Поліциклічні ароматичні вуглеводні. Роль ПАУ у канцерогенезі. Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) Поліциклічні ароматичні вуглеводні харчових продуктах

В даний час поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) налічують понад 200 представників, які є сильними канцерогенами і, включаючи їх похідні, відносяться до найбільшої групи відомих канцерогенів, що налічує понад 1000 сполук.

До найактивніших канцерогенів відносять 3,4-бенз(а)пірен, який був ідентифікований у 1933 р. як канцерогенний компонент сажі та смоли, а також холантрен, перилен, дибенз(а)пірен та дибенз(а,п)антрацен. Нижче наведено структурні формули найбільш канцерогенних ПАУ.

До помірно активних канцерогенів відносять бенз(п)флуорантен. Менш активні - бенз(е)пірен, бенз(а)антрацен, дибенз(а,с)антрацен, хризен, ін-дено(1,2,3-сс1)пірен та ін. До малотоксичних ПАУ відносять антрацен, фенан-трен пірен, флуорантен, структурні формули яких представлені нижче.

Деякі з ПАУ мають мутагенну дію, наприклад, флуорантен, перилен.

Цікаво, що ці сполуки мають «поглиблення» у структурі молекули, так звану «Bay» - область, характерну багатьох канцерогенних речовин.

Основним механізмом їхньої канцерогенної дії є утворення сполук з молекулами ДНК. Існує уявлення про багатоетапний процес канцерогенезу за участю поліциклічних ароматичних вуглеводнів, в ході якого спочатку відбувається ініціалізація процесу канцерогенезу, а потім ініціалізовані клітини перетворюються на злоякісні.

ПАУ широко поширені у навколишньому середовищі. Канцерогенні ПАУ утворюються у природі шляхом абіогенних процесів; щорічно в біосферу надходять тисячі тонн бенз(а)пірена природного походження. Ще більше – за рахунок техногенних джерел. Утворюються ПАУ в процесах згоряння нафтопродуктів, вугілля, дерева, сміття, їжі, тютюну, причому чим нижча температура, тим більше утворюється ПАУ. Представники цієї групи сполук виявлені у вихлопних газах двигунів, тютюновому та коптильному димі.

Канцерогенна активність реальних поєднань поліциклічних ароматичних вуглеводнів на 70...80% обумовлена ​​бенз(а)піреном. Тому за присутністю бенз(а)пірену в харчових продуктах та інших об'єктах можна судити про рівень їх забруднення ПАУ та рівень онкогенної небезпеки для людини.

ПАВ надзвичайно стійкі в будь-якому середовищі, і при систематичному їх освіті існує небезпека їх накопичення в природних об'єктах. бенз(а)пірен, що накопичується в грунті, може переходити через коріння в рослини, тобто рослини забруднюються не тільки пилом, що осаджується з повітря, але і через грунт. Концентрація його у ґрунті різних країнзмінюється від 0,5 до 1000000 мкг/кг. Накопичення ПАУ у ґрунтах пов'язане з процесами трансформації органічних речовин та їх перенесенням від техногенних джерел.

У воді залежно від забруднення знайдені різні концентрації бенз(а)пірена: у ґрунтовій - 1... 10 мкг/м3, у річковій та озерній 10.. .25 мкг/м3, у поверхневій – 25... 100 мкг/ м.

ГДК бенз(а)пірена в атмосферному повітрі - 0,1 мкг/100 м3, у воді водойм - 0,005 мг/л, у ґрунті - 0,2 мг/кг.

Бенз(а)перен потрапляє в організм людини не тільки з зовнішнього середовища, але й з такими харчовими продуктами, у яких існування канцерогенних вуглеводнів не передбачалося. Він виявлений у хлібі, овочах, фруктах, рослинних оліях, а також обсмаженій каві, копченостях та м'ясних продуктах, підсмажених на деревному вугіллі. Зміст його суттєво залежить від способу технологічної або кулінарної обробки сировини та продуктів харчування та ступеня забруднення навколишнього середовища.

У харчовій сировині, отриманій з екологічно чистих рослин, концентрація бенз(а)пірену 0,03...1,0 мкг/кг. Так, зразки зерна в областях, віддалених від промислових підприємств, містять у середньому 0,73 мкг/кг бенз(а)пірена, а зразки зерна у промислових районах – 22,2 мкг/кг. Яблука з непромислових районів містять 0,2...0,5 мкг/кг бенз(а)пірена, поблизу доріг з інтенсивним рухом- До 10 мкг/кг.

Термічна обробка значно збільшує його вміст: до 50 мкг/кг та більше. Полімерні пакувальні матеріали можуть відігравати важливу роль у забрудненні харчових продуктівПАУ. Так, жир молока екстрагує до 95% бенз(а)пірену з парафінобумажних пакетів або стаканчиків.

Таблиця 3.16. Вміст бенз(а)пірену (мкг/кг) у різних харчових продуктах

Утворення канцерогенних вуглеводнів можна знизити правильно проведеною термічною обробкою. При правильному обсмажуванні кави в зернах утворюється 0,3-0,5 мкг/кг бенз(а)пірена, а в сурогатах кави -0,9... 1 мкг/кг поряд з іншими поліциклічними сполуками. У підгорілій кірці хліба вміст бенз(а)пірену підвищується до 0,5 мкг/кг, а в бісквіті, що підгорів, - до 0,75 мкг/кг. При смаженні м'яса вміст бенз(а)пірену також підвищується, але незначно. Сильне забруднення продуктів поліциклічних ароматичних вуглеводнів спостерігається при обробці їх димом. У коптильному димі ідентифіковано близько 30 представників ПАУ.

У плодах та овочах бенз(а)пірена міститься в середньому 0,2...150 мкг/кг сухої речовини. Мийка видаляє разом із пилом до 20% поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Незначна частина вуглеводнів може бути виявлена ​​і всередині плодів.

З їжею доросла людина отримує 0,006 мг/рік бенз(а)пірена. В інтенсивно забруднених районах ця доза зростає у п'ять і більше разів. Вміст бенз(а)пірена (в мкг/кг) у різних харчових продуктах представлено в табл. 3.16.

Для максимального зниження вмісту канцерогенів у їжі основні зусилля мають бути спрямовані на створення таких технологічних прийомів зберігання та переробки харчової сировини, які б попереджали утворення канцерогенів у продуктах харчування або унеможливлювали забруднення ними.

Забруднення ґрунту одним з ПАУ - бенз(а)піреном є індикатором. загального забрудненнянавколишнього середовища внаслідок зростання забруднення атмосферного повітря.

бенз(а)пірен, що накопичується в грунті, може переходити з коренів у рослини, тобто рослини забруднюються не тільки з пилом, що осаджується з повітря, але і через грунт. Концентрація його ґрунту різних країн змінюється від 0,5 до 1 000 000 мкг/кг.

У воді залежно від забруднення знайдено різні концентрації бенз(а)пірена: у ґрунтовій – 1-10 мкг/л, у річковій та озерній 10-25 мкг/л, у поверхневій – 25-100 мкг/л.

ПАВ надзвичайно стійкі в будь-якому середовищі, і при систематичному їх освіті існує небезпека їх накопичення в природних об'єктах. В даний час 200 представників канцерогенних вуглеводнів, включаючи їх похідні, відносяться до найбільшої групи відомих канцерогенів, що налічує понад 1000 сполук.

За канцерогенністю поліциклічні ароматичні вуглеводні ділять на основні групи:
1 - найбільш активні канцерогени- бенз(а)пірен (бп), дибенз(а, h)антрацен, дибенз(а, i)пірен;
2 - помірно активні канцерогени- бенз(h)флуорантен;
3 - менш активні канцерогени- бенз(е)пірен, бенз(а)антроцен, дибенз(а, с)антрацен, хризен та ін.

Бенз(а)пірен потрапляє в організм людини не тільки із зовнішнього середовища, а й з такими харчовими продуктами, в яких існування канцерогенних вуглеводнів до цього часу не передбачалося. Він виявлений у хлібі, овочах, фруктах, рослинних оліях, а також обсмаженій каві, копченостях та м'ясних продуктах, підсмажених на деревному вугіллі.

Умови термічної обробки харчових продуктів дуже впливають на накопичення БП. У підгорілій кірці хліба виявлено БП до 0,5 мкг/кг, бісквіті, що підгорів, – до 0,75 мкг/кг. Продукти домашнього копчення можуть містити БП понад 50 мкг/кг. Утворення канцерогенних вуглеводнів можна знизити правильно проведеною термічною обробкою.

Сильне забруднення продуктів поліциклічних ароматичних вуглеводнів спостерігається при обробці їх димом.

У плодах та овочах бенз(а)пірена міститься в середньому 0,2-150 мкг/кг сухої речовини. Мийка видаляє разом із пилом до 20% поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Незначна частина вуглеводнів може бути виявлена ​​і всередині плодів. Яблука з непромислових районів містять 0,2-0,5 мкг/кг бенз(а)пірена, поблизу доріг з інтенсивним рухом – до 10 мкг/кг.

Полімерні пакувальні матеріали можуть відігравати важливу роль у забрудненні харчових продуктів ПАВ, особливо при наявності в продуктах елюентів (речовин, що екстрагуються в розчиннику). Так, наприклад, ефективним елюентом ПАВ є жир молока, який екстрагує до 95% БП з парафіно-паперових пакетів або стаканчиків.

З їжею доросла людина отримує на рік 0,006 мг ХП. В інтенсивно забруднених ПАУ районах ця доза зростає у 3 та більше разів. Припускають, що з людини з масою тіла 60 кг ДСД БП має бути трохи більше 0,24 мкг. ГДК БП в атмосферному повітрі - 0,1 мкг/100 м 3 у воді водойм - 0,005 мг/л, у грунті - 0,2 мг/кг.

При попаданні в організм поліциклічні вуглеводні під дією ферментів утворюють епоксисполуку, що реагує з гуаніном, що перешкоджає синтезу ДНК, викликає порушення або призводить до виникнення мутацій, що сприяють розвитку ракових захворювань, у тому числі таких видів раку, як карциноми та саркоми.

Зважаючи на те, що майже половина всіх злоякісних пухлин у людей локалізується у шлунково-кишковому тракті, негативну роль забрудненої канцерогенами харчової продукції важко переоцінити. Для максимального зниження вмісту канцерогенів у їжі основні зусилля мають бути спрямовані на створення таких технологічних прийомів зберігання та переробки харчової сировини, які б попереджали утворення канцерогенів у продуктах харчування або унеможливлювали забруднення ними.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство сільського господарстваРосійської Федерації

ФГОУ ВПО Державний аграрний університет Північного Зауралля

Інститут біотехнології та ветеринарної медицини

Поліциклічні ароматичні вуглеводні

Тюмень 2015

Вступ

Поліароматичні вуглеводні (ПАУ) – органічні сполуки, для яких характерна наявність у хімічній структурі двох і більше конденсованих бензольних кілець. У природі ПАУ утворюються в процесі піролізу целюлози та зустрічаються у пластах кам'яного, бурого вугілля та антрациту, а також як продукт неповного згоряння при лісових пожежах. Основними джерелами емісії техногенних ПАУ до навколишнього середовища природне середовищеє підприємства енергетичного комплексу, автомобільний транспорт, хімічна та нафтопереробна промисловість. В основі практично всіх техногенних джерел ПАУ лежать термічні процеси, пов'язані зі спалюванням та переробкою органічної сировини: нафтопродуктів, вугілля, деревини, сміття, їжі, тютюну та ін. Більш детально сьогодні ми про них дізнаємося.

поліциклічний ароматичний вуглеводень токсичність

1. Дія ароматичних вуглеводнів на довкілля

Присутність ПАУ у навколишньому середовищі є джерелом занепокоєння фахівців у галузі органічної хімії, біохіміків, хіміків з проблем навколишнього середовища та геохіміків. Оскільки більшість ПАУ з низькою молекулярною масою є токсичними для бактерій, вони уповільнюють біологічне розкладання, тоді як інші є канцерогенними. Крім того, для геохіміків розуміння присутності ПАУ в геологічних зразках призводить до встановлення типу відкладень навколишнього середовища, роблячи ПАУ потенційно корисними як біомаркери.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) – це хімічні сполуки, що складаються з двох та більше зчеплених бензольних кілець.

Є тисячі ПАУ з'єднань, кожна з яких відрізняється за кількістю та розташуванням ароматичних кілець, а також позицією заступників.

ПАУ зустрічаються в нафті, кам'яному куті, відкладення смоли, а також виступають у ролі побічних продуктів при згорянні палива (незалежно чи викопне це паливо або отримане з біомаси). Як забруднюючий агент, вони є предметом великої стурбованості тому, що деякі сполуки були ідентифіковані як канцерогенні, мутагенні та тератогенні.

Екологічні та токсикологічні аспекти поліциклічних ароматичних вуглеводнів у навколишньому середовищі щодо природних ресурсів.

Стурбованість щодо навколишнього середовища сфокусувалася на ПАУ, які мають молекулярну масу від 128,16 (нафталін, 2-кільцева структура) до 300,36 (гексабензобензол, 7 – кільцева структура). Незаміщені ПАУ сполуки з низькою молекулярною масою, що містять від 2-3 кілець, показують значну токсичність, а інші – несприятливий ефект на деякі організми, але не є канцерогенними; ПАУ з більш високою молекулярною масою, що містять від 4 до 7 кілець, значно менш токсичні, але багато 4, 7-кільцевих сполук є канцерогенними, мутагенними або тератогенними щодо широкого ряду організмів, включаючи рибу та інші водні організми, амфібій, птахів і ссавців. . (Едвардс, 1983. Ісмен, 1984.)

2. Джерела поліциклічних ароматичних вуглеводнів

ПАВ повсюдно зустрічаються в природі. Так доведено їх присутність у геологічних відкладах, ґрунті, повітрі, на поверхні зразків води, у рослинних та тваринних тканинах. Спочатку ПАВ з'явилися в результаті таких природних процесів як лісові пожежі, мікробіальний синтез та вулканічна активність. (Згідно з Баттерсбі, С. 2004). Їх також знаходять у міжзоряному просторі, у кометах, метеоритах і вони також є молекулярними маркерами в основі ранніх форм життя.

Людська діяльність, що призводить до значного виділення ПАУ, що у свою чергу веде до сильного забруднення на обмежених територіях, включає високотемпературний піроліз (>700 0 С) органічних матеріалів, типовий для деяких процесів, що використовуються при виробництві заліза та сталі, в алюмінієвих плавильних печах, на металургійних та коксових заводах, при очищенні нафти, при генерації енергії за допомогою нагріву.

Водне середовище може отримувати ПАУ при випадкових розливах нафти та нафтопродуктів із засобів її зберігання та транспортування, каналізаційних стоків та інших джерел.

Докази, що показують, що ПАУ є причиною ракових та передракових уражень, дуже очевидні і цей клас речовин, ймовірно, є головною причиною нещодавнього збільшення рівня захворюваності на рак в індустріально розвинених країнах (Кук і Денніс 1984).

ПАУ були першими відомими речовинами, канцерогенний ефект яких було встановлено (Лі та Грант 1981).

З огляду на наявність канцерогенних показників в багатьох ПАУ та його зростаючої концентрації у навколишньому середовищі, до отримання більш певних екотоксикологічних даних є доцільним знизити концентрацію чи повністю нейтралізувати їх скрізь, де це можливо (Эйслер, Р. 1987).

Мал. 1 Речовини, які мають значний рівень токсичності, але не канцерогенні

Мал. 2 Речовини з вираженим канцерогенним ефектом

3. Вплив ароматичних вуглеводнів на довкілля

Поліциклічні ароматичні вуглеводні, викинуті в навколишнє середовище, зазвичай потрапляють у повітря. Деякі випаровуються в повітря з ґрунту або підземних воді потім прилипають до мікрочастин, зважених у повітрі.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) можуть з часом руйнуватися під впливом сонячного світла або в результаті реакції з іншими хімічними речовинами в повітрі.

ПАУ малорозчинні у воді, вони прилипають до пилу чи бруду та опускаються на дно озер та річок. Різні групи мікроорганізмів в осаді і у воді можуть руйнувати деякі ПАУ після часу, причому чим вище молекулярна вага, тим менша швидкість розпаду.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні переміщуються в атмосфері у вигляді зважених у повітрі мікрочасток. Вони переносяться повітряними потоками та осідають у вигляді сухих чи мокрих (дощ, роса тощо) відкладень. Осідаючи в озерах та річках, вони опускаються на дно. Деякі проникають крізь шар ґрунту в ґрунтові води.

Токсичність поліциклічних ароматичних вуглеводнів щодо аквакультур та птахів коливається від помірної до високої. Деякі завдають шкоди і призводять до загибелі сільськогосподарських та декоративних злаків.

На даний момент має нестачу даних щодо гострої та хронічної токсичності щодо наземних тварин. ПАУ помірно стійкі у навколишньому середовищі та можуть біоакумулюватись. Концентрація поліциклічних ароматичних вуглеводнів у рибі та молюсках іноді значно вища, ніж у навколишньому середовищі цих організмів.

ПАУ можуть бути також генотоксичні, при цьому мають на увазі що хімікати і продукти їх розпаду можуть безпосередньо взаємодіяти з генами і викликати пошкодження ДНК. При дослідженні забруднювачів навколишнього середовища в домашньому пилу, що проводився Сайлент Спрінг Інститут, було встановлено, що три ПАУ (пірен, бенз[а]антрацен і бенз[а]пірен) містилися в більш ніж трьох чвертях обстежених будинків.

4. Досвідченість ПАУ для довкілля

На шкалі небезпеки щодо навколишнього середовища від 0 до 3, представленої на малюнку 3, поліциклічні ароматичні вуглеводні мають позначку 1,5. Рівень 3 є дуже високою небезпекою для навколишнього середовища, а рівень 0 становить незначну небезпеку. Фактори, що приймаються до уваги, включають оцінку ступеня токсичності або нетоксичності речовини, вимірювання її здатності зберігати активність в навколишньому середовищі і здатності акумулюватися в живих організмах. Виділення речовини до уваги не береться. Воно відбивається у рівні НПІ для цієї речовини. Одна з речовин, небезпека якого для навколишнього середовища оцінюється як висока оксид азоту (3) і одна з речовин, небезпека якого оцінюється як низька це оксид вуглецю (0,8).

5. Токсичність ПАУ для людини

Токсичність ПАУ залежить від структури, навіть ізомери можуть бути як нетоксичними, так і виключно токсичними. Таким чином, високо канцерогенні ПАУ можуть бути малими (менше 3 кілець) або більшими (більше 4 кілець). Один ПАУ, бензо[а]пірен, є першим дослідженим канцерогеном і є одним із багатьох канцерогенів, що містяться у сигаретах. Сім ПАУ були класифіковані як ймовірні людські канцерогени: бенз[а]антрацен, бензо[а]пірен, бензо[b]флюорантен, бензо[к]флюорантен, крісен, дибенз[а,h]антрацен та інденопірен.

ПАУ, відомі своїми канцерогенними, мутагенними та тератогенними властивостями: бенз[а]антрацен і крісен, бензо[b]флюорантен, бензо[j]флюорантен, бензо[к]флюорантен, бензо[а]пірен, бензопірилен, коронен, дибензан та овальний (Фетцер, Д. К.(2000), Лач, А (2005)).

Через брак репрезентативних сумішей ПАУ для цілей дослідження, вплив біологічних та небіологічних модифікаторів на токсичність ПАУ та метаболізм ще недостатньо зрозумілий.

Були запропоновані наступні критерії безпеки загального вмісту ПАУ, канцерогенних ПАУ та бензо(а)пірена для питної водита повітря та загального вмісту ПАУ та бензо(а)пірена в їжі: 0,01 до<0,2 мкг общих ПАУ/л, <0,002 мкг канцерогенных ПАУ/л и 0,0006 мкг бензо(а)пирена /л; воздух: < 0,01 мкг общих ПАУ/м 3 , <0,002 мкг канцерогенных ПАУ/м 3 и 0,0005 мкг бензо(а)пирена/м 3 ; пища: 1,6 до < 16,0 мкг общих ПАУ ежедневно и 0,16 до < 1,6 мкг бензо(а)пирена ежедневно.

6. Застосування ПАВ

Багато ПАУ не використовуються у принципі. Але деякі використовуються в медицині, для виробництва фарб, пластиків та пестицидів. Нафталін, також відомий як кульки від молі, використовується при виробництві барвників, вибухових речовин, пластиків, мастил та засобів від молі. Антрацен використовується у фарбах, інсектицидах та засобах для захисної обробки деревини.

Висновок

З наведеного огляду очевидно, що, незважаючи на деяку корисність ПАУ, їхня екологічна та токсикологічна небезпека є предметом гострої стурбованості і концентрація їх має бути сильно знижена у навколишньому середовищі, а в кращому разі вони мають бути з неї повністю ліквідовані.

Список використаних джерел

1. https://ua.wikipedia.org

2. Едвардс Н.Т. 1983. Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) у наземному довкіллі - огляд. Журнал «Якість довкілля» 12.427-441.

3. Ісман Г. А., Давані Б., та Додсон Д. А. 1984. Гідростатичне тестування газових трубопроводів як джерело влучення ПАУ у водне середовище. Міжнародний журнал хімічного аналізу довкілля. 19:27–39.

4. http://jurnal.org/articles/2009/ekol2.html

5. Іслер Р (1987) Вплив поліциклічних ароматичних вуглеводнів на рибу, живе середовище та безхребетних: Синоптичний огляд.

6. Служба риби та дикої природи США, Центр дослідження живої природи Патуксент. Лаурель. ЄПА. 1980. Якість води з погляду вмісту поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Агентство захисту навколишнього середовища США. 440/5-80-069.193.

7.Фетцер Д. К. (2000) Хімія та аналіз важких поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Нью-Йорк. Віллі.

8. Лі С. Д., Грант Л. 1981. Здоров'я та екологічна оцінка поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Видавництво Патотекс. Парк Форест Соуз, Іллінойс. 364 с.

9. Лач А. (2005). Канцерогенний ефект поліциклічних ароматичних вуглеводнів. Лондон: Імперіал Коледж Прес, ISBN 1-86094-417-5.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Ароматичні вуглеводні: загальна характеристика. Номенклатура та ізомерія, фізичні та хімічні властивості ароматичних вуглеводнів. Механізм реакцій електрофільного та нуклеофільного заміщення в ароматичному ряду. Застосування аренів, їхня токсичність.

реферат, доданий 11.12.2011


Закономірності впливу постійного електричного поля на вихід поліциклічних ароматичних вуглеводнів, сажі, фулеренів у бензол-кисневому полум'ї залежно від зміни міжелектродної відстані, типу електродної системи, напруженості поля.

дисертація, доданий 16.06.2013


Роль ароматичних вуглеводнів та їх похідних. Сутність та механізм процесу деалкілування толуолу для отримання бензолу. Сировина та призначення. Конструктивний пристрій та схема промислової установки каталітичного гідродеалкілування толуолу.

презентація , додано 10.12.2016


Загальна характеристика ароматичних вуглеводнів (аренів) як органічних сполук карбоциклічного ряду, молекули яких містять бензольне кільце С6Н6. Процес одержання ароматичних вуглеводнів та їх властивості, схильність до реакцій заміщення.

реферат, доданий 06.12.2014


Класифікація та номенклатура ароматичних вуглеводнів. Бензол, нафталін, пірол, піридин. Реакції приєднання, окиснення. Донори електронів, дезактиватори ароматичного ядра. Реакції нуклеофільного заміщення у галогенаренах та галогенбензилах.

курс лекцій, доданий 11.11.2013


Особливості будови граничних вуглеводнів. Номенклатура вуглеводнів ряду метану. Хімічні властивості граничних вуглеводнів, їх застосування. Структурні формули циклопарафінів (циклоалканів), їх зображення як правильних багатокутників.

контрольна робота , доданий 24.09.2010


Поняття галогенпохідних вуглеводнів, їх ізомерія та номенклатура, загальна формула та метод складання назв. Методи отримання галогенпохідних вуглеводнів, їх застосування у промисловості. Характер дії хлору на вуглецевмісні речовини.

реферат, доданий 21.02.2009


Хімічні властивості: реакції електрофільного заміщення, приєднання, гідрування та галогенування. Алкілювання за Фріделем-Крафтсом. Правила орієнтації у бензольному кільці. Вплив заступників у ядрі на розподіл ізомерів при нітруванні.

реферат, доданий 21.02.2009


Реакції сульфування алкілароматичних вуглеводнів. Вибір сульфуючого агента та способи усунення нестачі процесу. Тепловий ефект та кінетика процесу. Сульфування парафінів, олефінів та ароматичних вуглеводнів, технологія процесу.

контрольна робота , доданий 19.03.2012


Способи виділення, очищення та аналізу органічних речовин. Отримання граничних, ненасичених та ароматичних вуглеводнів, спиртів, карбонових кислот. Отримання та розкладання феноляту натрію. Методи виділення білків. Хімічні властивості жирів, ферментів.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) відносяться до найсильніших канцерогенних речовин. Достатньо 0,1 мг таких ПАУ, як бенз(а)пірен, щоб викликати пухлини у різних видів тварин.

В даний час відомо більше 200 представників цієї групи, сполук, що утворюються, як правило, при термічному вплив на харчові продукти. До найактивніших канцерогенів відносять: бенз(а)пірен, дибенз(а,h)антрацен, дибенз(а,i)пірен; до помірно активних - бенз(h)флуорантен; до менш активних - бенз(е)пірен, бенз(а)антрацен, дибенз(а,с)антрацен, хризен та ін. Найбільш відомим представником ПАУ є бенз(а)пірен.

Канцерогенна активність реальних поєднань ПАУ на 70-80% обумовлена ​​наявністю бенз(а)пірену. Тому за присутністю бенз(а)пірену в харчових продуктах можна судити про рівень їх забруднення ПАУ та рівень онкогенної небезпеки для людини.

Щорічно до біосфери надходять тисячі тонн бенз(а)пірена природного походження, ще більше – за рахунок техногенних джерел (промислові підприємства, транспорт). ПАУ утворюються в природі і потрапляють в об'єкти харчових ланцюгів перш за все як результат спалювання при низьких температурах вуглеводневої сировини, деревини, полімерів, їжі та ін. а)пірена може перевищувати безпечні норми. Зокрема, ПАУ утворюються при піролізі жиру, що капає на деревне вугілля і потрапляє в м'ясо з димом при копченні.

Умови термічної обробки харчових продуктів дуже впливають на накопичення бенз(а)пірена. У підгорілій кірці хліба Виявлено, до 0,5 мкг/кг бенз(а)пірена, у бісквіті, що підгорів, - до 0,75 мкг/кг, а в продуктах домашнього копчення - понад 50 мкг/кг.

У свіжих яловичині та свинині бенз(а)пірен відсутній, вміст

бенз(а)пірена у вареній ковбасі становить 0,2-0,5 мкг/кг, ковбасі сирокопченої - 0-2, ковбасі напівкопченої - 0-7, рибі - 0-2, рибі копченої - 0,1-12,0 , олії соняшниковій - 1-30, олії соняшниковій рафінованій - відсутня, кокосової олії - 15-45, овочах - 1-25, сухофруктах - 1-35 мкг/кг. ГДК бенз(а)пірена в повітрі становить 0,001 мкг/м 3 у воді - 0,005 мкг/л, у грунті - 0,2 мг/кг.

Немало важливу роль забруднення харчових продуктів ПАУ можуть грати полімерні пакувальні матеріали. Деякі компоненти харчових продуктів є елюентами, тобто екстрагують ПАВ з полімерної упаковки. Наприклад, ефективним елюентом ПАУ є жир молока, який екстрагує до 95% бенз(а)пірену з парафінобпалювальних пакетів та стаканчиків.

Все це свідчить про необхідність дотримання технологічних регламентів та санітарно-гігієнічних вимог під час виробництва харчових продуктів.

Найбільш ефективними шляхами зниження вмісту ПАУ в харчових продуктах є вдосконалення способів технологічної та кулінарної обробки продуктів, видалення ПАУ шляхом рафінування рослинних олій, застосування для копчених м'ясних продуктів коптильних рідин, стандартизованих за вмістом ПАУ.

Методи визначення бенз(а)пірену в харчових продуктах

Як зазначалося вище, бенз(а)пірен є індикатором присутності у продуктах канцерогенних ПАУ. Маючи ліпофільні властивості, бенз(а)пірен накопичується в основному в жировій фракції харчових продуктів для того, щоб витягти бенз(а)пірен із зразка, необхідно провести лужне омилення ліпідів аналізованого продукту, впливаючи на зразок спиртовим розчином лугу. При цьому відбувається лужний гідроліз жирів з утворенням гліцерину та солей жирних кислот, а також залишається неомилювана фракція ліпідів, що містить бенз(а)пірен.

З неомилюваної фракції ліпідів бенз(а)пірен виділяють екстракцією гексаном. Отриманий екстракт піддають очищенню від домішок, що заважають, методами колонкової хроматографії або твердофазної екстракції. Ідентифікацію та кількісне визначення бенз(а)пірена проводять методами спектрофлуориметрії, тонкошарової або високоефективної рідинної хроматографії.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) називають велику групу органічних сполук, що містять два або більше бензольних кільця (рис. 2.3). Вони викликають підвищений інтерес екологів у зв'язку з їх високою біологічною (канцерогенною та мутагенною) активністю. Утворення та надходження ПАУ в довкілля пов'язане з мікробіологічними та високотемпературними процесами, що протікають у природі (лісові пожежі, вулканічна діяльність), та антропогенними факторами (робота промисловості, спалювання палива, транспортні вихлопи тощо). Поряд із незаміщеними поліциклічними ароматичними вуглеводнями в навколишнє середовище надходять і їх гетероциклічні аналоги, іноді більше

Мал. 2.3.

I – нафталін; 2 – аценафтилен; 3 – аценафтен; 4 – флуорен; 5 – фенантрен; 6 – антрацен; 7 - флуорантен; 8 - пірен; 9 - бенз(а)антрацен; 10 - хризен;

II - бенз(Ь)флуорантен; 12 - бенз(к)флуорантен; 13 - бенз(а)пірен; 14 - дибенз-(аф)антрацен; 15 - бенз^,1у)перилен; 16 - індено(1,2,3-с

токсичні ніж вихідні сполуки. Їхня присутність у суміші з ПАУ може викликати синергетичний ефект.

Крім незаміщених ПАУ, існує велика кількість поліциклічних сполук, що містять різні функціональні групи в кільцях або бічних ланцюгах (нітро-, аміно-, сульфопохідні, спирти, альдегіди, ефіри, кетони та ін.). Біль-

шинство ПАУ – кристалічні речовини (за винятком деяких похідних нафталіну) з високими температурами плавлення (табл. 2.6). З таблиці видно, що у воді ПАВ розчиняються погано. Розчинність ПАВ в органічних розчинниках зростає і залежить від молекулярної маси. Як правило, зі збільшенням кількості ароматичних кілець та алкільних радикалів розчинність ПАУ у воді зменшується.

ПАУ інтенсивно поглинають УФ-випромінювання (320 - 420 нм) та швидко окислюються під дією світла в атмосфері з утворенням хінонів та карбонільних сполук. Так, при 20-хвилинному опроміненні в УФ-діапазоні розкладається до 85% антрацену, 70% тетрафену, 52% бенз(а)пірену, 51% хризену, 34% пірену. У міському повітрі ПАВ переважно адсорбовані на частинках сажі або пилу. Такі частинки можуть існувати в атмосфері у вигляді аерозолів або суспензій кілька тижнів і переноситися з повітряними потоками на значні відстані.

У присутності оксидів азоту ПАВ утворюють нітропохідні, багато з яких є канцерогенами. Швидкість утворення нітросполук залежить від концентрації NO* в атмосфері та температурі. Крім того, більшість поліциклічних ароматичних вуглеводнів беруть участь у реакціях із сильними окислювачами з утворенням різних продуктів.

Встановлено наступну низку відносної стабільності ПАУ в міській атмосфері:

• літо: бенз(а)пірен
• зима: бенз(а)пірен

На відміну від перетворень ПАУ в атмосфері з води, вони видаляються в основному за рахунок біологічної деградації. Так, мікрофлора стічних вод здатна руйнувати до 40% ПАУ, причому деструкція під впливом мікроорганізмів протікає у воді, а й у донних відкладеннях. Зауважимо, що багато ПАУ не є канцерогенами, але під дією ультрафіолетового випромінювання переходять у воді до сполук, токсичних для водних організмів.

Мікроорганізми здатні руйнувати ПАУ та у ґрунті. Найбільш ефективно таке розкладання протікає у кислих пористих ґрунтах. Так, у ґрунті з pH 4,5 у перші 10 діб розкладається від 95 до 99 % бенз(а)пірена, тоді як при pH 7,2 - лише від 18 до 80 %. У процесах самоочищення ґрунтів від ПАУ істотну роль відіграють інші чинники, наприклад метаболізм у рослинах, ферментативна активність мікроорганізмів, температура, вологість. У південних районах цей процес протікає швидше, ніж у північних.

Одним із основних показників токсичності поліциклічних ароматичних вуглеводнів є їх канцерогенність. Зі звичайного набору ароматичних вуглеводнів, що містяться в повітрі та інших середовищах, найбільшу канцерогенну активність мають бенз(а)пірен і дибенз(а,11)антрацен. Попри те що, що МАІР відносить бенз(а)пирен до групи 2А, тобто. до речовин, канцерогенність яких для людини має обмежені докази, концентрації бенз(а)пірена в повітрі на рівні 3-6 нг/м 3 при тривалому впливі можуть призвести до збільшення частоти раку легені у населення. Канцерогенними є багато нітропохідних ПАУ. Наприклад, 1-нітропірен виявляє мутагенні та канцерогенні властивості. Він надходить у довкілля при спалюванні кам'яного вугілля в топках ТЕЦ, а також із вихлопами дизельних двигунів. Мутагенні нітропохідні ПАВ виявляють у пробах стічних вод на бензозаправних станціях, у відпрацьованих автомобільних оліях. В останніх вміст 1-нітропірену може досягати більше 100 нг/л. У табл. 2.7 наведено коефіцієнти токсичності ПАУ щодо бензапірену.

Токсичність окремих представників ПАВ залежить як від індивідуальних особливостей живих організмів, так і від екологічної обстановки в цілому. Вона визначається також фізико-

географічними, кліматичними та погодними умовами. При цьому для ПАВ кумулятивний ефект більш виражений порівняно з короткочасним впливом високих доз токсикантів. З досліджень гігієністів у Росії встановлено такі значення ГДК для бенз(а)пирена: 1 нг/м 3 (середньодобова) - повітря населених місць; 5 нг/л – для поверхневих вод; 20 мкг/кг - для сухого ґрунту.

Однак обґрунтованість застосування бенз(а)пірену як індикатора забруднення навколишнього середовища поліциклічними ароматичними вуглеводнями дуже проблематична. Його виявлення свідчить лише факт забруднення природного середовища цими сполуками. Для отримання реальної картини необхідно знати концентрацію 16 пріоритетних речовин, що формують фоновий вміст ПАУ в атмосферному повітрі (рис. 2.3).

До групи пріоритетних ПАУ для поверхневих вод входять шість представників з цього списку: бенз(а)пірен і бенз(Ь)- флуорантен (сильні канцерогени), 6eH3(g,h,i)nepimeH та індено- (1,2,3- сс1)пірен (слабкі канцерогени), а також неканцерогенні, але токсичні флуорантен та бенз(к)флуорантен. Присутність ПАВ у поверхневих водах свідчить про загрозу здоров'ю населення. Згідно з рекомендаціями ВООЗ, загальна концентрація пріоритетних поліциклічних ароматичних вуглеводнів у питній воді не повинна перевищувати 0,2 мкг/л.

Індикаторами промислових викидів є пірен, флуорантен, 6eH3(g,h,i)nepRJieH, бенз(Ь)флуорантен та індено(1,2,3-сфпірен; індикаторами викидів двигунів внутрішнього згоряння - 6eH3(g,hie) бенз(Ь)флуорантен та індено(1,2,3-сс1)-пірен (перший зазвичай переважає).

За наявними даними глобальна емісія бензапірену в природне середовище наприкінці 80-х років XX століття становила близько 5000 тонн на рік, причому 61% припадав на спалювання вугілля, 20% – на виробництво коксу, 4% – на спалювання деревини, 8% – на лісові пожежі, 1% - на викиди транспорту та лише 0,09% та 0,06% - на спалювання нафти та газу відповідно. При цьому фонове забруднення повітря в Західній Європі становило 0,05 - 0,15 нг/м3, у Східній Європі - 0,04 - 5,0 нг/м3 (в середньому 0,5 нг/м3), в Арктиці та Антарктиці - КГ 4 - 1(Г 3 нг/м 3 ).

Емісія бенз(а)пірена з території СРСР становила 985 т/рік, тоді як для США ця величина дорівнювала 1280 т/рік. Останнім часом спостерігається зменшення надходження ПАУ до довкілля. Це пов'язано як із зменшенням обсягів промислового виробництва у 90-ті роки, так і з удосконаленням технологій спалювання органічного палива та очищення димових газів, а також підвищенням вимог до якості вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння автомобілів. Зокрема, викид бенз(а)пірена від промислових джерел у Росії зменшився з 90 тонн 1992 р. до 23 тонн 1995 р. Помітне зменшення обсягу викидів пояснюється як скороченням виробництва, а й недосконалістю системи моніторингу викидів ПАУ, оскільки з багатьох областям відсутні офіційні статистичні дані про викиди бенз(а)пірену. Більш точні відомості можна отримати при використанні даних про викиди бенз(а)пірена на одиницю палива, що спалюється.

На фоні інших забруднюючих речовин у повітрі великих міст ПАВ присутні у незначних кількостях. Однак вони роблять помітний внесок у забруднення атмосфери промислових центрів найбільш небезпечними для здоров'я людини речовинами. У повітрі великих міст концентрація бенз(а)пірену становить від 0,1 до 100 нг/м 3 . Зокрема, у багатьох містах США середній вміст бенз(а)пірену в атмосферному повітрі на найбільш жвавих автомагістралях досягає 6 нг/м 3 . У атмосферному повітрі більшості промислових центрів Росії бенз(а)-пірен міститься лише на рівні 2-3 нг/м 3 . Так, у пробах повітря, відібраних у Володимирі, концентрація бенз(а)пірену майже втричі перевищувала ГДК для повітря населених місць - 2,9 нг/м 3 .

Високий рівень забруднення атмосферного повітря (6-15 нг/м 3 ) відмічено в містах, де розміщені заводи з виробництва алюмінію та металургійні комбінати (Новокузнецк, Братськ, Магнітогорськ, Нижній Тагіл, Красноярськ, Челябінськ, Липецьк). теплових електростанцій (Губаха, Канськ, Назарове, Новочеркаськ, Черемхово). Загалом у Росії приблизно 25 містах середньорічна концентрація бенз(а)пирена в атмосферному повітрі перевищує 3 нг/м 3 . Зокрема, у Магнітогорську середньорічні концентрації бенз(а)пірену

ТАБЛИЦЯ 2.8. Середні дані багаторічних вимірювань концентрацій бенз(а)пірена в атмосферних осадах, поверхневих водах та донних відкладах

перевищують ГДК у 9,4-12,1 раза. При цьому показники захворюваності на рак легені у чоловіків у найбільш забруднених районах міста в 1,5 рази вищі порівняно з менш забрудненими районами. Хоча останніми роками вміст бенз(а)пірена в атмосферному повітрі дещо знизився, враховуючи ефект віддаленого впливу канцерогенних речовин, очікується, що протягом 15-20 років у містах із підвищеним рівнем забруднення повітря реєструватиметься вища частота раку легені.

В опадах найбільш високі концентрації бенз(а)пірену виявлені поблизу великих промислових центрів, що пов'язано із загальним вмістом ПАВ у повітрі районів, де випали опади. У табл. 2.8 наведено середні дані багаторічних вимірювань концентрацій бенз(а)пірена у дощовій воді на фонових станціях.

У поверхневих водоймищах концентрація ПАУ часто має досить великі значення. Так, у ряді водойм США вміст бенз(а)пірена доходило до 80 нг/л, а в озерах Німеччини - до 25 нг/л. Встановлено, що якщо концентрація шести пріоритетних ПАУ у воді не вище 40 нг/л, то ця водойма мало забруднена.

Фонова концентрація бенз(а)пірену в поверхневих водах Росії не перевищує 10-11 нг/л. Найнижчі значення характерні для азіатської частини та гірських районів. Зокрема, в річках та озерах Камчатки та Курильських островів вміст бенз(а)пірену не перевищує 0,1-1 нг/л. Розрахунки показують, що на 1 м2 земної поверхні в європейській частині Росії протягом року осаджується 110-170 мкг бенз(а)пірена.

Відповідно до поданих у табл. 2.8 даним, у донних відкладах фонових районів середні концентрації бенз(а)пірена знаходяться на рівні 1-5 нг/г. Зміст ПАУ у верхніх шарах відкладень прісноводних водойм сильно залежить від близькості водойм до індустріальних центрів. Так, у донному мулі Великих озер США концентрація бенз(а)пірену змінюється від 10 до 1000 нг/г, в озерних відкладах країн Європи - від 100 до 700 нг/г (Швейцарія) та від 200 до 300 нг/г (Німеччина) , причому 2/3 його адсорбовано на завислих частинках, які відіграють основну роль у процесах перенесення бенз(а)пірена у водних системах.

Аналогічно донним відкладенням, ґрунт також є місцем накопичення ПАУ внаслідок глобального перенесення та надходження з антропогенних джерел. Фонові концентрації ПАУ у ґрунтах залежать від їх типу та характеру використання. Зазвичай вміст бенз(а)пірена в поверхневому шарі ґрунтів сільських районів Росії, що знаходяться далеко від індустріальних центрів, не перевищує 5-8 нг/г. Вважається, що ґрунт помірно забруднений ПАУ при вмісті 20-30 нг/г, значно при 31-100 нг/г і сильно - понад 100 нг/г. При цьому максимальний вміст ПАУ спостерігається в поверхневих шарах ґрунтів і пов'язаний з тим, що гумусові горизонти, що містять найбільшу кількість органічних речовин, мають більш високу сорбційну здатність, завдяки чому ПАУ накопичуються в ґрунтах.

Фонові концентрації поліциклічних ароматичних вуглеводнів у рослинах залежать в основному від їхньої здатності сорбуватися листям при осадженні з повітря та накопичуватися в них. Підвищені концентрації бенз(а)пірена спостерігаються у мохах та лишайниках (до 50 нг/г і більше). У траві вміст бенз(а)пірену досить низький (менше 1 нг/г), хоча в окремих видах рослин він може досягати 20-30 нг/г. При цьому через коріння рослин проникає менша частина ПАВ. Так, у капусті вміст бенз(а)пірену помітно вищий, ніж у помідорах - відповідно 15,6 та 0,22 мкг/кг. У зернах пшениці бенз(а)пірен виявлено на рівні 0,68-1,44 мкг/кг, у сушених фруктах та чорносливі - 16-23,9 мкг/кг.

ПАУ містяться також у м'ясних та молочних продуктах. У ковбасі твердого копчення вміст бенз(а)пірену становить 0,2-3,7 мкг/кг, у вареній ковбасі - 0,4-0,6 мкг/кг, у стегені та корейці - 16,5-29,5 мкг / кг, в оселедці холодного копчення - 6,8-11,2 мкг/кг, в молоці та олії - 3,2-9,4 мкг/кг. Середня концентрація бенз(а)пірену в морській рибі знаходиться в діапазоні 0,1-0,2 мкг/кг. Виняток становлять вугор (1,1 мкг/кг) та лосось (5,9 мкг/кг). У річковій рибі вміст ПАВ залежить від забруднення водойми. Зауважимо, що коефіцієнт біоконцентрування ПАУ у рибі менший, ніж у водних рослинах та донних відкладах. У середньому протягом року з продуктами харчування організм жителя Росії надходить 1-2 мг бенз(а)пирена. При цьому доза надходження бенз(а)пірену в організм людини за 70 років життя з продуктами рослинного походження становить лише 31 мг.