Полициклические ароматические углеводороды и их токсикологическое значение реферат

Обновлено: 05.07.2024

Полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), широко распространены в окружающей среде. Они образуются в процессах горения и содержатся во многих природных продуктах. Представители этой группы соединений обнаружены в выхлопных газах двигателей, продуктах горения печей и отопительных установок, табачном и коптильном дыме. Полициклические ароматические углеводороды присутствуют в воздухе, почве и воде.

Загрязнение почвы одним из ПАУ — бенз (а)пиреном является индикатором общего загрязнения окружающей среды, вследствие возрастающего загрязнения атмосферного воздуха.

Накапливаемый в почве бенз (а)пирен может переходить через корни в растения, т. е. растения загрязняются не только осаждающейся из воздуха пылью, но и через почву. Концентрация его в почве разных стран изменяется от 0,5 до 1 000 000 мкг/кг.

В воде в зависимости от загрязнения найдены различные концентрации бенз (а)пирена: в грунтовой — 1—10 мкг/м 3 , в речной и озерной — 10—25 мкг/м 3 , в поверхностной — 25—100 мкг/м 3 .

ПАУ чрезвычайно устойчивы в любой среде и при систематическом их образовании существует опасность их накопления в природных объектах. В настоящее время 200 представителей канцерогенных углеводородов, включая их производные, относятся к самой большой группе известных канцерогенов, насчитывающей больше 1000 соединений.

По канцерогенности полициклические ароматические углеводороды делят на основные группы:

1) наиболее активные канцерогены — бенз (а)пирен, дибенз (а, h) антрацен, дибенз (а, i) пирен;
2) умеренно активные канцерогены — бенз (Ь)флуорантен;
3) менее активные канцерогены — бенз (е) пирен, бенз (а)антроцен, дибенз (а, с) антрацен, хризен и др.

Бенз (а)пирен попадает в организм человека не только из внешней среды, но и с такими пищевыми продуктами, в которых существование канцерогенных углеводородов до настоящего времени не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, растительных маслах, а также обжаренном кофе, копченостях и мясных продуктах, поджаренных на древесном угле.

Образование канцерогенных углеводородов можно снизить правильно проведенной термической обработкой. При правильном обжаривании кофе в зернах образуется 0,3 — 0,5 мкг/кг бенз (а)пирена, а в суррогатах кофе — 0,9 — 1 мкг/кг наряду с другими полициклическими соединениями. В подгоревшей корке хлеба содержание бенз (а) пирена повышается до 0,5 мкг/кг, а в подгоревшем бисквите — до 0,75 мкг/кг. При жарении мяса содержание бенз (а) пирена также повышается, но незначительно.

Сильное загрязнение продуктов полициклическими ароматическими углеводородами наблюдается при обработке их дымом. При исследовании солодового кофе было обнаружено большое количество канцерогенных веществ, которое намного превышает их содержание в жареных зернах. Так, в солодовом кофе, поджаренном при непосредственном контакте с дымом, выявлено в 50 раз больше бенз (а)пирена (15—16 мкг/кг). При сушке зерна дымовыми газами, образуемыми при сгорании бурого необработанного угля загрязнение бенз (а) пиреном в 10 раз превышает первоначальное его содержание, а при использовании брикетов из бурого угля — в два раза. При сушке зерна топочными газами, образуемыми при сгорании мазута, содержание бенз (а) пирена увеличивается в 2—3 раза, при сгорании дизельного топлива — 1,4— 1,7 раз, при использовании природного газа — 1,2 раза. Содержание бенз (а)пирена зависит не только от технологического процесса сушки, но и от места его произрастания. Образцы зерна в областях, удаленных от промышленных предприятий, содержат в среднем 0,73 мкг/кг бенз (а)пирена, а зерна в промышленных районах — 22,2 мкг/кг.

В плодах и овощах бенз (а)пирена содержится в среднем 0,2— 150 мкг/кг сухого вещества. Мойка удаляет вместе с пылью до 20% полициклических ароматических углеводородов. Незначительная часть углеводородов может быть обнаружена и внутри плодов. Яблоки из непромышленных районов содержат 0,2 — 0,5 мкг/кг бенз (а)пирена, вблизи дорог с интенсивным движением — до 10 мкг/кг.

Основными загрязнителями наряду с бенз (а) пиреном являются фенантрен (10—5000 мкг/кг), дибенз (а, Опирен (8—3200 мкг/кг) и бенз (h)флуорантен (3—400 мкг/кг).

Нормативы содержания полициклических ароматических углеводов в питьевой воде составлены с учетом их возможного канцерогенного действия. Для стран Европейского сообщества ПДК составляет 0,2 мкг/л, а по рекомендациям ВОЗ — 0,01 мкг/л. ДСД бенз (а)пирена должна быть не более 0,24 мкг, ПДК — в атмосферном воздухе — 0,1 мкг/100 м 3 , в почве — 0,2 мг/кг.

Точных значений предельных концентраций ПАУ, оказывающих на человека канцерогенное действие нет, так как локальное воздействие этих веществ проявляется только при непосредственном контакте. Опыты с животными показали, что при нанесении вещества кисточкой на отдельные участки тела активность проявляют ПАУ в количестве 10—100 мкг.

При попадании в организм полициклические углеводороды под действием ферментов образуют эпоксисоединение, реагирующее с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушение, или приводит к возникновению мутаций, способствующих развитию раковых заболеваний, в том числе таких видов рака как карциномы и саркомы.

«Й Учитывая, что почти половина всех злокачественных опухолей у людей локализуется в желудочно-кишечном тракте, отрицательную роль загрязненной канцерогенами пищевой продукции трудно переоценить. Для максимального снижения содержания канцерогенов в пище, основные усилия должны быть направлены на создание таких технологических приемов хранения и переработки пищевого сырья, которые бы предупреждали образование канцерогенов в продуктах питания, или исключали загрязнение ими.

С 1970;х гг. актуальной стала проблема загрязнения окружающей среды алкилхлоридами — хлорсодержащими углеводородами. Хлорированные алканы и алкены особенно часто используются в качестве растворителей либо как материал для ряда синтезов. Из-за сравнительно низких температур кипения (40—87°С) и значительно более высокой, чем у полициклических ароматических углеводородов, растворимости в воде (около 1 г/л при 25 °С) алкилхлориды широко распространились в окружающей среде. Особо летучие соединения могут проникать даже через бетонные стенки канализационных систем, попадая в грунтовые воды. Поскольку у хлоралканов и хлоралкенов сильнее выражен липофильный, чем гидрофильный характер, они накапливаются в жировых отложениях организма. Это предопределяет их накопление в отдельных звеньях цепи питания.

Эти вещества подразделяют на две группы по их воздействию на печень человека:

— соединения, оказывающие сильное действие на печень — тетрахлорметан, 1,1,2-трихлорметан, 1,2-дихлорэтан;
— соединения, оказывающие менее сильное действие на печень — трихлорэтилен, дихлорметан.

Из группы сильнодействующих на печень хлорированных углеводородов следует выделить тетрахлорметан, используемый главным образом для синтеза фторхлоруглеводородов. Кроме того, его применяют в качестве растворителя жиров. Предполагают, что от 5 до 10% всего производимого тетрахлорметана попадает в окружающую среду.

Для хлорированных растворителей в Германии и Швейцарии принят неофициальный норматив (ТПК — техническая предельная концентрация). Для питьевой воды ТПК равна 25 мкг/л, в то время как норматив ВОЗ составляет 3 мкг/л. Для стран Европейского сообщества ТПК — 1 мкг/л, а предельная концентрация СС1₄ в воздухе — 65 мкг/м 3 .

К числу хлорированных углеводородов, обладающих некоторым отравляющим действием на печень, относится среди других и трихлорэтилен. Около 90—100% всего производимого трихлорэтилена попадает в окружающую среду, главная часть — в воздух, остальная — в твердые отходы и сточные воды.

Токсическое действие на человека трихлорэтилена обусловлено его метаболическими превращениями. Под действием монооксигеназы трихлорэтилен превращается в эпоксисоединение, которое самопроизвольно преобразуется в трихлорацетальдегид, реагирующий с ДНК и образующий промутагенные вещества. При систематическом воздействии подобных хлоруглеводородов могут наблюдаться повреждения центральной нервной системы.

Предельно допустимые концентрации хлоруглеводородов — только растворителей — принимаются для всей суммы веществ этой группы. Они были приведены выше при рассмотрении тетрахлорметана.

Некоторые хлоруглеводороды находят применение в качестве пестицидов, например ДДТ и линдан (разд. 4.5.).

На первом месте среди основных причин заболеваемости раком, по данным английских исследователей, стоит неправильное питание. С ним связано 35% всех злокачественных новообразований; второе место занимает курение - 30% (газета МБ,1996,№11).

Курение не только нарушает усвоение пищи. При сгорании никотина образуются вторичные амины, которые быстро растворяются в слюне и поступают в желудок. Там они реагируют с нитритами, содержащимися в ветчине и колбасах; в результате образуются мощные канцерогены - нитрозамины, которые вызывают рак печени, желудка и других органов.

Одним из наиболее неблагоприятных эффектов курения является усиление процессов перекисного окисления липидов, входящих в состав всех клеточных мембран, в первую очередь тех органов, которые непосредственно контактируют с дымом. Разрушение клеточных мембран значительно усиливается, если курильщик мало потребляет витаминов антиоксидантного действия и каротинов.

Что такое смолка? Это продукт сгорания табака при высокой температуре, возникающей на конце сигареты в момент затяжки. Опасны не только содержащиеся в смолке сильные канцерогены (ПАУ, бензпирен, нитрозосоединения, мышьяк), но и сам никотин: он усиливает влияние канцерогенов. В табаке имеются радиоизотопы: полоний-200, радий-226, свинец-210, калий-40. При выкуривании 1,5 пачки сигарет в день курильщик полу чает в течение года дозу радиации, эквивалентную 300 рентгенологическим обследованиям грудной клетки.

Лёгкие - это главная мишень действия содержащихся в дыме канцерогенных веществ и радионуклидов. Всасываясь с поверхности лёгких, они попадают в кровяное русло и с током крови поступают в различные органы, фильтруются через почки и выводятся с мочой. Поэтому совершенно неверно представление, что табак вызывает только рак легких. Он увеличивает риск рака гортани, полости рта, мочевого пузыря, пищевода, поджелудочной железы.

Больше половины взрослого населения курит в таких странах, как Манила, Китай, Россия (Москва, Челябинск), Украина, Казахстан, Греция, Литва. В то же время в большинстве развитых стран Западной Европы и США доля курящих мужчин в 2 раза меньше. Если бы все мужчины США бросили курить, то общая смертность только от рака лёгкого у них снизилась бы на 40%. Показательно, что представители некоторых племён Новой Гвинеи - поголовные курильщики с пяти-семилетнего возраста - часто заболевают раком лёгкого и туберкулёзом. Напротив, у парсов (жителей Бомбея), религия которых запрещает курение, рак лёгкого встречается исключительно редко.

Доказано, что риск рака лёгкого тем выше, чем больше табачных изделий выкуривает человек и чем продолжительнее курение (см. табл. 1, в которой даётся расчёт на 10 тысяч населения Лондона).

курят ежедневно 5 сигарет 6-15 сигарет 15-25 сигарет 25-30 сигарет более 50 сигарет

Губительное действие курение оказывает на молодой организм. У лиц, начавших курить в юношеском возрасте, отмечается высокий риск возникновения не только рака лёгких и мочевого пузыря, но и рака желудка. Не исключено и отрицательное влияние табачного дыма на половые клетки плода у курящих женщин.

Опаснее всего сигареты и папиросы. Дым от них имеет слабокислую реакцию и легче вдыхается, чем более щелочной сигарный и трубочный дым, однако в последнем случае чаще развивается рак губы и полости рта.

Сомнительно, что при слабом затягивании уменьшается риск развития рака. Дело в том, что эпителий бронхов раздражается при глубоком вдыхании дыма, а это вызывает отхаркивание отложений табачного конденсата.

Наибольший вред при курении приносит последняя треть сигареты. В таком случае, не следует ли в конец сигареты закладывать чуточку взрывчатки, чтобы отучить курильщика докуривать до конца? Сигареты без никотина и применение фильтров мало спасают положение: измерено, что фильтр снижает опасность отравления безпиреном всего на 5-10%.

Самое неприятное - это то, что курильщик опасен для окружающих. У женщин, имеющих курящего мужа, риск развития злокачественных опухолей возрастает вдвое; естественно, в ещё большей степени он увеличивается у детей курящих родителей. Даже собаки в семьях курильщиков чаще болеют раком.

Медики из Новосибирска установили, что дети, где курят отец или мать, часто страдают различными заболеваниями лёгких и бронхов, легко простуживаются.

Следует подчеркнуть ещё одно важное обстоятельство: потенцирование (а не простое суммирование) канцерогенного влияния курения и облучения. В частности, известен факт, что курящие шахтёры в урановых родниках заболевают раком гораздо чаще, чем их некурящие коллеги.

Главной мерой профилактики рака лёгкого, мочевого пузыря, желудка, полости рта, гортани является отказ от курения. Не случайно ВОЗ борьбу с курением считает одним из генеральных направлений противораковой пропаганды. Эксперты ВОЗ полагают, что эффективная борьба с курением позволит снизить количество случаев рака в мире на миллион в год. вы только вдумайтесь: миллион человек. У отказавшихся от вредной привычки табакокурения есть надежда не стать одной из составляющих этой мрачной статистики.

Опаснейший враг – ПАУ

ПАУ коварны. Даже в очень малой дозе они вызывают злокачественные опухоли как в месте воздействия, так и в различных органах при поступлении через рот или лёгкие. Исследования на мышах показали, что особенно чувствительны к ним новорождённые.

От ПАУ нельзя уберечься! Хотя с помощью мер жёсткого экологического контроля можно ограничить контакт с ними. Их много в саже, частички которой и являлись причиной развития рака мошонки у трубочистов старой Англии.

Главные источники ПАУ - выбросы металлургической и коксохимической промышленности, отходы нефтехимии, дым ТЭЦ и выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Канцерогенные ПАУ присутствуют в табачном дыме. Немало их образуется при сжигании опавшей листвы, поэтому нужно отказываться от вредного занятия сжигать кучи пожухлых листьв. Выхлопные газы автомобилей - основной источник ПАУ в городах. Чем интенсивнее движение, тем больше канцерогенов в воздухе. Особенно много вредных веществ выделяется во время разгона и торможения машины, при работе двигателя на холостом ходу, при езде по неровной дороге. В цивилизованных странах неукоснительно выполняются требования по эксплуатации автомобилей, предусматривающие недопустимость загрязнения воздуха продуктами неполного сгорания топлива. Выхлопная труба современного автомобиля имеет каталитический конвертор - устройство, в котором сгорают вредные примеси. Приходилось поражаться, что при сплошном многорядном потоке автотранспорта по улицам Вены, Лондона и других западных городов запаха автомобильного дыма почти не ощущается. А теперь представьте, что тронулся с места привычный вам автобус!

ПДК, т.е. предельно допустимая концентрация, ПАУ - величина ничтожная: всего 1 нанограмм (1 миллиардная грамма) на 1 кубический метр воздуха. При содержании в атмосфере 2-7 нг/кубометр отмечается достоверное увеличение заболеваемости раком лёгкого.

В некоторых же городах России содержание бензпирена в воздухе превышает ПДК на порядок и более. Если вы живёте вблизи крупной автомагистрали, то в сутки вы вдохнёте 0,6 мкг бензпирена (каждые 100 кубометров воздуха вблизи шоссе насыщаются за 24 часа 3 мкг бензпирена; за это время человек вдыхает приблизительно 20 кубометров), следовательно, за 4 года вы получите как раз такую дозу канцерогена, которая способна вызвать рак.

Из атмосферы ПАУ попадают в почву, озёра и реки. Загрязнение рыбы, особенно ведущей придонный образ жизни, обусловлено попаданием в водоёмы сточных вод, содержание бензпирена в которых может достигнуть огромных цифр - 50000 мкг/кубометр!

В результате аварии современного нефтеперевозящего танкера концентрация ПАУ может чудовищно возрасти в пропитавшейся нефтью прибрежной полосе, наиболее заселённой живыми организмами.

Выпас скота на территориях, загрязняемых промышленными выбросами, копотью, сажей, скармливание животным силоса и комбикормов, содержащих ПАУ, приводит к накоплению канцерогенов в мясе, жире и молоке.

В растения ПАУ попадают 2-мя путями: из атмосферы и через корневую систему. Мытьём вместе с пылью можно удалить с поверхности зерна и фруктов до 20% вредных веществ. По способности накапливать бензпирен сельскохозяйственные культуры располагаются в следующем порядке: салат> редис> картофель> морковь> капуста> огурцы> пшеница. Зерновые культуры, в отличие от подсолнуха, канцероген практически не накапливают. Количество ПАУ в картофеле зависит от уровня загрязнённости ими почвы. Для каждого растения существует тот предел концентрации ПАУ в почве, превышение которого сразу же ведёт к резкому накоплению в нём канцерогенов. Опыты показали, что если в почву внести избыток бензпирена, то он будет извлекаться посаженными культурами и обнаруживаться в следующих концентрациях (мкг/кг): в кочане капусты - 37,5, в картофеле - 18,7, в зелёном луке - 5, в зёрнах кукурузы и пшеницы -0,1-0,2 (А.И.Быкорез, 1987). Из-за высокой способности капусты накапливать канцерогены её следует сажать как можно дальше от дороги. Кстати отметим, что нельзя собирать по обочинам дороги землянику, хотя именно там она лучше всего и растёт.

Некоторые огородные культуры - семейство тыквенных и бобовые - способны обезвреживать бензпирен, частично превращая его в янтарную, фумаровую, малоновую и другие соединения.

Пищевое сырьё может загрязняться ПАУ при его обработке. При сушке зерновых культур дымом от мазута содержание бензпирена в зерне увеличивается по сравнению с исходным в 2 раза, а при сушке дымом из бурого угля - в 10 раз. Значительно увеличивает концентрацию бензпирена копчение продуктов, особенно мясных и рыбных изделий. Причём в наружной части копчёного продукта бензпирена накапливается несколько больше, чем во внутренней. При хранении происходит миграция канцерогена внутрь, поэтому не следует длительно хранить копчёности.

Содержание бензпирена в пищевых продуктах (мкг/кг)

Печень человека не умеет обезвреживать ПАУ. Поэтому нельзя допускать их попадания в организм. Однако пока не будет ликвидирована потрясающая экологическая безграмотность нашего общества и не установлен строгий контроль за качеством продуктов питания, придётся расплачиваться растущей онкологической заболеваемостью.

Свинец везде и всюду

Этот металл поступает в наш организм не только с пищей, но и с вдыхаемым воздухом. И получаем мы его тем больше, чем сильнее загрязнена окружающая среда промышленными выбросами и дымом двигателей внутреннего сгорания, работающих на горючем с присадкой тетраэтилсвинца. Источником загрязнения полей являются содержащие РЬ пестициды, меньшее значение имеют включающие свинец трубопроводы, оборудование и упаковочные материалы, контактирующие с продуктами питания.

Допустимый норматив недельного поступления свинца с продуктами, включая воду, - 0,05 мг/кг массы тела человека. В напитках содержание свинца не должно превышать 0,3 мг/л, в воде - 0,1 мг/л, в твёрдых продуктах - 2,5 мг/кг, в сухом веществе овощей и фруктов - 8 мг/кг.

1. Агаев И.Н. .Вопросы онкологии, М: Медицина, 2001г.

2. Бутенко З.А.. Оперативная онкология, Мн:Мед.лит-ра, 2002г.

3. Шалимов А.А., Полупан В.Н., Диагностика и лечение рака, М.: Медицина, 2002г.

Полициклические ароматические углеводороды (аббревиатура ПАУ) – это устойчивые органические загрязнители. У них ярко выражены канцерогенные характеристики. Всего в этой группе значится свыше 200 представителей. Самым опасным из них считается бензапирен. Его часто обнаруживают при изучении объектов окружающей среды.

О бензапирене

Открытие этого компонента произошло в 1933 году. Через два года благодаря тщательным исследованиям была доказана его канцерогенность.

Сегодня бензапирен причисляется к первому классу опасности. У него есть мутагенные характеристики. И даже скромная его концентрация пагубно отражается на человеческом организме. При его значительных пропорциях в воздухе (выше нормы) и долгом воздействии возникает рак легких.

По этой причине особо актуально его обнаружение. На основе свойств вещества были созданы методики для его вычисления. Они отличаются только этапами отбора и формирования пробы.

Разбор категории ПАУ

В нее входят элементы, чья химическая конструкция содержит минимум три бензольных кольца. Самые простые полициклические ароматические углеводороды – это антрацен и фенантрен. Они не мутируют и не отличаются токсичными качествами. На них по своему строению похожи пирен и бензперилен.

Какие полициклические ароматические углеводороды ПАУ являются канцерогенами? Как особо токсичные (помимо бензапирена) квалифицируются холатрен, дибензпирен и перилен. Они представляют наибольшую угрозу для человеческого здоровья.

Условия для генерации

Образование ПАУ происходит при сгорании следующих продуктов:

нефтяной категории;
угля;
древесины;
мусорных отходов;
табачных изделий;
пищи.

Чем ниже температурные показатели в аппарате сжигания, тем больше количество этих веществ. В относительно скромных пропорциях бензапирен выявлен в асфальте.

Вместе с другой продукцией сгорания полициклические ароматические углеводороды проникают в воздух. При комнатных температурных данных все эти компоненты имеют твердую кристаллическую форму. Они плавятся при 200 °С

Когда охлаждаются горячие газы, включающие в себя ПАУ, перечисленные элементы скапливаются на участке выбросов. Например, на дистанции в 2-5 км от угольной ТЭС поверхностный слой почвы насыщен такими загрязнителями. Но больший их процент по воздуху устремляется на солидные расстояния.

Лучший адсорбент для полициклических ароматических углеводородов ПАУ – это сажа. На одном квадратном сантиметре ее поверхности могут концентрироваться примерно 10 14 молекул этих веществ.

Источники и вклады

Здесь статистика учитывает в основном выбросы бензапирена. Приводится показатель т/год. На примере США получаются такие данные.

Иллюстрация типичного полициклического ароматического углеводорода. По часовой стрелке сверху слева: бензазефенантрилен, пирен и дибензо (а, з) антрацен .

Полициклический ароматический углеводород ( ГАП или ПАУ ) представляет собой органическое соединение , состоящее из отдельных ароматических колец , соединенных вместе, не содержащих гетероатомов и не имеющих заместителей . [ 1 ] ПАУ обнаруживаются в месторождениях нефти , угля и смолы , а также в качестве продуктов использования топлива (либо ископаемого, либо биомассы). Как загрязнители они вызывают озабоченность, поскольку некоторые соединения были идентифицированы как канцерогены . мутагены и тератогены .

Они также обнаружены в межзвездной среде , в кометах и метеоритах и являются кандидатами на роль основных молекул в происхождении жизни , поскольку было высказано предположение, что они могли предшествовать самовоспроизводящимся молекулам мира РНК . В графене мотив HAP распределен в виде больших двумерных листов.

Источники и распространение ПАУ

Полициклические ароматические углеводороды в основном встречаются в природных источниках, таких как креозот . [ 2 ] [ 3 ] Они могут возникать в результате неполного сгорания органических веществ . ПАУ также могут образовываться геологическим путем путем химического преобразования органических отложений в ископаемые виды топлива , такие как нефть и уголь . [ 4 ] Считается, что ПАУ широко распространены в окружающей среде и могут образовываться из природных или искусственных источников горения. [ 5 ] Таким образом, преобладающие источники ПАУ в окружающей среде связаны с деятельностью человека: сжигание древесины и сжигание других видов биотоплива , таких как навоз или пожнивные остатки, составляют более половины глобальных выбросов ПАУ, особенно из-за использования биотоплива в Индия и Китай. [ 6 ] В 2004 году на промышленные процессы, добычу и использование ископаемого топлива приходилось чуть более четверти глобальных выбросов ПАУ, наиболее важными из которых были выбросы из промышленно развитых стран, таких как США. [ 6 ] Другим важным источником являются лесные пожары . [ 6 ] Значительно более высокие концентрации ПАУ в воздухе, почве и воде были измерены в Азии, Африке и Латинской Америке, чем в Европе, Австралии, США и Канаде. [ 6 ]

ПАУ часто встречаются в составе сложных смесей. [ 4 ] [ 7 ] Горение, происходящее при более низких температурах, например при курении табака или сжигании древесины , обычно приводит к образованию ПАУ с более низкой молекулярной массой, тогда как в промышленных процессах при высоких температурах обычно образуются ПАУ с более высокой молекулярной массой. [ 7 ]

В водной среде

Большинство ПАУ не растворяются в воде, что ограничивает их распространение в окружающей среде, хотя мелкие осадки , богатые органикой, поглощают ПАУ. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Растворимость ПАУ в воде уменьшается более или менее логарифмически с увеличением молекулярной массы . [ 12 ] Двухкольцевые ПАУ и, в меньшей степени, трехкольцевые ПАУ растворяются в воде, что делает их более склонными к поглощению и разложению. биологический. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Кроме того, ПАУ от двух до четырех колец испаряются достаточно, чтобы присутствовать в атмосфере в основном в газообразной форме, хотя может случиться так, что физическое состояние ПАУ четырех колец зависит от температуры. [ 14 ] [ 15 ] Напротив, соединения с пятью или более кольцами имеют низкую растворимость в воде и летучесть и, следовательно, находятся в основном в твердом состоянии , связанные с частицами, которые находятся во взвешенном состоянии. в атмосферном загрязнении , частицах почвы или отложениях . [ 11 ] В твердом состоянии эти соединения менее подвержены биологическому поглощению и разложению, что увеличивает их присутствие в окружающей среде. [ 12 ] [ 16 ]

В галактиках

Было обнаружено , что ПАУ присутствуют в спиральной галактике NGC 5529 .

Воздействие ПАУ на человека

Воздействие ПАУ на человека варьируется в разных частях мира и зависит от таких факторов, как уровень курения, тип топлива, используемого для приготовления пищи, и контроль загрязнения на электростанциях, промышленных процессах и транспортных средствах. [ 4 ] [ 6 ] [ 17 ] В развитых странах со строгим контролем за загрязнением воздуха и воды, более чистыми источниками для приготовления пищи (такими как газ и электричество по сравнению с углем или биотопливом) и запретом на курение в общественных местах часто наблюдаются более высокие уровни воздействия ПАУ. развивающихся и слаборазвитых странах там обычно более высокие уровни. [ 4 ] [ 6 ] [ 17 ] В нескольких независимых исследованиях было показано, что облака хирургического дыма содержат ПАУ. [ 18 ] Что касается загрязняющих веществ внутри помещений, то хирургический дым следует рассматривать как очень серьезную потенциальную опасность для 59 миллионов медицинских работников во всем мире.

Печь под открытым небом , которая топится дровами для приготовления пищи. Дым от твердого топлива, такого как древесина , является очень важным источником ПАУ во всем мире.

Сжигание твердого топлива, такого как уголь и биотопливо , для приготовления пищи и отопления в домашних условиях является доминирующим глобальным источником выбросов ПАУ, который в развивающихся странах приводит к высоким уровням воздействия частиц, содержащих ПАУ, в воздухе помещений , особенно на женщин и детей, больше времени дома или на готовке. [ 6 ] [ 19 ]

В промышленно развитых странах курильщики табачных изделий или пассивные курильщики относятся к наиболее уязвимым группам; Табачный дым является причиной 90% уровней содержания ПАУ в домах курильщиков. [ 17 ] Население в развитых странах подвергается воздействию ПАУ преимущественно через пищу, в частности, при приготовлении мяса на гриле или копченом мясе или при употреблении ПАУ, отложившихся в растительных продуктах, особенно широколистных овощах, во время их роста. [ 20 ] ПАУ обычно обнаруживаются в низких концентрациях в питьевой воде. [ 17 ]

Смог в Каире . Частицы загрязнения воздуха, включая смог, являются основной причиной воздействия ПАУ на человека.

Выбросы от транспортных средств, таких как легковые и грузовые автомобили, могут стать основным источником ПАУ в частицах загрязнения атмосферного воздуха. [ 4 ] [ 6 ] С географической точки зрения крупнейшие дороги являются источниками ПАУ, которые могут распространяться в атмосфере или осаждаться вблизи них. [ 21 ] По оценкам, каталитические нейтрализаторы снижают выбросы ПАУ от автомобилей с бензиновым двигателем в 25 раз. [ 4 ]

Вы также можете подвергнуться воздействию ПАУ на работе, если это связано с ископаемым топливом или его производными, при сжигании древесины, с угольными электродами или с воздействием дизельного дыма . [ 22 ] [ 23 ] Промышленная деятельность , которая может производить и распространять ПАУ в окружающей среде , включает производство алюминия , железа и стали ; газификация угля , перегонка смолы , добыча сланцевого масла ; производство кокса , креозота , сажа и карбид кальция ; производство дорожного покрытия и асфальта ; производство резиновых шин ; _ производство или использование жидкостей для обработки металла и деятельность электростанций, работающих на угле или природном газе . [ 4 ] [ 22 ] [ 23 ]

Человеческое здоровье

Oxycy сильно зависит от структуры, причем изомеры (ПАУ с одинаковой формулой и числом колец) варьируются от нетоксичных до чрезвычайно токсичных. Следовательно, высококанцерогенные ПАУ могут быть маленькими или большими. Одно соединение ПАУ, бенз[а]пирен , примечательно тем, что является первым обнаруженным химическим канцерогеном (и является одним из многих канцерогенов, обнаруженных в сигаретном дыме ). Агентство по охране окружающей среды классифицировало семь соединений ПАУ как возможные канцерогены для человека: бенз[а]антрацен, бенз[а]пирен, бензо[b]флуорантен, бензо[k]флуорантен, хризен, дибенз[a,h]антрацен и инден [1]. , 2,3-cd]пирен.

ПАУ, известные своими канцерогенными , мутагенными и тератогенными свойствами, включают бенз[а] антрацен и хризен , бензо[b][[флуорантен]], бензо[j]флуорантен, бензо[k]флуорантен, бенз[а]пирен. , бензо[ghe] _{перилен} , коронен , дибенз[a,h]антрацен ( _C20H14 ), индено [ _1,2,3 -cd] пирен ( C22H12 ) и _овален . [ 24 ]

Набор альтернативных ПАУ тесно связан с набором математических объектов, называемых полигексами , которые представляют собой плоские фигуры, состоящие из объединенных правильных шестиугольников одинакового размера.

ПАУ имеют очень характерные спектры поглощения УФ-излучения, полученные с помощью спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях . Они часто имеют много полос поглощения и уникальны для каждой кольцевой структуры. Таким образом, для набора s-изомеров каждый изомер имеет спектр поглощения УФ-излучения, отличный от других. Это особенно полезно при идентификации ЛАГ. Большинство ПАУ также являются флуоресцентными , испуская характерные длины волн света при возбуждении (когда молекулы поглощают свет). К этим спектрам приводят расширенные электронные структуры пи-электронов ПАУ, а также некоторые крупные ПАУ, которые также демонстрируют полупроводниковое и другое поведение.

Нафталин (C ₁₀ H ₈ составляющая нафталина s), состоящий из двух шестичленных копланарных колец, имеющих общее ребро, является еще одним ароматическим углеводородом. По формальному соглашению это не настоящий ПАУ, хотя он известен как бициклический ароматический углеводород.

Растворимость в воде уменьшается примерно на порядок для каждого дополнительного кольца.

соединения HAP

Ароматичность

Происхождение жизни

Полициклические ароматические углеводороды играют важную роль в происхождении жизни . Например, была предложена гипотеза мира HAP , которая постулирует, что ПАУ были промежуточным этапом, создавшим азотистые основания предмира РНК. Это говорит о том, что ПАУ предшествовали пре-РНК и РНК , так что позже разовьется мир РНК , который постулирует, что жизнь на Земле возникла в результате разносторонней активности молекул РНК, которые впоследствии дали бы начало молекулам, способным синтезировать белки и молекулы ДНК . Эти молекулы окружают себя липосомами . они станут первыми живыми существами .

В январе 2004 года (на 203-м собрании Американского астрономического общества ) сообщалось, что группа под руководством А. Витта из Университета Толедо, штат Огайо, изучала ультрафиолетовое излучение , испускаемое туманностью Красный Прямоугольник , и обнаружила спектральные признаки антрацена . и пирен (Никогда ранее такие сложные молекулы не обнаруживались в космосе). Это открытие считалось подтверждением гипотезы о том, что по мере того, как туманности того же типа, что и Красный Прямоугольник, приближаются к концу своей жизни, конвекционные потоки заставляют углерод и водород в ядре туманностей попадать в ловушку звездных ветров и излучаться наружу. . По мере охлаждения атомы предположительно связываются друг с другом различными способами и в конечном итоге образуют частицы из миллиона или более атомов. Витт и его команда пришли к выводу (цитируется по Battersby, 2004), что, поскольку они обнаружили в туманности ПАУ, которые могли иметь жизненно важное значение для формирования ранней жизни на Земле, они по необходимости должны происходить из туманностей. [ 26 ] [ 27 ]

Токсичность

Воздействие ПАУ

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) образуются при неполном сгорании любого органического вещества. ПАУ присутствуют во всей окружающей среде, и воздействие этих веществ может происходить в различных ситуациях. Как правило, воздействие будет не на один ПАУ, а на их смесь.

В морской среде его присутствие в основном связано с антропогенной деятельностью, связанной со сжиганием любого типа органического вещества и/или транспортировкой и использованием ископаемого топлива.

Основным источником воздействия ПАУ на человека считаются пищевые продукты, обусловленные образованием ПАУ при приготовлении пищи или загрязнением пищевых продуктов из окружающей среды.

Имеются исследования, демонстрирующие канцерогенность этих соединений при приеме внутрь, вдыхании или при контакте с кожей. Из-за своих гидрофобных характеристик они обычно связаны с частицами отложений или органическими тканями организмов. Наиболее сложные организмы обладают высокой способностью метаболизировать эти соединения. [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

Токсическое воздействие на человека

Имеются данные, свидетельствующие о канцерогенности некоторых ПАУ для человека и животных. Испытания на людях исходят в основном из профессиональных исследований рабочих, подвергшихся воздействию смесей, содержащих ПАУ, в результате их участия в таких процессах, как производство кокса, гидроизоляционного материала для крыш, нефтепереработка или газификация угля (например , каменноугольная смола, выбросы коксовых печей, сажа, сланцы и сырая нефть). Рак, связанный с воздействием на человека смесей, содержащих ПАУ, возникает преимущественно в легких и на коже при ингаляционном и кожном воздействии соответственно.Некоторое проглатывание ПАУ, вероятно, связано с проглатыванием частиц, содержащих их, в результате мукоцилиарной очистки легких.

Если вы подвергаетесь воздействию таких веществ, как ПАУ, несколько факторов будут определять, будут ли вредные последствия для здоровья, а также их тип и тяжесть. Эти факторы включают дозу (количество), продолжительность (как долго), путь или путь, которым вы подвергаетесь воздействию (дыхание, прием пищи, питье или контакт с кожей), другие химические вещества, воздействию которых вы подвергаетесь, и их личные характеристики, такие как возраст, пол, состояние питания, семейные особенности, образ жизни и состояние здоровья.

Исследования на животных показывают, что ПАУ склонны поражать быстро размножающиеся ткани, такие как костный мозг, лимфоидные органы, гонады и кишечный эпителий.

ПАУ могут быть вредны для здоровья при определенных обстоятельствах. Некоторые ПАУ, в том числе бензо[а]антрацен, бензо[а]пирен, бензо[b]флуорантен, бензо[j]флуорантен, бензо[k]флуорантен, хризен, дибензо[a,h]антрацен и инден [1]. 2,3-с, d]пирен, вызывали опухоли у лабораторных животных, которые вдыхали воздух с этими веществами, при попадании внутрь или при длительном кожном контакте с ними.

Мыши, которых кормили высоким уровнем бензо[а]пирена (БаП) во время беременности, имели трудности с размножением, как и их дети, а их потомство также демонстрировало другие вредные эффекты, такие как врожденные дефекты и снижение массы тела. Данные исследований на животных показывают, что различные ПАУ могут вызывать ряд побочных эффектов, таких как иммунотоксичность, генотоксичность, канцерогенность и репродуктивная токсичность (влияние на потомство мужского и женского пола), а также, возможно, могут влиять на развитие атеросклероза. Критической конечной точкой для оценки риска является широко документированная канцерогенность различных ПАУ.

Предельные и справочные значения

Хотя продукты питания считаются основным источником воздействия ПАУ на человека, часть этого загрязнения может быть связана с загрязнением воздуха ПАУ. Поэтому уровни ПАУ в воздухе должны поддерживаться на как можно более низком уровне. Наиболее подходящим индикатором канцерогенных ПАУ в воздухе является концентрация бензо(а)пирена, учитывая текущие знания и существующую базу данных.

Для этого OEHHA разработал процедуру оценки относительной активности ПАУ по отношению к BaP, предложив канцерогенный эквивалентный коэффициент активности (PEF). [ 31 ]