Полициклични ароматни въглеводороди: химична структура, процеси на образуване и въздействие върху човешкия организъм

Полицикличните ароматни въглеводороди (съкратено ПАВ) са устойчиви органични замърсители. Канцерогенните му свойства са ясно изразени. В тази група са включени повече от 200 представители. Бензапиренът се счита за най-опасния. Тя често се идентифицира при изучаването на обекти околната среда.

За бензапирена

Това съединение е открито през 1933 г. Две години по-късно канцерогенността му е доказана чрез строги изследвания.

Днес бензапиренът се нарежда на първо място към най-високия клас на опасност. Има мутагенни характеристики. И дори скромни концентрации от него имат вредно въздействие върху човешкия организъм. При значителни количества във въздуха (над нормата) и продължителна експозиция възниква рак на белия дроб.

Поради тази причина откриването му е особено важно. Създадени са методики въз основа на свойствата на веществото. Те се различават само по етапите на вземане на проби и формиране на извадката.

Разбивка по категории на PAH

Включва елементи, чиято химична структура съдържа най-малко три бензенови пръстена. Най-простите полициклични ароматни въглеводороди са антрацен и фенантрен. Те не мутират и нямат токсични свойства. Пиренът и бенз периленът са сходни по структура.

Кои полициклични ароматни въглеводороди PAHs са канцерогени? Холатрен, дибензпирен и перилени се считат за особено токсични (в допълнение към бензопирен). Те представляват най-голямата заплаха за човешкото здраве.

Условия за генериране

ПАВ се получават при изгарянето на следните продукти:

• от категорията на петрола;
• въглища;
• дърво;
• боклук;
• тютюневи изделия;
• храна.

Колкото по-ниска е температурата в инсинератора, толкова по-голямо е количеството на тези вещества. В относително скромни количества бензопиренът е идентифициран в асфалт.

Заедно с други продукти на горенето полицикличните ароматни въглеводороди попадат във въздуха. При стайна температура всички тези компоненти са в твърда кристална форма. Те се топят при 200 °C

Когато горещите газове, включващи PAHs, се охладят, тези елементи се натрупват на мястото на емисиите. Например на разстояние 2-5 км от електроцентрала, работеща с въглища, повърхностният слой на почвата е наситен със следните замърсители. Но по-голям процент от тях се пренасят на значителни разстояния по въздуха.

Най-добрият адсорбент за полициклични ароматни въглеводороди PAHs са саждите. Около 10 цигари могат да се концентрират върху един квадратен сантиметър от повърхността му¹⁴ молекули на тези вещества.

Източници и входни данни

Тук статистическите данни отчитат главно емисиите на бензопирен. Цифрата за т/год. е дадена за. Примерът за САЩ показва следните данни.

Последната стойност е най-ниската и на пръв поглед може да не изглежда значителна. Въпреки това, в местни пропорции се получават доста значителни стойности. Те са изброени в таблицата по-долу.

В питейната вода концентрацията на канцерогена е 0,3-2,0 ng/l.

В атмосферата полицикличните ароматни въглеводороди са особено устойчиви. Те постепенно се превръщат в други продукти чрез реакция с озон и азотен диоксид. в първия случай се появяват полинуклеарните хинони. Във втория нитробензапирен.

Откриване на PAH във въздуха

Използват се следните техники:

1. Газова хроматография (GC).
2. Високоефективна течна хроматография (HPLC)

Първо, основните 16 компонента от групата на PAH са отделени. За тази цел се използват специални колони. Капилярните устройства се използват при метод 1. Във втория случай високо ефективните.

Предварителен скрининг сред други съединения, присъстващи в пробите, за да се получи ефективен резултат. При това се използва LC с намалено налягане в една от двете системи:

1. Течност в твърдо състояние.
2. Течност в течност.

Тук се използва всякаква подходяща адсорбция, напр. силикагел. Също така използва детектори с висока чувствителност, за да подобри обективността на резултатите.

Първият метод се допълва от:

1. Устройство за пламъкова йонизация. Функция - Количествени измервания след определяне на съединението по друг несвързан метод.
2. Спектрофотометрични - Масов спектрометър. Дава количествени данни, но често са ограничени поради припокриване на масите на съединения с различна структура

Вторият метод се допълва от тези детектори:

1. Флуориметричен. Открива следи от PAHs, но не дава информация за структурата.
2. Спектрофотометрични данни. обективно идентифицира формациите и тяхната структура.

При избора на аналитично оборудване, предназначено за скрининг, откриване и количествено определяне на такива елементи, трябва да се вземат предвид определени критерии:

1. Степента на изчислимо съдържание в пробите, които ще се анализират.
2. Брой на свързаните с тях примеси и вещества.
3. Методология на измервателните операции.
4. Потенциалът на една техника за масово производство.

Капилярната GC е по-подходяща от гледна точка на технологията на разделяне. Броят на съединенията, който теоретично се разделя на единицата време при този метод, е 5-10 пъти по-голям в аналогия с метода LCVE. В тази област обаче няма ясно изразено предимство. Тъй като някои съединения се разделят ефективно чрез течна хроматография. Например пирен-дибензо(a,h)антрацен

Откриване в почвата

PAHs се появяват в него като последица от емисиите. Наличието им се осигурява от завода или друг източник, който е причинил замърсяването. Тук се използват следните методи за откриване и анализ на полициклични ароматни въглеводороди:

1. Хроматографско разделяне. Отделя PAHs от други съединения.
2. Флуориметрия. Анализира подробно тези вещества в почвата.

Обикновено пробите се вземат от места, намиращи се в близост до всяко предприятие. Това са торфени и оподзолени почви.

Тестване на водата

Откриване на PAHs във водни обекти и отпадъчни води трудно да се. Използван високоефективен течен хроматограф. Той има:

1. Механизъм за градиентно елуиране.
2. Ултравиолетов сензор върху диодна матрица.
3. Флуоресцентен индикатор.

Разредени разтвори на полициклични ароматни въглеводороди във вода се екстрахират с метиленхлорид. Те се пречистват на колона със силикагел. Премахват се излишните примеси. Резултатът е извлечение. Изсушава се и се разтваря в смес от вода и ацетонитрил. По-нататъшният анализ се извършва с индикатор с диодна решетка.

Положението с храните

Бензапиренът може да проникне в сготвена храна. Този представител на полицикличните ароматни въглеводороди в хранителните продукти може да се среща в различни съотношения. Те са показани в таблицата по-долу.

Днес много често срещани храни съдържат канцерогенни вещества: хляб, мляко, олио, картофи и др. д. Ако се работи правилно, е възможно да се намали концентрацията на вредни вещества. Измийте добре плодовете и зеленчуците. По този начин се елиминират приблизително 20 % от PAH.

Те могат да са резултат от реакцията на елуентите (елементи, получени в разтворителите) с полимерния пакет. Например млечната мазнина образува около 95 % от бензапирена от опаковки или чаши от парафинова хартия.

Въздействие върху хората

Годишният прием на бензапирен с храната за възрастен човек е 0,006 mg. В екологично проблемните райони стойността е три пъти по-висока.

Допустимите концентрации са, както следва.

Въздействието на полицикличните ароматни въглеводороди върху човека е следното: След като попаднат в организма, те реагират с ензими, за да образуват епоксидни съединения. Той влиза в контакт с гуанин. В резултат на това ДНК не се синтезира и се появяват мутации. Това са оптимални условия за развитие на ракови тумори. При високи концентрации във въздуха ПАВ проникват в белите дробове и причиняват рак на белите дробове.