Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (abgekürzt als PAK) sind persistente organische Schadstoffe. Sie haben ausgeprägte krebserzeugende Eigenschaften. Insgesamt sind über 200 Vertreter in dieser Gruppe aufgeführt. Das gefährlichste von ihnen ist Benzapyren. Es wird häufig bei der Untersuchung von Umweltobjekten gefunden.
Über Benzapyren
Die Entdeckung dieser Komponente erfolgte 1933. Zwei Jahre später wurde durch sorgfältige Forschung seine Karzinogenität nachgewiesen.
Heute gehört Benzapyren zur ersten Gefahrenklasse. Er hat mutagene Eigenschaften. Und selbst seine bescheidene Konzentration wirkt sich nachteilig auf den menschlichen Körper aus. Mit seinen signifikanten Anteilen in der Luft (über dem Normalwert) und seiner Langzeitexposition tritt Lungenkrebs auf.
Aus diesem Grund ist seine Erkennung besonders relevant. Basierend auf den Eigenschaften des Stoffes wurden Methoden für seine Berechnung erstellt. Sie unterscheiden sich nur in den Stadien der Probenahme und Probenbildung.
PAC-Kategorieanalyse
Es enthält Elemente, deren chemische Struktur mindestens drei Benzolringe enthält. Die einfachsten polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe sind Anthracen und Phenanthren. Sie mutieren nicht und unterscheiden sich nicht in ihren toxischen Eigenschaften. Pyren und Benzperylen haben eine ähnliche Struktur wie sie.
Welche polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe PAK sind krebserregend? Cholatren, Dibenzpyren und Perylen gelten als besonders giftig (zusätzlich zu Benzapyren). Sie stellen die größte Bedrohung für die menschliche Gesundheit dar.
Bedingungen für die Erzeugung
Die Bildung von PAK erfolgt während der Verbrennung der folgenden Produkte:
- Ölkategorie;
- Kohle;
- Holz;
- Müllabfälle;
- Tabakerzeugnisse;
- Essen.
Je niedriger die Temperatur in der Verbrennungsanlage ist, desto größer ist die Menge dieser Substanzen. In relativ bescheidenen Anteilen ist Benzapyren in Asphalt enthalten.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe dringen zusammen mit anderen Verbrennungsprodukten in die Luft ein. Bei Raumtemperaturdaten haben alle diese Komponenten eine feste kristalline Form. Sie schmelzen bei 200 ° C.
Wenn heiße Gase, einschließlich PAK, abgekühlt werden, sammeln sich diese Elemente im Emissionsabschnitt an. Beispielsweise ist in einer Entfernung von 2 bis 5 km von einem Kohlekraftwerk die Oberflächenschicht des Bodens mit solchen Schadstoffen gesättigt. Aber ein größerer Prozentsatz von ihnen rast in beträchtlichen Entfernungen durch die Luft.
Das beste Adsorbens für PAK mit polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen ist Ruß. Ungefähr 10 14 Moleküle dieser Substanzen können sich auf einen Quadratzentimeter ihrer Oberfläche konzentrieren.
Quellen und Beiträge
Hier berücksichtigen die Statistiken hauptsächlich die Benzapyrenemissionen. Der Indikator t / Jahr ist angegeben. Zum Beispiel haben die Vereinigten Staaten solche Daten erhalten.
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Quelle |
Parameter (t / Jahr) |
|
Kohleverbrennung |
600 |
|
Cola machen |
200 |
|
Waldbrände |
150 |
|
Holz verbrennen |
70 |
|
Zigarettenrauch |
0, 05 |
Der letzte Wert ist der kleinste und mag auf den ersten Blick unbedeutend erscheinen. Bei lokalen Anteilen werden jedoch ziemlich signifikante Indikatoren erhalten. Sie sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
|
Luft |
Anzeige (ng / m 3) |
|
Im Dorf |
0, 1-1, 0 |
|
In der Stadt |
0, 2-20 |
|
In einem Raum voller Tabakrauch |
100 |
Im Trinkwasser ist das Karzinogen in einem Volumen von 0, 3-2, 0 ng / l konzentriert.
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe sind in der Atmosphäre besonders stabil. Sie werden allmählich in andere Produkte umgewandelt und interagieren mit Ozon und Stickstoffdioxid. Im ersten Fall treten mehrkernige Chinone auf. In der zweiten - Nitrobenzapyrenen.
PAK-Erkennung in der Luft
Hierfür werden folgende Methoden verwendet:
- Gaschromatographie (GC).
- Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC)
Zunächst werden die 16 Hauptkomponenten der PAK-Gruppe getrennt. Hierzu werden spezielle Spalten verwendet. Methode 1 verwendet Kapillarvorrichtungen. Im zweiten Fall - sehr effektiv.
Um die Wirksamkeit des Ergebnisses zu entwickeln, wird ein vorläufiges Screening unter anderen in den Proben verfügbaren Verbindungen durchgeführt. Hierzu wird LC mit vermindertem Druck in einem von zwei Systemen eingesetzt:
- Flüssigkeit ist ein Feststoff.
- Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit.
Hierbei wird jede geeignete Adsorption, beispielsweise Kieselgel, verwendet. Empfindlichkeitsdetektoren werden auch verwendet, um die Objektivität der Ergebnisse zu erhöhen.
Die erste Methode wird ergänzt durch:
- Flammenionisationsgerät. Funktion - quantitative Messungen nach Bestimmung der Verbindung mit anderen nicht verwandten Methoden.
- Massenspektrometer. Gibt quantitative Daten an, die jedoch häufig aufgrund des Zusammentreffens der Stoffmassen mit unterschiedlichen Strukturen begrenzt sind
Die zweite Technik wird durch solche Detektoren ergänzt:
- Fluorimetrisch. Bestimmt die Spurenmengen von PAK, liefert jedoch keine Daten zu deren Struktur.
- Spektralphotometrisch. Identifiziert objektiv Verbindungen und deren Struktur.
Bei der Auswahl von Analysegeräten für das Screening, die Bestimmung und Quantifizierung der Untersuchung solcher Elemente sollten bestimmte Kriterien berücksichtigt werden:
- Der Grad des berechneten Gehalts in den analysierten Proben.
- Die Anzahl der verwandten Verunreinigungen und Substanzen.
- Methodik zur Durchführung von Messvorgängen.
- Das Potenzial der seriellen Technologie.
Unter dem Gesichtspunkt der Separationstechnologie ist es vorteilhafter, Kapillar-GC zu verwenden. Die Anzahl der Verbindungen, die bei dieser Technik theoretisch in eine temporäre Einheit unterteilt wird, ist im Vergleich zur HPLC-Methode 5- bis 10-mal höher. Hier gibt es jedoch keinen klaren Vorteil. Da einige Verbindungen effektiv durch Flüssigkeitschromatographie genau geteilt werden. Dies ist beispielsweise Pyren-Dibenzo (a, h) anthracen
Bodenerkennung
Darin sind PAK auf Emissionen zurückzuführen. Ihre Anwesenheit wird durch die Pflanze oder eine andere Quelle bereitgestellt, die Verschmutzung verursacht hat. Die folgenden Methoden werden hier zum Nachweis und zur Analyse polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe verwendet:
- Chromatographische Trennung. Trennt PAK von anderen Verbindungen.
- Fluorimetrie. Details analysiert diese Substanzen im Boden.
In der Regel werden Stichproben von Standorten in der Nähe von Unternehmen entnommen. Dies sind torfige und podzolische Böden.
Wasserforschung
Der Nachweis von PAK in Gewässern und Abwässern ist recht schwierig. Ein Hochleistungsflüssigchromatograph wird verwendet. Er hat:
- Gradientenelutionsmechanismus.
- UV-Sensor auf einem Diodenarray.
- Fluoreszenzindikator.
Verdünnte Lösungen von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in Wasser werden unter Verwendung von Methylenchlorid gewonnen. Sie werden auf einer Säule mit Kieselgel gereinigt. Überschüssige Verunreinigungen werden entfernt. Das Ergebnis ist ein Auszug. Es wird getrocknet und in einer Zusammensetzung aus Wasser und Acetonitril gelöst. Eine weitere Analyse wird unter Verwendung eines Indikators mit einer Diodenmatrix durchgeführt.
Ernährungssituation
Benzapyren kann in gekochte Lebensmittel gelangen. Dieser Vertreter von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in Lebensmitteln kann in unterschiedlichen Anteilen enthalten sein. Sie sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
|
Produkt |
Anteil (mcg / kg) |
|
Verbrannte Brotkruste |
0, 5 |
|
Biskuitkuchen mit dunkler Kruste |
0, 75 |
|
Hausgemachtes Räucherfleisch |
mehr als 50 |
|
Gekochte Wurst |
0, 26 - 0, 5 |
|
Gebratenes Kalbfleisch |
0, 18 - 0, 63 |
|
Obst und Gemüse |
0, 2-150 |
|
Geräucherter Fisch |
11.2 |
|
Pflanzenfett |
0, 9 - 30 |
|
Kartoffel |
1 - 16 |
|
Äpfel aus Straßenabschnitten |
10 |
|
Äpfel außerhalb der Industriezone |
0, 2-0, 5 |
Heutzutage ist ein Karzinogen in vielen gängigen Produkten enthalten: Brot, Milch, Butter, Kartoffeln usw. Wenn die Produkte richtig verarbeitet werden, kann die Konzentration von Schadstoffen verringert werden. Gemüse und Obst sollten gründlich gewaschen werden. Dies eliminiert ungefähr 20% der PAK.
Sie können durch die Reaktion von Elutionsmitteln (im Lösungsmittel gebildeten Elementen) mit Polymerverpackungen auftreten. Beispielsweise bildet Milchfett etwa 95% Benzapiren aus Paraffinpapierbehältern oder -bechern.
