Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne



Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
/PAH



Polynuclear Aromatics /PNAs/



Polycyclic Organic Matter /POM

WWA to także…

Właściwości



WWA grupa związków o budowie pierścieniowej, zawierają od 2 do

13 skondensowanych pierścieni benzenowych w ułożeniu liniowym,

kątowym lub klastrowym.



W stanie czystym WWA -w postaci bezbarwnych, białych,

jasnożółtych lub jasnozielonych kryształów.



Słabo rozpuszczalne w wodzie, lepiej w rozpuszczalnikach

organicznych.



Istnieje ich ponad 100 jednak 17 powszechnie występuje w

środowisku (są to: acenaften, acenaftylen,antracen,

benzo/a/antracen, benzo/a/piren, benzo/e/piren,

benzo/b/fluoranten,benzo/j/fluoranten, benzo/k/fluoranten,

benzo/g,h,i/perylen, chryzen, dibenzo/a,h/antracen, fluoranten,

fluoren, fenantren, piren i indeno/1,2,3-cd/piren)



Wszechobecne w środowisku człowieka (składniki naturalnych

kopalin, powstają w procesie pirolizy substancji organicznych, w

smole węglowej, paku węglowym, olejach mineralnych, smole

pogazowej, asfaltach, sadzy, smoły i oleju kreozotowym.



Mogą także powstawać podczas przemian substancji organicznych

przez mikroorganizmy glebowe.



Podkreślić należy, że związki te nie występują
pojedynczo, lecz zawsze w mieszaninie.



Liczne badania potwierdzają, że obecność
jednego ze związków z grupy WWA w próbie
środowiskowej wskazuje na to, że inne
związki tej grupy też są obecne.



Najlepiej przebadanym węglowodorem z
grupy WWA jest benzo/a/piren, który ze
względu na siłę działania rakotwórczego oraz
powszechność występowania w środowisku
uznany został za wskaźnik całej grupy WWA.

Źródła narażenia



Występuje głownie w gałęziach przemysłu oraz w

procesach produkcyjnych: koksownictwo, produkcja

sadzy technicznej, gazowanie paliw stałych,

odgazowanie węgla, hutnictwo żelaza, hutnictwo

aluminium, odlewnictwo, przemysł gumowy, niektóre

gałęzie przemysłu petrochemicznego.



WWA- główna grupa związków zanieczyszczająca

środowisko- spalanie paliw w silnikach, ogrzewanie

mieszkań, wybuchy wulkanów, wielkie pożary lasów,

ścieranie opon, asfaltu, palenie papierosów.



DYM TYTONIOWY ZAWIERA PONAD 150 RÓŻNYCH

RODZAJÓW WWA ORAZ ICH POCHODNYCH

METYLOWYCH I ALKILOWCH.

Wchłanianie:

Trzy drogi:



Układ oddechowy- w postaci par lub

zaadsorbowane na cząstkach pyłu



Przez skórę- w warunkach ekspozycji

zawodowej wskutek bezpośredniego

kontaktu.



Układ pokarmowy- ze spożywaną

żywnością lub wodą pitną.

Metabolizm



Po wniknięciu do organizmu (niezależnie od drogi

wchłaniania) są szybko przenoszone z krwią do tkanek i

narządów



Dzięki dobrej rozpuszczalności w lipidach łatwo

przenikają przez białkowo-lipidowe błony komórkowe.



Mogą tworzyć depozyty w tkance tłuszczowej lub

gruczole sutkowym.



W procesie biotransformacji bierze udział mikrosomalny

układ monooksygenaz z udziałem cytochromów P-450,

katalizujący przechodzenie nieczynnych chemicznie

węglowodorów do reaktywnych związków

elektrofilowych, zdolnych do tworzenia wiązań

kowalencyjnych ze strukturami komórkowymi (DNA,

RNA, białka).

Metabolizm:



Wśród zachodzących przemian przeważają
procesy epoksydacji i hydroksylacji



Powstałe przejściowe metabolity
zawierające czynne chemicznie grupy
ulegają z kolei reakcjom polegającym na
sprzęganiu ze związkami endogennymi
(kwas siarkowy, glukuronowy, glutation),
dając związki łatwo wydalane z ustroju

Metabolizm:



WWA są metabolizowane głównie przez

specyficzne systemy enzymatyczne do

epoksydów, które, jak się uważa, są aktywnymi

substancjami rakotwórczymi. Z drugiej strony,

takie enzymy, jak hydrolaza epoksydowa i

transferaza glutationowa, unieczynniają

powstające epoksydy, tak więc

prawdopodobieństwo indukcji nowotworowej po

narażeniu na prokancerogen jest wynikiem

względnych szybkości działania układów

enzymatycznych: aktywującego i

unieczynniającego

Metabolizm benzo(a)pirenu



W reakcjach I fazy tworzy liczne metabolity przejściowe

(tlenki arenowe, fenole, chinony, dihydrodiole,

fenodiole,). Najważniejszym z nich, ze względu na

wykazywane działanie jest 7,8-diol-9,10-

epoksybenzo(a)piren, z czterech izomerów to właśnie on

wykazuje silne właściwości mutagenne i karcerogenne.



Metabolity WWA po reakcjach I fazy sprzęgają się z

kwasami siarkowym, glukuronowym, glutationem.



Ulegają wydalaniu głównie z zółcią w mniejszym stopniu

z moczem.



Obecność WWA i ich metabolitów w moczu i krwi ludzi w

następstwie zawodowej ekspozycji inhalacyjnej oraz

dermalnej są dowodem na to, że związki te są

wchłaniane do organizmu.

Toksyczność



WWA są metabolizowane głównie przez specyficzne

systemy enzymatyczne do epoksydów, które jak się uważa,

są aktywnymi substancjami rakotwórczymi. Metabolity

WWA są substancjami silnie alkilującymi zasady DNA i RNA

a także wiele innych receptorów o charakterze

nukleofilowym.



Mechanizm powstawania nowotworów pod wpływem WWA

polega na kowalencyjnym związaniu się metabolitów z DNA

lub RNA komórki.



WWA mogą także indukować enzymy związane z

mikrosomalnym systemem monooksygenaz, przez co mogą

w zasadniczym stopniu zmieniać szybkość i kierunek

biotransformacji ksenobiotyków jak i zmieniać ich działanie.

Działania kancerogenne



Aktywne metabolity WWA o charakterze związków

elektrofilowych są silnymi czynnikami alkilującymi zasady

DNA i RNA oraz wiele innych receptorów o charakterze

nukleofilowym.



Mechanizm powstawania nowotworów pod wpływem

działania WWA polega na kowalencyjnym wiązaniu

metabolitów z DNA lub RNA komórki. Własnościami takimi są

obdarzone, powstające w procesie I fazy metabolizmu,

epoksydy dioli, a zwłaszcza te, których wiązanie epoksydowe

znajduje się w rejonie zatokowym. Obszar ten charakteryzuje

się zwiększoną reaktywnością chemiczną i biologiczną .



Badania mmutagenności, kancerogenności, wiązania z DNA

kilkunastu metabolitów WWA wskazują, że epoksydiole

powstające w tym rejonie są substancjami posiadającymi

własności mutagenne i kancerogenne.

Działania kancerogenne



Epoksydiole mogą się tworzyć także w innych niż

region zatokowy obszarach cząsteczki. Wiązania

epoksydowe mogą się tworzyć również w

cząsteczkach podstawionych jedną lub trzema

grupami hydroksylowymi (fenole lub triole).



Metabolity te, co wykazano w badaniach in vitro,

zdolne są również do tworzenia wiązań

kowalencyjnych z kwasami nukleinowymi. Własności

mutagenne niektórych z nich (np. anty-8,9-diol-10,11-

epoksybenzo(a)antracen) były jednak wielokrotnie

mniejsze niż epoksydioli powstających w regionie

zatokowym . Nie oznacza to jednak, że niektóre z nich

nie okażą się substancjami rakotwórczymi

Zatrucia



Ostrych zatruć WWA nie stwierdzono



Badania prowadzone nad WWA dotyczą wzrost
liczby zgonów spowodowanych nowotworem
płuc u pracowników narażonych na emisję
pyłów i dymów, a także palaczy tytoniu.



IARC uznał pracę w przemyśle: koksowniczym,
stalowym, gumowym, hutnictwie aluminium
jako czynnik sprzyjający powstaniu chorób
nowotworowych.

WWK- względny współczynnik

karcerogenności



W 1992 r Nisbet i LaGoy opublikowali tzw. względne

współczynniki kancerogenności dla poszczególnych

WWA. Koncepcja autorów opiera się na założeniu,

że benzo(a)piren jest związkiem wskaźnikowym, a

siła działania kancerogennego innych związków

obliczana jest w stosunku do BaP.



W wielu krajach narażenie na lotne związki paku i

smoły węglowej, emitowane do powietrza stanowisk

pracy, kontrolowane jest przez oznaczanie stężeń

substancji smołowych w próbce pyłu jako frakcji

rozpuszczalnej w benzenie lub cykloheksanie.

Odpowiednie, zalecane lub obowiązujące dopuszczalne

poziomy narażenia:



Drugim wskaźnikiem zanieczyszczeń powietrza
WWA jest stężenie benzo/a/pirenu. Do1995
roku tylko trzy państwa /Finlandia, Szwecja i
Rosja/ posiadały dopuszczalne stężenie dla
BaP na stanowiskach pracy. W 1975 r.
zaproponowano w ówczesnym Związku
Radzieckim dla stanowisk pracy wartość 0,15
μg/m3, która obowiązuje od 1976 roku



W 1995r określono w Polsce wartość NDS dla
benzo/a/pirenu na poziomie 2.0 μg/m3,



w 1998r wprowadzono NDS dla
dibenzo(a,h)antracenu na poziomie 4 μg/m3.

POLSKA:



W krajowym przemyśle hutniczym na stanowiskach

pracy występują zróżnicowane poziomy stężeń

benzo(a)pirenu, obejmujące zakres od 0.003 do 4.80

μg/m3. Około 2% jednostkowych wyników pomiarów

stężeń WWA przekracza aktualną krajową wartość NDS

tj. 2 μg/m3. Obserwuje się:



a) najwyższe narażenie na WWA na stanowiskach pracy

murarzy przemysłowych na stalowni oraz wytapiaczy

(garowych) wydziału wielkich pieców (od 0.5 do powyżej

1 NDS);



b) najniższe narażenie na WWA na wydziale

elektrociepłowni, spiekalni oraz na wydziale walcowni

blach grubych (stwierdzone tylko jakościowo).

Bibliografia:



Sapota Andrzej Wielopierścieniowe

węglowodory aromatyczne Akademia

Medyczna Łódź



Seńczuk Witold Toksykologia, PZWL,

2002



Smolik Ewa Wielopierścieniowe

węglowodory aromatyczne Instytut

Medycyny Pracy i Zdrowia

Środowiskowego, Sosnowiec

Document Outline