objetivos de esta tesis. Para lograr el primer objetivo específico, se realizó una encuesta entre expertos en políticas de salud de varios países de la Región de Europa de la OMS para recopilar datos sobre las regulaciones nacionales y subnacionales relacionadas con el uso de cigarrillos electrónicos en lugares públicos y privados. El segundo objetivo se logró mediante la realización de dos encuestas en países europeos para recopilar datos sobre el uso de cigarrillos electrónicos en lugares al aire libre y la exposición autoinformada de la población al ACE. Para el tercer objetivo, se llevó a cabo un estudio experimental controlado en una habitación y un automóvil cerrados para evaluar marcadores aéreos y biológicos de la exposición breve al ACE en ambientes interiores. Por último, el cuarto objetivo consistió en un estudio observacional en hogares de usuarios de cigarrillos electrónicos en varios países europeos para investigar los marcadores aéreos de exposición al ACE en ambientes interiores y biomarcadores en personas no usuarias que viven en estos hogares.
RESULTADOS: Veintiocho de los 48 (58,3%) países de la Región de Europa de la OMS regulaban el uso de cigarrillos electrónicos a nivel nacional, y los Estados Miembros (EM) de la Unión Europea (UE) tenían una proporción significativamente mayor (73,1%) de países que habían adoptado una legislación sobre el uso de cigarrillos electrónicos a nivel nacional en comparación con otros Estados de fuera de la UE (40,9%). El número de lugares regulados por la legislación del país sobre el uso de cigarrillos electrónicos se asoció con la prevalencia de tabaquismo y el nivel de ingresos del país. Nuestra encuesta en 11 países europeos sugiere que el lugar al aire libre con mayor visibilidad de uso de cigarrillos electrónicos fueron las áreas al aire libre de los locales de restauración (21,3% de los locales). Aunque de manera limitada, se observaron personas usando cigarrillos electrónicos en lugares frecuentados por niños, como en entradas a escuelas (11,0% de las entradas) y en parques infantiles (4,0% de parques infantiles). Además, nuestro estudio poblacional muestra que el 16,0% de personas no usuarias de cigarrillos electrónicos en 12 países europeos estuvieron expuestas al ACE en cualquier espacio interior al menos una vez por semana, con una duración media de exposición de 43 minutos/día. La prevalencia de la exposición al ACE variaba según la prevalencia de uso de cigarrillos electrónicos en el país y según la región geográfica. La exposición al ACE entre las personas no usuarias de cigarrillos electrónicos ocurría con mayor probabilidad en hombres, en grupos de edad jóvenes, en grupos con mayor nivel educativo, exusuarios de cigarrillos electrónicos, fumadores actuales, aquellos que percibían el ACE como inofensivo y entre aquellos que vivían en países con una mayor prevalencia de uso de cigarrillos electrónicos. A partir de nuestro estudio experimental, encontramos que la concentración de PM2.5 se multiplicó aproximadamente por dos durante el uso de cigarrillos electrónicos durante un período breve (30 minutos) en comparación con el nivel basal en una habitación y en un automóvil en condiciones controladas, pero la concentración de nicotina en el aire permaneció baja durante todo el experimento. Aunque las concentraciones de biomarcadores de exposición al ACE (es decir, nicotina, cotinina, 3'-OH-cotinina, nornicotina, TSNAs, PG y glicerol) medidos en muestras de saliva de personas no usuarias de cigarrillos electrónicos estuvieron en su mayoría por debajo de sus límites de cuantificación después del uso de cigarrillos electrónicos en esos lugares, estas personas refirieron experimentar síntomas de irritación aguda, como sequedad de ojos, garganta y nariz, luego de la exposición breve al ACE. Por otra parte, nuestro estudio observacional muestra que la concentración de nicotina en el aire de los hogares de usuarios de cigarrillos electrónicos fue significativamente más alta que la encontrada en hogares donde no se usaban cigarrillos electrónicos, mientras que la concentración de PM2.5 fue similar en ambos tipos de hogares. Asimismo, se encontró que las concentraciones de algunos biomarcadores de exposición al ACE, como nicotina, cotinina, 3'-OH-cotinina, 1,2-PG en saliva y cobalto en muestras de orina de personas no usuarias de cigarrillos electrónicos que vivían con los usuarios era superior a las concentraciones observadas en los participantes que vivían en hogares donde no se usaban cigarrillos electrónicos.
CONCLUSIONES: Esta tesis muestra que el uso de cigarrillos electrónicos conleva cierta exposición ambiental y personal al ACE, y puede poner en riesgo la salud de los expuestos a largo plazo. Dado que la exposición al ACE a nivel poblacional en Europa no fue insignificante, y que no se ha adoptado una legislación amplia sobre el uso de cigarrillos electrónicos en los países europeos, los gobiernos deberían hacer más esfuerzos para proteger a las personas expuestas involuntariamente, en particular a grupos vulnerables como los jóvenes, mediante la inclusión de los cigarrillos electrónicos en las políticas libres de humo.

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Tesis Doctorals - Facultat - Medicina i Ciències de la Salut

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Environmental and bystanders’ exposure to secondhand aerosols of electronic cigarettes in the European population