Полициклические ароматические углеводороды. Полиядерные ароматические углеводороды
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), обладающие относительной физико-химической инертностью, могут служить индикатором процессов почвообразования и техногенеза. Актуальность исследований ПАУ в почвах определяется повышенной опасностью и масштабностью загрязнения почвенного покрова этими поллютантами.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), наиболее изученным представителем которых является бензо(а)-пирен, широко распространены во всех сферах окружающей среды.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), образующиеся при сгорании топлива, представляют собой многокомпонентную смесь, индивидуальный анализ каждого компонента которой без предварительной подготовки образца к анализу затруднен. После предварительного хроматографирования пробы методом колоночной хроматографии в тонком сдое либо методом дифференциальной сублимации возможен анализ индивидуальных ПАУ с помощью УФ-спектроскопии. Метод позволяет определять концентрации различных ПАУ в воздухе до 10-5%, или 0,1 мкг/мл, в растворе.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) образуются при неполном сгорании органических веществ из ацетиленовых интермедиатов. Источники их поступления в окружающую среду включают гудрон и смолы» сигаретный дым, промышленные и бытовые мусоросжигатели и выхлопные газы автомобилей.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) обладают сильным канцерогенным действием. Высокие концентрации этих веществ встречаются в растительных маслах, а также в обжаренных продуктах. При копчении ПАУ в продуктах увеличиваются значительно.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой органические соединения бензольного ряда. Актуальность исследований ПАУ в почвах определяется повышенной опасностью и масштабностью загрязнения почвенного покрова этими соединениями. Почвы являются главным депонирующим ПАУ компонентом ландшафта. От свойств почв зависят интенсивность накопления, миграционные характеристики, возможность консервации и последующей мобилизации данной группы органических соединений в окружающей среде (Геннадиев и др., 1996; Пеннин и др., 1991; Пиковский, 1993).[ ...]
Ароматические соединения поступают в биосферу различными путями и их источниками служат промышленные предприятия, транспорт, бытовые стоки. Особое внимание, уделяемое ароматическим соединениям, в значительной степени вызвано их канцерогенными, свойствами. Собственно ароматические соединения (бензол, его гомологи и производные, фенолы), а также полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) поступают в атмосферу в результате выбросов и отходов коксохимических заводов, некоторых химических заводов, выхлопов двигателей внутреннего сгорания, продуктов сжигания различных видов топлива. В стоках коксохимических заводов содержится и большое количество фенольных соединений. Грунтовые воды нередко загрязняются ПАУ за счет различных осадков сточных вод. Фенольными соединениями вообще представлена большая группа ксенобиотиков антропогенного происхождения.[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) образуются при неполном сгорании органических веществ. Будучи широко распространенными в окружающей среде, ПАУ являются приоритетными загрязнителями как в списке ЕС, так и в списке ЕРА (см. выше). Некоторые ПАУ обладают канцерогенными свойствами, поэтому требуются чувствительные и селективные методы для их определения. Считается, что в питьевой, поверхностной и сточных водах необходимо определить главным образом 16 соединений, входящих в эту группу (см. рис. 11.6).[ ...]
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются приоритетными загрязнителями в списках ЕС, ЕРА и в России. Многие из них обладают выраженным канцерогенным действием, поэтому необходим постоянный контроль (мониторинг) за содержанием ПАУ в воде и почве. Считается, что в питьевой, поверхностных и сточных водах необходимо определять главным образом 16 соединений (список ЕС, см. рис. Чаще всего для этой цели используют ВЭЖХ с УФ-детектором на диодной матрице (см. главу II) или с флуоресцентным детектором, однако метод хрома-то-масс-спектрометрии более надежен, т.к. с его помощью можно однозначно идентифицировать ПАУ, особенно после соответствующей очистки воды от других ЛОС.[ ...]
К ароматическим УВ относятся как собственно ароматические структуры - 6-членные кольца из радикалов -СН-, так и “гибридные” структуры, состоящие из ароматических и нафтеновых колец. Основная масса ароматических структур составляют моноядерные УВ - гомологи бензола. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) с двумя и более ароматическими кольцами составляют в нефти 1- 4 %. Среди голоядерных ПАУ большое внимание обычно уделяется 3,4-бензо-(а)пирену как наиболее распространенному представителю канцерогенных веществ.[ ...]
Бенз(а)пирен (БП) - полициклический ароматический углеводород (ПАУ), наиболее стойкий и сильный канцероген среди ПАУ. Является индикатором наличия канцерогенных ПАУ в окружающей среде. Поступление БП в атмосферу происходит в основном за счет сжигания угля, древесины, производства кокса, пожаров лесных и степных - более 5000 т/год.[ ...]
Среди НУ особое место занимают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) как природного, так и антропогенного происхождения, которые обладают значительной устойчивостью, а также токсическими и канцерогенными свойствами. С 1991 г. выявлена устойчивая тенденция к снижению уровней загрязнения НУ вод северной части моря. Баренцеву морю свойствен низкий (фоновый) уровень содержания ПАУ и минимальное загрязнение ЗВ антропогенного происхождения.[ ...]
Определение полиароматических углеводородов. Жидкостная хроматография (ЖХ) находит широкое применение для анализа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Впервые ЖХ бьгла использована для определения ПАУ в 1934 г. Винтерштейном и Шином при исследовании канцерогенных веществ, содержащихся в угольной смоле. Затем на протяжении многих лет жидкостную хроматографию использовали для выделения ПАУ из каменноугольной смолы, аэрозолей автомобильных выхлопных газов. Значительно позднее жидкостная хроматография была применена для разделения азотсодержащих гетероциклических углеводородов, некоторых первичных ароматических аминов и гетероциклических иминов.[ ...]
Следующая группа загрязнителей-полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) - могут быть как первичными, так и вторичными загрязнителями атмосферы и обычно адсорбируются на твердых частицах. Многие из ПАУ отличаются выраженным канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием и представляют серьезную угрозу для человека. Основным источником эмиссии ПАУ являются ТЭС, работающие на нефти или каменном угле, а также предприятия нефтехимической промышленности и автотранспорта. Из нескольких миллионнов известных в настоящее время химических соединений лишь около €000 были проверены на канцерогенную активность. В настоящее время установлено, что 1500 химических соединений, являющихся потенциальными загрязнителями атмосферы, обладают выраженными канцерогенными свойствами (ПАУ, нитрозамины, галогенуглеводороды и др.). Содержание ПАУ и других канцерогенных веществ, попадающих в атмосферу с выбросами промышленных предприятий, составляет в крупных индустриальных центрах около 80% от общего загрязнения окружающей среды.[ ...]
При мониторинге почв, загрязненных углеводородами, особое внимание уделяется определению полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) люминесцентными и газохроматографическими методами.[ ...]
К канцерогенным веществам табака относятся и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозосоединения и другие - более 30 канцерогенных веществ. Их содержание в табаке колеблется в больших пределах: от 91 нг на 1 сигарету (н - нона, 10 9 - г). Концентрация этого токсиканта в сигаретах не регулируется ни в одной стране мира. Впервые с 1994 г. в России вышло постановление, регламентирующее предельно допустимые уровни (ПДУ) смол в сигаретах.[ ...]
Особое значение имеют выбросы бензола, толуола, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и в первую очередь бенз(а)пирена(С20Н 2)- Эта группа высокотоксичных веществ образуется в результате пиролиза (разложения) легких и средних фракций топлива при температуре 600...700 К. Такие условия возникают во время рабочего хода в цилиндре вблизи его холодных поверхностей при наличии там большого недостатка кислорода. Количество ПАУ в ОГ тем больше, чем выше концентрации в топливе бензола. ПАУ относятся к так называемым канцерогенным веществам, они не выводятся из организма человека, а со временем накапливаются в нем, способствуя образованию злокачественных опухолей.[ ...]
Среди химических канцерогенов в выбросах ТЭС ведущее место занимают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) , образующиеся при сжигании топлива и его термической переработке (табл. 1.4).[ ...]
Микроорганизмы, способные утилизировать алифатические, ди- и трициклические ароматические углеводороды, достаточно легко выделяются в чистую культуру из почв, загрязненных нефтепродуктами. Деградация высокомолекулярных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) достоверно показана только для ПАУ с четырьмя кольцами.[ ...]
Вопрос о возможности присутствия, качественного и количественного определения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) - загрязнителей атмосферного воздуха - уже давно стал объектом внимания ученых онкологов и гигиенистов, а также органов санитарного надзора. Объясняется это тем, что среди соединений этого класса имеется много канцерогенных веществ, т. е. веществ, способных вызывать злокачественные опухоли . Канцерогенные свойства этих соединений доказаны в первую очередь многочисленными опытами на животных. Кроме того, на основании ряда фактов сделан вывод о том, что канцерогенные ПАУ способны вызывать злокачественные опухоли и у людей.[ ...]
Со сбросом нефтепродуктов и других загрязнений связывают присутствие в водоемах полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в том числе бенз(а)пирена (БП). Эти углеводороды обнаруживались в водоемах в концентрации 0,025- 0,100 мкг/л, в значительно загрязненных водоемах их концентрация превышала 0,100 мкг/л. Наблюдалось поступление этих веществ в морской планктон. Содержание БП в планктоне достигало 400 мг/кг сухой пробы.[ ...]
Изучение степени загрязнения окружающей и производственной среды канцерогенными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) на объектах газовой промышленности является актуальной проблемой для предотвращения дальнейшего загрязнения и улучшения экологической ситуации.[ ...]
На некоторых участках малых рек в зоне Череповца выявлены в количестве от 3 до 43 ПДК полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), полихлорированные бифенилы (ПХБ) в концентрации 0,2-0,33 мкг/л, что на три порядка превышает уровни, рекомендованные ВОЗ для поверхностных водоемов.[ ...]
По токсичности и вредному воздействию на экосистемы на первом месте из этого списка находятся хлорорганические пестициды (ХОП), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ).[ ...]
Количество ПАУ, поступающих в атмосферу с дымовыми газами, в значительной степени зависит от качества и вида сжигаемого топлива: угольные брикеты дают выброс ПАУ в 4-8 раз больший, чем уголь; выброс. ПАУ гораздо меньше при сжигании жидкого топлива и минимален при сжигании газа. Он существенно зависит от режима сжигания: при химическом недожоге количество ПАУ в дымовых газах может возрастать в 10-50 раз за счет содержания их в саже / 14/.[ ...]
При сгорании нефтепродуктов, каменного угля, сланцев на коксохимических производствах, при нефтепереработке, как уже упоминалось, образуются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Предельно допустимая концентрация ПАУ составляет 1 мкг/100 м3. В нефти его содержится от 250 до 850 мг/кг.[ ...]
Болезнью века стал рак. Это также в значительной степени связано с тем, что атмосферный воздух содержит канцерогенные, мутагенные и тератогенные вещества. Большую опасность представляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Отмечается прямая связь между загрязнением атмосферного воздуха канцерогенными углеводородами и степенью развития промышленности, транспорта, величиной городских агломераций. В сельской местности, где воздух чище, заболеваемость раком отмечается реже, чем в городах, особенно крупных. Вероятность заболевания раком легких для горожанина-курилыцика в 10 раз выше, чем для некурящего сельского жителя, а загрязнители воздуха в городе, отравляя кровь оксидами углерода, наносят некурящему человеку такой же вред, как выкуривание курильщиком пачки сигарет в день.[ ...]
Были измерены анодные вольтам-перометрические характеристики 11 ПАУ, в том числе и бенз(а)пирена, но в конечном итоге электрохимические методики не смогли оказать конкуренции определению ПАУ методом ВЭЖХ (см. главу II) или спектрально-люминесцентным методом (см. главу III).[ ...]
Не менее опасны многие сотни или тысячи органических ксенобиотиков, синтезированных или полученных из углеводородного сырья. Это прежде всего хлороорганические пестициды, содержащие диоксин дефолианты, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозосоединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и др. Они обладают различной стойкостью, некоторые из них сравнительно легко инактивируются отдельными видами деструкторов, но до этого они успевают нанести вред своим носителям, вызывая у высших животных и человека нарушения иммунитета, возникновение злокачественных опухолей, уродства плода при беременности, генетические нарушения.[ ...]
В настоящее время в ряде стран (например, в Швеции) введен запрет на любые формы промышленной переработки К. КАНЦЕРОГЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА (К.в.) - химические соединения, вызывающие заболевания раком. К их числу относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ, в первую очередь бензо-пирен), мышьяк, бензол, асбест и др. Сильнейшими К.в. являются радиоактивные изотопы элементов, вызывающие радиоактивное загрязнение.[ ...]
В составе нефти они играют важную роль, определяя во многом ее физические свойства и химическую активность. Смолы - вязкие мазеподобные вещества, асфальтены - твердые вещества, не растворимые в низкомолекулярных растворителях. Содержание ароматических углеводородов в нефти изменяется от 5 до 55 %, чаще всего 20-40%. Основную массу ароматических структур составляют моноядерные углеводороды - гомологи бензола. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), т.е. углеводороды, состоящие из двух и более ароматических колец, содержатся в нефти в количестве от 1 до 4 % .[ ...]
Для выявления разных загрязняющих веществ используются разные виды Б.и.: для общего загрязнения - лишайники и мхи, для загрязнения тяжелыми металлами - слива и фасоль, диоксидом серы - ель и люцерна, аммиаком- подсолнечник, сероводородом - шпинат и горох, полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) - недотрога и др. Живые приборы» устанавливают в наиболее загрязненных частях города.[ ...]
В дополнение к материалу, посвященному первичным7 мероприятиям по уменьшению выбросов NOx из топок котлов, следует отметить, что при использовании малозатратных методов подавления NOx при сжигании природного газа в случае неполного сгорания топлива могут образовываться угарный газ СО, углеводороды СН4, С2Нб, а также канцерогенные вещества. Продукты неполного сгорания топлива весьма вредны. Проблема изучения канцерогенных веществ, образующихся при неполном сгорании топлива, в последнее время привлекла серьезное внимание специалистов. По своей распространенности и интенсивности воздействия из многих химических веществ этого типа наибольшее значение имеют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и наиболее активный из них бенз(а)пирен С20Н12. Максимальное количество бенз(а)пи-рена образуется в топках при температуре 700-800 °С в условиях нехватки воздуха для сгорания топлива.[ ...]
Взвешенная техногенная пыль, оседающая на почвы, горные породы и в водоемы, примерно на 90% состоит из тонкодисперсной фракции. Она имеет сложный состав, зависящий от источника ее поступления. На частицах пыли сорбируются и оседают различные вредные вещества, например такие, как тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).[ ...]
Еще более надежными являются результаты идентификации токсичных веществ, полученные при использовании комбинации методов - ВЭЖХ и газовой хроматографии, тонкослойной хроматографии (ТСХ) и газовой, ТСХ и ВЭЖХ и др. При определении в воздухе, воде или почве обладающих выраженной канцерогенной активностью полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) можно получить почти однозначные результаты после отделения сопутствующих (и мешающих определению) примесей - углеводороды других классов и их производные - методом ВЭЖХ или ТСХ с последующих анализом выделенных фракций методом газовой хроматографии .[ ...]
Высокое содержание сажи в дыму указывает на неполное сгорание топлива (яркий пример - сгорание древесины на костре в лесу). Особенно большое количество сажи выбрасывает при неполном сгорании каменного угля ТЭЦ, при работе дизельных двигателей и т.д. Кроме токсичности самих частиц сажи, на их поверхности адсорбируются различные канцерогенные вещества, например, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).[ ...]
Техногенные органические ксенобиотики. В эту очень большую группу различных опасных веществ входят агенты, которые при локальном влиянии относительно высоких концентраций, связанном с авариями или военными действиями, могут вызывать острые отравления и гибель людей (диоксины, полихлорбифени-лы, некоторые фосфороорганические соединения). Рассеянное присутствие их в среде в микроколичествах, как и других органических ксенобиотиков, вызывает при хроническом действии целый спектр экопатологий. Кроме указанных супертоксинов в эту группу входят пестициды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), хлорированные фенолы и ПАУ, ароматические амины, некоторые мономеры пластмасс, полимерные материалы и другие синтетические органические вещества.[ ...]
Существуют различные оценки опасности отходов, загрязняющих землю. По разным критериям опасности только химического и бактериологического загрязнения почвы и грунтов ежегодно в мире образуется от 1 до 1,5 млрд т вредных производственных и 400-450 млн т вредных твердых бытовых отходов. Наиболее опасны те токсичные терраполлютанты, которые и геохимически, и биохимически достаточно подвижны и могут попасть в питьевую воду или в растения, служащие пищей для человека и сельскохозяйственных животных. Это в первую очередь соединения тяжелых металлов, некоторые производные нефтепродуктов - полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и соединения типа диоксинов, а также разнообразные синтетические яды - биоциды. Кроме них, в связи с определенной вероятностью технических аварий, террористических актов и вооруженных конфликтов, чрезвычайно высокую опасность представляют боевые отравляющие вещества (ОВ) и радионуклиды.[ ...]
Источниками возбуждения могут быть свет (фотолюминесценция), химические реакции (хемилюминесценция), рентгеновские лучи (рентгенолюминесценция) и др. (табл. В экологической аналитической химии чаще всего используют анализ, основанный на фотолюминесценции исследуемого вещества или хемилюминесценции. В первом случае используют фотолюминесценцию, возбуждаемую УФ-излучением, источником которого служат ртутно-кварцевые или ксеноновые лампы и лазеры. Регистрируют люминесценцию фотоэлектрически (с помощью спектрофотометра - флуориметра). Качественный анализ (по спектру люминесценции) особенно часто используют для обнаружения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Количественный анализ основан на зависимости интенсивности люминесценции от количества лю-минесцирующего вещества (см. закон Бугера-Ламберта-Вера, раздел 3.1).
Полициклические ароматические углеводороды - органические вещества, основные элементы которых - углерод и водород - образуют бензольные кольца, незамещенные или замещенные, способные полимеризоваться.
Для этих соединений характерна низкая растворимость в воде, высокая способность к сорбции и устойчивость в компонентах среды, особенно почвах.
К группе ПАУ относятся сотни химических веществ. В настоящее время за рубежом рекомендуется контролировать в объектах окружающей среды 16 веществ из группы ПАУ: нафталин, аценафтилен, аценафтен, флуорен, антрацен, фенантрен, флуорантен, бенз(а)антрацен, хризен, пирен, бенз(а)пирен, дибенз(ah)антрацен, бенз(g, h,i)перилен, бенз(а)флуорантен, бенз(k)флуорантен и индено(1,2,3-cd)пирен, а в России только одно соединение этого класса - бенз(а)пирен.
Поступают ПАУ в окружающую среду с отходами транспорта, энергетики, в меньшей степени промышленности. Эти загрязняющие вещества образуются при сгорании бензина, нефтепродуктов, угля, газа, битумов, древесины (практически при сгорании всех видов горючих материалов). Содержатся они в сажевых выбросах ТЭЦ и любых тепловых агрегатов. Среди промышленных предприятий на первом месте по выбросам бенз(а)пирена находятся алюминиевые заводы и производства технического углерода.
Транспорт - главный источник загрязнения ПАУ. ПАУ содержатся в газовых выбросах автотранспорта, авиации, железнодорожного транспорта. В выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания преобладают незамещенные ПАУ, а также нитроПАУ.
ПАУ входят в состав отходов коксохимических, нефтеперегонных заводов и нефтепромыслов. Образуются они при получении смол высокотемпературной переработкой угля, сланцев, торфа, при крекинге нефти.
Антропогенные источники выбрасывают более 5000 т 3,4 бенз(а) пирена. Бенз(а)пирен в 70-80 % случаев занимает первое место среди веществ, с которыми связано высокое загрязнение городов. В атмосферу ПАУ поступают в форме частиц сажи (продукта неполного сгорания топлива), в адсорбированном состоянии на поверхности твердых частиц (оксидов, солей металлов и др.). Газообразные ПАУ в атмосфере сорбируются пылью.
Для характеристики загрязнения окружающей среды ПАУ используют данные о загрязнении снега. ПАУ концентрируются обычно в снеговой пыли, а не в растворимой фракции. Установлено накопление ПАУ в снеговом покрове вокруг ТЭЦ, металлургических комбинатов.
Уровни суммарного содержания ПАУ в загрязненных почвах колеблются от единиц до сотен и даже тысяч (2000-4000) мкг/кг почвы. Российский норматив (ПДК) бенз(а)пирена для почв составляет 20 мкг/кг, поверхностных вод - 5 нг/л, воздуха населенных мест (СС) - 1 нг/м 3 .
Одним из ключевых процессов, определяющих судьбу ПАУ в окружающей среде, является сорбция. Связывание загрязнителей минеральными, органо-минеральными коллоидами и растворенными природными органическими соединениями создает возможность для водной миграции ПАУ в составе твердых фаз, а также эмульсий.
Основным же накопителем ПАУ, как и других загрязняющих веществ в экосистеме, является почва. Гидрофобные соединения преимущественно связываются органическим веществом почвы. Наличие ОН-групп в ПАУ позволяет образовывать дополнительные связи (водородные) с органической и минеральной почвенной матрицей.
Аэротехногенным привносом в основном обусловлен пул легких ПАУ в почве. Тяжелые ПАУ могут формироваться в результате трансформации органического вещества в процессе педогенеза, причем бенз(а)пирен может в определенных условиях (при оптимальном сочетании влажности, температуры, аэрации и т. д.) усиливать процесс минерализации почвенного органического вещества и соответственно педогенного образования тяжелых ПАУ (Яковлева и др., 2008).
Поглощение органических загрязняющих веществ, в том числе и ПАУ, корнями растений из почвы, согласно концептуальной модели S. L. Simonich, R. A. Hites (1995), представляется как функция растворимости вещества в воде, его содержания в почве и вида растения. Процесс накопления стойких органических соединений растениями имеет общие закономерности; коэффициенты накопления (отношение содержания вещества в корнях к его содержанию в почве) являются нелинейной функцией содержания их в почвах, что может объясняться в случае невысоких концентраций сорбцией загрязнителя почвой, а при высокой - угнетающим действием на растения. Расчеты показывают (Волощук, Гапонюк, 1979), что в целом переход стойких органических загрязнителей из почвы в растения выше (35-70 %), чем в воду (12-18 %) и атмосферный воздух (18 %).
В отличие от большинства других стойких органических загрязнителей, которые аккумулируются в корнях растений, выросших на загрязненных почвах, ПАУ распределяются по органам растений более равномерно и даже во многих случаях концентрация загрязнителей в листьях в аналогичных условиях превышает их содержание в корнях. Такое распределение может быть свидетельством биофильности полиаренов для растений (какого-то их функционального предназначения), причем не исключен даже синтез ПАУ в самих растениях (Васильева и др., 2008).
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО Государственный аграрный университет Северного Зауралья
Институт биотехнологии и ветеринарной медицины
На тему: Полициклические ароматические углеводороды
Тюмень 2015
Введение
Полиароматические углеводороды (ПАУ) -- органические соединения, для которых характерно наличие в химической структуре двух и более конденсированныхбензольных колец. В природе ПАУ образуются в процессе пиролиза целлюлозы и встречаются в пластах каменного, бурого угля и антрацита, а также как продукт неполного сгорания при лесных пожарах. Основными источниками эмиссии техногенных ПАУ в окружающую природную среду являются предприятия энергетического комплекса, автомобильный транспорт, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В основе практически всех техногенных источников ПАУ лежат термические процессы, связанные со сжиганием и переработкой органического сырья: нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, пищи, табака и др. Более подробно сегодня мы о них и узнаем.
полициклический ароматический углеводород токсичность
1. Действие ароматических углеводородов на окружающую среду
Присутствие ПАУ в окружающей среде является источником обеспокоенности специалистов в области органической химии, биохимиков, химиков по проблемам окружающей среды и геохимиков. Поскольку большинство ПАУ с низкой молекулярной массой являются токсичными для бактерий, то они замедляют биологическое разложение, в то время как другие являются канцерогенными. Кроме того, для геохимиков понимание присутствия ПАУ в геологических образцах приводит к установлению типа отложений окружающей среды, делая ПАУ потенциально полезными в качестве биомаркеров.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) - это химические соединения, состоящие из двух и более сцепленных бензольных колец.
Имеются тысячи ПАУ соединений, каждое из которых отличается по количеству и расположению ароматических колец, а также позицией заместителей.
ПАУ встречаются в нефти, каменном угле, отложениях смолы, а также выступают в роли побочных продуктов при сгорании топлива (вне зависимости ископаемое ли это топливо или полученное из биомассы). Как загрязняющий агент они являются предметом большой обеспокоенности потому, что некоторые соединения были идентифицированы как канцерогенные, мутагенные и тератогенные.
Экологические и токсикологические аспекты полициклических ароматических углеводородов в окружающей среде в отношении природных ресурсов.
Озабоченность в отношении окружающей среды сфокусировалась на ПАУ, которые имеют молекулярную массу от 128,16 (нафталин, 2-кольцевая структура) до 300,36 (гексабензобензол, 7 - кольцевая структура). Незамещенные ПАУ соединения с низкой молекулярной массой, содержащие от 2-3 колец, показывают значительную токсичность, а другие - неблагоприятный эффект на некоторые организмы, но не являются канцерогенными; ПАУ с более высокой молекулярной массой, содержащие от 4 до 7 колец, значительно менее токсичны, но многие 4, 7-кольцевые соединения являются канцерогенными, мутагенными или тератогенными в отношении широкого ряда организмов, включая рыбу и другие водные организмы, амфибий, птиц и млекопитающих.(Эдвардс, 1983. Исмен, 1984.)
2. Источники полициклических ароматических углеводородов
ПАУ повсеместно встречаются в природе. Так доказано их присутствие в геологических отложениях, почве, воздухе, на поверхности образцов воды, в растительных и животных тканях. Первоначально ПАУ появились в результате таких природных процессов как лесные пожары, микробиальный синтез и вулканическая активность. (Согласно Баттерсби, С. 2004). Их также находят в межзвездном пространстве, в кометах, метеоритах и они также являются молекулярными маркерами в основе самых ранних форм жизни.
Человеческая деятельность, приводящая к значительному выделению ПАУ, что в свою очередь ведет к сильному загрязнению на ограниченных территориях, включает высокотемпературный пиролиз (>700 0 С) органических материалов, типичный для некоторых процессов, используемых при производстве железа и стали, в алюминиевых плавильных печах, на металлургических и коксовых заводах, при очистке нефти, при генерации энергии с помощью нагрева.
Водная среда может получать ПАУ при случайных разливах нефти и нефтепродуктов из средств ее хранения и транспортировки, из канализационных стоков и из других источников.
Доказательства, показывающие, что ПАУ являются причиной раковых и предраковых поражений, весьма очевидны и этот класс веществ, вероятно, является главной причиной недавнего увеличения уровня заболеваемости раком в индустриально развитых странах (Кук и Деннис 1984).
ПАУ были первыми известными веществами, канцерогенный эффект которых был установлен (Ли и Грант 1981).
В силу наличия канцерогенных характеристик у многих ПАУ и их возрастающей концентрации в окружающей среде, до получения более определенных экотоксикологических данных является целесообразным понизить концентрацию либо полностью нейтрализовать их везде, где это возможно (Эйслер, Р. 1987).
Рис. 1 Вещества, обладающие значительным уровнем токсичности, но не канцерогенные
Рис. 2 Вещества с выраженным канцерогенным эффектом
3. Воздействие ароматических углеводородов на окружающую среду
Полициклические ароматические углеводороды, будучи выброшенными в окружающую среду, обычно попадают в воздух. Некоторые испаряются в воздух из почвы или подземных вод и затем прилипают к микрочастицам, взвешенным в воздухе.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут по прошествии времени разрушаться под воздействием солнечного света или в результате реакции с другими химическими веществами в воздухе.
ПАУ малорастворимы в воде, они прилипают к пыли или грязи и опускаются на дно озер и рек. Различные группы микроорганизмов в осадке и в воде могут разрушать некоторые ПАУ по прошествии времени, причем, чем выше молекулярный вес, тем меньше скорость распада.
Полициклические ароматические углеводороды перемещаются в атмосфере в виде взвешенных в воздухе микрочастиц. Они переносятся воздушными потоками и оседают в виде сухих или мокрых (дождь, роса и т.п.) отложений. Оседая в озерах и реках, они опускаются на дно. Некоторые проникают сквозь слой почвы в грунтовые воды.
Токсичность полициклических ароматических углеводородов в отношении аквакультур и птиц колеблется от умеренной до высокой. Некоторые наносят ущерб и приводят к гибели сельскохозяйственные и декоративные злаки.
На данный момент имеет место недостаток данных в отношении острой и хронической токсичности в отношении наземных животных. ПАУ умеренно стойки в окружающей среде и могут биоаккумулироваться. Концентрация полициклических ароматических углеводородов в рыбе и моллюсках иногда значительно выше, чем в окружающей среде этих организмов.
ПАУ могут быть также прямо генотоксичны, при этом имеется в виду что химикаты и продукты их распада могут непосредственно взаимодействовать с генами и вызывать повреждения ДНК. При исследовании загрязнителей окружающей среды в домашней пыли, проводившимся Сайлент Спринг Инститьют, было установлено, что три ПАУ (пирен, бенз[а]антрацен и бенз[а]пирен) содержались в более чем трех четвертях обследованных домов.
4. Опытность ПАУ для окружающей среды
На шкале опасности в отношении окружающей среды от 0 до 3, представленной выше на рисунке 3, полициклические ароматические углеводороды имеют отметку 1,5. Уровень 3 представляет очень высокую опасность для окружающей среды, а уровень 0 представляет незначительную опасность. Факторы, принимаемые в расчет, включают в себя оценку степени токсичности или нетоксичности вещества, измерение его способности сохранять активность в окружающей среде и способности аккумулироваться в живых организмах. Выделение вещества в расчет не принимается. Оно отражается в уровне НПИ для данного вещества. Одно из веществ, опасность которого для окружающей среды оценивается как высокая это оксид азота (3) и одно из веществ, опасность которого оценивается как низкая это оксид углерода (0,8).
5. Токсичность ПАУ для человека
Токсичность ПАУ очень зависит от структуры, даже изомеры могут быть как нетоксичными, так и исключительно токсичными. Таким образом, высоко канцерогенные ПАУ могут быть малыми (менее 3 колец) или большими (более 4 колец). Один ПАУ, бензо[а]пирен, является первым исследованным канцерогеном и является одним из многих канцерогенов, содержащихся в сигаретах. Семь ПАУ были классифицированы как вероятные человеческие канцерогены: бенз[а]антрацен, бензо[а]пирен, бензо[b]флюорантен, бензо[к]флюорантен, крисен, дибенз[а,h]антрацен и инденопирен.
ПАУ, известные своими канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами: бенз[а]антрацен и крисен, бензо[b]флюорантен, бензо[j]флюорантен, бензо[к]флюорантен, бензо[а]пирен, бензопирилен, коронен, дибензантрацен, инденопирен и овален (Фетцер, Д. К.(2000), Лач, А (2005)).
В силу недостатка репрезентативных смесей ПАУ для целей исследования, воздействие биологических и небиологических модификаторов на токсичность ПАУ и метаболизм еще недостаточно понятен.
Были предложены следующие критерии безопасности общего содержания ПАУ, канцерогенных ПАУ и бензо(а)пирена для питьевой воды и воздуха и общего содержания ПАУ и бензо(а)пирена в пище: 0,01 до <0,2 мкг общих ПАУ/л, <0,002 мкг канцерогенных ПАУ/л и 0,0006 мкг бензо(а)пирена /л; воздух: < 0,01 мкг общих ПАУ/м 3 , <0,002 мкг канцерогенных ПАУ/м 3 и 0,0005 мкг бензо(а)пирена/м 3 ; пища: 1,6 до < 16,0 мкг общих ПАУ ежедневно и 0,16 до < 1,6 мкг бензо(а)пирена ежедневно.
6. Применение ПАУ
Многие ПАУ не используются в принципе. Но некоторые используются в медицине, для производства красок, пластиков и пестицидов. Нафталин, также известный как шарики от моли, используется при производстве красителей, взрывчатых веществ, пластиков, смазок и средств от моли. Антрацен используется в красках, инсектицидах и средствах для защитной обработки древесины.
Заключение
Из приведенного обзора очевидно, что, несмотря на некоторую полезность ПАУ, их экологическая и токсикологическая опасность является предметом острой озабоченности и концентрация их должна быть сильно снижена в окружающей среде, а в лучшем случае они должны быть из нее полностью ликвидированы.
Список использованных источников
1. https://ru.wikipedia.org
2. Едвардс Н.Т. 1983. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) в наземной окружающей среде - обзор. Журнал «Качество окружающей среды» 12.427-441.
3. Исман Г. А., Давани Б., и Додсон Д. А. 1984. Гидростатическое тестирование газовых трубопроводов как источник попадания ПАУ в водную среду. Международный журнал химического анализа окружающей среды. 19:27-39.
4. http://jurnal.org/articles/2009/ekol2.html
5. Ислер Р (1987) Влияние полициклических ароматических углеводородов на рыбу, живую среду и беспозвоночных: Синоптический обзор.
6. Служба рыбы и дикой природы США, Центр исследования живой природы Патуксент. Лаурель. ЕПА. 1980. Качество воды с точки зрения содержания полициклических ароматических углеводородов. Агентство по защите окружающей среды США. 440/5-80-069.193.
7.Фетцер Д. К. (2000) Химия и анализ тяжелых полициклических ароматических углеводородов. Нью-Йорк. Виллей.
8. Ли С. Д., Грант Л. 1981. Здоровье и экологическая оценка полициклических ароматических углеводородов. Издательство Патотекс. Парк Форест Соуз, Иллинойс. 364 с.
9. Лач А. (2005). Канцерогенный эффект полициклических ароматических углеводородов. Лондон: Империал Колледж Пресс, ISBN 1-86094-417-5.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Ароматические углеводороды: общая характеристика. Номенклатура и изомерия, физические и химические свойства ароматических углеводородов. Механизм реакций электрофильного и нуклеофильного замещения в ароматическом ряду. Применение аренов, их токсичность.
реферат , добавлен 11.12.2011
Закономерности влияния постоянного электрического поля на выход полициклических ароматических углеводородов, сажи, фуллеренов в бензол-кислородном пламени в зависимости от изменения межэлектродного расстояния, типа электродной системы, напряженности поля.
диссертация , добавлен 16.06.2013
Роль ароматических углеводородов и их производных. Сущность и механизм процесса деалкилирования толуола для получения бензола. Сырье и назначение. Конструктивное устройство и схема промышленной установки каталитического гидродеалкилирования толуола.
презентация , добавлен 10.12.2016
Общая характеристика ароматических углеводородов (аренов) как органических соединений карбоциклического ряда, молекулы которых содержат бензольное кольцо С6Н6. Процесс получения ароматических углеводородов и их свойства, склонность к реакциям замещения.
реферат , добавлен 06.12.2014
Классификация и номенклатура ароматических углеводородов. Бензол, нафталин, пиррол, пиридин. Реакции присоединения, окисление. Доноры электронов, дезактиваторы ароматического ядра. Реакции нуклеофильного замещения в галогенаренах и галогенбензилах.
курс лекций , добавлен 11.11.2013
Особенности строения предельных углеводородов. Номенклатура углеводородов ряда метана. Химические свойства предельных углеводородов, их применение. Структурные формулы циклопарафинов (циклоалканов), их изображение в виде правильных многоугольников.
контрольная работа , добавлен 24.09.2010
Понятие галогенпроизводных углеводородов, их изомерия и номенклатура, общая формула и метод составления названий. Методы получения галогенпроизводных углеводородов, их применение в промышленности. Характер действия хлора на углеродосодержащие вещества.
реферат , добавлен 21.02.2009
Химические свойства: реакции электрофильного замещения, присоединения, гидрирование и галогенирования. Алкилирование по Фриделю-Крафтсу. Правила ориентации в бензольном кольце. Влияние заместителей в ядре на и распределение изомеров при нитровании.
реферат , добавлен 21.02.2009
Реакции сульфирования алкилароматических углеводородов. Выбор сульфирующего агента и способы устранения недостатка процесса. Тепловой эффект и кинетика процесса. Сульфирование парафинов, олефинов и ароматических углеводородов, технология процесса.
контрольная работа , добавлен 19.03.2012
Способы выделения, очистки и анализа органических веществ. Получение предельных, непредельных и ароматических углеводородов, спиртов, карбоновых кислот. Получение и разложение фенолята натрия. Методы выделения белков. Химические свойства жиров, ферментов.
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются большим классом очень многообразных органических соединений, молекулы которых состоят из трех или больше ароматических колец, образующих разные конфигурации.
Идентифицировано свыше 200 канцерогенных представителей этой группы. Они пагубно влияют на физиологичное состояние всех организмов, от бактерий и до организма человека в результате мутагенности, тератогенности и канцерогенности. Значительная часть ПАУ является химическими канцерогенами, индуцирующими злокачественные опухоли молочных желез, мышечной и соединительной ткани. К типичным ПАУам относятся 7,12-диметилбензантрацен и бенз(а)пирен (БП), 20-метилхолантрен, 1,2,5,6-дибензантрацен, а также соединения, которые имеют гетероциклические атомы азота, например 9-метил-3,4- бензакридин и 4-нитрохинолин-М-оксид.
ПАУ хорошо изучены на примере БП - индикаторного соединения этой группы канцерогенов. БП характеризуется максимальной относительной стабильностью при многообразных физико-химических воздействиях. Он всегда определяется там, где присутствуют и другие канцерогенные углеводороды, будучи одним из наиболее распространенных и сильных канцерогенных агентов.
К естественным абиогенным источникам, которые формируют природный фон ПАУ, относят вулканическую деятельность, процессы нефте-, угле- и сланцеобразования. Установлена возможность синтеза ПАУ растительными организмами (в частности, злаковыми), рядом бактерий (например, Clostridium putride ), фитопланктоном.
В результате деятельности человека загрязненность биосферы канцерогенными ПАУ намного увеличилась, а в промышленных районах в сотни и тысячи раз превышает их естественный фоновый уровень. Образуются ПАУ в процессах сгорания нефтепродуктов, угля, дерева, мусора, пищи, табака, причем чем ниже температура, тем больше образуется ПАУ. Основные антропогенные источники загрязнения атмосферы ПАУ - промышленные выбросы и выхлопные газы автомашин.
Наличие ПАУ в выбросах турбореактивных двигателей самолетов является причиной широкого распространения этих веществ во всех слоях биосферы. Циркуляция ПАУ в атмосфере зависит от дисперсных частиц, которыми они сорбируются, степени отдаленности источника ПАУ от поверхности Земли, интенсивности солнечной радиации, наличия естественного фотооксиданта, который способствует разрушению БП и других канцерогенных ПАУ. Деструкция канцерогенных ПАУ может происходить под влиянием УФ лучей и озона.
Загрязнение водных экосистем ПАУ происходит в результате сброса промышленных сточных вод, а также выбросов двигателей судов. Циркуляция ПАУ в водной среде включает у себя процесс их распределения между разными компонентами водной экосистемы и включения в цепи питания. Эти процессы способствуют деструкции и снижению содержания ПАУ в водоеме. Большая часть ПАУ, как и большинство химических веществ, сорбируется взвешенными частицами и оседает с ними на дно, откуда поступает в водоросли и высшие водные растения (водоросли аккумулируют больше ПАУ, чем высшие водные растения). Меньшая часть ПАУ, растворенная в воде, накапливается в микропланктоне, по мере отмирания которого поступает в донные отложения.
Контаминация пищевых продуктов ПАУ возникает в процессе их технологической обработки, в частности при копчении и некоторых видах жарки мяса, рыбы, причем иногда в значительном количестве (от 1 до 100 мкг/кг). Особенную опасность представляет жарка пищевых продуктов во фритюрном жире. В пищевом сырье, полученном из экологически чистых растений, концентрация бенз(а)пирена составляет 0,03-1,0 мкг/кг. Условия термической обработки значительно увеличивают его содержание до 50 мкг/кг и более. Существенное загрязнение продуктов питания происходит при хранении в полимерных упаковочных материалах (жир молока экстрагирует до 95% бенз(а)пирена из парафино-бумажных пакетов или стаканчиков).
Таким образом, бенз(а)пирен попадает в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых до настоящего времени наличие канцерогенных веществ не предполагалось. Он обнаружен в хлебе, овощах, фруктах, маргарине, растительных маслах, в обжаренных зернах кофе, чае, копченостях, жаренных мясных продуктах. Причем его содержание значительно колеблется в зависимости от способа технологической и кулинарной обработки и от степени загрязнения окружающей среды.
Ежегодно с пищей взрослый человек получает 0,006 мг бенз(а)пирена. В сильно загрязненных районах эта доза возрастает в 5 и более раз. ПДК бенз(о)пирена в атмосферном воздухе - 0,1 мкг/100м 3 , в водоемах - 0,005 мг/л, в почве - 0,2 мкг/кг.
Доказано, что с продуктами табакокурения даже так называемых легких сигарет курильщик получает бенз(а)пирена - одного из опаснейших канцерогенов, в несколько раз больше, чем житель мощного промышленного города может максимально вдыхать с воздухом, а скурив одну обычную сигарету с фильтром - даже в 5-6 раз. Кстати, доза, которая вызывает минимальный эффект по эпидемиологическим показателям, в 3-4 раза меньше той, которую получает упомянутый курильщик. Не намного меньшими являются дозы, которые получают люди, находящиеся в зоне влияния продуктов курения, то есть в условиях так называемого пассивного курения.
В украинских промышленных городах особенно высокое загрязнение воздуха бенз(а)пиреном. Он имеет низкую растворимость в воде (единицы мкг/л), на порядок выше - в крови человека. Летучий при комнатных температурах, но основное его количество в загрязненном воздухе всегда связано с твердыми частицами (это касается и загрязненной воды). Дождь существенно и быстро очищает воздух от этого вещества, смывая его в почву.
Комиссия Кодекс Алиментариус (ККА) разработала руководящие принципы для ограничения введения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) на завершающем этапе приготовления пищевых продуктов (процессы копчения и прямой сушки).
Полиароматические углеводороды (ПАУ)
Среди множества токсичных веществ, образующихся при производстве энергии сжиганием ископаемых видов топлива, производствах химической, нефтехимической, металлургической, целлюлозно-бумажной промышленности, наиболее опасными являются вещества группы ПАУ (полиароматические углеводороды).
Группа ПАУ объединяет вещества, для которых характерно наличие в химической структуре трех и более конденсированных бензольных колец. Простейшие вещества из группы ПАУ – антрацен и фенантрен. Эти вещества не обладают канцерогенной (мутагенной) токсичностью, присущей другим ПАУ, какими являются холантрен, перилен, бенз(а)пирен, дибензпирен. На фоне их токсичности как нетоксичные квалифицируются и весьма похожие по структуре бензперилен, пирен, флуорантен.
Образуются ПАУ в процессах сгорания нефтепродуктов, угля, дерева, мусора, пищи, табака, и чем ниже температура в устройстве для сжигания, тем больше образуется ПАУ. Относительно малые количества бенз(а)пирена обнаружены в асфальте. Вместе с другими продуктами сгорания ПАУ поступают в воздух. При комнатной температуре все ПАУ -– твердые кристаллические вещества. Температуры их плавления близки к 200 °С, а давление насыщенных паров очень мало. При охлаждении горячих газов, содержащих ПАУ, эти вещества конденсируются и оседают в зоне выбросов. На расстоянии нескольких километров от угольной ТЭС поверхность почвы загрязнена ПАУ. Но большая часть ПАУ уносится на дальние расстояния в виде аэрозолей. Прекрасным адсорбентом для ПАУ являются сажевые частицы. На 1 см 2 сажевой поверхности могут разместиться ~ 10 14 молекул ПАУ. Об относительном вкладе разных источников можно судить по данным о выбросах бенз(а)пирена (в т/год) в США:
Вклад всех курильщиков США в общее производство бенз(а)пирена невелик – 0,05 т/год. Но мнение о малозначимости этого количества сменится на противоположное на основе данных о локальных концентрациях бенз(а)пирена:
Содержатся ПАУ и в питьевой воде. Содержание бенз(а)пирена в питьевой воде составляет 0,3-2,0 нг/л. В атмосфере ПАУ довольно устойчивы. Их постепенная трансформация в иные продукты происходит при взаимодействии с озоном (с образованием полиядерных хинонов) и диоксидом азота (продукты – нитробенз(а)пирены, характерные высокой мутагенной активностью). ПАУ – типичные экотоксины. Сложность защиты окружающей среды от ПАУ связана с малостью концентраций этих веществ.
Токсические свойства бенз(а)пирена изучены на мышах: обнаружено подавление популяции за счет гибели при рождении и уменьшения веса новорожденных животных. Показано, что возникновение раковых заболеваний происходит и при ингаляции, и при введении бенз(а)пирена с пищей, а также при контакте с кожей. Однако эти результаты получены при дозах бенз(а)пирена в сотни и тысячи раз больших, чем получаемые людьми из окружающей среды. Из организма бенз(а)пирен частично выводится в неизмененном виде, а частично окисляется, давая производные фенольного и хинонного типа. Некоторым из этих продуктов также присуща мутагенная активность.
Лит. Пурмаль А.П. Антропогенная токсикация планеты. Часть 2.
Хроматограммы образцов, содержащих соединения этой группы
| ||||