Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (PAH) ir liela ļoti daudzveidīgu organisko savienojumu klase, kuru molekulas sastāv no trim vai vairākiem aromātiskiem gredzeniem, kas sakārtoti dažādās konfigurācijās.

Ir identificēti vairāk nekā 200 šīs grupas kancerogēni pārstāvji. Tiem ir kaitīga ietekme uz visu organismu fizioloģisko stāvokli, sākot no baktērijām līdz cilvēka ķermenim mutagenitātes, teratogenitātes un kancerogenitātes rezultātā. Ievērojama daļa PAO ir ķīmiski kancerogēni, kas izraisa ļaundabīgus piena dziedzeru, muskuļu un. saistaudi. Tipiski PAO ir 7,12-dimetilbenzantracēns un benzo(a)pirēns (BP), 20-metilholantrēns, 1,2,5,6-dibenzantracēns, kā arī savienojumi, kuriem ir heterocikliski slāpekļa atomi, piemēram, 9-metil-3, 4-benzakridīns un 4-nitrohinolīna-M-oksīds.

PAO ir labi pētīti, izmantojot BP piemēru, kas ir šīs kancerogēnu grupas indikatorsavienojums. BP raksturo maksimāla relatīvā stabilitāte dažādās fizikālās un ķīmiskās ietekmēs. To vienmēr konstatē, kur atrodas citi kancerogēni ogļūdeņraži, kas ir viens no visizplatītākajiem un spēcīgākajiem kancerogēnajiem līdzekļiem.

Dabiskie abiogēnie avoti, kas veido PAO dabisko fonu, ir vulkāniskā darbība, naftas, ogļu un slānekļa veidošanās procesi. Ir noteikta PAH sintēzes iespēja augu organismi(īpaši labība), vairākas baktērijas (piemēram, Clostridium putride), fitoplanktons.

Cilvēka darbības rezultātā ir būtiski pieaudzis biosfēras piesārņojums ar kancerogēniem PAO, un industriālajos rajonos tas simtiem un tūkstošiem reižu pārsniedz to dabiskā fona līmeni. PAO veidojas naftas produktu, ogļu, koksnes, atkritumu, pārtikas, tabakas sadegšanas laikā, un, jo zemāka temperatūra, jo vairāk PAO veidojas. Galvenie antropogēnie PAO atmosfēras piesārņojuma avoti ir rūpnieciskās emisijas un automašīnu izplūdes gāzes.

PAO klātbūtne lidmašīnu turboreaktīvo dzinēju emisijās ir iemesls šo vielu plašajai izplatībai visos biosfēras slāņos. PAO cirkulācija atmosfērā ir atkarīga no izkliedētajām daļiņām, ar kurām tie tiek sorbēti, no PAO avota attāluma pakāpes no Zemes virsmas, saules starojuma intensitātes un dabiska fotooksidanta klātbūtnes, kas veicina iznīcināšanu. BP un ​​citiem kancerogēniem PAO. Kancerogēnu PAO iznīcināšana var notikt UV staru un ozona ietekmē.

Ūdens ekosistēmu piesārņojums ar PAO rodas rūpniecisko notekūdeņu novadīšanas, kā arī kuģu dzinēju emisiju rezultātā. PAO aprite ūdens vidē ietver to izplatīšanās procesu starp dažādiem ūdens ekosistēmas komponentiem un iekļaušanos barības ķēdēs. Šie procesi veicina PAO iznīcināšanu un samazināšanos rezervuārā. Lielākā daļa PAO, tāpat kā lielākā daļa ķīmiskās vielas, tiek sorbētas suspendētās daļiņas un nosēžas ar tām uz grunti, no kurienes nokļūst aļģēs un augstākajos ūdensaugos (aļģes uzkrāj vairāk PAO nekā augstākie ūdensaugi). Mazāka daļa ūdenī izšķīdušo PAO uzkrājas mikroplanktonā, kas, mirstot, nonāk grunts nogulumos.

Piesārņojums pārtikas produkti PAO rodas to laikā tehnoloģiskā apstrāde, jo īpaši kūpināšanas un dažu veidu gaļas un zivju cepšanas laikā, dažreiz ievērojamos daudzumos (no 1 līdz 100 mkg/kg). Īpaši bīstama ir ēdiena cepšana dziļos taukos. Pārtikas izejvielās, kas iegūtas no videi draudzīgiem augiem, benzo(a)pirēna koncentrācija ir 0,03-1,0 μg/kg. Termiskās apstrādes apstākļi ievērojami palielina tā saturu līdz 50 μg/kg vai vairāk. Būtisks pārtikas produktu piesārņojums rodas, uzglabājot polimēru iepakojuma materiālos (piena tauku ekstrakti līdz 95% benzo(a)pirēna no parafīna-papīra maisiņiem vai krūzēm).

Tādējādi benzo(a)pirēns cilvēka organismā nonāk ar pārtikas produktiem, kuros līdz šim nebija aizdomas par kancerogēnu vielu klātbūtni. Tas ir atrodams maizē, dārzeņos, augļos, margarīnā, augu eļļas, grauzdētās kafijas pupiņās, tēja, kūpināta gaļa, cepti gaļas izstrādājumi. Turklāt tā saturs ievērojami atšķiras atkarībā no tehnoloģiskās un kulinārijas apstrāde un par vides piesārņojuma pakāpi.

Katru gadu pieaugušais ar pārtiku saņem 0,006 mg benzo(a)pirēna. Ļoti piesārņotās vietās šī deva palielinās 5 reizes vai vairāk. Maksimāli pieļaujamā benzo(o)pirēna koncentrācija atmosfēras gaiss- 0,1 µg/100m 3, rezervuāros - 0,005 mg/l, augsnē - 0,2 µg/kg.

Ir pierādīts, ka ar tabakas izstrādājumiem, pat tā sauktajām vieglajām cigaretēm, smēķētājs saņem benzo(a)pirēnu - vienu no bīstamākajiem kancerogēniem, vairākas reizes vairāk, nekā jaudīgas industriālās pilsētas iedzīvotājs spēj maksimāli ieelpot ar gaisu, un izsmēķējot vienu parasto cigareti ar filtru - pat 5-6 reizes. Starp citu, deva, kas pēc epidemioloģiskajiem rādītājiem rada minimālo efektu, ir 3-4 reizes mazāka par to, ko saņem minētais smēķētājs. Devas, ko saņem cilvēki, kuri atrodas smēķēšanas produktu ietekmes zonā, tas ir, tā sauktās pasīvās smēķēšanas apstākļos, nav daudz mazākas.

Ukrainas industriālajās pilsētās ir īpaši augsts gaisa piesārņojums ar benzo(a)pirēnu. Tam ir zema šķīdība ūdenī (vienības μg/l), par kārtu augstāka cilvēka asinīs. Gaistošs istabas temperatūrā, bet galvenais tā daudzums piesārņotajā gaisā vienmēr ir saistīts ar cietajām daļiņām (tas attiecas arī uz piesārņotu ūdeni). Lietus ievērojami un ātri attīra gaisu no šīs vielas, ieskalojot to augsnē.

Codex Alimentarius komisija (CAC) ir izstrādājusi vadlīnijas, lai ierobežotu policiklisko aromātisko ogļūdeņražu (PAO) ieviešanu pārtikas sagatavošanas beigu posmos (kūpināšanas un tiešās žāvēšanas procesos).

Šī organisko savienojumu klase ir viena no visaktīvākajām tabakas dūmu kancerogēnajām vielām. Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži izraisa DNS bojājumi un izjaukt tā struktūru. DNS remonta procesiem ir izšķiroša loma šūnu ģenētiskās homeostāzes uzturēšanā, to normālā augšanas un vairošanās noteikšanā. Iedzimtas atšķirības DNS labošanas sistēmās var noteikt atšķirīgu individuālo jutību pret kancerogēniem no tabakas dūmiem, lai gan šim pieņēmumam vēl nav pietiekamas pierādījumu bāzes. Tomēr ir noskaidrots, ka enzīmu sistēmu ģenētiskais polimorfisms, kas aktivizē un detoksificē tabakas dūmu ķīmiskās sastāvdaļas, nosaka organisma jutības pakāpi pret kancerogēnu iedarbību.

Policiklisko aromātisko ogļūdeņražu izraisīto DNS bojājumu rezultāts ir mutācijas, kas izraisa ļaundabīgu šūnu transformāciju un audzēju attīstību. Pašlaik DNS adukti ar šiem ķīmiskajiem savienojumiem ir atrodami daudzās cilvēka ķermeņa somatiskajās šūnās, kas pakļautas tabakas dūmu iedarbībai. Molekulārā līmenī ir pierādīts, ka policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži izraisa mutācijas p53 gēnā, kam ir galvenā loma tabakas kanceroģenēzē plaušās. Mutantam P53 proteīnam atšķirībā no savvaļas tipa P53 (wt P53) piemīt onkogēna produkta īpašības. Tam nav iespēju bloķēt šūnu dalīšanos ar bojātu DNS G 1 fāzē šūnu cikls. Rezultātā šūnas sāk DNS replikāciju uz bojātas veidnes, kas izraisa genoma nestabilitāti un palielina ļaundabīgas transformācijas iespējamību.

Ilgstoša smēķēšana stimulē ne tikai mutanta P53 ekspresiju, bet arī insulīnam līdzīgā augšanas faktora-1 (IGF-1) veidošanos, jo īpaši sakarā ar to saistošo proteīnu pastiprinātu hidrolīzi. Ir zināms, ka aktivizētie IGF receptori ir iesaistīti antiapoptotiskā signāla pārvadē. Šūnas, kurām trūkst wt P53, ir izturīgas pret apoptozes indukciju. Paaugstināta signāla transdukcija izraisa ļaundabīgo šūnu transformācijas procesu, veicinot gan audzēja augšanas sākšanos, gan veicināšanu.

Tomēr potenciāli kancerogēnās sastāvdaļas tabakas dūmos ietekmē nevis visa populācija, bet tikai tā daļa, kurai ir nosliece uz mutācijām. Pēc hidroksilēšanas ar arilogļūdeņraža hidroksilāzi tabakas dūmos esošie policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži veido aktīvos epoksīdus, kas ir spēcīgi mutagēni un kancerogēni. To kancerogenitāte, no vienas puses, ir atkarīga no epoksīdu veidojošo enzīmu (arilogļūdeņraža hidroksilāzes u. c.) aktivitātes, no otras puses, no enzīmu sistēmu darbības, kas sadala epoksīdus. Cilvēkiem ir raksturīga liela arilogļūdeņraža hidroksilāzes sintēzes indukcijas mainīgums. Pamatojoties uz policiklisko aromātisko ogļūdeņražu hidroksilēšanas ātrumu organismā, ir trīs fenotipi: homozigoti ar augstu fermenta līmeni, homozigoti ar zemu enzīma līmeni un heterozigoti (vidēja tipa) ar vidējo fermenta līmeni. To noteica līdz 30% plaušu vēža pacientu ir augsts arilogļūdeņraža hidroksilāzes līmenis, lai gan vispārējā populācijā šī zīme ir ļoti reta. Ņemot vērā šī fenotipa saistību ar plaušu kanceroģenēzi, smēķētājiem, kuriem ir augsts arilogļūdeņraža hidroksilāzes sintēzes indukcijas līmenis, ieteicams nekavējoties pārtraukt smēķēšanu. Viņi ir vieni no tiem, kuriem ir ārkārtīgi augsts risks saslimt ar plaušu vēzi smēķēšanas dēļ.

Sievietes, kas smēķē, ir jutīgākas DNS bojājumu izraisīšanai nekā smēķētāji. Tādējādi risks saslimt ar plaušu vēzi in smēķējošas sievietes kuri menopauzes laikā saņēma estrogēnu aizstājterapiju, ir 2-2,5 reizes augstāks nekā tāda paša vecuma sievietēm, kuras nelietoja dzimumhormonus. Tiek uzskatīts, ka estrogēnu un tabakas dūmu kombinācijas genotoksiskā iedarbība izraisa arī lielāku vēža sastopamību. Urīnpūslis smēķētājiem, salīdzinot ar vīriešiem, kuri smēķēja vienādu skaitu cigarešu.

Mūsdienu molekulārās ģenētiskās metodes ir ļāvušas noteikt ģenētiskas noslieces uz urīnpūšļa vēzi klātbūtne. Tas ir saistīts ar mutācijām aknu N-acetiltransferāzes lokusā. Šī fermenta ietekmē organismam svešie ķīmiskie savienojumi tiek acetilēti un izvadīti no organisma. Pamatojoties uz acetilēšanas ātrumu, izšķir arī trīs fenotipus: ātri(homozigoti normālai alēlei), lēns(homozigoti mutantu alēlei) un starpposma(heterozigoti) acetilatori. Urīnpūšļa vēzis, visticamāk, attīstīsies lēnos acetilatoros. Bet par izpausmi gēnu mutācijaārējo vides faktoru līdzdalība ir obligāta. Šāds pieļaujams faktors, kas nosaka ģenētiskās noslieces uz urīnpūšļa vēzi īstenošanu, ir tabakas smēķēšana. Tas ievērojami palielina risku saslimt ar urīnpūšļa vēzi abu dzimumu smēķētājiem. Viena no tabakas darvas sastāvdaļām ir 4-aminobifenils- atzīts par urīnpūšļa kancerogēnu orgānam. DNS adukti ar šo ķīmisko savienojumu ir atrasti smēķētāju urīnpūšļa šūnās.

Benzopirēns un citi policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži ( benzantracēns, benzfluorentēns, benzpirilēns, benzfenantrēns u.c.) izraisīt mutes dobuma vēzi, augšējo elpceļi, plaušas, uroģenitālās sistēmas orgāni. Smēķējošo sieviešu dzemdes kakla gļotādas šūnās tika identificēti benzopirēna metabolīti un atbilstošie DNS adukti.

Arī kancerogēnu iedarbība un ļaundabīgo audzēju attīstība veicina daudzas tabakas dūmu sastāvdaļas ar kokacinogēnu aktivitāti. Tie ietver sērūdeņradis, sēra dioksīds, oglekļa sulfīds, slāpekļa oksīdi, formaldehīds, ciānūdeņradis, furāns, cietās fāzes fenola frakcija galvenokārt tabakas dūmi pirotehīni, un pirēns, fluorantēns un daži fenoli (. katehols, krezols, gvajakols, hidrohinons, naftols) ir kancerogēna un kokancerogēna iedarbība. Tabakas dūmi satur arī cilvēka kancerogēnu vinilhlorīds un dzīvnieku kancerogēni hidrazīns, uretāns, formaldehīds.

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži- organiskās vielas, kuru galvenie elementi - ogleklis un ūdeņradis - veido neaizvietotus vai aizvietotus benzola gredzenus, kas spēj polimerizēties.

Šiem savienojumiem ir raksturīga zema šķīdība ūdenī, augsta sorbcijas spēja un stabilitāte vides komponentos, īpaši augsnēs.

PAO grupā ietilpst simtiem ķīmisku vielu. Šobrīd ārvalstīs vides objektos rekomendē veikt 16 PAO grupas vielu monitoringu: naftalīnu, acenaftilēnu, acenaftēnu, fluorēnu, antracēnu, fenantrēnu, fluorantēnu, benzo(a)antracēnu, krizēnu, pirēnu, benzo(a)pirēnu, dibenz(a)pirēnu. ah) )antracēns, benzo(g,h,i)perilēns, benzo(a)fluorantēns, benzo(k)fluorantēns un indeno(1,2,3-cd)pirēns, un Krievijā ir tikai viens šīs klases savienojums. - benzo(a) pirēns

PAO iekļūst vidi transporta, enerģētikas un, mazākā mērā, rūpniecības atkritumiem. Šie piesārņotāji veidojas benzīna, naftas produktu, akmeņogļu, gāzes, bitumena, koksnes sadegšanas laikā (gandrīz visu veidu degošu materiālu sadegšanas laikā). Tos satur siltumelektrostaciju un jebkuru siltummezglu kvēpu emisijas. Rūpniecības uzņēmumu vidū benzo(a)pirēna emisiju ziņā pirmajā vietā ir alumīnija kausēšanas un ogļu ražošana.

Transports ir galvenais PAO piesārņojuma avots. PAO satur gāzu emisijas no mehāniskajiem transportlīdzekļiem, aviācijas un dzelzceļa transporta. Iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzēs dominē neaizvietotie PAO un nitroPAH.

PAO ir daļa no koksa rūpnīcu, naftas pārstrādes rūpnīcu un naftas atradņu atkritumiem. Tie veidojas sveķu ražošanas procesā, ogļu, slānekļa, kūdras apstrādē augstā temperatūrā, kā arī naftas krekinga laikā.

Antropogēni avoti izdala vairāk nekā 5000 tonnu 3,4 benzo(a) pirēna. 70-80% gadījumu benz(a)pirēns ieņem pirmo vietu starp vielām, kas saistītas ar augstu pilsētas piesārņojumu. PAO nokļūst atmosfērā sodrēju daļiņu veidā (kurināmas nepilnīgas sadegšanas produkts) adsorbētā stāvoklī uz virsmas īpaša lieta(oksīdi, metālu sāļi utt.). Gāzveida PAO atmosfērā tiek sorbēti ar putekļiem.

Lai raksturotu vides piesārņojumu ar PAO, tiek izmantoti dati par sniega piesārņojumu. PAO parasti koncentrējas sniega putekļos, nevis šķīstošajā frakcijā. Konstatēta PAO uzkrāšanās sniega sega ap termoelektrostacijām un metalurģijas rūpnīcām.

Kopējā PAO satura līmeņi piesārņotajās augsnēs svārstās no dažiem līdz simtiem un pat tūkstošiem (2000-4000) µg/kg augsnes. Krievijas standarts (MPC) benzo(a)pirēnam augsnēm ir 20 μg/kg, virszemes ūdeņiem - 5 ng/l, gaisam apdzīvotās vietās (CA) - 1 ng/m 3.

Viens no galvenajiem procesiem, kas nosaka PAO likteni vidē, ir sorbcija. Piesārņojošo vielu saistīšanās ar minerālu, organisko minerālu koloīdiem un izšķīdušiem dabīgiem organiskiem savienojumiem rada iespēju PAO ūdens migrācijai cieto fāžu, kā arī emulsiju sastāvā.

Galvenais PAO, kā arī citu ekosistēmas piesārņotāju rezervuārs ir augsne. Hidrofobos savienojumus galvenokārt saista augsnes organiskās vielas. OH grupu klātbūtne PAO ļauj veidot papildu saites (ūdeņradi) ar organisko un minerālo augsnes matricu.

Aerotehnogēnās ievades pamatā galvenokārt ir vieglo PAO daudzums augsnē. Smagie PAO var veidoties organisko vielu transformācijas rezultātā pedoģenēzes procesā, un benzo(a)pirēns noteiktos apstākļos (ar optimālu mitruma, temperatūras, aerācijas u.c. kombināciju) var pastiprināt procesu augsnes organisko vielu mineralizāciju un attiecīgi smago PAO pedogēno veidošanos (Yakovleva et al., 2008).

Organisko piesārņotāju, tostarp PAO, absorbcija ar augu saknēm no augsnes saskaņā ar S. L. Simonich, R. A. Hites (1995) konceptuālo modeli tiek parādīta kā funkcija no vielas šķīdības ūdenī, tās satura augsnē. un auga veids. Noturīgo organisko savienojumu uzkrāšanās procesam augos ir vispārīgi modeļi; akumulācijas koeficienti (vielas satura saknēs attiecība pret tās saturu augsnē) ir to satura nelineāra funkcija augsnēs, kas zemas koncentrācijas gadījumā izskaidrojama ar piesārņojošās vielas sorbciju augsnē. , un augstas koncentrācijas gadījumā ar inhibējošo iedarbību uz augiem. Aprēķini liecina (Voloshchuk, Gaponyuk, 1979), ka kopumā noturīgo organisko piesārņotāju pārnese no augsnes uz augiem ir lielāka (35-70%) nekā ūdenī (12-18%) un atmosfēras gaisā (18%).

Atšķirībā no vairuma citu noturīgo organisko piesārņotāju, kas uzkrājas piesārņotās augsnēs audzētu augu saknēs, PAO vienmērīgāk izplatās pa augu orgāniem un pat daudzos gadījumos piesārņojošo vielu koncentrācija lapās līdzīgos apstākļos pārsniedz to koncentrāciju saknēs. Šāds sadalījums var liecināt par poliarēnu biofilitāti augiem (daži to funkcionālie mērķi), un nevar izslēgt pat PAO sintēzi pašos augos (Vasilieva et al., 2008).

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet Ctrl+Enter.

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (PAH)

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (PAO) netiek ražoti rūpnieciski, tie veidojas degšanas procesos. Jo īpaši šīs savienojumu grupas pārstāvjus var atrast sveķos, bitumenos, kvēpos, tie izdalās no augsnes humusa komponentiem, kas atrodas dzinēja izplūdes gāzēs, apkures iekārtu sadegšanas produktos, rūpnieciskajās krāsnīs utt. Tie parasti veidojas organisko savienojumu nepilnīgas sadegšanas rezultātā, bet tos var sintezēt arī dažas baktērijas, aļģes un augstākie augi. PAO ir salīdzinoši slikti šķīst ūdenī un spēcīgi adsorbējas uz suspendētiem materiāliem, īpaši māla daļiņām, kā rezultātā ūdens vidē parādās augstākas koncentrācijas nekā tās, kas būtu iespējamas, tikai pamatojoties uz šķīdības koncepcijām.

Vides apstākļos ir atklāti vairāk nekā 200 policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (PAO), no kuriem lielākā daļa ir ļoti stabili un spēj intensīvi akumulēties dažādās ūdens vides komponentēs. Ūdens vidē to toksicitāte 5-10 gadu laikā samazinās uz pusi. Ar mikrobioloģisko sabrukšanu šis periods ir vairāk nekā 58 dienas, taču šajā laika periodā vielas netiek pilnībā iznīcinātas, bet tikai mainās fermentu ietekmē. Daudzi PAO ir bīstami ne tikai to toksicitātes dēļ, bet arī tāpēc, ka ar transformējošu aktivitāti tie var veicināt kancerogēnu, teratogēnu vai mutagēnu izmaiņu rašanos organismos, un to kancerogēnā iedarbība bieži izpaužas devās, kas ir 1-2 kārtas. mazākas nekā vispārējās toksiskās iedarbības devas. Vislielākā kancerogēnā aktivitāte ir 3,4-benzpirēnam (benz(a)pirēnam) (4. tabula). Ievērojama daļa biciklisko un triciklisko PAO, kas šķīst ūdenī, nav kancerogēni, bet UV starojuma ietekmē pārvēršas savienojumos, kas ir akūti toksiski ūdens organismiem.

3. tabula. Dažu PAO formulas

PAO spēja izšķīst ūdenī ievērojami palielinās naftas, benzola, virsmaktīvo vielu, acetona un vairāku citu pilsētu upēm raksturīgu organisko piesārņotāju klātbūtnē. Ūdens vidē PAO notiek dažādas ķīmiskas pārvērtības un notiek bioloģiska noārdīšanās.

Pēdējais ir saistīts ar PAO līdzdalību mikroorganismu (oksidācijai nepieciešams skābeklis), kā arī augu un dzīvnieku organismu metabolismā. Ūdensaugi spēj metabolizēt PAO. Ievērojamu daļu PAO var sorbēt uz cietām organiskām daļiņām.

Hidrofobitātes, zemās šķīdības ūdenī un augstās sorbcijas spējas dēļ PAO lielā mērā uzkrājas ūdens un atmosfēras saskarnē.

Šeit tie tiek pakļauti diezgan intensīvai oksidēšanai, kā rezultātā veidojas skābekli saturoši savienojumi, piemēram, 5-fenoksibenzapirēns utt. Galvenie oksidētāji šajā gadījumā ir OH radikālis un ozons, kas izraisa peroksīdu un dionu veidošanos, kas savukārt kalpo kā dažādu fotolīzes produktu avots.

Fenolu klātbūtnē to degradācija ir ievērojami samazināta. PAO fotoķīmiskās oksidācijas intensitāte ir atkarīga no ūdens sastāva un īpašībām (duļķainības, temperatūras, skābekļa satura u.c., t.i., no parametriem, kas strauji mainās tehnoģenēzes apstākļos). PAO sadalīšanās ātrums ir apgriezti proporcionāls vides pH vērtības samazinājumam un palielinās, palielinoties temperatūrai un brīvā hlora koncentrācijai. Tagad ir noskaidrots, ka daudzi PAO dabiskos apstākļos ir stabili, nevis nestabili.

PAO koncentrācija virszemes ūdeņos ir ļoti atšķirīga: no 0,0-0,2 ng/l salīdzinoši tīros ūdeņos līdz 1000 ng/l stipri piesārņotos ūdeņos. Savulaik šo savienojumu koncentrācijas dažādu Vācijas upju ūdeņos bija robežās no 0,12 līdz 3,1 μg/l. Parasti kancerogēnākie PAO ir koncentrēti ūdens virsmas mikroslānī (virsmas plēvē).

Starp PAO izšķir savienojumus ar pārsvarā antropogēnas un pārsvarā dabiskas izcelsmes molekulāro struktūru.

Dabiskie PAO avoti ir vulkāni, ogļūdeņražu plūsmas no naftas un gāzes un rūdas atradnēm utt. Arī PAO dabisko analogu saturs var būt diezgan augsts.

Pilsētās galvenā PAO uzņemšana ir saistīta ar rūpniecības uzņēmumiem, kas darbojas ar oglēm, kā arī ar transportlīdzekļu emisijām. Piemēram, organisko degvielu sadegšanas produktos ir identificēti vairāk nekā 200 policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži, bet transportlīdzekļu izplūdes gāzēs – līdz 150 PAO, to aizvietotie atvasinājumi un homologi.

Tāpēc būtisks PAO avots upēs ir ne tikai pilsētas notekūdeņu notece, bet arī virszemes notece no tās teritorijas.

PAO reti tiek konstatēti jēlnaftās, kas nav bijušas pakļautas ievērojamam termiskam spriegumam. Tajā pašā laikā tā daudzums pārstrādātajos produktos strauji palielinās.

Kā prioritāros organiskos piesārņotājus, novērtējot upju tehnogēno piesārņojumu, parasti ieteicams pētīt fluorantēnu, 10,11-benzfluorantēnu, 11,12-benzfluorantēnu, 3,4-benzpirēnu, 2,3-ortofenilēnpirēnu, 1,12-benzperēnu. . Ja to kopējais daudzums nepārsniedz 40 ng/l, tad viņi runā par zemu virszemes ūdeņu piesārņojuma pakāpi. Tomēr industriālajos rajonos tikai 3,4-benzpirēna saturs sasniedz desmitus un pat simtus ng/l, savukārt tā parastā fona koncentrācija upju ūdeņos parasti nepārsniedz 1 ng/l. Krievijas biosfēras rezervātu virszemes ūdeņos BP koncentrācijas kopumā svārstījās no 0,01 līdz 5 ng/l (vidēji 3,2 ng/l), dažkārt vairāk. Rūpnieciskajos notekūdeņos BP saturs svārstās no 0,03 līdz 10 mg/l. Holandē gruntsūdeņi ir pakļauti attīrīšanai, ja tajos BP saturs pārsniedz 1 μg/l.

PAO ir ļoti negatīva ietekme uz ūdens ekosistēmu, jo tie ir ļoti toksiski savienojumi. Hidrobiontos PAO uzkrāšanās notiek dažādos veidos. Tādējādi dažām zivju ģimenēm nav tendence uz to, citas, piemēram, karpas, 76 stundu laikā var uzkrāt 2700 reižu lielāku PAO daudzumu.

Ūdens ekosistēmās esošajās barības ķēdēs kumulatīvā ietekme vēl nav atklāta. PAO biotopos reti sastopami atsevišķi; Parasti tiek novērotas daudzas mijiedarbības ar PAO maisījumiem, kā rezultātā var pastiprināties to ietekme ar zināmu kancerogēnu aktivitāti.

Apmēram līdz 60-65% PAO virszemes ūdeņos ir saistīti ar suspendētajām daļiņām (īpaši organiskajām), kurām ir liela nozīme transportēšanas procesos ūdens kolonnā un, piemēram, BP nogulsnēšanās procesos grunts nogulumos.

Konstatēts, ka attīstīto teritoriju virszemes ūdeņos ir plaši izplatīts fluorantēns un tā benzologi, kuriem ir diezgan spēcīga kancerogēna aktivitāte.

Parasti pirēna saturs ūdeņos ir par vienu pakāpi augstāks nekā BP. Vairāki PAO ir biogēnas izcelsmes, un tāpēc pētījumi, kas norāda uz to izcelsmi, ir ļoti svarīgi un būtiski. Saskaņā ar V.P. Andrjukovs, kopējā BP izvadīšana pa upēm okeānā ir aptuveni 35 tonnas gadā, un 22 tonnas ir antropogēnas izcelsmes.

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži (PAO) ir liela organisko savienojumu grupa, kas satur divus vai vairākus benzola gredzenus (2.3. attēls). Par tiem ir pastiprināta interese ekologiem to augstās bioloģiskās (kancerogēnās un mutagēnās) aktivitātes dēļ. PAO veidošanās un iekļūšana vidē ir saistīta ar dabā notiekošiem mikrobioloģiskiem un augstas temperatūras procesiem (meža ugunsgrēki, vulkāniskā darbība) un antropogēniem faktoriem (rūpnieciskā darbība, degvielas sadegšana, transporta izplūdes gāze u.c.). Kopā ar neaizvietotiem policikliskajiem aromātiskajiem ogļūdeņražiem vidē nonāk arī to heterocikliskie analogi, dažreiz vairāk

Rīsi. 2.3.

I - naftalīns; 2 - acenaftilēns; 3 - acenaftēns; 4 - fluorēns; 5 - fenantrēns; 6 - antracēns; 7 - fluorantēns; 8 - pirēns; 9 - benz(a)antracēns; 10 - krizēns;

II - benz(b)fluorantēns; 12 - benz(k)fluorantēns; 13 - benz(a)pirēns; 14 - dibenz-(af)antracēns; 15 - benzo^,1y)perilēns; 16 - indeno(1,2,3-s

toksiski nekā sākotnējie savienojumi. To klātbūtne maisījumā ar PAO var izraisīt sinerģisku efektu.

Papildus neaizvietotajiem PAO ir liels skaitlis policikliskie savienojumi, kas satur dažādas funkcionālās grupas gredzenos vai sānu ķēdēs (nitro-, amino-, sulfoatvasinājumi, spirti, aldehīdi, ēteri, ketoni utt.). Sāpes-

lielākā daļa PAO - kristāliskas vielas(izņemot dažus naftalīna atvasinājumus) ar augstas temperatūras kušana (2.6. tabula). Tabulā redzams, ka PAO slikti šķīst ūdenī. PAO šķīdība organiskajos šķīdinātājos palielinās un ir atkarīga no molekulmasas. Parasti, palielinoties aromātisko gredzenu un alkilradikāļu skaitam, PAO šķīdība ūdenī samazinās.

PAO intensīvi absorbē UV starojumu (320 - 420 nm) un ātri oksidējas gaismas ietekmē atmosfērā, veidojot hinonus un karbonil savienojumus. Tādējādi ar 20 minūšu apstarošanu UV diapazonā sadalās līdz 85% antracēna, 70% tetrafēna, 52% benzo(a)pirēna, 51% krizēna, 34% pirēna. Pilsētas gaisā PAO galvenokārt adsorbējas uz kvēpu vai putekļu daļiņām. Šādas daļiņas var pastāvēt atmosfērā aerosolu vai suspensiju veidā vairākas nedēļas un tikt transportētas ar gaisa straumēm ievērojamos attālumos.

Slāpekļa oksīdu klātbūtnē PAO veido nitroatvasinājumus, no kuriem daudzi ir kancerogēni. Nitro savienojumu veidošanās ātrums ir atkarīgs no NO* koncentrācijas atmosfērā un temperatūras. Turklāt lielākā daļa policiklisko aromātisko ogļūdeņražu reaģē ar spēcīgiem oksidētājiem, veidojot dažādus produktus.

Ir noteiktas šādas PAO relatīvās stabilitātes sērijas pilsētas atmosfērā:

• vasara: benz(a)pirēns
• ziema: benz(a)pirēns

Atšķirībā no PAO pārvērtībām atmosfērā, tie tiek izņemti no ūdens galvenokārt bioloģiskās degradācijas dēļ. Tādējādi notekūdeņu mikroflora spēj iznīcināt līdz pat 40% PAO, un iznīcināšana mikroorganismu ietekmē notiek ne tikai ūdenī, bet arī grunts nogulumos. Ņemiet vērā, ka daudzi PAO nav kancerogēni, bet ultravioletā starojuma ietekmē ūdenī pārvēršas savienojumos, kas ir toksiski ūdens organismiem.

Mikroorganismi spēj iznīcināt PAO augsnē. Šī sadalīšanās visefektīvāk notiek skābās porainās augsnēs. Tādējādi augsnē ar pH 4,5 pirmajās 10 dienās sadalās no 95 līdz 99% benzo(a)pirēna, savukārt pie pH 7,2 tikai no 18 līdz 80%. Augsņu pašattīrīšanās procesos no PAO liela nozīme ir arī citiem faktoriem, piemēram, vielmaiņai augos, mikroorganismu fermentatīvajai aktivitātei, temperatūrai un mitrumam. Dienvidu reģionos šis process norit ātrāk nekā ziemeļu reģionos.

Viens no galvenajiem policiklisko aromātisko ogļūdeņražu toksicitātes rādītājiem ir to kancerogenitāte. No parastā aromātisko ogļūdeņražu kopuma, kas atrodas gaisā un citās vidēs, benzo(a)pirēnam un dibenz(a,11)antracēnam ir vislielākā kancerogēnā aktivitāte. Neskatoties uz to, ka IARC benzo(a)pirēnu klasificē 2A grupā, t.i. vielām, kuru kancerogenitātei cilvēkiem ir ierobežoti pierādījumi, benzo(a)pirēna koncentrācija gaisā 3–6 ng/m 3 līmenī ar ilgstošu iedarbību var izraisīt plaušu vēža sastopamības pieaugumu populācijā. Daudzi PAO nitroatvasinājumi ir kancerogēni. Piemēram, 1-nitropirēnam piemīt mutagēnas un kancerogēnas īpašības. Tas nonāk vidē, sadedzinot ogles termoelektrostaciju krāsnīs, kā arī ar dīzeļdzinēju izplūdi. PAO mutagēnie nitroatvasinājumi ir atrodami degvielas uzpildes staciju notekūdeņu paraugos un lietotās automašīnu eļļās. Pēdējā 1-nitropirēna saturs var sasniegt vairāk nekā 100 ng/l. Tabulā 2.7. tabulā parādīti PAO toksicitātes koeficienti attiecībā pret benzopirēnu.

Atsevišķu PAH pārstāvju toksicitāte ir atkarīga no abiem individuālās īpašības dzīvie organismi un vides stāvoklis kopumā. To nosaka arī fiziskais

ģeogrāfiskie, klimatiskie un laika apstākļi. Turklāt PAO kumulatīvais efekts ir izteiktāks, salīdzinot ar īslaicīgu pakļaušanu lielām toksisko vielu devām. Balstoties uz higiēnistu pētījumiem Krievijā, ir noteiktas šādas benzo(a)pirēna MPC vērtības: 1 ng/m 3 (vidēji dienā) - gaisam apdzīvotās vietās; 5 ng/l - virszemes ūdeņiem; 20 µg/kg - sausai augsnei.

Tomēr benzo(a)pirēna kā policiklisko aromātisko ogļūdeņražu radītā vides piesārņojuma indikatora izmantošanas pamatotība ir ļoti problemātiska. Tā noteikšana tikai norāda uz dabiskās vides piesārņojuma faktu ar šiem savienojumiem. Lai iegūtu reālu priekšstatu, ir jāzina 16 prioritāro vielu koncentrācija, kas veido PAO fona saturu atmosfēras gaisā (skat. 2.3. att.).

Virszemes ūdeņu prioritāro PAO grupā ietilpst seši šī saraksta pārstāvji: benzo(a)pirēns un benzo(b)-fluorantēns (spēcīgi kancerogēni), 6eH3(g,h,i)nepimeH un indeno-(1,2,3). - CC1)pirēns (vāji kancerogēni), kā arī nekancerogēns, bet toksisks fluorantēns un benzo(k)fluorantēns. PAO klātbūtne virszemes ūdeņos liecina par draudiem sabiedrības veselībai. Saskaņā ar PVO ieteikumiem prioritāro policiklisko aromātisko ogļūdeņražu kopējā koncentrācija dzeramajā ūdenī nedrīkst pārsniegt 0,2 µg/l.

Rūpniecisko izmešu rādītāji ir pirēns, fluorantēns, 6eH3(g,h,i)nepRJieH, benzo(b)fluorantēns un indeno(1,2,3-sfpirēns; iekšdedzes dzinēju emisiju rādītāji - 6eH3(g,h,i) )nepRJieH, benz(b)fluorantēns un indeno(1,2,3-cc1)-pirēns (parasti dominē pirmais).

Saskaņā ar pieejamajiem datiem 80. gadu beigās globālā benzopirēna emisija dabiskajā vidē bija aptuveni 5000 tonnu gadā, no kurām 61% radīja ogļu sadedzināšana, 20% no koksa ražošanas, 4% no malkas sadedzināšanas, 8% no meža ugunsgrēkiem. , 1% - transporta emisijām un tikai 0,09% un 0,06% - attiecīgi naftas un gāzes dedzināšanai. Tajā pašā laikā fona gaisa piesārņojums Rietumeiropā bija 0,05 - 0,15 ng/m 3, Austrumeiropā - 0,04 - 5,0 ng/m 3 (vidēji 0,5 ng/m 3), Arktikā un Antarktīdā - KG 4 - 1 (G 3 ng/m 3.

Benz(a)pirēna emisija no PSRS teritorijas bija 985 tonnas/gadā, savukārt ASV šī vērtība bija 1280 tonnas/gadā. Pēdējā laikā ir samazinājusies PAO izdalīšanās vidē. Tas ir saistīts gan ar rūpnieciskās ražošanas apjomu samazināšanos 90.gados, gan ar organisko kurināmo sadedzināšanas un dūmgāzu attīrīšanas tehnoloģiju pilnveidošanu, kā arī pieaugošajām prasībām automašīnu iekšdedzes dzinēju izplūdes gāzu kvalitātei. Jo īpaši benzo(a)pirēna emisijas no rūpnieciskiem avotiem Krievijā samazinājās no 90 tonnām 1992. gadā līdz 23 tonnām 1995. gadā. Ievērojams emisiju samazinājums ir skaidrojams ne tikai ar ražošanas samazināšanos, bet arī ar monitoringa nepilnībām. PAO emisiju sistēma, jo saskaņā ar daudziem reģioniem nav oficiālas statistikas par benzo(a)pirēna emisijām. Precīzāku informāciju var iegūt, izmantojot datus par benz(a)pirēna emisijām uz sadedzinātās degvielas vienību.

Salīdzinot ar citiem piesārņotājiem lielo pilsētu gaisā, PAO ir nenozīmīgā daudzumā. Taču tie sniedz būtisku ieguldījumu rūpniecības centru atmosfēras piesārņošanā ar cilvēka veselībai visbīstamākajām vielām. Lielo pilsētu gaisā benzo(a)pirēna koncentrācija svārstās no 0,1 līdz 100 ng/m3. Jo īpaši daudzās ASV pilsētās vidējais benzo(a)pirēna saturs atmosfēras gaisā uz noslogotākajām automaģistrālēm sasniedz 6 ng/m3. Lielākajā daļā Krievijas rūpniecības centru atmosfēras gaisā benzo(a)-pirēns ir 2-3 ng/m 3. Tādējādi Vladimirā ņemtajos gaisa paraugos benzo(a)pirēna koncentrācija gandrīz trīs reizes pārsniedza apdzīvotās vietās gaisam maksimāli pieļaujamo koncentrāciju - 2,9 ng/m3.

Augsts līmenis atmosfēras gaisa piesārņojums (6-15 ng/m3) tika konstatēts pilsētās, kur atrodas alumīnija ražotnes un metalurģijas rūpnīcas (Novokuzņecka, Bratska, Magņitogorska, Ņižņijtagila, Krasnojarska, Čeļabinska, Ļipecka), kā arī apgabalos, kur ir lielākā termiskā atrodas elektrostacijas (Gubakha, Kansk, Nazarovo, Novocherkassk, Cheremkhovo). Krievijā kopumā aptuveni 25 pilsētās benzo(a)pirēna gada vidējā koncentrācija atmosfēras gaisā pārsniedz 3 ng/m3. Jo īpaši Magņitogorskā benzo(a)pirēna gada vidējā koncentrācija

TABULA 2.8. Vidējie dati par benzo(a)pirēna koncentrāciju ilgtermiņa mērījumiem atmosfēras nokrišņos, virszemes ūdeņos un grunts nogulumos

pārsniedz maksimāli pieļaujamo koncentrāciju 9,4-12,1 reizi. Tajā pašā laikā vīriešu saslimstība ar plaušu vēzi pilsētas piesārņotākajos rajonos ir 1,5 reizes augstāka, salīdzinot ar mazāk piesārņotajām teritorijām. Lai gan iekšā pēdējie gadi benzo(a)pirēna saturs atmosfēras gaisā ir nedaudz samazinājies, ņemot vērā kancerogēno vielu ilgstošas ​​iedarbības ietekmi, var sagaidīt, ka 15-20 gadu laikā pilsētās ar paaugstināts līmenis gaisa piesārņojums reģistrēs lielāku saslimstību ar plaušu vēzi.

Nokrišņos lielākās benzo(a)pirēna koncentrācijas konstatētas pie lieliem rūpniecības centriem, kas saistīts ar kopējo PAO saturu nokrišņu rašanās vietu gaisā. Tabulā 2.8. tabulā parādīti benzo(a)pirēna koncentrācijas ilgtermiņa mērījumu vidējie dati lietus ūdenī fona stacijās.

Virszemes ūdenstilpēs PAO koncentrācija bieži ir diezgan augsta. Tā vairākos ASV rezervuāros benzo(a)pirēna saturs sasniedza 80 ng/l, bet Vācijas ezeros - līdz 25 ng/l. Konstatēts, ka, ja sešu prioritāro PAO koncentrācija ūdenī nav lielāka par 40 ng/l, tad šis rezervuārs ir nedaudz piesārņots.

Benz(a)pirēna fona koncentrācija Krievijas virszemes ūdeņos nepārsniedz 10-11 ng/l. Zemākās vērtības ir raksturīgas Āzijas daļai un kalnu reģioniem. Jo īpaši Kamčatkas un Kuriļu salu upēs un ezeros benzo(a)pirēna saturs nepārsniedz 0,1-1 ng/l. Aprēķini liecina, ka Krievijas Eiropas daļā uz 1 m 2 zemes virsmas gada laikā nogulsnējas 110-170 μg benzo(a)pirēna.

Saskaņā ar tabulā norādītajiem. 2.8 dati, fona laukumu grunts nogulumos benzo(a)pirēna vidējās koncentrācijas ir 1-5 ng/g līmenī. PAO saturs saldūdens rezervuāru nogulumu augšējos slāņos ir ļoti atkarīgs no rezervuāru tuvuma rūpniecības centriem. Tā ASV Lielo ezeru grunts dūņās benzo(a)pirēna koncentrācija svārstās no 10 līdz 1000 ng/g, Eiropas valstu ezeru nogulumos - no 100 līdz 700 ng/g (Šveice) un no plkst. 200 līdz 300 ng/g (Vācija), un 2/3 no tā ir adsorbētas uz suspendētajām daļiņām, kurām ir liela nozīme benzo(a)pirēna pārneses procesos ūdens sistēmās.

Līdzīgi kā nogulumos, arī augsnē notiek PAO uzkrāšanās globālā transporta un antropogēno avotu ieplūdes rezultātā. PAO fona koncentrācijas augsnēs ir atkarīgas no to veida un izmantošanas veida. Parasti benzo(a)pirēna saturs augsnes virskārtā Krievijas lauku rajonos, kas atrodas tālu no rūpniecības centriem, nepārsniedz 5-8 ng/g. Tiek uzskatīts, ka augsne ir mēreni piesārņota ar PAO saturu 20–30 ng/g, ievērojami – 31–100 ng/g un stipri – virs 100 ng/g. Tajā pašā laikā maksimālais PAO saturs tiek novērots augsnes virsējos slāņos, un tas ir saistīts ar to, ka humusa horizonti satur lielākais skaitlis organiskajām vielām ir lielāka sorbcijas spēja, kā dēļ PAO uzkrājas augsnēs.

Policiklisko aromātisko ogļūdeņražu fona koncentrācija augos galvenokārt ir atkarīga no to spējas absorbēt lapas, nogulsnējot no gaisa, un uzkrāties tajās. Paaugstinātas koncentrācijas benzo(a)pirēns tiek novērots sūnās un ķērpjos (līdz 50 ng/g vai vairāk). Zālē benzo(a)pirēna saturs ir diezgan zems (mazāk par 1 ng/g), lai gan noteikti veidi augos tas var sasniegt 20-30 ng/g. Tajā pašā laikā mazāka daļa PAO iekļūst caur augu saknēm. Tādējādi kāpostos benzo(a)pirēna saturs ir ievērojami augstāks nekā tomātos - attiecīgi 15,6 un 0,22 μg/kg. Kviešu graudos benzo(a)pirēns konstatēts 0,68-1,44 μg/kg līmenī, žāvētos augļos un žāvētās plūmēs - 16-23,9 μg/kg.

PAO ir atrodami arī gaļas un piena produktos. Cieti kūpinātajā desā benzo(a)pirēna saturs ir 0,2-3,7 µg/kg, vārītajā desā - 0,4-0,6 µg/kg, šķiņķī un jostas daļā - 16,5-29,5 µg/kg, auksti kūpinātās siļķēs - 6,8- 11,2 µg/kg, pienā un sviestā - 3,2-9,4 µg/kg. Vidējā benzo(a)pirēna koncentrācija jūras zivīs ir 0,1-0,2 μg/kg robežās. Izņēmums ir zutis (1,1 µg/kg) un lasis (5,9 µg/kg). PAO saturs upju zivīs ir atkarīgs no rezervuāra piesārņojuma. Ņemiet vērā, ka PAO biokoncentrācijas koeficients zivīs ir mazāks nekā ūdens augos un grunts nogulumos. Vidēji gadā Krievijas iedzīvotāja organismā ar pārtiku nonāk 1-2 mg benzo(a)pirēna. Tajā pašā laikā benzo(a)pirēna deva, kas cilvēka organismā nonāk 70 dzīves gados ar pārtiku augu izcelsme ir tikai 3^1 ​​mg.