Поліциклічні ароматичні вуглеводні (абревіатура ПАУ) – це стійкі органічні забруднювачі. У них яскраво виражені канцерогенні характеристики. Всього в цій групі значиться понад 200 представників. Найбільш небезпечним з них вважається бензапірен. Його часто виявляють при вивченні об’єктів навколишнього середовища.
Про бензапирене
Відкриття цього компонента відбулося в 1933 році. Через два роки завдяки ретельним дослідженням було доведено його канцерогенність.
Сьогодні бензапірен зараховується до першого класу небезпеки. У нього є мутагенні характеристики. І навіть скромна його концентрація згубно позначається на людському організмі. При його значних пропорціях в повітрі (вище норми) і довгому впливі виникає рак легенів.
З цієї причини особливо актуально його виявлення. На основі властивостей речовини були створені методики для його обчислення. Вони відрізняються тільки етапами відбору та формування проби.
Розбір категорії ПАУ
В неї входять елементи, чия хімічна конструкція містить мінімум три бензольних кільця. Найпростіші поліциклічні ароматичні вуглеводні – це антрацен і фенантрен. Вони не мутують і не відрізняються токсичними якостями. На них по своїй будові схожі пірен та бензперилен.
Які поліциклічні ароматичні вуглеводні ПАУ є канцерогенами? Як особливо токсичні (крім бензапірену) кваліфікуються холатрен, дибензпирен і перилен. Вони становлять найбільшу загрозу для людського здоров’я.
Умови для генерації
Освіта ПАУ відбувається при згорянні наступних продуктів:
- нафтовий категорії;
- вугілля;
- деревини;
- сміттєвих відходів;
- тютюнових виробів;
- їжі.
Чим нижче температурні показники в апараті спалювання, тим більше кількість цих речовин. У відносно невеликих пропорціях бензапірен виявлено в асфальті.
Разом з іншою продукцією згоряння поліциклічні ароматичні вуглеводні проникають у повітря. При кімнатних температурних даних усі ці компоненти мають тверду кристалічну форму. Вони плавляться при 200 °С
Коли охолоджуються гарячі гази, що включають в себе ПАУ, перераховані елементи скупчуються на ділянці викидів. Наприклад, на дистанції у 2-5 км від вугільної ТЕС поверхневий шар грунту насичений такими забруднювачами. Але більший їх відсоток по повітрю спрямовується на солідні відстані.
Кращий адсорбент для поліциклічних ароматичних вуглеводнів ПАУ – це сажа. На одному квадратному сантиметрі її поверхні можуть концентруватися приблизно 1014 молекул цих речовин.
Джерела і вклади
Тут статистика враховує в основному викиди бензапірену. Наводиться показник т/рік. На прикладі США виходять такі дані.
Джерело | Параметр (т/рік) |
Спалювання вугілля | 600 |
Виготовлення коксу | 200 |
Пожежі в лісах | 150 |
Горіння дров | 70 |
Дим сигарет | 0,05 |
Останнє значення є найменшим і на перший погляд може здатися несуттєвим. Однак при локальних пропорціях виходять досить вагомі показники. Вони наведені в таблиці нижче.
Повітря | Показник (нг/м3) |
У селі | 0,1-1,0 |
У місті | 0,2-20 |
У приміщенні, насиченому тютюновим димом | 100 |
У питній воді канцероген концентрується в обсязі 0,3-2,0 нг/л.
Поліциклічні ароматичні вуглеводні, перебуваючи в атмосфері, проявляють особливу стійкість. Вони поступово перетворюються в інші продукти, взаємодіючи з озоном і діоксидом азоту. У першому випадку з’являються поліядерні хінони. У другому – нитробензапирены.
Виявлення ПАУ в повітрі
Для цього застосовуються такі методики:
Спочатку поділяються на основні 16 компонентів групи ПАУ. Для цього використовуються спеціальні колонки. У дії за методом 1 використовуються капілярні пристрою. У другому випадку – високоефективні.
Для розвитку ефективності результату проводиться попереднє відсіювання серед інших сполук, наявних у пробах. Для цього застосовується ЖХ з пониженим тиском в одній з двох систем:
Тут застосовується будь-яка відповідна адсорбція, наприклад, силікагель. Також для підвищення об’єктивності результатів застосовуються детектори підвищеної чутливості.
Перший метод доповнюється:
Друга методика доповнюється такими детекторами:
Займаючись підбором аналітичного обладнання, призначеного для відсіювання, визначення і кількісного вивчення подібних елементів, слід враховувати певні критерії:
З позиції розділової технології вигідніше застосовувати капілярну ГХ. Число сполук, що в теорії ділиться на часову одиницю в даній методиці, в 5-10 разів більше за аналогією з методом ЖХВЭ. Однак тут немає явного її переваги. Оскільки деякі сполуки ефективно діляться саме за допомогою рідинної хроматографії. Наприклад, це пірен-дибензо(a,h)антрацен
Виявлення в грунті
В ній ПАУ виявляються внаслідок викидів. Їх присутність забезпечує завод або інше джерело, що викликав забруднення. Для виявлення тут і аналізу поліциклічних ароматичних вуглеводнів методи використовуються наступні:
Як правило, для вивчення беруться зразки з ділянок, наближених до будь-яких підприємств. Це торф’янисті і підзолисті грунти.
Дослідження вод
Виявляти ПАУ у водоймах і стічних водах досить складно. Застосовується рідинний хромотограф високої ефективності. У нього є:
Розбавлені розчини поліциклічних ароматичних вуглеводнів у воді витягуються з допомогою метиленхлориду. Вони очищаються на колонці із застосуванням силікагелю. Видаляються зайві домішки. У результаті виходить екстракт. Він висушується і розчиняється в складі води і ацетонітрилу. Подальший аналіз проводиться за допомогою індикатора з діодним матрицею.
Ситуація з їжею
У їжу, подвергающуюся термічній обробці, може проникати бензапірен. Цей представник поліциклічних ароматичних вуглеводнів у харчових продуктах може міститися в різних пропорціях. Вони показані в наступній таблиці.
Продукт | Пропорція (мкг/кг) |
Підгоріла хлібна кірка | 0,5 |
Бісквіт з темною скоринкою | 0,75 |
Домашні копчене м’ясо | більше 50 |
Варена ковбаса | 0,26 – 0,5 |
Телятина просмажена | 0,18 – 0,63 |
Плоди та овочі | 0,2-150 |
Копчена риба | 11,2 |
Рослинна олія | 0,9 – 30 |
Картопля | 1 – 16 |
Яблука з ділянок біля доріг | 10 |
Яблука з непромислових зон | 0,2-0,5 |
Сьогодні канцероген виявляється у багатьох поширених продуктах, хлібі, молоці, олії, картоплі і т. д. Якщо продукти обробляти правильно, можна знизити концентрацію шкідливих речовин. Овочі і фрукти треба ретельно мити. Так усувається близько 20% ПАУ.
Вони можуть з’являтися внаслідок реакції елюентів (елементів, що утворюються в розчиннику) з полімерної упаковкою. Наприклад, молочний жир утворює близько 95% бензапірену з парафіно-паперової тари, або стаканчиків.
Вплив на людину
Річний показник отримання бензапірену дорослою людиною разом з їжею становить 0,006 мг. В районах з проблемною екологією параметр вище втричі.
Допустимі норми частки речовини такі.
Середа | Норма |
Повітря | 0,1 мкг/100 м3 |
Водойми | 0,005 мг/л |
Грунт | 0,2 мг/кг |
Вплив поліциклічних ароматичних вуглеводнів на людини таке: потрапивши в організм, вони вступають у реакцію з ферментами і формують эпоксисоединение. Воно контактує з гуаніном. В підсумку не синтезується ДНК, виникають мутації. Це оптимальні умови для розвитку ракових пухлин. При великій концентрації в повітрі ПАУ проникають в легені, провокуючи їх рак.
