WWA
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) stanowią liczną grupę związków o budowie pierścieniowej od 2 do 8 pierścieni, Charakteryzujących się zbliżonymi własnościami fizykochemicznymi.
W stanie czystym występują w postaci bezbarwnych, białych, jasnożółtych lub jasnozielonych kryształów. Związki te słabo rozpuszczają się w wodzie, znacznie lepiej w rozpuszczalnikach organicznych.
Znamy ponad 100 różnych WWA najczęściej w środowisku występuje około 17 związków chemicznych.
Przykłady wybranych WWA
Slajd przedstawia wzory tylko kilku wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.
Za reprezentanta tej grupy uważa się benzo[a]piren (BaP) związek o najwyższej sile działania rakotwórczego.
Liczne badania dostarczyły dostatecznej ilości danych, by WWA o ilości pierścieni powyżej 3 uznać za rakotworcze oraz mutagenne. Do tych związkow należą m.in. benzo(a)piren, dibenzo(a,h)antracen, benzo(a)antracen, benzo(b)fluoranten, czy dibenzo(a,e)piren.
Źródła WWA
Głównymi źródłami WWA są: produkty niepełnego
-spalania paliw kopalnych, spalarnie śmieci,
-liczne procesy przemysłowe (np. produkcja koksu), pożary lasów, cząsteczki dymu i sadzy mogą zawierać wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, które są zaabsorbowane na ich powierzchni
-dym tytoniowy zawiera liczne substancje toksyczne w tym smołę z WWA.
- związki te powstają podczas wszelkich procesów rozkładu termicznego związków organicznych przebiegające przy niewystarczającej ilości tlenu.
-WWA mogą powstawać także podczas grillowania mięsa, w trakcie, którego zachodzi wytopienie
tłuszczu obecnego w produkcie, który skraplając się na rozżarzony węgiel spala się , a powstające w ten sposób WWA parują i osadzają się na powierzchni grillowanego surowca.
Rozmieszczenie WWA w glebie powietrzu i wodach
Na podstawie szczegółowych badań określono procentowy udział całkowitej puli WWA w środowisku: najwięcej, bo aż 89,9% wszystkich WWA znajduje się w glebie, 0,5% w powietrzu, 0,3% w wodach powierzchniowych a 9,9% jest skumulowane w postaci osadów dennych.
WWA po wyemitowaniu źródło
WWA po wyemitowaniu np. przez pracującą elektrociepłownie, jadący samochód, płonący las czy z pieczącego się na grillu mięsa odbywają w środowisku swoistą wędrówkę w której pierwszym ogniwem jest powietrze , następnie z powietrza w postaci opadu przedostaje się do gleb i wód powierzchniowych, ostatnim etapem jest kumulacja w osadach dennych .
Występowanie w glebie
Koncentracja WWA w glebie waha się od 5 µg/kg-1 w ekosystemach naturalnych do kilku tysięcy µg/kg-1 w regionach rafinerii. Węglowodory te mogą być częściowo wiązane przez minerały ilaste i substancje humusowe. Silny mechanizm sorpcyjny w znacznym stopniu redukuje mobilności i bioaktywność WWA. Najczęściej jednak podlegają one zróżnicowanej biodegradacji, przebiegającej z udziałem bakterii glebowych, a także reakcjom fotochemicznym i chemicznym. Procesy te są często katalizowane przez obecne w glebie metale.
Ciekawostką jest, że związki WWA w 2004r. na Węgrzech wykazały bardzo dużą akumulacje w tkankach mchów ( 0,1567-104500µg/kg-1 )
Oddziaływanie WWA na organizm człowieka
Chociaż wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne nie powodują natychmiastowych skutków ubocznych, długotrwałe przebywanie w ich otoczeniu może prowadzić do niekorzystnych zmian w organizmie.
U ludzi, którzy są narażeni na zawodową ekspozycję na WWA, wykazano zwiększoną zapadalność na nowotwory płuc, skóry, pęcherza moczowego i układu pokarmowego.
WWA są metabolizowane w wątrobie, płucach i skórze- to właśnie komórki tych narządów są najbardziej narażone na powstanie nowotworu Płuca eksponowane są na wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne przy oddychaniu powietrzem z ich zawartością , wątroba przy spożywaniu skażonej wody a skóra podczas mycia.
Ograniczenie ekspozycji indywidualnej
Co możemy zrobić aby uniknąć ekspozycji?
unikać spożywania mięs wędzonych i smażonych oraz grillowanego mięsa,
unikać smażenia żywności,
powinniśmy obierać ze skórek warzywa i owoce, zwłaszcza te, które rosły blisko dróg i zakładów przemysłowych,
Powinniśmy dokładne myc warzywa i owoce,
Powinniśmy wyeliminować z diety kawę parzoną i co najmniej częściowo wyeliminować kakao.
Co małże mają wspólnego z WWA?
W systemach wodnych, właściwości hydrofobowe WWA sprzyjają ich wytrącaniu wraz z koloidami i zawiesinami. Tak więc istotny wpływ na dystrybucję węglowodorów w osadach mogą mieć bioturbacje wywołane właśnie działalnością małży. Przypadek taki miał miejsce w zatoce w Kanadzie gdzie jeden gatunek doprowadził do całkowitej detoksykacji osadu w ciągu 2-4 lat.
PCB
PCB są wynikiem doświadczeń w laboratoriach chemików z końca XIXw. Substancje te wyprodukowane zostały przede wszystkim w latach 1950 - 1970, w ilości szacowanej na 1,2 do 1,5 miliona ton. Produkował je przemysł chemiczny w wielu krajach świata, w całkowitej nieświadomości następstw przedostania się do środowiska naturalnego i w konsekwencji wieloletniego, niekontrolowanego obiegu w ekosystemach. Polichlorowane bifenyle to grupa 209 kongenerów, z których 180 występuje w mieszaninach handlowych, a około 130 identyfikowanych jest w próbkach środowiskowych.
Budowa PCB
Cząsteczka chlorobifenylu zbudowana jest z dwóch pierścieni fenylowych, w których jeden lub wszystkie atomów wodoru zostały podstawione atomami chloru. Są to związki bardzo trudno rozpuszczalne w wodzie, a ich rozpuszczalność maleje ze zwiększeniem liczby atomów chloru w cząsteczce.
Źródła PCB
Główne drogi transportu PCB do ekosystemów to pożary i wycieki z transformatorów i kondensatorów.
Jednak poza celowym otrzymywaniem na skalę przemysłową, niewielkie ilości PCB mogą również powstawać samorzutnie, np. podczas spalania odpadów, chlorowania wody pitnej i ścieków, wybielania miazgi celulozowej chlorem.
Zastosowanie
Ze względu na swoje właściwości polichlorowane bifenyle znalazły liczne zastosowania, szczególnie tam, gdzie tradycyjne oleje mineralne nie mogły sprostać stawianym przed nimi wymaganiom. Między innymi do napełniania transformatorów i kondensatorów jak również innych urządzeń elektroenergetycznych, a pozostała ich ilość była wykorzystana jako płyny hydrauliczne, płyny w wymiennikach ciepła, dodatki do farb i lakierów, jako plastyfikatory do tworzyw sztucznych, katalizatory w przemyśle chemicznym, składniki papieru kserograficznego .
PCB w glebie
Uważa się, że PCB jest bardzo trwałe w glebie, ponieważ ich czas przebywania wynosi co najmniej 10 lat. Bardzo mała szybkość ich rozkładu jest spowodowana faktem, że wiązanie C-Cl nie występuje w przyrodzie i większość mikroorganizmów nie wytwarza enzymów, które mogłyby je rozerwać. Niemniej jednak niektóre gatunki bakterii i grzybów rozwinęły tę zdolność i są używane w biologicznej rekultywacji skażonych gruntów.
PCB występujące w glebie pochodzą głównie z opadu aerozoli stałych obecnych w powietrzu, przy czym opad ten jest wyraźnie większy na obszarach wielkomiejskich niż na wiejskich .
Doświadczalnie wykazano, że PCB o wyższym stopniu chlorowania nie są wymywane z gleby, podczas gdy PCB o niższym stopniu chlorowania są wymywane powoli, zwłaszcza z gleb gliniastych.
Ciekawostka
W Szwecji w nie uprawianej glebie stężenie tych związków wynosiło 15 mg/kg. W Japonii w glebie uprawianej stężenie PCBs nie przekraczało 1 mg/kg, a w pobliżu fabryk produkujących kondensatory i inne urządzenia elektryczne wynosiło aż 510 mg/kg.
Toksyczność PCB
Problem szkodliwości polichlorowanych bifenyli został szczególnie nagłośniony, kiedy okazało się, że przy zwykłym spalaniu PCB tworzą się związki typu dioksyn i furanów, należące do jednych z najbardziej groźnych trucizn
jednym z produktów utleniania PCB jest TCDD (czterochlorodwubenzodioksyna), substancja ta jest tysiące razy silniejszą dla człowieka trucizną niż cyjanek potasu.
Oddziaływanie PCB na człowieka
Wyniki badań wykazujące iż przedostające się do środowiska naturalnego PCB drogą łańcuchów troficznych mogą kumulować się w organizmach zwierząt i ludzi wywołując uszkodzenia wątroby, śledziony i nerek, oraz szereg szkodliwych skutków ubocznych. Ponadto zostały sklasyfikowane jako substancje rakotwórcze. wywołują powstawanie guzów, powodują zaburzenia w gospodarce wapniowej, wpływając na kierunek procesów enzymatycznych, są one także przyczyną bezpłodności .