Поліциклічні ароматичні вуглеводні: хімічна структура, процеси освіти та вплив на організм людини

Поліциклічні ароматичні вуглеводні: хімічна структура, процеси освіти та вплив на організм людини


Поліциклічні ароматичні вуглеводні (абревіатура ПАУ) - це стійкі органічні забруднювачі. У них яскраво виражені канцерогенні характеристики. Всього в цій групі значиться понад 200 представників. Найнебезпечнішим з них вважається бензапірен. Його часто виявляють при вивченні об 'єктів навколишнього середовища.

Про бензапірен

Відкриття цього компонента відбулося 1933 року. Через два роки завдяки ретельним дослідженням було доведено його канцерогенність.

Сьогодні бензапірен зараховується до першого класу небезпеки. У нього є мутагенні характеристики. І навіть скромна його концентрація згубно відбивається на людському організмі. При його значних пропорціях у повітрі (вище норми) і довгому впливі виникає рак легенів.

З цієї причини особливо актуально його виявлення. На основі властивостей речовини були створені методики для її обчислення. Вони відрізняються тільки етапами відбору і формування проби.

Розбір категорії ПАУ

У неї входять елементи, чия хімічна конструкція містить мінімум три бензольних кільця. Найпростіші поліциклічні ароматичні вуглеводні - це антрацен і фенантрен. Вони не мутують і не відрізняються токсичними якостями. На них за своєю будовою схожі пірен і бензперильний.

Які поліциклічні ароматичні вуглеводні ПАУ є канцерогенами? Як особливо токсичні (крім бензапірена) кваліфікуються холатрен, дибензпірен і перилен. Вони становлять найбільшу загрозу для людського здоров 'я.

Умови для створення

Освіта ПАУ відбувається при згорянні наступних продуктів:

  • нафтової категорії;
  • вугілля;
  • деревини;
  • сміттєвих відходів;
  • тютюнових виробів;
  • їжі.

Чим нижче температурні показники в апараті спалювання, тим більша кількість цих речовин. У відносно скромних пропорціях бензапірен виявлено в асфальті.

Разом з іншою продукцією згоряння поліциклічні ароматичні вуглеводні проникають у повітря. При кімнатних температурних даних всі ці компоненти мають тверду кристалічну форму. Вони плавляться при 200 ° С

Коли охолоджуються гарячі гази, що включають в себе ПАУ, перераховані елементи накопичуються на ділянці викидів. Наприклад, на дистанції в 2-5 км від вугільної ТЕС поверхневий шар ґрунту насичений такими забруднювачами. Але більший їх відсоток по повітрю спрямовується на солідні відстані.

Найкращий адсорбент для поліциклічних ароматичних вуглеводнів ПАУ - це сажа. На одному квадратному сантиметрі її поверхні можуть концентруватися приблизно 1014 молекул цих речовин.

Джерела та вклади

Тут статистика враховує в основному викиди бензапірена. Наводиться показник т/рік. На прикладі США виходять такі дані.

   
   
   
   
   

Дим цигарок

0,05

Останнє значення є найменшим і на перший погляд може здатися несуттєвим. Однак при локальних пропорціях виходять досить вагомі показники. Їх наведено в таблиці нижче.

Повітря

Показник (нг/м3)

У селі

0,1-1,0

У місті

0,2-20

У приміщенні, насиченому тютюновим димом

100

У питній воді канцероген концентрується в обсязі 0,3-2,0 нг/л.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні, перебуваючи в атмосфері, виявляють особливу стійкість. Вони поступово перетворюються на інші продукти, взаємодіючи з озоном і діоксидом азоту. У першому випадку з 'являються поліядерні хінони. У другому - нітробензапірени.

Виявлення ПАУ в повітрі

Для цього застосовуються такі методики:

  1. Газова хроматографія (ГХ).
  2. Рідинна хроматографія високої ефективності (ЖХВЕ)

Спочатку розділяються основні 16 компонентів групи ПАУ. Для цього використовуються спеціальні колонки. У дії за методом 1 використовуються капілярні пристрої. У другому випадку - високоефективні.

Для розвитку ефективності результату проводиться попереднє відсіювання серед інших сполук, наявних у пробах. Для цього застосовується ЖХ зі зниженим тиском в одній з двох систем:

  1. Рідина - тверда речовина.
  2. Рідина - рідина.

Тут застосовується будь-яка відповідна адсорбція, наприклад, силікагель. Також для підвищення об 'єктивності результатів застосовуються детектори підвищеної чутливості.

Перший метод доповнюється:

  1. Полум 'яно-іонізаційним пристроєм. Функція - кількісні вимірювання після визначення з 'єднання іншою незв' язаною методикою.
  2. Мас-спектрометром. Дає кількісні дані, але часто вони обмежені через збіг мас речовин з різною структурою

Друга методика доповнюється такими детекторами:

  1. Флуориметричним. Визначає слідові кількості ПАУ, але не дає дані про їх будову.
  2. Спектрофотометричним. Об 'єктивно ідентифікує з' єднання та їх структуру.

Займаючись підбором аналітичного обладнання, призначеного для відсіювання, визначення та кількісного вивчення подібних елементів, слід враховувати певні критерії:

  1. Ступінь обчислюваного вмісту в аналізованих пробах.
  2. Кількість суміжних домішок і субстанцій.
  3. Методику реалізації вимірювальних операцій.
  4. Потенціал серійної техніки.

З позиції розділової технології вигідніше застосовувати капілярну ГХ. Число з 'єднань, яке в теорії ділиться на тимчасову одиницю в даній методиці, в 5-10 разів більше при аналогії з методом ЖХВЕ. Однак тут немає явної її переваги. Оскільки деякі сполуки ефективно діляться саме за допомогою рідкої хроматографії. Наприклад, це пірен-дібензо (a, h) антрацен

Виявлення в ґрунті

У ній ПАУ виявляються внаслідок викидів. Їх присутність забезпечує завод або інше джерело, що викликало забруднення. Для виявлення тут і аналізу поліциклічних ароматичних вуглеводнів методи використовуються наступні:

  1. Хроматографічного поділу. Відокремлює ПАУ від інших з 'єднань.
  2. Флуоріметрії. Докладно аналізує ці речовини в ґрунті.

Як правило, для вивчення беруться зразки з ділянок, наближених до будь-яких підприємств. Це торф 'янисті і підзолисті ґрунти.

Дослідження вод

Виявляти ПАТ у водоймах і стічних водах досить складно. Застосовується рідинний хромотограф високої ефективності. У нього є:

  1. Градієнтний механізм елюювання.
  2. Ультрафіолетовий датчик на діодній матриці.
  3. Флуоресцентний індикатор.

Розбавлені розчини поліциклічних ароматичних вуглеводнів у воді витягуються за допомогою метиленхлориду. Вони очищаються на колонці із застосуванням силікагеля. Видаляються зайві домішки. У результаті виходить екстракт. Він висушується і розчиняється в складі з води і ацетонітрилу. Подальший аналіз проводиться за допомогою індикатора з діодною матрицею.

Ситуація з їжею

У їжу, що піддається термічній обробці, може проникати бензапірен. Цей представник поліциклічних ароматичних вуглеводнів у харчових продуктах може міститися в різних пропорціях. Їх показано в наступній таблиці.

   
   
   
   
 

0,26 – 0,5

Телятина просмажена

0,18 – 0,63

Плоди й овочі

0,2-150

Копчена риба

11,2

Олія

0,9 - 30

Картопля

1 - 16

Яблука з ділянок біля доріг

10

Яблука з непромислових зон

0,2-0,5

Сьогодні канцероген виявляється в багатьох поширених продуктах: хлібі, молоці, олії, картоплі тощо. Якщо продукти обробляти правильно, можна знизити концентрацію шкідливих речовин. Овочі та фрукти слід ретельно мити. Так усувається близько 20% ПАТ.

Вони можуть з 'являтися внаслідок реакції елюєнтів (елементів, що утворюються в розчиннику) з полімерною упаковкою. Наприклад, молочний жир утворює близько 95% бензапірена з парафіно-паперової тари, або стаканчиків.

Вплив на людину

Річний показник отримання бензапірена дорослою людиною разом з їжею становить 0,006 мг. У районах з проблемною екологією параметр вище втричі.

Допустимі норми частки речовини такі.

Середа

Норма

Повітря

0,1 мкг/100 м3

Водойми

0,005 мг/л

Ґрунт

0,2 мг/кг

Вплив поліциклічних ароматичних вуглеводнів на людину такий: потрапивши в організм, вони вступають у реакцію з ферментами і формують епоксисоєднання. Воно контактує з гуаніном. У підсумку ДНК не синтезується, виникають мутації. Це оптимальні умови для розвитку ракових пухлин. При великій концентрації в повітрі ПАУ проникають в легені, провокуючи їх рак.