Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud (PAH) on suur klass väga erinevaid orgaanilisi ühendeid, mille molekulid koosnevad kolmest või enamast erineva konfiguratsiooniga aromaatse tsükliga.

On tuvastatud üle 200 selle rühma kantserogeense esindaja. Need mõjutavad mutageensuse, teratogeensuse ja kantserogeensuse tõttu negatiivselt kõigi organismide füsioloogilist seisundit, alates bakteritest kuni inimkehani. Märkimisväärne osa PAH-idest on keemilised kantserogeenid, mis kutsuvad esile pahaloomulisi kasvajaid piimanäärmetes, lihastes ja sidekoe. Tüüpiliste PAH-ide hulka kuuluvad 7,12-dimetüülbensantratseen ja bens(a)püreen (BP), 20-metüülkolantreen, 1,2,5,6-dibensantratseen ja heterotsükliliste lämmastikuaatomitega ühendid, nagu 9-metüül-3,4- bensakridiin ja 4-nitrokinoliin-M-oksiid.

PAH-sid on selle kantserogeenide rühma indikaatorühendi BP näitel hästi uuritud. BP-d iseloomustab maksimaalne suhteline stabiilsus erinevate füüsikaliste ja keemiliste mõjude korral. Seda leidub alati seal, kus esineb muid kantserogeenseid süsivesinikke, mis on üks levinumaid ja tugevamaid kantserogeene.

Looduslikud abiogeensed allikad, mis moodustavad PAH-de loodusliku tausta, hõlmavad vulkaanilist tegevust, nafta, kivisöe ja põlevkivi tekkeprotsesse. PAH sünteesi võimalus kindlaks tehtud taimeorganismid(eriti teraviljad), mitmed bakterid (näiteks Clostridium putride), fütoplankton.

Inimtegevuse tulemusena on oluliselt suurenenud biosfääri saastatus kantserogeensete PAHidega ning tööstuspiirkondades on see sadu ja tuhandeid kordi kõrgem nende looduslikust foonitasemest. PAH-id tekivad naftasaaduste, kivisöe, puidu, prügi, toidu, tubaka põlemisel ning mida madalam on temperatuur, seda rohkem PAH-e tekivad. Peamised inimtekkelised PAH-de atmosfäärisaaste allikad on tööstusheitmed ja sõidukite heitgaasid.

PAH-de esinemine lennukite turboreaktiivmootorite heitgaasides on nende ainete laialdase leviku põhjuseks biosfääri kõikides kihtides. PAH-de tsirkulatsioon atmosfääris sõltub hajutatud osakestest, mille kaudu need sorbeeritakse, PAH-i allika kaugusest Maa pinnast, päikesekiirguse intensiivsusest ja loodusliku fotooksüdandi olemasolust, mis aitab kaasa nende hävitamisele. BP ja muud kantserogeensed PAH-id. Kantserogeensete PAH-de hävimine võib toimuda UV-kiirte ja osooni mõjul.

Veeökosüsteemide saastumine PAH-idega tekib tööstusliku reovee väljalaskmise, samuti laevamootorite heitgaaside tagajärjel. PAH-de ringlus veekeskkonnas hõlmab nende jaotumist veeökosüsteemi erinevate komponentide vahel ja toiduahelatesse kaasamist. Need protsessid aitavad kaasa PAH-de hävimisele ja sisalduse vähenemisele veekogus. Enamik PAH-sid, nagu enamik keemilised ained, sorbeerub hõljuvate osakeste poolt ja settib koos nendega põhja, kust satub vetikatesse ja kõrgematesse veetaimedesse (vetikad koguvad rohkem PAH-e kui kõrgemad veetaimed). Väiksem osa vees lahustunud PAH-dest koguneb mikroplanktoni, mis hukkudes satub põhjasetetesse.

Saastumine toiduained PAH-id tekivad nende käigus tehnoloogiline töötlemine, eriti suitsetamisel ja teatud tüüpi liha, kala praadimisel ja mõnikord märkimisväärsetes kogustes (1 kuni 100 mcg / kg). Eriti ohtlik on toiduainete praadimine praerasvas. Keskkonnasõbralikest taimedest saadavas toidutooraines on benso(a)püreeni kontsentratsioon 0,03-1,0 µg/kg. Kuumtöötlemise tingimused suurendavad oluliselt selle sisaldust kuni 50 µg/kg või rohkem. Toidukaupade oluline saastumine toimub ladustamisel polümeersetes pakkematerjalides (piimarasva ekstraktid kuni 95% benso(a)püreenist parafiin-paberkottidest või tassidest).

Seega satub benso(a)püreen inimorganismi selliste toiduainetega, milles kantserogeensete ainete olemasolu pole seni oletatud. Seda leidub leivas, köögiviljades, puuviljades, margariinis, taimeõlid, röstitud kohviubades, tees, suitsutatud toodetes, praetud lihatoodetes. Veelgi enam, selle sisu varieerub oluliselt sõltuvalt tehnoloogilisest ja kokkamine ja keskkonna saastatuse aste.

Täiskasvanu saab igal aastal koos toiduga 0,006 mg benso (a) püreeni. Tugevalt saastatud piirkondades suureneb see doos 5 või enam korda. Bens(o)püreeni MPC in atmosfääriõhk- 0,1 mcg / 100 m 3, veekogudes - 0,005 mg / l, pinnases - 0,2 mcg / kg.

On tõestatud, et tubaka suitsetamise saadustega, isegi nn heledate sigarettidega, saab suitsetaja benso(a) püreeni - üht kõige ohtlikumat kantserogeeni, mida mitu korda rohkem kui võimsa tööstuslinna elanik sisse hingata suudab. õhku nii palju kui võimalik ja olles suitsetanud ühe tavalise filtriga sigareti - isegi 5-6 korda. Muide, epidemioloogiliste näitajate järgi minimaalse efekti põhjustav annus on 3-4 korda väiksem kui see, mida nimetatud suitsetaja saab. Mitte palju väiksemad on doosid, mida saavad suitsetamistoodete mõjutsoonis ehk nn passiivse suitsetamise tingimustes viibivad inimesed.

Ukraina tööstuslinnades on õhusaaste benso(a)püreeniga eriti kõrge. Sellel on madal lahustuvus vees (mõni µg/l), suurusjärgu võrra kõrgem – inimveres. Toatemperatuuril lenduv, kuid suurem osa saastunud õhust on alati seotud tahkete osakestega (see kehtib ka saastunud vee kohta). Vihm puhastab oluliselt ja kiiresti selle aine õhu, pestes selle pinnasesse.

Codex Alimentariuse komisjon (CAC) on välja töötanud juhised, et piirata polütsükliliste aromaatsete süsivesinike (PAH) kasutuselevõttu toidu valmistamise lõpus (suitsutamine ja otsene kuivatamine).

See orgaaniliste ühendite klass on üks aktiivsemaid kantserogeene tubakasuitsus. Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud põhjustavad DNA kahjustus ja hävitada selle struktuur. DNA parandamise protsessid mängivad otsustavat rolli rakkude geneetilise homöostaasi säilitamisel, põhjustades nende normaalset kasvu ja paljunemist. Pärilikud erinevused DNA parandussüsteemides võivad määrata erineva individuaalse vastuvõtlikkuse tubakasuitsu kantserogeenide suhtes, kuigi sellel eeldusel puudub endiselt piisav tõendusbaas. Siiski on kindlaks tehtud, et tubakasuitsu keemilisi koostisosi aktiveerivate ja detoksifitseerivate ensüümsüsteemide geneetiline polümorfism määrab organismi tundlikkuse astme kantserogeensete mõjude suhtes.

Polütsükliliste aromaatsete süsivesinike poolt põhjustatud DNA kahjustused põhjustavad mutatsioone, mis põhjustavad rakkude pahaloomulist transformatsiooni ja kasvajate arengut. Praegu on nende keemiliste ühenditega DNA adukte leitud paljudest tubakasuitsuga kokkupuutuvatest inimkeha somaatilistest rakkudest. Molekulaarsel tasandil on tõestatud, et polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud põhjustavad mutatsioone p53 geenis, mis mängib võtmerolli tubaka kantserogeneesis kopsudes. Mutantne P53 valk, erinevalt metsiktüüpi P53-st (wt P53), omab onkogeeniprodukti omadusi. Sellel ei ole võimet blokeerida G 1 faasis kahjustatud DNA-ga rakkude jagunemist rakutsükkel. Selle tulemusena alustavad rakud DNA replikatsiooni kahjustatud matriitsil, mis põhjustab genoomi ebastabiilsust ja suurendab pahaloomulise transformatsiooni tõenäosust.

Pikaajaline suitsetamine stimuleerib mitte ainult mutandi P53 ekspressiooni, vaid ka insuliinitaolise kasvufaktori-1 (IGF-1) tootmist, eriti tänu selle siduvate valkude suurenenud hüdrolüüsile. On teada, et aktiveeritud IGF-retseptorid osalevad anti-apoptootilises signaaliülekandes. Rakud, millel puudub wt P53, on apoptoosi indutseerimise suhtes resistentsed. Täiustatud signaaliülekanne käivitab rakkude pahaloomulise transformatsiooni protsessi, aidates kaasa nii kasvaja kasvu algatamisele kui ka soodustamisele.

Tubakasuitsus sisalduvad potentsiaalselt kantserogeensed koostisosad aga mõjutavad mitte kogu populatsioon, vaid ainult see osa sellest, millel on eelsoodumus mutatsioonideks. Pärast hüdroksüülimist arüülsüsivesinikhüdroksülaasiga moodustavad tubakasuitsu polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud aktiivsed epoksiidid, mis on võimsad mutageenid ja kantserogeenid. Nende kantserogeensus sõltub ühelt poolt epoksiidi moodustavate ensüümide (arüülsüsivesinikhüdroksülaas jt) aktiivsusest, teiselt poolt epoksiide lagundavate ensüümsüsteemide aktiivsusest. Inimesi iseloomustab arüülsüsivesinikhüdroksülaasi sünteesi indutseerimise suur varieeruvus. Polütsükliliste aromaatsete süsivesinike hüdroksüülimise kiiruse järgi kehas eristatakse neid kolm fenotüüpi: kõrge ensüümitasemega homosügootid, madala ensüümitasemega homosügootid ja keskmise ensüümitasemega heterosügootid (keskmine tüüp). Määras selle kuni 30% kopsuvähiga patsientidest on kõrge arüülsüsivesinikhüdroksülaasi tase kuigi see on üldpopulatsioonis väga haruldane. Arvestades selle fenotüübi seost kopsu kantserogeneesiga, soovitatakse suitsetajatel, kellel on kõrge arüülsüsivesinikhüdroksülaasi sünteesi indutseerimine, suitsetamine kohe lõpetada. Nad kuuluvad nende hulka, kellel on suitsetamise tõttu ülikõrge risk haigestuda kopsuvähki.

Suitsetavad naised on tundlikumad tekitada DNA kahjustusi kui meessoost suitsetajad. Seega on suitsetavatel naistel, kes said menopausi ajal östrogeeniasendusravi, risk haigestuda kopsuvähki 2-2,5 korda suurem kui samavanustel naistel, kes suguhormoone ei tarvitanud. Arvatakse, et östrogeenide ja tubakasuitsu kombinatsiooni genotoksiline toime põhjustab naissoost suitsetajate suuremat põievähi esinemissagedust võrreldes meessoost suitsetajatega, kes suitsetavad sama palju sigarette.

Kaasaegsed molekulaargeneetilised meetodid on võimaldanud luua kellel on geneetiline eelsoodumus põievähi tekkeks. Seda seostatakse mutatsioonidega maksa N-atsetüültransferaasi lookuses. Selle ensüümi toimel kehale võõrad keemilised ühendid atsetüülitakse ja väljutatakse organismist. Atsetüülimise kiiruse järgi eristatakse ka kolme fenotüüpi: kiire(homosügootid normaalse alleeli jaoks) aeglane(mutantse alleeli homosügootid) ja vahepealne(heterosügootsed) atsetüülijad. Põievähk areneb sageli aeglastes atsetüülijates. Aga näitamiseks geenimutatsioon väliskeskkonna teguri osalemine on vajalik. Selline lahendav tegur, mis määrab põievähi geneetilise eelsoodumuse rakendamise, on suitsetamine. See suurendab oluliselt põievähi tekkeriski mõlemast soost suitsetajatel. Üks tubakatõrva komponente on 4-aminobifenüül tunnistatud elundispetsiifiliseks põie kantserogeeniks. Selle keemilise ühendiga DNA adukte on leitud suitsetajate põierakkudest.

Bensopüreen ja muud polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud ( bensantratseen, bensfluorenteen, benspürüleen, bensfenantreen jne) põhjustada suuõõne vähki, ülemine hingamisteed, kopsud, urogenitaalsüsteemi organid. Suitsetavate naiste emakakaela limaskesta rakkudest leiti bensopüreeni metaboliite ja vastavaid DNA adukte.

Samuti aitab kaasa kantserogeenide toime rakendamine ja pahaloomuliste kasvajate teke paljud tubakasuitsu koostisosad kokantserogeense toimega. Need sisaldavad vesiniksulfiid, vääveldioksiid, süsiniksulfiid, lämmastikoksiidid, formaldehüüd, vesiniktsüaniid, furaan, fenoolsed tahked ained eriti tubakasuits pürotehhiinid, sama hästi kui püreen, fluoranteen ja teised. Mõned fenoolid ( katehhool, kresool, guajakool, hüdrokinoon, naftool) on kantserogeensed ja kokantserogeensed. Tubakasuits sisaldab ka inimesele kantserogeenset ainet vinüülkloriid ja loomade kantserogeenid hüdrasiin, uretaan, formaldehüüd.

Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud- orgaanilised ained, mille põhielemendid - süsinik ja vesinik - moodustavad polümerisatsioonivõimelisi asendamata või asendatud benseeniringe.

Neid ühendeid iseloomustab madal vees lahustuvus, kõrge sorptsioonivõime ja stabiilsus keskkonnakomponentides, eriti pinnases.

PAH-rühma kuulub sadu kemikaale. Välismaal soovitatakse praegu keskkonnaobjektidel tõrjuda 16 PAH-rühma ainet: naftaleen, atsenaftüleen, atsenafteen, fluoreen, antratseen, fenantreen, fluoranteen, benso (a) antratseen, krüseen, püreen, benso (a) püreen, dibenso. (ah ) antratseen, benso (g, h, i) perüleen, benso (a) fluoranteen, benso (k) fluoranteen ja indeno (1,2,3-cd) püreen ning Venemaal on ainult üks selle klassi ühend - benso (a) püreen.

PAH-id saabuvad keskkond transpordi-, energeetika- ja vähemal määral tööstuse jäätmetega. Need saasteained tekivad bensiini, naftasaaduste, kivisöe, gaasi, bituumeni, puidu põlemisel (praktiliselt igat tüüpi põlevate materjalide põlemisel). Need sisalduvad soojuselektrijaamade ja kõigi soojusseadmete tahmaheitmetes. Tööstusettevõtetest on benso(a)püreeni heitkoguste poolest esikohal alumiiniumisulatused ja tahma tootmine.

Transport on PAH-ide peamine saasteallikas. PAH-e leidub sõidukite, lennunduse ja raudteetranspordi heitgaasides. Sisepõlemismootorite heitgaasides domineerivad asendamata PAH-d, samuti nitroPAH-d.

PAH-id on osa koksikeemiatehaste, naftatöötlemistehaste ja naftaväljade jäätmetest. Need tekivad vaikude tootmisel kivisöe, põlevkivi, turba kõrgel temperatuuril töötlemisel, õli krakkimise käigus.

Inimtekkelised allikad eraldavad rohkem kui 5000 tonni 3,4-benso(a)püreeni. Benz (a) püreen on 70–80% juhtudest kõrge linnareostusega seotud ainete hulgas esikohal. PAH-id sisenevad atmosfääri tahmaosakeste kujul (kütuse mittetäieliku põlemise saadus), pinnale adsorbeerunud olekus tahked osakesed(oksiidid, metallisoolad jne). Atmosfääris olevad gaasilised PAH-id sorbeeritakse tolmuga.

PAH-id kasutavad keskkonnareostuse iseloomustamiseks lumereostuse andmeid. PAH-d on tavaliselt kontsentreeritud lumetolmus, mitte lahustuvas fraktsioonis. On tuvastatud PAH-de kuhjumine soojuselektrijaamade ja metallurgiatehaste ümbruse lumikattes.

PAH-de üldsisalduse tasemed saastunud pinnases ulatuvad ühikutest sadade ja isegi tuhandete (2000-4000) µg/kg mulla kohta. Venemaa standard (MAC) bens(a)püreeni kohta muldadele on 20 µg/kg, pinnavees - 5 ng/l, õhus asustatud piirkondades (SS) - 1 ng/m 3 .

Üks võtmeprotsesse, mis määrab PAH-ide saatuse keskkonnas, on sorptsioon. Saasteainete sidumine mineraalsete, orgaaniliste-mineraalsete kolloidide ja lahustunud looduslike orgaaniliste ühenditega loob võimaluse PAH-de vees migratsiooniks nii tahkete faaside kui ka emulsioonide koostises.

PAH-de, aga ka teiste ökosüsteemi saasteainete peamine akumulaator on muld. Hüdrofoobseid ühendeid seob valdavalt mulla orgaaniline aine. OH-rühmade olemasolu PAH-des võimaldab moodustada täiendavaid sidemeid (vesiniksidemeid) orgaanilise ja mineraalse mullamaatriksiga.

Aerotehnogeenne sisend tuleneb peamiselt kergete PAH-de kogumist pinnases. Rasked PAH-id võivad tekkida orgaanilise aine muundumisel pedogeneesi protsessis ja benso(a)püreen võib teatud tingimustel (optimaalse niiskuse, temperatuuri, õhutuse jne kombinatsiooniga) protsessi tõhustada. pinnase orgaanilise aine mineraliseerumise ja vastavalt raskete PAHide pedogeense moodustumise (Yakovleva et al., 2008).

Orgaaniliste saasteainete, sealhulgas PAH-ide imendumine taimejuurte kaudu mullast S. L. Simonichi, R. A. Hites'i (1995) kontseptuaalse mudeli järgi on esitatud funktsioonina aine lahustuvusest vees, selle sisaldusest pinnases. ja taimeliigid. Püsivate orgaaniliste ühendite akumuleerumisprotsessil taimede poolt on üldised mustrid; akumulatsioonikoefitsiendid (juurtes leiduva aine sisalduse suhe pinnasesse) on nende sisalduse mittelineaarne funktsioon muldades, mis on madalate kontsentratsioonide korral seletatav saasteaine sorptsiooniga. mullas ja suurtes kontsentratsioonides taimedele pärssiva toimega. Arvutused näitavad (Vološtšuk, Gaponyuk, 1979), et üldiselt on püsivate orgaaniliste saasteainete ülekandumine pinnasest taimedesse suurem (35-70%) kui vette (12-18%) ja atmosfääriõhku (18%).

Erinevalt enamikust teistest püsivatest orgaanilistest saasteainetest, mis akumuleeruvad saastunud pinnasel kasvanud taimede juurtesse, on PAH-d taimeorganites ühtlasemalt jaotunud ning isegi paljudel juhtudel ületab saasteainete kontsentratsioon lehtedes sarnastel tingimustel nende sisaldust juurtes. Selline jaotus võib olla tõendiks polüareenide biofiilsuse kohta taimede jaoks (nende funktsionaalne otstarve) ning välistatud pole isegi PAH-de süntees taimedes endis (Vasilyeva et al., 2008).

Kui leiate vea, tõstke esile mõni tekstiosa ja klõpsake Ctrl+Enter.

Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud (PAH)

Polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke (PAH) tööstus ei tooda, need tekivad põlemisprotsessides. Eelkõige võib selle ühendite rühma esindajaid leida vaikudest, bituumenist, tahmast, need eralduvad pinnase huumuskomponentidest, neid leidub mootori heitgaasides, kütteseadmete põlemisproduktides, tööstuslikes ahjudes jne. Tavaliselt tekivad need orgaaniliste ühendite mittetäieliku põlemise tulemusena, kuid neid võivad sünteesida ka mõned bakterid, vetikad ja kõrgemad taimed. PAH-id lahustuvad vees suhteliselt halvasti ja adsorbeeruvad tugevalt hõljuvatele materjalidele, eriti saviosakestele, mis põhjustab veekeskkonnas kõrgemaid kontsentratsioone kui need, mis oleks võimalikud ainult lahustuvuse kontseptsioonide põhjal.

Keskkonnatingimustes on leitud üle 200 polütsüklilise aromaatse süsivesiniku (PAH), millest enamik on väga stabiilsed ja võivad intensiivselt akumuleeruda veekeskkonna erinevates komponentides. Veekeskkonnas väheneb nende mürgisus poole võrra 5-10 aastaga. Mikrobioloogilise lagunemise ajal on see periood üle 58 päeva, kuid selle aja jooksul ei hävine ained täielikult, vaid muutuvad ainult ensüümide toimel. Paljud PAH-id on ohtlikud mitte ainult oma toksilisuse tõttu, vaid ka seetõttu, et omades transformeerivat aktiivsust, võivad nad kaasa aidata kantserogeensete, teratogeensete või mutageensete muutuste tekkele organismides ning nende kantserogeenne toime avaldub sageli 1-2 järku annustes. suurusjärgus madalam kui üldise toksilise toime doosid. Suurima kantserogeense toimega on 3,4-benspüreen (bens(a)püreen) (tabel 4). Märkimisväärne osa vees lahustuvatest bitsüklilistest ja tritsüklilistest PAH-dest ei ole kantserogeenid, kuid UV-kiirguse mõjul muutuvad need veeorganismidele ägedalt mürgisteks ühenditeks.

Tabel 3. Mõnede PAHide valemid

PAH-de vees lahustumisvõime suureneb oluliselt nafta, benseeni, pindaktiivsete ainete, atsetooni ja mitmete teiste linnajõgedele omaste orgaaniliste saasteainete juuresolekul. Veekeskkonnas toimuvad PAH-id mitmesugused keemilised muutused ja nende bioloogiline lagunemine.

Viimast seostatakse PAH-de osalemisega mikroorganismide (oksüdatsiooniks on vaja hapnikku), aga ka taime- ja loomaorganismide metabolismis. Veetaimed on võimelised metaboliseerima PAH-e. Märkimisväärne osa PAH-dest saab sorbeerida tahketele orgaanilistele osakestele.

Hüdrofoobsuse, vees vähese lahustuvuse ja suure sorptsioonivõime tõttu kogunevad PAH-d suurel määral vee-atmosfääri piirpinnale.

Siin läbivad nad üsna intensiivse oksüdatsiooni, mille tulemusena tekivad hapnikku sisaldavad ühendid, nagu 5-fenoksübensapüreen jne. Peamised oksüdeerivad ained on OH-radikaal ja osoon, mis põhjustavad peroksiidide ja dioonide moodustumist, mis omakorda olla erinevate fotolüüsitoodete allikas.

Fenoolide juuresolekul väheneb nende lagunemine märgatavalt. PAH fotokeemilise oksüdatsiooni intensiivsus sõltub vee koostisest ja omadustest (hägusus, temperatuur, hapnikusisaldus jne, st parameetrid, mis tehnogeensetes tingimustes dramaatiliselt muutuvad). PAH-de lagunemise kiirus on pöördvõrdeline söötme pH väärtuse langusega ning suureneb temperatuuri ja vaba kloori kontsentratsiooni tõustes. Praeguseks on kindlaks tehtud, et paljud PAH-d on looduslikes tingimustes pigem stabiilsed kui mitte väga stabiilsed.

PAH kontsentratsioonid pinnavees on väga erinevad: 0,0-0,2 ng/l suhteliselt puhtas vees kuni 1000 ng/l tugevalt saastunud vetes. Kunagi jäid nende ühendite kontsentratsioonid Saksamaa erinevate jõgede vetes vahemikku 0,12–3,1 µg/l. Tavaliselt on kõige kantserogeensemad PAH-d koondunud vee pinna mikrokihti (pinnakihti).

PAH-de hulgas eristatakse valdavalt inimtekkelise ja valdavalt loodusliku päritoluga molekulaarstruktuuriga ühendeid.

PAHide looduslikud allikad on vulkaanid, süsivesinike vood nafta- ja gaasimaardlatest ning maagimaardlatest jne. Ka looduslike PAH-analoogide sisaldus võib olla üsna kõrge.

Linnades on PAH-de peamine sisend seotud söeküttel töötavate tööstusettevõtetega, aga ka sõidukite heitgaasidega. Näiteks on fossiilkütuste põlemisproduktides tuvastatud üle 200 polütsüklilise aromaatse süsivesiniku ning sõidukite heitgaasides kuni 150 PAH-i, nende asendatud derivaate ja homolooge.

Seetõttu on jõgedesse sattuvate PAH-de oluliseks allikaks mitte ainult linna reovee äravool, vaid ka pindmine äravool selle territooriumilt.

Toornaftas, mis ei ole allutatud märkimisväärsele termilisele stressile, leidub PAH-e harva. Samal ajal suureneb selle kogus selle töötlemistoodetes järsult.

Tavaliselt soovitatakse jõgede tehnogeense reostuse hindamisel prioriteetsete orgaaniliste saasteainetena fluoranteeni, 10,11-bensfluoranteeni, 11,12-bensofluoranteeni, 3,4-benspüreeni, 2,3-ortofenüleenpüreeni, 1,12-bensperüleeni. Kui nende koguarv ei ületa 40 ng/l, siis räägivad nad pinnavee madalast reostusastmest. Tööstuspiirkondades ulatub aga vaid 3,4-benspüreeni sisaldus kümnetesse ja isegi sadadesse ng/l, samas kui tavapäraselt ei ületa selle taustkontsentratsioon jõevetes tavaliselt 1 ng/l. Venemaa biosfääri kaitsealade pinnavetes varieerusid BP kontsentratsioonid peamiselt 0,01–5 ng/l (keskmiselt 3,2 ng/l), kohati rohkemgi. Tööstuslikus reovees jääb BP sisaldus vahemikku 0,03–10 mg/l. Hollandis kuulub põhjavesi puhastamisele, kui BP sisaldus selles ületab 1 µg/l.

PAH-idel on veeökosüsteemile väga negatiivne mõju, kuna need on väga mürgised ühendid. Hüdrobiontides toimub PAH-de akumuleerumine erinevalt. Nii et mõned kalapered ei näita sellele kalduvust, teised, näiteks karpkala, võivad 76 tunni jooksul koguda PAH-e 2700-kordses koguses.

Veeökosüsteemides eksisteerivates toiduahelates ei ole kumulatiivset mõju veel leitud. PAH-d esinevad elupaigas harva üksikult; reeglina täheldatakse arvukalt koostoimeid PAH-ide segudega, mille kaudu saab tugevdada nende toimet teadaoleva kantserogeense toimega.

Ligikaudu 60–65% pinnavees leiduvatest PAH-dest on seotud hõljuvate osakestega (eriti orgaaniliste osakestega), mis mängivad olulist rolli veesambas transportimise ja sadestumise protsessides, näiteks BP põhjasetetes.

On kindlaks tehtud, et fluoranteen ja selle bensoolid, millel on üsna tugev kantserogeenne toime, on arenenud piirkondade pinnavetes laialt levinud.

Reeglina on püreeni sisaldus vetes BP-ga võrreldes suurusjärgu võrra kõrgem. Mitmed PAH-id on biogeense päritoluga, millega seoses on nende päritolu näitamise uuringud väga olulised ja asjakohased. Vastavalt V.P. Andrjukovi sõnul on BP kokkuviimine jõgede kaudu ookeani umbes 35 tonni aastas, millest 22 tonni inimtekkelist päritolu.

Polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud (PAH) on suur rühm orgaanilisi ühendeid, mis sisaldavad kahte või enamat benseenitsüklit (joonis 2.3). Need pakuvad keskkonnakaitsjatele suurt huvi oma kõrge bioloogilise (kantserogeense ja mutageense) aktiivsuse tõttu. PAH-de teket ja sattumist keskkonda seostatakse looduses toimuvate mikrobioloogiliste ja kõrgtemperatuursete protsessidega (metsatulekahjud, vulkaaniline tegevus) ning inimtekkeliste teguritega (tööstuslik käitamine, kütuse põletamine, transpordiheitmed jne). Koos asendamata polütsükliliste aromaatsete süsivesinikega satuvad keskkonda ka nende heterotsüklilised analoogid, mõnikord rohkem

Riis. 2.3.

I - naftaleen; 2 - atsenaftüleen; 3 - atsenafteen; 4 - fluoreen; 5 - fenantreen; 6 - antratseen; 7 - fluoranteen; 8 - püreen; 9 - benso(a)antratseen; 10 - krüseen;

II - benso(b)fluoranteen; 12 - benso(c)fluoranteen; 13 - benso(a)püreen; 14 - dibens-(af)antratseen; 15 - benso^, 1y) perüleen; 16 - indeno(1,2,3-s

mürgised kui lähteühendid. Nende esinemine segus PAH-dega võib põhjustada sünergistlikku efekti.

Lisaks asendamata PAH-dele on olemas suur number polütsüklilised ühendid, mis sisaldavad tsüklites või kõrvalahelates erinevaid funktsionaalseid rühmi (nitro-, amino-, sulfoderivaadid, alkoholid, aldehüüdid, eetrid, ketoonid jne). valu-

enamik PAH-e - kristalsed ained(välja arvatud mõned naftaleeni derivaadid) koos kõrged temperatuurid sulamine (tabel 2.6). Tabel näitab, et PAH-id lahustuvad vees halvasti. PAH-de lahustuvus orgaanilistes lahustites suureneb ja sõltub molekulmassist. Reeglina väheneb aromaatsete tsüklite ja alküülradikaalide arvu suurenemisega PAH-de lahustuvus vees.

PAH-id neelavad intensiivselt UV-kiirgust (320–420 nm) ja oksüdeeruvad atmosfääris valguse toimel kiiresti, moodustades kinoone ja karbonüülühendeid. Niisiis laguneb see 20-minutilise UV-kiirguse kiiritamisel 85% antratseeniks, 70% tetrafeeniks, 52% benso(a)püreeniks, 51% krüseeniks, 34% püreeniks. Linnaõhus adsorbeeritakse PAH-id peamiselt tahma- või tolmuosakestele. Sellised osakesed võivad eksisteerida atmosfääris aerosoolide või suspensioonidena mitu nädalat ja kanduda õhuvooludega märkimisväärsete vahemaade taha.

Lämmastikoksiidide juuresolekul moodustavad PAH-d nitroderivaate, millest paljud on kantserogeensed. Nitroühendite moodustumise kiirus sõltub NO* kontsentratsioonist atmosfääris ja temperatuurist. Lisaks reageerib enamik polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke tugevate oksüdeerivate ainetega, moodustades erinevaid tooteid.

On kindlaks tehtud järgmine PAH-de suhtelise stabiilsuse seeria linnaatmosfääris:

• suvi: benso(a)püreen
• talv: benso(a)püreen

Erinevalt PAH-de muundumisest atmosfääris eemaldatakse need veest peamiselt bioloogilise lagunemise tõttu. Seega on reovee mikrofloora võimeline hävitama kuni 40% PAH-idest ning hävitamine mikroorganismide toimel ei toimu mitte ainult vees, vaid ka põhjasetetes. Pange tähele, et paljud PAH-id ei ole kantserogeenid, kuid ultraviolettkiirguse toimel lähevad nad vees veeorganismidele mürgisteks ühenditeks.

Mikroorganismid on võimelised hävitama ka pinnases leiduvaid PAH-e. Selline lagunemine toimub kõige tõhusamalt happelistes poorsetes muldades. Nii laguneb pinnases, mille pH on 4,5, esimese 10 päeva jooksul 95–99% benso(a)püreenist, pH 7,2 juures aga ainult 18–80%. Muldade isepuhastumisprotsessides PAH-dest mängivad olulist rolli ka muud tegurid, nagu ainevahetus taimedes, mikroorganismide ensümaatiline aktiivsus, temperatuur ja niiskus. Lõunapoolsetes piirkondades kulgeb see protsess kiiremini kui põhjapoolsetes piirkondades.

Üks peamisi polütsükliliste aromaatsete süsivesinike toksilisuse näitajaid on nende kantserogeensus. Tavalistest õhus ja muudes keskkondades leiduvatest aromaatsete süsivesinike hulgast on benso(a)püreenil ja dibens(a,11)antratseenil kõrgeim kantserogeenne toime. Vaatamata sellele, et IARC liigitab benso(a)püreeni 2A rühma, s.o. Ainete puhul, mille kantserogeensus inimestele on piiratud, võib benso(a)püreeni kontsentratsioon õhus 3–6 ng / m 3 pikaajalise kokkupuute korral põhjustada kopsuvähi esinemissageduse suurenemist elanikkonnas. Paljud PAH-de nitroderivaadid on kantserogeensed. Näiteks 1-nitropüreenil on mutageensed ja kantserogeensed omadused. See satub keskkonda söe põletamisel soojuselektrijaamade ahjudes, samuti diiselmootorite heitgaasidega. PAH-de mutageenseid nitroderivaate leidub bensiinijaamade reoveeproovides, kasutatud mootoriõlides. Viimases võib 1-nitropüreeni sisaldus ulatuda üle 100 ng/l. Tabelis. 2.7 näitab PAH-de toksilisuse koefitsiente bensapüreeni suhtes.

PAHide üksikute esindajate toksilisus sõltub mõlemast individuaalsed omadused elusorganismidest ja ökoloogilisest olukorrast üldiselt. Selle määrab ka füüsiline

geograafilised, klimaatilised ja ilmastikutingimused. Samal ajal on PAH-de puhul kumulatiivne toime tugevam, võrreldes lühiajalise kokkupuutega suurtes annustes toksiliste ainetega. Venemaa hügienistide uuringute põhjal on kindlaks tehtud järgmised benso(a)püreeni MPC väärtused: 1 ng/m 3 (päevane keskmine) - asustatud piirkondade õhus; 5 ng/l - pinnavee jaoks; 20 µg/kg - kuivale pinnasele.

Benso(a)püreeni kasutamise paikapidavus polütsükliliste aromaatsete süsivesinike põhjustatud keskkonnareostuse indikaatorina on aga väga problemaatiline. Selle avastus annab tunnistust vaid looduskeskkonna saastamise faktist nende ühenditega. Reaalse pildi saamiseks on vaja teada 16 prioriteetse aine kontsentratsiooni, mis moodustavad PAH-de taustsisalduse atmosfääriõhus (vt joonis 2.3).

Pinnavee prioriteetsete PAHide rühma kuulub kuus selle loetelu esindajat: benso(a)püreen ja benso(b)-fluoranteen (tugevad kantserogeenid), 6eH3(g,h,i)nepiimH ja indeno- (1,2,3). - cc1)püreen (nõrgad kantserogeenid), samuti mittekantserogeenne, kuid mürgine fluoranteen ja benso(k)fluoranteen. PAH-de esinemine pinnavees viitab ohule rahvatervisele. WHO soovituste kohaselt ei tohiks prioriteetsete polütsükliliste aromaatsete süsivesinike kogukontsentratsioon joogivees ületada 0,2 µg/l.

Tööstuslike heitmete indikaatorid on püreen, fluoranteen, 6eH3(g,h,i)nepRJieH, benso(b)fluoranteen ja indeno(1,2,3-spüreen; sisepõlemismootorite heitkoguste näitajad - 6eH3(g,h,i) )nepRJieH, bens(b)fluoranteen ja indeno(1,2,3-cc1)-püreen (esimene on tavaliselt ülekaalus).

Olemasolevate andmete kohaselt paiskus bensapüreeni ülemaailmne heitkogus keskkonda 1980. aastate lõpus umbes 5000 tonni aastas, millest 61% tulenes kivisöe põletamisest, 20% koksi tootmisest, 4% puidu põletamisest, 8% metsatulekahjudest, 1% - transpordiheitmete jaoks ning ainult 0,09% ja 0,06% - vastavalt nafta ja gaasi põletamisel. Samal ajal oli õhusaaste taust Lääne-Euroopas 0,05 - 0,15 ng / m 3, Ida-Euroopas - 0,04 - 5,0 ng / m 3 (keskmiselt 0,5 ng / m 3), Arktikas ja Antarktikas - KG 4 - 1 (G 3 ng / m 3.

Benso(a)püreeni emissioon NSV Liidu territooriumilt oli 985 tonni/aastas, USA puhul aga 1280 tonni/aastas. Viimasel ajal on PAH-de keskkonda sattumine vähenenud. Selle põhjuseks on nii tööstusliku toodangu vähenemine 1990. aastatel, fossiilkütuste põletamise ja suitsugaaside puhastamise tehnoloogiate täiustamine, aga ka suurenenud kvaliteedinõuded autode sisepõlemismootorite heitgaasidele. Eelkõige vähenes benso(a)püreeni eraldumine Venemaa tööstuslikest allikatest 90 tonnilt 1992. aastal 23 tonnile 1995. aastal. Heitmete märgatavat vähenemist ei seleta mitte ainult toodangu vähenemine, vaid ka seadmete ebatäiuslikkus. PAH-heite seiresüsteem, kuna paljude oblastite kohta puudub ametlik statistika bens(a)püreeni heitkoguste kohta. Täpsemat teavet saab benso(a)püreeni heitkoguste kohta põletatud kütuseühiku kohta.

Suurlinnade õhus leiduvate muude saasteainete taustal on PAH-e väheolulises koguses. Küll aga aitavad need oluliselt kaasa tööstuskeskuste atmosfääri saastamisele inimeste tervisele kõige ohtlikumate ainetega. Suurlinnade õhus jääb benso(a)püreeni kontsentratsioon vahemikku 0,1–100 ng/m 3 . Eelkõige ulatub paljudes USA linnades benso(a)püreeni keskmine sisaldus atmosfääriõhus kõige tihedama liiklusega maanteedel 6 ng/m 3 . Enamiku Venemaa tööstuskeskuste atmosfääriõhus on benso (a) - püreeni sisaldus 2–3 ng / m 3. Seega oli Vladimiris võetud õhuproovides benso(a)püreeni kontsentratsioon peaaegu kolm korda kõrgem kui asustatud piirkondade õhu MPC - 2,9 ng/m 3 .

Kõrge tase Atmosfääri õhusaaste (6-15 ng / m 3) täheldati linnades, kus asuvad alumiiniumi tootmistehased ja metallurgiatehased (Novokuznetsk, Bratsk, Magnitogorsk, Nižni Tagil, Krasnojarsk, Tšeljabinsk, Lipetsk), samuti piirkondades, kus on suurim soojuselektrijaamad asuvad (Gubahha, Kansk, Nazarovo, Novocherkassk, Cheremkhovo). Üldiselt ületab Venemaal ligikaudu 25 linnas benso(a)püreeni aastane keskmine kontsentratsioon atmosfääriõhus 3 ng/m 3 . Eelkõige Magnitogorskis benso(a)püreeni aastane keskmine kontsentratsioon

TABEL 2.8. Atmosfääri sademete, pinnavee ja põhjasetete benso(a)püreeni kontsentratsiooni pikaajaliste mõõtmiste keskmised andmed

ületab MPC 9,4–12,1 korda. Samas on linna enimreostatud piirkondades meeste kopsuvähi esinemissagedus 1,5 korda kõrgem võrreldes vähem saastatud piirkondadega. Kuigi sisse viimased aastad benso(a)püreeni sisaldus atmosfääriõhus on veidi vähenenud, võttes arvesse pikaajalise kokkupuute mõju kantserogeensete ainetega. suurenenud taseõhusaaste registreerib suuremat haigestumist kopsuvähki.

Sademete puhul leiti benso(a)püreeni suurimaid kontsentratsioone suurte tööstuskeskuste läheduses, mis on seotud PAH-de üldsisaldusega õhus piirkondades, kus sadas. Tabelis. 2.8 on toodud foonijaamade vihmavee benso(a)püreeni kontsentratsioonide pikaajaliste mõõtmiste keskmised andmed.

Pinnaveekogudes on PAH-de kontsentratsioon sageli üsna kõrge. Nii ulatus Ameerika Ühendriikide mitmetes veekogudes benso(a)püreeni sisaldus 80 ng/l ja Saksamaa järvedes kuni 25 ng/l. Selgus, et kui kuue prioriteetse PAH kontsentratsioon vees ei ole suurem kui 40 ng/l, siis on see veehoidla vähesel määral reostunud.

Benso(a)püreeni taustkontsentratsioon Venemaa pinnavetes ei ületa 10-11 ng/l. Madalaimad väärtused on tüüpilised Aasia osale ja mägipiirkondadele. Eelkõige Kamtšatka ja Kuriili saarte jõgedes ja järvedes ei ületa benso(a)püreeni sisaldus 0,1-1 ng/l. Arvutused näitavad, et Venemaa Euroopa osas ladestub aasta jooksul 110-170 μg benso(a)püreeni 1 m 2 maapinna kohta.

Tabeli järgi. 2.8, foonalade põhjasetetes on benso(a)püreeni keskmised kontsentratsioonid vahemikus 1-5 ng/g. PAH-de sisaldus mageveereservuaaride ülemistes settekihtides sõltub tugevalt reservuaaride lähedusest tööstuskeskustele. Nii varieerub Ameerika Ühendriikide suurte järvede põhjamudas benso(a)püreeni kontsentratsioon vahemikus 10-1000 ng/g, Euroopa riikide järvesetetes - 100-700 ng/g (Šveits) ja 200 kuni 300 ng/g (Saksamaa) ja 2/3 sellest adsorbeerub hõljuvatele osakestele, mis mängivad peamist rolli benso (a) püreeni ülekandmisel vesisüsteemides.

Sarnaselt põhjasetetega on pinnas ka PAH-de kogunemise koht globaalse transpordi ja inimtekkeliste allikate sisendi tõttu. PAH-de taustkontsentratsioonid muldades sõltuvad nende tüübist ja kasutusviisist. Tavaliselt ei ületa benso(a)püreeni sisaldus Venemaa maapiirkondades, mis asuvad tööstuskeskustest kaugel, pinnase pinnakihis 5-8 ng/g. Arvatakse, et pinnas on PAH-idega mõõdukalt saastunud sisaldusega 20-30 ng/g, oluliselt 31-100 ng/g ja tugevalt üle 100 ng/g. Samal ajal täheldatakse PAH-de maksimaalset sisaldust muldade pindmistes kihtides ja see on tingitud sellest, et huumushorisondid sisaldavad suurim arv orgaanilised ained on suurema sorptsioonivõimega, mille tõttu PAH-d kogunevad muldadesse.

Polütsükliliste aromaatsete süsivesinike taustkontsentratsioonid taimedes sõltuvad peamiselt nende võimest lehtedega õhust sademete ajal sorbeerida ja neisse akumuleeruda. Benso(a)püreeni kõrgendatud kontsentratsioone täheldatakse samblates ja samblikes (kuni 50 ng/g ja rohkem). Rohus on benso(a)püreeni sisaldus üsna madal (alla 1 ng/g), kuigi teatud tüübid taimed, võib see ulatuda 20-30 ng/g. Samal ajal tungib läbi taimejuurte väiksem osa PAH-sid. Seega on kapsas benso(a)püreeni sisaldus märgatavalt kõrgem kui tomatites - vastavalt 15,6 ja 0,22 µg/kg. Nisu terades leiti benso(a)püreeni tasemel 0,68-1,44 µg/kg, kuivatatud puuviljades ja ploomides - 16-23,9 µg/kg.

PAH-e leidub ka lihas- ja piimatoodetes. Kõvasuitsuvorstis on benso(a)püreeni sisaldus 0,2-3,7 µg/kg, keeduvorstis 0,4-0,6 µg/kg, singis ja seljas 16,5-29,5 µg/kg, külmsuitsuheeringas - 6,8-11,2 µg/kg, piimas ja võis - 3,2-9,4 µg/kg. Benso(a)püreeni keskmine kontsentratsioon merekalades jääb vahemikku 0,1-0,2 µg/kg. Erandiks on angerjas (1,1 mcg/kg) ja lõhe (5,9 mcg/kg). Jõekalades sõltub PAH-de sisaldus veehoidla reostusest. Pange tähele, et PAH-de biokontsentratsiooni koefitsient kalades on madalam kui veetaimedes ja põhjasetetes. Keskmiselt satub Venemaa elaniku kehasse toiduga aastas 1-2 mg benso(a) püreeni. Samal ajal on benso(a)püreeni annus inimkehasse 70 eluaasta jooksul taimsete saadustega ainult 3 ^ 1 mg.