Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne: budowa chemiczna, procesy powstawania i wpływ na organizm człowieka

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (skrót PAH) są trwałymi zanieczyszczeniami organicznymi. Jego rakotwórcze właściwości są wyraźnie zaznaczone. W tej grupie znajduje się ponad 200 przedstawicieli. Benzapiren jest uważany za najbardziej niebezpieczny. Często spotyka się ją w badaniach obiektów środowisko.

O benzopirenie

Komponent ten został odkryty w 1933 r. Dwa lata później jego rakotwórczość została udowodniona w rygorystycznym badaniu.

Obecnie benzapiren jest uznawany za substancję klasy 1 do klasy zagrożenia. Ma właściwości mutagenne. A nawet umiarkowane stężenia są szkodliwe dla organizmu człowieka. Kiedy jego proporcje w powietrzu (wyższe niż normalnie) i długotrwałe narażenie powoduje raka płuc.

Z tego powodu jego wykrywanie jest szczególnie istotne. Metodyki zostały opracowane w oparciu o właściwości substancji. Różnią się one jedynie etapami pobierania i generowania próbek.

Podział na kategorie WWA

Obejmuje to pierwiastki, których struktura chemiczna zawiera co najmniej trzy pierścienie benzenowe. Najprostsze wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne to antracen i fenantren. Nie ulegają mutacji i nie mają właściwości toksycznych. Są one podobne w strukturze do pirenu i benzperylenu.

Rakotwórcze WWA Które wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne są czynnikami rakotwórczymi?? Cholatren, dibenzpyren i peryleny kwalifikują się jako szczególnie toksyczne (oprócz benzopirenu). Stanowią one największe zagrożenie dla zdrowie ludzkie.

Warunki generowania

WWA powstają w wyniku spalania następujących produktów:

• kategoria oleju;
• Węgiel;
• drewno;
• Produkty odpadowe;
• wyroby tytoniowe;
• żywność.

Im niższe temperatury w aparatach spalania, tym większa ilość tych substancji. Benzapiren występuje w stosunkowo niewielkich proporcjach w asfalcie.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne dostają się do powietrza wraz z innymi produktami spalania. W temperaturze pokojowej wszystkie te związki występują w postaci stałych kryształów. Topią się one w temperaturze 200 °C

Gdy gorące gazy, w skład których wchodzą WWA, zostaną schłodzone, elementy te będą się gromadzić w miejscu emisji. Na przykład w odległości 2-5 km od elektrowni węglowej wierzchnia warstwa gleby jest nasycona następującymi zanieczyszczeniami. Ale większa część podróżuje na znaczne odległości w powietrzu.

Najlepszym adsorbentem dla WWA jest sadza. Na jednym centymetrze kwadratowym powierzchni może się skupić około 10 centymetrów kwadratowych¹⁴ cząsteczki tych substancji.

Źródła i wkłady

W tym przypadku statystyki dotyczą głównie emisji benzopirenu. t/a jest podany. Na przykładzie USA wychodzą następujące dane.

Ostatnia wartość jest najniższa i na pierwszy rzut oka może nie wydawać się znacząca. Jednak lokalne proporcje dają dość znaczne wartości. Zostały one przedstawione w poniższej tabeli.

W wodzie pitnej stężenie kancerogenu wynosi 0,3-2,0 ng/l.

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w atmosferze są szczególnie trwałe. Stopniowo przekształcają się w inne produkty reagując z ozonem i dwutlenkiem azotu. W pierwszym przypadku powstają wielonuklearne chinony. W drugim, nitrobenzapyrens.

Wykrywanie WWA w powietrzu

W tym celu stosuje się następujące techniki:

1. Chromatografia gazowa (GC).
2. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC)

W pierwszej kolejności wyodrębniono 16 głównych składników grupy WWA. Służą do tego specjalne kolumny. Urządzenia kapilarne są wykorzystywane w metodzie 1. W drugim przypadku, wysoka wydajność.

Wstępne przesiewanie wśród innych związków obecnych w próbkach jest przeprowadzane w celu opracowania skuteczności wyniku. W tym celu stosuje się LC o obniżonym ciśnieniu w jednym z dwóch systemów:

1. Ciecz - ciało stałe.
2. Płyn - płyn.

Stosuje się tu każdy odpowiedni adsorbent, np. żel krzemionkowy. W celu zwiększenia obiektywności wyników stosuje się również detektory o wysokiej czułości.

Pierwsza metoda ma charakter uzupełniający:

1. Z urządzeniem do jonizacji płomienia. Funkcja polega na określeniu ilościowym po zidentyfikowaniu związku za pomocą techniki niepowiązanej.
2. Spektrometr masowy. Daje dane ilościowe, ale często jest ograniczona z powodu nakładania się mas substancji o różnych strukturach

Druga technika jest uzupełniona o te detektory:

1. Fluorymetryczne. Określa śladowe ilości WWA, ale nie daje danych strukturalnych.
2. Spektrofotometryczne. Obiektywnie identyfikuje związek i jego strukturę.

Przy wyborze urządzeń analitycznych przeznaczonych do przesiewania, wykrywania i ilościowego oznaczania takich pierwiastków należy wziąć pod uwagę pewne kryteria:

1. Zakres zawartości obliczeniowej w próbkach, które mają być poddane analizie.
2. Ilości powiązanych zanieczyszczeń i substancji.
3. Sposób realizacji procedury pomiarowej.
4. Potencjał techniki wsadowej.

GC kapilarne jest korzystne z punktu widzenia technologii separacji. Liczba związków, które teoretycznie można podzielić przez jednostkę czasu w tej technice jest 5-10 razy większa, w sposób podobny do metody LCVE. Nie ma jednak wyraźnej przewagi. Ponieważ niektóre związki są skutecznie rozdzielane za pomocą chromatografii cieczowej. Piren-dibenzo(a,h)antracen, na przykład

Wykrycie w glebie

Tam WWA są wprowadzane do wody przez zrzuty. Ich obecność jest zapewniona przez zakład lub inne źródło, które spowodowało zanieczyszczenie. Metody stosowane do wykrywania i analizy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych są następujące:

1. Rozdział chromatograficzny. Oddziela PAH od innych związków.
2. Fluorymetria . Szczegółowo analizuje te substancje w glebie.

Próbki są zazwyczaj pobierane z miejsc znajdujących się w pobliżu przedsiębiorstwa. Są to gleby torfowe i bielicowe.

Badania wody

Wykrywanie WWA w zbiornikach wodnych i Ścieki raczej trudny. Stosuje się wysokosprawny chromatograf cieczowy. Posiada:

1. Mechanizm elucji gradientowej.
2. Czujnik ultrafioletu na matrycy diodowej.
3. Fluorescencyjny znacznik.

Rozcieńczone roztwory wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w wodzie są ekstrahowane chlorkiem metylenu. Oczyszcza się je na kolumnie z użyciem żelu krzemionkowego. Usunięcie zbędnych zanieczyszczeń. Rezultatem jest wyciąg. Są one suszone i rozpuszczane w mieszaninie wody i acetonitrylu. Dalsza analiza za pomocą wskaźnika diodowego.

Sytuacja żywnościowa

Benzapiren może przenikać do żywności, która została ugotowana. Ten przedstawiciel wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w środkach spożywczych może występować w różnych proporcjach. Zostały one przedstawione w poniższej tabeli.

Dziś ten kancerogen znajduje się w wielu popularnych produktach spożywczych: chlebie, mleku, maśle, ziemniakach itp. д. Jeśli żywność jest prawidłowo traktowana, stężenie szkodliwych substancji może być zmniejszone. Dokładnie umyć owoce i warzywa. Około 20% WWA jest eliminowanych w ten sposób.

Mogą one pojawić się w wyniku reakcji eluentów (pierwiastków powstających w rozpuszczalniku) z pakietem polimerowym. Na przykład, tłuszcz mleczny tworzy około 95% benzapirenu z pojemników lub kubków z papieru woskowego.

Wpływ na ludzi

Roczne pobranie benzapirenu z dietą u osoby dorosłej wynosi 0,006 mg. Na obszarach ekologicznie problematycznych liczba ta jest trzykrotnie wyższa.

Dopuszczalne wartości graniczne dla frakcji substancji to.

Działanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych na człowieka jest następujące: po dostaniu się do organizmu reagują z enzymami i tworzą związki epoksydowe. Wchodzi w kontakt z guaniną. W efekcie DNA nie jest syntetyzowane i dochodzi do mutacji. Są to optymalne warunki do rozwoju guzów nowotworowych. W wysokich stężeniach w powietrzu WWA przenikają do płuc, powodując raka płuc.