Hidrocarburile aromatice policiclice (HAP) sunt o clasă mare de compuși organici foarte diversi ale căror molecule constau din trei sau mai multe inele aromatice în configurații diferite.

Au fost identificați peste 200 de reprezentanți cancerigeni ai acestui grup. Ele afectează negativ starea fiziologică a tuturor organismelor, de la bacterii la corpul uman, ca urmare a mutagenității, teratogenității și carcinogenității. O parte semnificativă a HAP sunt cancerigene chimice care induc tumori maligne ale glandelor mamare, mușchilor și țesut conjunctiv. HAP tipice includ 7,12-dimetilbenzantracen și benz(a)piren (BP), 20-metilcolantren, 1,2,5,6-dibenzantracen, precum și compuși care au atomi de azot heterociclici, cum ar fi 9-metil-3,4-benzacridina și 4-nitrooxidechinolină.

HAP-urile au fost bine studiate folosind exemplul BP, un compus indicator al acestui grup de agenți cancerigeni. BP se caracterizează printr-o stabilitate relativă maximă sub diferite influențe fizice și chimice. Se găsește întotdeauna acolo unde sunt prezente și alte hidrocarburi cancerigene, fiind unul dintre cei mai des întâlniți și mai puternici cancerigeni.

Sursele naturale abiogene care formează fundalul natural al HAP includ activitatea vulcanică, procesele de formare a petrolului, cărbunelui și șisturilor. Stabilită posibilitatea sintezei HAP organisme vegetale(în special cereale), o serie de bacterii (de exemplu, Clostridium putride), fitoplancton.

Ca urmare a activității umane, contaminarea biosferei cu HAP cancerigeni a crescut semnificativ, iar în zonele industriale este de sute și mii de ori mai mare decât nivelul lor natural de fond. HAP se formează în arderea produselor petroliere, cărbunelui, lemnului, gunoiului, alimentelor, tutunului și cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât se formează mai multe HAP. Principalele surse antropice de poluare atmosferică cu HAP sunt emisiile industriale și gazele de eșapament ale vehiculelor.

Prezența HAP în emisiile motoarelor cu turboreacție a aeronavelor este motivul pentru distribuția largă a acestor substanțe în toate straturile biosferei. Circulația HAP în atmosferă depinde de particulele dispersate prin care acestea sunt absorbite, de gradul de îndepărtare a sursei de HAP de suprafața Pământului, de intensitatea radiației solare și de prezența unui fotooxidant natural care contribuie la distrugerea BP și a altor HAP cancerigeni. Distrugerea HAP-urilor cancerigene poate avea loc sub influența razelor UV și a ozonului.

Poluarea ecosistemelor acvatice cu HAP are loc ca urmare a deversărilor de ape uzate industriale, precum și a emisiilor de la motoarele navelor. Circulația HAP în mediul acvatic include procesul de distribuție a acestora între diferitele componente ale ecosistemului acvatic și includerea în lanțurile trofice. Aceste procese contribuie la distrugerea și scăderea conținutului de HAP din corpul de apă. Majoritatea PAH, ca majoritatea substanțe chimice, este absorbit de particulele în suspensie și se depune odată cu acestea în fund, de unde pătrunde în alge și în plantele acvatice superioare (algele acumulează mai multe HAP decât plantele acvatice superioare). O parte mai mică de HAP dizolvată în apă se acumulează în microplancton, care, pe măsură ce moare, intră în sedimentele de fund.

Contaminare Produse alimentare HAP-urile sunt generate în timpul lor prelucrare tehnologică, în special atunci când se afumă și unele tipuri de prăjire a cărnii, peștelui și, uneori, în cantități semnificative (de la 1 la 100 mcg / kg). Un pericol deosebit este prăjirea alimentelor în grăsime de prăjit. În materiile prime alimentare obținute din plante ecologice, concentrația de benzo(a)piren este de 0,03-1,0 µg/kg. Condițiile de tratament termic măresc semnificativ conținutul acestuia la 50 µg/kg sau mai mult. Contaminarea semnificativă a alimentelor are loc în timpul depozitării în materialele de ambalare polimerice (extracte de grăsime din lapte până la 95% din benzo(a)piren din pungi sau pahare din hârtie parafină).

Astfel, benzo(a)pirenul pătrunde în organismul uman cu astfel de produse alimentare, în care prezența unor substanțe cancerigene nu s-a presupus până acum. Se găsește în pâine, legume, fructe, margarină, uleiuri vegetale, în boabe de cafea prăjite, ceai, produse afumate, produse din carne prăjită. Mai mult, conținutul său variază semnificativ în funcție de metoda tehnologică și gătitși gradul de poluare a mediului.

În fiecare an, cu alimente, un adult primește 0,006 mg de benzo (a) piren. În zonele puternic poluate, această doză crește de 5 sau mai multe ori. MPC al benz(o)pirenului în aerul atmosferic- 0,1 mcg / 100 m 3, în corpuri de apă - 0,005 mg / l, în sol - 0,2 mcg / kg.

S-a dovedit că, cu produsele de fumat de tutun, chiar și așa-numitele țigări ușoare, fumătorul primește benzo (a) piren - unul dintre cei mai periculoși cancerigeni, de câteva ori mai mult decât un locuitor al unui oraș industrial puternic poate inhala cu aer cât mai mult posibil, iar după ce a fumat o țigară obișnuită cu filtru - chiar și de 5-6 ori. Apropo, doza care provoacă efectul minim conform indicatorilor epidemiologici este de 3-4 ori mai mică decât cea pe care o primește fumătorul menționat. Nu sunt cu mult mai mici dozele pe care le primesc persoanele care se află în zona de influență a produselor pentru fumat, adică în condiții de așa-numit fumat pasiv.

În orașele industriale ucrainene, poluarea aerului cu benzo(a)piren este deosebit de mare. Are o solubilitate scăzută în apă (câțiva µg/l), cu un ordin de mărime mai mare - în sângele uman. Volatil la temperatura camerei, dar cea mai mare parte din aerul poluat este întotdeauna asociat cu particulele (acest lucru se aplică și apei poluate). Ploaia curăță în mod semnificativ și rapid aerul de această substanță, spălându-l în sol.

Comisia Codex Alimentarius (CAC) a elaborat linii directoare pentru a limita introducerea hidrocarburilor aromatice policiclice (HAP) în etapele finale de preparare a alimentelor (procesele de afumare și uscare directă).

Această clasă de compuși organici este unul dintre cei mai activi cancerigeni din fumul de tutun. Hidrocarburile aromatice policiclice cauzează Leziuni ale ADN-uluiși să-i distrugă structura. Procesele de reparare a ADN-ului joacă un rol decisiv în menținerea homeostaziei genetice a celulelor, determinând creșterea și reproducerea lor normală. Diferențele ereditare în sistemele de reparare a ADN-ului pot determina sensibilitatea individuală diferită la agenții cancerigeni de fum de tutun, deși această ipoteză încă nu are o bază de dovezi suficientă. S-a stabilit însă că polimorfismul genetic al sistemelor enzimatice care activează și detoxifică ingredientele chimice ale fumului de tutun determină gradul de sensibilitate a organismului la efectele cancerigene.

Deteriorarea ADN-ului indusă de hidrocarburile aromatice policiclice are ca rezultat mutații care conduc la transformarea malignă a celulelor și dezvoltarea tumorilor. În prezent, aducții ADN cu acești compuși chimici au fost găsiți în multe celule somatice ale corpului uman expuse fumului de tutun. La nivel molecular, s-a dovedit că hidrocarburile aromatice policiclice provoacă mutații în gena p53, care joacă un rol cheie în carcinogeneza tutunului în plămâni. Proteina mutantă P53, spre deosebire de P53 de tip sălbatic (wt P53), prezintă proprietățile unui produs oncogen. Nu are capacitatea de a bloca diviziunea celulelor cu ADN deteriorat în faza G 1 ciclul celulei. Ca urmare, celulele încep replicarea ADN-ului pe un șablon deteriorat, ceea ce duce la instabilitatea genomului și crește probabilitatea transformării maligne.

Fumatul pe termen lung stimulează nu numai expresia mutantului P53, ci și producția de factor de creștere asemănător insulinei-1 (IGF-1), în special, datorită hidrolizei îmbunătățite a proteinelor sale de legare. Se știe că receptorii IGF activați sunt implicați în transducția semnalului anti-apoptotic. Celulele fără greutate P53 sunt rezistente la inducerea apoptozei. Îmbunătățirea transducției semnalului declanșează procesul de transformare malignă a celulelor, contribuind atât la inițierea, cât și la promovarea creșterii tumorii.

Cu toate acestea, ingredientele potențial cancerigene din fumul de tutun afectează nu întreaga populație, ci doar acea parte a acesteia care este predispusă la mutații. După hidroxilarea de către arilhidrocarbură hidroxilază, hidrocarburile aromatice policiclice ale fumului de tutun formează epoxizi activi, care sunt puternici mutageni și cancerigeni. Carcinogenitatea lor depinde, pe de o parte, de activitatea enzimelor formatoare de epoxizi (arilhidrocarbura hidroxilază etc.), pe de altă parte, de activitatea sistemelor enzimatice care descompun epoxizii. Oamenii se caracterizează printr-o mare variabilitate în inducerea sintezei arilhidrocarburilor hidroxilazei. În funcție de rata de hidroxilare a hidrocarburilor aromatice policiclice din organism, acestea se disting trei fenotipuri: homozigoți cu un nivel ridicat al enzimei, homozigoți cu un nivel scăzut al enzimei și heterozigoți (tip intermediar) cu un nivel mediu al enzimei. Hotărât că până la 30% dintre pacienții cu cancer pulmonar au niveluri ridicate de arilhidrocarbură hidroxilază deşi este foarte rar în populaţia generală. Având în vedere asocierea acestui fenotip cu carcinogeneza pulmonară, fumătorii cu un nivel ridicat de inducție a sintezei arilhidrocarburilor hidroxilazei sunt sfătuiți să renunțe imediat la fumat. Se numără printre cei care au un risc extrem de mare de a dezvolta cancer pulmonar din cauza fumatului.

Femeile care fumează sunt mai sensibile pentru a induce deteriorarea ADN-ului decât bărbații fumători. Astfel, riscul de a dezvolta cancer pulmonar la femeile fumătoare, care au primit terapie de substituție cu estrogeni în menopauză, este de 2-2,5 ori mai mare decât la femeile de aceeași vârstă care nu au luat hormoni sexuali. Efectul genotoxic al combinației de estrogeni și fumul de tutun este, de asemenea, considerat responsabil pentru incidența mai mare a cancerului de vezică urinară la femeile fumătoare, comparativ cu bărbații fumători cu același număr de țigări fumate.

Metodele genetice moleculare moderne au făcut posibilă stabilirea au o predispoziție genetică la cancerul vezicii urinare. Este asociat cu mutații la nivelul locusului N-acetiltransferazei hepatice. Sub acțiunea acestei enzime, compușii chimici străini organismului sunt acetilați și excretați din organism. În funcție de rata de acetilare, se disting și trei fenotipuri: rapid(homozigoți pentru alela normală) încet(homozigoți pentru alela mutantă) și intermediar(heterozigoți) acetilatori. Cancerul vezicii urinare se dezvoltă adesea în acetilatorii lenți. Dar pentru a arăta mutație genetică este necesară participarea unui factor extern de mediu. Un astfel de factor de rezolvare care determină implementarea unei predispoziții genetice la cancerul vezicii urinare este fumatul. Crește semnificativ riscul de a dezvolta cancer de vezică urinară la fumătorii de ambele sexe. Unul dintre componentele gudronului de tutun este 4-aminobifenil recunoscut ca cancerigen al vezicii urinare specifice unui organ. Aducții ADN cu acest compus chimic au fost găsiți în celulele vezicii urinare ale fumătorilor.

Benzopirenși alte hidrocarburi aromatice policiclice ( benzantracen, benzfluorenten, benzpirilen, benzfenantren etc.) provoacă cancerul cavității bucale, superioare tractului respirator, plămânii, organele sistemului genito-urinar. Metaboliții benzopiren și aductii ADN corespunzători au fost găsiți în celulele membranei mucoase a colului uterin al femeilor fumătoare.

Implementarea acțiunii agenților cancerigeni și dezvoltarea tumorilor maligne contribuie, de asemenea, la multe componente ale fumului de tutun cu activitate cocarcinogenă. Acestea includ hidrogen sulfurat, dioxid de sulf, sulfură de carbon, oxizi de azot, formaldehidă, cianură de hidrogen, furan, solide fenolice fumul de tutun, mai ales pirocatechinele, și piren, fluorantenși altele. Unii fenoli ( catecol, crezol, guaiacol, hidrochinonă, naftol) sunt cancerigene și cocarcinogene. Fumul de tutun conține și un cancerigen uman clorură de vinilși cancerigeni animale hidrazină, uretan, formaldehidă.

Hidrocarburi aromatice policiclice- substanțe organice, ale căror elemente principale - carbon și hidrogen - formează inele benzenice, nesubstituite sau substituite, capabile de polimerizare.

Acești compuși se caracterizează prin solubilitate scăzută în apă, capacitate mare de sorbție și stabilitate în componentele mediului, în special în sol.

Grupul PAH include sute de substanțe chimice. În prezent, în străinătate se recomandă controlul a 16 substanțe din grupa PAH în obiectele de mediu: naftalină, acenaftilenă, acenaftenă, fluoren, antracen, fenantren, fluoranten, benz (a) antracen, crisen, piren, benz (a) piren, benz (a) piren, antracen, dibenzen, dibenzen, dibenzen, dibenzen, dibenzene ) fluoran zece, benzo(k)fluoranten și indeno(1,2,3-cd)piren, iar în Rusia există un singur compus din această clasă - benzo(a)piren.

HAP sosesc înăuntru mediu inconjurator cu deșeuri din transport, energie, într-o măsură mai mică din industrie. Acești poluanți se formează în timpul arderii benzinei, produselor petroliere, cărbunelui, gazului, bitumului, lemnului (practic în timpul arderii tuturor tipurilor de materiale combustibile). Sunt conținute în emisiile de funingine de la centralele termice și orice unități termice. Printre întreprinderile industriale, topitoriile de aluminiu și producția de negru de fum sunt pe primul loc în ceea ce privește emisiile de benzo(a)piren.

Transportul este principala sursă de poluare cu HAP. HAP se găsesc în emisiile de gaze de la vehicule, aviație și transportul feroviar. Gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă sunt dominate de HAP nesubstituiți, precum și de nitroPAH.

HAP-urile fac parte din deșeurile fabricilor chimice de cocs, rafinăriilor de petrol și câmpurilor petroliere. Ele se formează în timpul producției de rășini prin prelucrarea la temperatură înaltă a cărbunelui, șisturilor, turbei, în timpul cracării petrolului.

Sursele antropogenice emit mai mult de 5000 de tone de 3,4 benzo(a)piren. Benz (a) piren în 70-80% din cazuri ocupă primul loc printre substanțele care sunt asociate cu o poluare urbană ridicată. HAP intră în atmosferă sub formă de particule de funingine (un produs al arderii incomplete a combustibilului), în stare adsorbită la suprafață particule în suspensie(oxizi, săruri metalice etc.). HAP-urile gazoase din atmosferă sunt absorbite de praf.

PAH-urile folosesc datele despre poluarea zăpezii pentru a caracteriza poluarea mediului. HAP sunt de obicei concentrate în praful de zăpadă și nu în fracția solubilă. A fost stabilită acumularea HAP în stratul de zăpadă din jurul centralelor termice și al uzinelor metalurgice.

Nivelurile conținutului total de HAP din solurile contaminate variază de la unități la sute și chiar mii (2000-4000) µg/kg de sol. Standardul rusesc (MAC) pentru benz(a)piren pentru sol este de 20 µg/kg, apa de suprafață - 5 ng/l, aerul din zonele populate (SS) - 1 ng/m 3 .

Unul dintre procesele cheie care determină soarta HAP în mediu este sorbția. Legarea poluanților de coloizi minerali, organo-minerale și de compuși organici naturali dizolvați creează o oportunitate pentru migrarea apei a HAP în compoziția fazelor solide, precum și a emulsiilor.

Principalul acumulator de HAP, precum și alți poluanți din ecosistem, este solul. Compușii hidrofobi sunt legați predominant de materia organică din sol. Prezența grupărilor OH în HAP face posibilă formarea de legături suplimentare (legături de hidrogen) cu matricea solului organic și mineral.

Aportul aerotehnologic se datorează în principal rezervei de PAH ușoare din sol. HAP grele se pot forma ca urmare a transformării materiei organice în timpul pedogenezei, iar benzo(a)pirenul poate, în anumite condiții (cu o combinație optimă de umiditate, temperatură, aerare etc.), spori mineralizarea materiei organice din sol și, în consecință, formarea pedogenă a HAP grele (Yakovleva et al., 2008).

Absorbția poluanților organici, inclusiv HAP, de către rădăcinile plantelor din sol, conform modelului conceptual al lui S. L. Simonich, R. A. Hites (1995), este prezentată în funcție de solubilitatea substanței în apă, conținutul acesteia în sol și speciile de plante. Procesul de acumulare a compușilor organici persistenti de către plante are modele generale; coeficienții de acumulare (raportul dintre conținutul unei substanțe în rădăcini și conținutul acesteia în sol) sunt o funcție neliniară a conținutului acestora în sol, ceea ce poate fi explicat în cazul concentrațiilor scăzute prin sorbția poluantului de către sol, iar la concentrații mari, prin efectul inhibitor asupra plantelor. Calculele arată (Voloshchuk, Gaponyuk, 1979) că, în general, transferul poluanților organici persistenti din sol la plante este mai mare (35-70%) decât în ​​apă (12-18%) și aerul atmosferic (18%).

Spre deosebire de majoritatea celorlalți poluanți organici persistenti care se acumulează în rădăcinile plantelor crescute pe soluri poluate, HAP-urile sunt distribuite mai uniform pe organele plantelor și chiar în multe cazuri concentrația de poluanți în frunze în condiții similare depășește conținutul lor în rădăcini. O astfel de distribuție poate fi o dovadă a biofilității poliarenelor pentru plante (scopul lor funcțional) și chiar și sinteza HAP în plante în sine nu este exclusă (Vasilyeva et al., 2008).

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Hidrocarburi policiclice aromatice (HAP)

Hidrocarburile aromatice policiclice (HAP) nu sunt produse de industrie, ele se formează în procesele de ardere. În special, reprezentanții acestui grup de compuși se găsesc în rășini, bitum, funingine, sunt eliberați din componentele humice ale solului, se găsesc în gazele de eșapament ale motoarelor, produsele de ardere ale instalațiilor de încălzire, cuptoare industriale etc. De obicei, se formează ca urmare a arderii incomplete a compușilor organici, dar pot fi sintetizați și de unele bacterii, alge și plante superioare. HAP-urile sunt relativ slab solubile în apă și se adsorb puternic pe materialul în suspensie, în special pe particulele de argilă, ceea ce duce la concentrații mai mari în mediul acvatic decât ar fi posibil doar pe baza conceptelor de solubilitate.

În condiții de mediu au fost găsite peste 200 de hidrocarburi aromatice policiclice (HAP), dintre care majoritatea sunt foarte stabile și se pot acumula intens în diferite componente ale mediului acvatic. În mediul acvatic, toxicitatea lor se reduce la jumătate în 5-10 ani. În timpul degradarii microbiologice, această perioadă este mai mare de 58 de zile, cu toate acestea, în această perioadă de timp, substanțele nu sunt complet distruse, ci doar se schimbă sub acțiunea enzimelor. Multe HAP sunt periculoase nu numai din cauza toxicității lor, ci și pentru că, având activitate transformatoare, pot contribui la apariția unor modificări cancerigene, teratogene sau mutagene ale organismelor, iar efectul lor cancerigen se manifestă adesea la doze care sunt cu 1-2 ordine de mărime mai mici decât dozele de acțiune toxică generală. 3,4-benzpirenul (benz(a)pirenul) are cea mai mare activitate carcinogenă (Tabelul 4). O parte semnificativă a HAP biciclice și triciclice solubile în apă nu sunt cancerigene, totuși, sub acțiunea radiațiilor UV, se transformă în compuși care sunt acut toxici pentru organismele acvatice.

Tabelul 3. Formulele unor HAP

Capacitatea HAP de a se dizolva în apă crește semnificativ în prezența petrolului, benzenului, agenților tensioactivi, acetonei și a unui număr de alți poluanți organici tipici râurilor urbane. În mediul acvatic, HAP suferă diverse transformări chimice și suferă o degradare biologică.

Acesta din urmă este asociat cu participarea HAP la metabolismul microorganismelor (oxidarea necesită oxigen), precum și al organismelor vegetale și animale. Plantele acvatice sunt capabile să metabolizeze HAP. O parte semnificativă a HAP poate fi absorbită pe particule organice solide.

Datorită hidrofobicității, solubilității scăzute în apă și capacității mari de sorbție, HAP se acumulează în mare măsură la interfața apă-atmosferă.

Aici ele suferă o oxidare destul de intensă, ducând la formarea de compuși care conțin oxigen, cum ar fi 5-fenoxibenzapirenul și alții.Principalii agenți oxidanți în acest caz sunt radicalul OH și ozonul, ducând la formarea peroxizilor și dionelor, care, la rândul lor, servesc ca sursă a diferiților produși de fotoliză.

În prezența fenolilor, degradarea acestora este semnificativ redusă. Intensitatea oxidării fotochimice a HAP depinde de compoziția și proprietățile apei (turbiditate, temperatură, conținut de oxigen etc., adică parametrii care se modifică dramatic în condiții tehnogene). Viteza de descompunere a HAP este invers proporțională cu scăderea valorii pH-ului mediului și crește odată cu creșterea temperaturii și a concentrației de clor liber. Până în prezent, s-a stabilit că multe HAP sunt mai degrabă stabile în condiții naturale decât nu foarte stabile.

Concentrațiile de PAH în apele de suprafață variază foarte mult: de la 0,0-0,2 ng/l în apele relativ curate până la 1000 ng/l în apele puternic poluate. La un moment dat, concentrațiile acestor compuși în apele diferitelor râuri germane variau între 0,12 și 3,1 µg/l. De obicei, cei mai cancerigeni dintre HAP sunt concentrate în microstratul de apă de suprafață (film de suprafață).

Dintre HAP se disting compușii cu o structură moleculară de origine predominant antropică și predominant naturală.

Sursele naturale de HAP sunt vulcanii, fluxurile de hidrocarburi din zăcămintele de petrol și gaze și minereu etc. Conținutul de analogi naturali ai HAP poate fi, de asemenea, destul de mare.

În orașe, principalul aport de HAP este asociat cu întreprinderile industriale pe bază de cărbune, precum și cu emisiile vehiculelor. De exemplu, mai mult de 200 de hidrocarburi aromatice policiclice au fost identificate în produsele de ardere a combustibililor fosili și până la 150 de PAH, derivații substituiți și omologii acestora au fost identificați în gazele de eșapament ale vehiculelor.

De aceea, o sursă semnificativă de HAP care intră în râuri nu este doar scurgerea apelor uzate ale orașului, ci și scurgerea de suprafață de pe teritoriul său.

În țițeiul care nu a fost supus unui stres termic semnificativ, HAP se găsesc rar. În același timp, cantitatea sa crește brusc în produsele prelucrării sale.

Fluorantena, 10,11-benzfluorantena, 11,12-benzfluorantena, 3,4-benzpiren, 2,3-ortofenilenpiren, 1,12-benzperilen sunt de obicei recomandate ca poluanți organici prioritari atunci când se evaluează poluarea tehnogenă. Dacă numărul lor total nu depășește 40 ng/l, atunci vorbesc de un grad scăzut de poluare a apelor de suprafață. Cu toate acestea, în zonele industriale, conținutul de numai 3,4-benzopiren ajunge la zeci și chiar sute de ng/l, în timp ce în mod convențional concentrațiile sale de fond în apele râurilor nu depășesc de obicei 1 ng/l. În apele de suprafață ale rezervațiilor biosferei din Rusia, concentrațiile de BP au variat în principal de la 0,01 la 5 ng/l (în medie 3,2 ng/l), uneori mai mult. În apele uzate industriale, conținutul de BP variază de la 0,03 la 10 mg/l. În Țările de Jos, apele subterane sunt supuse epurării dacă conținutul de BP în aceasta depășește 1 µg/l.

HAP-urile au un impact foarte negativ asupra ecosistemului acvatic, deoarece sunt compuși foarte toxici. În hidrobionți, acumularea de HAP se desfășoară diferit. Așadar, unele familii de pești nu manifestă o tendință la acesta, altele, de exemplu, crapii, pot acumula cantități de 2700 de ori de HAP în 76 de ore.

În lanțurile trofice existente în ecosistemele acvatice, efectele cumulate nu au fost încă găsite. HAP rareori apar izolat în habitat; de regulă, se observă numeroase interacțiuni cu amestecuri de HAP, prin care se poate intensifica acțiunea acestora cu activitate carcinogenă cunoscută.

Aproximativ 60-65% din HAP din apele de suprafață sunt asociate cu particule în suspensie (în special organice), care joacă un rol important în procesele de transport în coloana de apă și de depunere, de exemplu, BP în sedimentele de fund.

S-a stabilit că fluorantena și benzolii săi, care au o activitate cancerigenă destul de puternică, sunt larg răspândite în apele de suprafață ale zonelor dezvoltate.

De regulă, conținutul de piren din ape este cu un ordin de mărime mai mare în comparație cu BP. O serie de HAP sunt de origine biogenă, în legătură cu care studiile privind indicarea originii lor sunt foarte importante și relevante. Potrivit lui V.P. Andryukov, eliminarea totală a BP de către râuri în ocean este de aproximativ 35 de tone pe an, cu 22 de tone de origine antropică.

Hidrocarburile aromatice policiclice (HAP) sunt un grup mare de compuși organici care conțin două sau mai multe inele benzenice (Fig. 2.3). Sunt de mare interes pentru ecologiști datorită activității lor biologice ridicate (cancerigene și mutagene). Formarea și pătrunderea HAP în mediul înconjurător este asociată cu procese microbiologice și de temperatură ridicată care apar în natură (incendii de pădure, activitate vulcanică) și factori antropici (industrie, arderea combustibililor, emisiile din transport etc.). Alături de hidrocarburile aromatice policiclice nesubstituite, analogii lor heterociclici intră și în mediu, uneori mai mult.

Orez. 2.3.

I - naftalina; 2 - acenaftilenă; 3 - acenaftenă; 4 - fluoren; 5 - fenantren; 6 - antracen; 7 - fluoranten; 8 - piren; 9 - benzo(a)antracen; 10 - crisen;

II - benzo(b)fluorantena; 12 - benzo(c)fluorantena; 13 - benzo(a)piren; 14 - dibenz-(af)antracen; 15 - benzo ^, 1y) perilenă; 16 - indeno(1,2,3-s

toxice decât compușii de bază. Prezența lor într-un amestec cu HAP poate provoca un efect sinergic.

Pe lângă HAP nesubstituite, există număr mare compuși policiclici care conțin diferite grupări funcționale în inele sau catenele laterale (derivați nitro-, amino-, sulfo, alcooli, aldehide, eteri, cetone etc.). Durere-

majoritatea HAP - substanțe cristaline(cu excepția unor derivați ai naftalinei) cu temperaturi mari topire (Tabelul 2.6). Tabelul arată că HAP-urile sunt slab solubile în apă. Solubilitatea PAH-urilor în solvenți organici crește și depinde de greutatea moleculară. De regulă, odată cu creșterea numărului de inele aromatice și de radicali alchil, solubilitatea PAH-urilor în apă scade.

HAP absorb intens radiația UV (320 - 420 nm) și se oxidează rapid sub acțiunea luminii din atmosferă pentru a forma chinone și compuși carbonilici. Deci, cu iradiere de 20 de minute în domeniul UV, se descompune în 85% antracen, 70% tetrafen, 52% benzo(a)piren, 51% crisen, 34% piren. În aerul urban, HAP-urile sunt adsorbite în principal pe particulele de funingine sau de praf. Astfel de particule pot exista în atmosferă sub formă de aerosoli sau suspensii timp de câteva săptămâni și pot fi transportate cu curenți de aer pe distanțe considerabile.

În prezența oxizilor de azot, HAP formează derivați nitro, dintre care mulți sunt cancerigeni. Viteza de formare a compușilor nitro depinde de concentrația de NO* din atmosferă și de temperatură. În plus, majoritatea hidrocarburilor aromatice policiclice reacţionează cu agenţi oxidanţi puternici pentru a forma diverse produse.

Au fost stabilite următoarele serii de stabilitate relativă a HAP în atmosfera urbană:

• vara: benzo(a)piren
• iarna: benzo(a)piren

Spre deosebire de transformările HAP din atmosferă, acestea sunt îndepărtate din apă în principal din cauza degradării biologice. Astfel, microflora apelor uzate este capabilă să distrugă până la 40% din HAP, iar distrugerea sub acțiunea microorganismelor are loc nu numai în apă, ci și în sedimentele de fund. Rețineți că mulți HAP nu sunt cancerigeni, dar sub acțiunea radiațiilor ultraviolete trec în apă în compuși care sunt toxici pentru organismele acvatice.

Microorganismele sunt capabile să distrugă HAP-urile din sol. O astfel de descompunere are loc cel mai eficient în soluri poroase acide. Deci, în solul cu pH 4,5, de la 95 la 99% benzo(a)piren se descompune în primele 10 zile, în timp ce la pH 7,2 - doar de la 18 la 80%. Alți factori, cum ar fi metabolismul în plante, activitatea enzimatică a microorganismelor, temperatura și umiditatea, joacă, de asemenea, un rol semnificativ în procesele de autoepurare a solurilor din HAP. În regiunile sudice, acest proces decurge mai repede decât în ​​cele nordice.

Unul dintre principalii indicatori ai toxicității hidrocarburilor aromatice policiclice este carcinogenitatea acestora. Dintre setul obișnuit de hidrocarburi aromatice conținute în aer și în alte medii, benzo(a)pirenul și dibenz(a,11)antracenul au cea mai mare activitate cancerigenă. În ciuda faptului că IARC clasifică benzo(a)pirenul în grupa 2A, i.e. Pentru substanțele a căror carcinogenitate la om are dovezi limitate, concentrațiile de benzo(a)piren în aer la nivel de 3-6 ng/m 3 cu expunere prelungită pot duce la o creștere a incidenței cancerului pulmonar în populație. Mulți nitro derivați ai HAP sunt cancerigeni. De exemplu, 1-nitropirenul prezintă proprietăți mutagene și cancerigene. Intră în mediul înconjurător atunci când cărbunele este ars în cuptoarele centralelor termice, precum și cu evacuarea motoarelor diesel. Derivații nitro mutageni ai HAP se găsesc în probele de apă uzată de la benzinării, în uleiurile de motor uzate. La acesta din urmă, conținutul de 1-nitropiren poate ajunge la mai mult de 100 ng/l. În tabel. 2.7 prezintă coeficienții de toxicitate ai HAP în raport cu benzapiren.

Toxicitatea reprezentanților individuali ai HAP depinde atât de caracteristici individuale organismelor vii, și din situația ecologică în general. Este determinată și de fizic

condițiile geografice, climatice și meteorologice. În același timp, pentru HAP, efectul cumulativ este mai pronunțat în comparație cu expunerea pe termen scurt la doze mari de substanțe toxice. Pe baza cercetărilor efectuate de igieniștii din Rusia, au fost stabilite următoarele valori MPC pentru benzo(a)piren: 1 ng/m 3 (media zilnică) - pentru aerul din zonele populate; 5 ng/l - pentru apele de suprafață; 20 µg/kg - pentru sol uscat.

Cu toate acestea, validitatea utilizării benzo(a)pirenului ca indicator al poluării mediului cu hidrocarburile aromatice policiclice este foarte problematică. Descoperirea sa doar mărturisește faptul poluării mediului natural cu acești compuși. Pentru a obține o imagine reală, este necesar să se cunoască concentrația a 16 substanțe prioritare care formează conținutul de fond al HAP din aerul atmosferic (vezi Fig. 2.3) .

Grupul de PAU prioritare pentru apele de suprafață include șase reprezentanți din această listă: Benz (A) Pyrene și Benz (B)- Fluorante (agenți cancerigeni puternici), 6eh3 (G, H, I) Nepimeh și Indo- (1.2.3-SS1) Pyro (agenți cancerigeni slabi), precum și non-kenceranți și benza fluloraren (benza toxice) și non-keancerphloraren. Prezența HAP în apele de suprafață indică o amenințare pentru sănătatea publică. Conform recomandărilor OMS, concentrația totală de hidrocarburi aromatice policiclice prioritare în apa potabilă nu trebuie să depășească 0,2 µg/l.

Indicatorii emisiilor industriale sunt Pyren, Fluranten, 6EH3 (G, H, I) NEPRJIEH, Benz (B) Flurantene și Indo (1,2,3- SPPIRNA; Indicatori ai motoarelor cu ardere internă - 6EH3 (G, H, I) NEPRJIEH, Bens (B) Fluranten și Indo (1,2, 3-SC) mai întâi, de obicei, (1.2-) .

По имеющимся данным глобальная эмиссия бензапирена в природную среду в конце 80-х х гводлок волх ково 5000 тонн в год, причем 61 % приходился на сжигание угля, 20 % - на производство кокса, 4 % - сжигание угля, 4 % - на 8, сни на год, причем а лесные пожары, 1 % - на выбросы транспорта и лишь 0,09 % și 0,06 % - на сжигание нефти и стовтев. În același timp, poluarea aerului de fond în Europa de Vest a fost de 0,05 - 0,15 ng / m 3, în Europa de Est - 0,04 - 5,0 ng / m 3 (0,5 ng / m 3 în medie), în Arctica și Antarctica - KG 4 - 1 (G 3 ng / m 3).

Emisia de benzo(a)piren de pe teritoriul URSS a fost de 985 tone/an, în timp ce pentru SUA această valoare a fost egală cu 1280 tone/an. Recent, a existat o scădere a eliberării de HAP în mediu. Acest lucru se datorează atât scăderii producției industriale în anii 1990, cât și îmbunătățirii tehnologiilor de ardere a combustibililor fosili și de curățare a gazelor de ardere, precum și cerințelor crescute de calitate pentru gazele de eșapament de la motoarele cu ardere internă ale automobilelor. În special, eliberarea de benzo(a)piren din surse industriale în Rusia a scăzut de la 90 de tone în 1992 la 23 de tone în 1995. Scăderea vizibilă a emisiilor se explică nu numai prin reducerea producției, ci și prin imperfecțiunea sistemului de monitorizare a emisiilor de HAP, deoarece nu există date statistice oficiale privind emisiile de benzo(a)piren în multe zone. Informații mai precise pot fi obținute folosind datele privind emisiile de benzo(a)piren per unitate de combustibil ars.

Pe fondul altor poluanți din aerul marilor orașe, HAP-urile sunt prezente în cantități nesemnificative. Cu toate acestea, acestea au o contribuție semnificativă la poluarea atmosferei centrelor industriale cu cele mai periculoase substanțe pentru sănătatea umană. În aerul orașelor mari, concentrația de benzo(a)piren variază între 0,1 și 100 ng/m 3 . În special, în multe orașe din SUA, conținutul mediu de benzo(a)piren în aerul atmosferic de pe cele mai aglomerate autostrăzi ajunge la 6 ng/m 3 . În aerul atmosferic al majorității centrelor industriale ale Rusiei, benzo (a) - piren este conținut la un nivel de 2-3 ng / m 3. Astfel, în probele de aer prelevate la Vladimir, concentrația de benzo(a)piren a fost de aproape trei ori mai mare decât MPC-ul aerului din zonele populate - 2,9 ng/m 3 .

Nivel inalt Poluarea aerului atmosferic (6-15 ng/m 3) a fost observată în orașele în care se află fabrici de producție de aluminiu și fabrici metalurgice (Novokuznetsk, Bratsk, Magnitogorsk, Nijni Tagil, Krasnoyarsk, Chelyabinsk, Lipetsk), precum și în zonele în care se află cele mai mari centrale electrice, Chelyabinsk, Chelyabinsk, Chelyabinsk, Chelyabinsk. remkhovo). În general, în Rusia, în aproximativ 25 de orașe, concentrația medie anuală de benzo(a)piren în aerul atmosferic depășește 3 ng/m 3 . În special, în Magnitogorsk, concentrațiile medii anuale de benzo(a)piren

TABELUL 2.8. Date medii ale măsurătorilor pe termen lung ale concentrațiilor de benzo(a)piren în precipitațiile atmosferice, apa de suprafață și sedimentele de fund

depășește MPC de 9,4-12,1 ori. În același timp, incidența cancerului pulmonar la bărbați din zonele cele mai poluate ale orașului este de 1,5 ori mai mare față de zonele mai puțin poluate. Deși în anul trecut conținutul de benzo(a)piren din aerul atmosferic a scăzut ușor, ținând cont de efectul expunerii pe termen lung la substanțe cancerigene. nivel crescut poluarea aerului va înregistra o incidenţă mai mare a cancerului pulmonar.

În precipitații, cele mai mari concentrații de benzo(a)piren au fost găsite în apropierea marilor centre industriale, ceea ce este asociat cu conținutul total de HAP din aerul zonelor în care au căzut precipitații. În tabel. 2.8 arată datele medii ale măsurătorilor pe termen lung ale concentrațiilor de benzo(a)piren în apa de ploaie la stațiile de fond.

În corpurile de apă de suprafață, concentrația de HAP este adesea destul de mare. Astfel, într-un număr de corpuri de apă din Statele Unite, conținutul de benzo(a)piren a ajuns la 80 ng/l, iar în lacurile germane - până la 25 ng/l. S-a constatat că dacă concentrația a șase HAP prioritare în apă nu este mai mare de 40 ng/l, atunci acest rezervor este ușor poluat.

Concentrația de fond de benzo(a)piren în apele de suprafață ale Rusiei nu depășește 10-11 ng/l. Cele mai scăzute valori sunt tipice pentru partea asiatică și regiunile muntoase. În special, în râurile și lacurile din Kamchatka și insulele Kurile, conținutul de benzo(a)piren nu depășește 0,1-1 ng/l. Calculele arată că 110-170 µg de benzo(a)piren se depun pe 1 m 2 de suprafață terestră în partea europeană a Rusiei în cursul anului.

Conform tabelului. 2.8, în sedimentele de fund ale zonelor de fond, concentrațiile medii de benzo(a)piren sunt la nivelul de 1-5 ng/g. Conținutul de HAP din straturile de sedimente superioare ale rezervoarelor de apă dulce depinde în mare măsură de apropierea rezervoarelor de centrele industriale. Deci, în nămolul de fund al Marilor Lacuri din Statele Unite, concentrația de benz (a) piren se modifică de la 10 la 1000 ng/g, în zăcămintele lacustre ale țărilor europene - de la 100 la 700 ng/g (Elveția) și de la 200 la 300 ng/g (Germania), iar rolul principal al gazului este adsorbit în procesele2. transfer (a) piren în apă.x.

Similar cu sedimentele de fund, solul este, de asemenea, un loc de acumulare de HAP ca urmare a transportului global și a aportului din surse antropice. Concentrațiile de fond ale HAP în sol depind de tipul și natura lor de utilizare. De obicei, conținutul de benzo(a)piren în stratul de suprafață al solurilor din zonele rurale ale Rusiei, situate departe de centrele industriale, nu depășește 5-8 ng/g. Se crede că solul este moderat poluat cu HAP la un conținut de 20-30 ng/g, semnificativ la 31-100 ng/g și puternic la peste 100 ng/g. În același timp, conținutul maxim de HAP se observă în straturile de suprafață ale solurilor și se datorează faptului că orizonturile de humus care conțin cel mai mare număr substanțele organice au o capacitate de sorbție mai mare, datorită căreia HAP se acumulează în sol.

Concentrațiile de fond ale hidrocarburilor aromatice policiclice din plante depind în principal de capacitatea acestora de a fi absorbite de frunze în timpul precipitațiilor din aer și de a se acumula în ele. Concentrații crescute de benzo(a)piren sunt observate în mușchi și licheni (până la 50 ng/g și mai mult). În iarbă, conținutul de benzo(a)piren este destul de scăzut (mai puțin de 1 ng/g), deși în anumite tipuri plante, poate ajunge la 20-30 ng/g. În același timp, o parte mai mică a HAP pătrunde prin rădăcinile plantelor. Deci, în varză, conținutul de benzo(a)piren este vizibil mai mare decât în ​​roșii - 15,6 și, respectiv, 0,22 µg/kg. La boabele de grâu, benzo(a)pirenul a fost găsit la nivelul de 0,68-1,44 µg/kg, în fructele uscate și prune uscate - 16-23,9 µg/kg.

HAP se găsesc și în carne și produse lactate. La cârnații afumati tare, conținutul de benzo(a)piren este de 0,2-3,7 µg/kg, la cârnați fierți - 0,4-0,6 µg/kg, în șuncă și muschie - 16,5-29,5 µg/kg, în hering afumat la rece - 6,8-11,4 µg/kg, în lapte - 6,8-11,4 m. . Concentrația medie de benzo(a)piren în peștii marini este în intervalul 0,1-0,2 µg/kg. Excepțiile sunt anghila (1,1 mcg/kg) și somonul (5,9 mcg/kg). La peștii de râu, conținutul de HAP depinde de poluarea rezervorului. Rețineți că coeficientul de bioconcentrație al HAP la pești este mai mic decât în ​​plantele acvatice și în sedimentele de fund. În medie, 1-2 mg de benzo (a) piren intră în corpul unui rezident al Rusiei cu alimente pe an. În același timp, doza de benzo (a) piren în corpul uman pentru 70 de ani de viață cu alimente origine vegetală este de numai 3^1 ​​mg.