Состав выдыхаемого воздуха начинал исследовать еще Лавуазье; уже в ХIХ веке в этом воздухе находили ацетон и этанол; большое число летучих органических веществ определял в выдыхаемом воздухе Лайнус Полинг в 70-х годах прошлого столетия, используя микроконцентрирование. Главная цель такого анализа - диагностика заболеваний; давно, например, известно, что наличие ацетона в выдыхаемом воздухе служит признаком диабета. Еще древние врачи старались по запаху выдыхаемого воздуха определить, чем болен человек. В последние годы этому направлению уделяют много внимания и аналитики, и медики, привлекая различные методы, прежде всего газовую хромато-масс-спектрометрию, отчасти газовую хроматографию с другими детекторами и лазерную спектроскопию.
Задача такого анализа довольно сложна, как минимум, по двум взаимосвязанным причинам. Во-первых, вещества, являющиеся маркерами заболеваний, могут находиться и в наружном воздухе, которым дышит пациент. Это означает, что необходимо не только проводить контрольные эксперименты, но и оценивать очень небольшие изменения в содержании этих веществ. Во-вторых, абсолютные количества выделяемых веществ-маркеров обычно очень малы, и обнаружить их можно лишь самыми чувствительными методами. Тем не менее подобные определения не только возможны, но и уже осуществляются.
На Питсбургской конференции по аналитической химии и прикладной спектроскопии в 2004 г. (Р1исоп 2004) рассматриваемому направлению был посвящен специальный симпозиум. Из его материалов следует, что чаще всего проблему выдыхаемого воздуха решают в настоящее время, используя сорбцию определяемых веществ, последующую термодесорбцию и определение газовой хромато-масс-спектрометрией. В исследовательском центре Менссана Рисерч (Menssana Researh, г. Ньюарк, США) исследованы пробы выдыхаемого воздуха нескольких десятков человек, причем всего было обнаружено 3500 соединений; на одного пациента приходилось в среднем по 200 летучих органических соединений, но только 27 соединений были общими для всех обследованных людей. Самым распространенным летучим органическим компонентом выдыхаемого воздуха был изопрен - промежуточный продукт синтеза холестерина. Практически всегда в пробах присутствуют алканы, в том числе с большой молекулярной массой. Отмечалось, что совсем недавно американское агентство по пищевым продуктам и лекарственным препаратам (Food and Drug Administration) одобрило применение анализа выдыхаемого воздуха как теста для оценки состояния больных, перенесших операции на сердце; готовится подобное же решение о тестах на рак легких, туберкулез и некоторые другие заболевания.
В Университете Ватерлооо (Канада) созданы новые и эффективные устройства для концентри-рования соединений, содержащихся в выдыхаемом воздухе (Януш Павлищин и др., Janusz Pawliszyn); устройство включает мембраны из неполярного и непористого материала, которые обеспечивают отделение веществ, мешающих определению; это в первую очередь относится к воде, которая всегда содержится в выдыхаемом воздухе.
Работы такого рода проводятся и в России, в том числе в медицинских учреждениях. Физики-спектроскописты использовали для анализа выдыхаемого воздуха диодные лазеры, излучающие в ИК-диапазоне (Институт общей физики РАН). Этими методами можно определять прежде всего низкомолекулярные простые соединения, включая оксиды азота, аммиак, монооксид углерода, пероксид водорода, а также метан, метанол, этанол, сероуглерод и другие соединения в диапазоне от 0.1 мкг/м3 до 10 мг/м3, а также проводить изотопный анализ (13С/12С). (Подробнее о совместных работах российских физиков и медиков см. Вестник РАН, 2004, т. 74, № 2). Химики-аналитики разрабатывают хроматографические методы анализа выдыхаемого воздуха в рамках программы по диагностике и лечению рака, осуществляемой Правительством Москвы.