Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne (WWA)

WWA stanowią liczną grupę związków węgla i wodoru zawierających dwa lub więcej sprzężonych pierścieni aromatycznych bez podstawników, charakteryzujących się zbliżonymi właściwościami fizykochemicznymi. Są one ubocznymi produktami niecałkowitego procesu spalania.

Właściwości: W stanie czystym występują w postaci bezbarwnych, białych, jasnożółtych lub jasnozielonych kryształów. Związki te słabo rozpuszczają się w wodzie, znacznie lepiej w rozpuszczalnikach organicznych.

Naftalen, z dwoma pierścieniami benzenowymi połączonymi razem, antracen, fenantren, 1,2-benzoapiren,

koronen są dobrze znane.

Wiele z nich podejrzewanych jest lub ma udowodnione właściwości kancerogenne, to znaczy, że są to czynniki powodujące choroby nowotworowe, czyli raka. Wśród nich na pewno rakotwórcze są benzo[a]piren i fluranten.

Źródła pochodzenia WWA można podzielić na:

• Naturalne:

• Pożary lasów

• Wypalanie stepów

• Erupcje wulkanów

• Antropogenne:

• Pojazdy mechaniczne (szczególnie silniki dieselowskie)

• Piece koksowe

• Produkcja asfaltu

• Piece olejowe

• Piece węglowe

• Papierosy

• Syntezy organiczne

• Przeróbka i spalanie ropy naftowej

• Spalanie śmieci i odpadów komunalnych

• Różne inne

Ogólnie można powiedzieć, że WWA tworzą się zawsze z substancji organicznych, jeżeli wystąpią warunki niekompletnego spalania spowodowane brakiem tlenu i wysoka temperatura.

Prostołańcuchowe węglowodory nasycone, takie jak metan lub n-oktan, są najmniej prawdopodobnym źródłem WWA, natomiast węglowodory cykliczne, których obecność stwierdzono w olejach napędowych, stanowią bardziej prawdopodobne źródło tworzenia się WWA. Im bardziej podobna struktura węglowodoru do struktury WWA, tym lepsze warunki ich tworzenia.

Zatem WWA występują w smole węglowej, asfalcie, sadzy węglowej, produkowanej jako produkt uboczny krakingu w przemyśle petrochemicznym, oraz w sadzy i dymach kominowych, skąd przedostają się do atmosfery. Warzywa liściaste i ziarna zbóż ulegają zanieczyszczeniu przez powierzchniową adsorpcję WWA znajdujących się w atmosferze. Dlatego też węglowodory te dostają się do naszych organizmów wraz z nie umytymi warzywami liściastymi(20-40μg/kg) i nieoczyszczonymi zbożami(10μg/kg). Ponadto spotykane są w mięsie i w rybach wędzonych przy użyciu węgla drzewnego i węgla(10-20μg/kg).Ze względu na duże ich stężenie, żywność stanowi główne potencjalne źródło WWA.

Wzrastające zużycie paliw kopalnych powoduje zwiększoną ekspozycję ludzi na WWA. W Wielkiej Brytanii, przed wprowadzeniem Ustawy o Czystym Powietrzu, głównym źródłem WWA były domowe piece, w których palono węglem, a cząstki WWA wykazywały skłonność do absorbowania się na powierzchni cząstek sadzy i dymu. Zależność między sadzą a występowaniem raka u kominiarzy, zauważona została w XIX wieku. Poziomy WWA na terenach miejskich uległy zmniejszeniu w następstwie wprowadzenia wspomnianej Ustawy o Czystym Powietrzu, a następnie wzrosły szczególnie wskutek emisji gazów odlotowych pochodzących od utrzymywanych w kiepskim stanie pojazdów z silnikami wysokoprężnymi.

WWA, takie jak benzo[a]piren, wydają się wykazywać niską toksyczność ostrą, lecz charakteryzują się bardzo wyraźną toksycznością chroniczną(przewlekłą), tzn. pojedyncza duża dawka nie będzie wywoływała natychmiastowych skutków ujemnych, natomiast niewielka dawka podawana w sposób ciągły prawdopodobnie będzie wywoływać raka. Dla niepalących tytoniu pożywienie jest zazwyczaj głównym źródłem(ponad 95%) kancerogennych WWA(~3μg na dzień), chyba że spędzają oni wiele czasu w obecności palaczy lub w zanieczyszczonej atmosferze miejskiej. W takich przypadkach ich pobór może wzrosnąć o dalsze 2-5μg na dzień. Wypalanie 20 papierosów bez filtra w ciągu dnia również będzie prowadzić do zwiększenia poboru dziennego o 2-5μg.

Droga przyjmowania winna być uwzględniana, gdy rozpatruje się potencjalne ryzyko. Ogólny pobór przez płuca, jak to zachodzi w przypadku palenia papierosów i zanieczyszczeń atmosferycznych, prowadzi do procentowo większej absorpcji do organizmu, niż zachodzi to w przypadku zanieczyszczonego pokarmy stałego. Przyjmuje się, że kancerogenne właściwości WWA są związane z ich metabolitami utworzonymi w organizmie wskutek rozpadu.

Wśród nich szczególnie ważny i dobrze poznany jest benzo[a]piren. Wyizolowany z dymu papierosowego jest jedną ze znanych substancji o właściwościach rakotwórczych. Kontakt z niewielką ilością tego związku powoduje raka skóry u myszy. Stwierdzono, że związek ten występuje nie tylko w dymie papierosowym, ale też w sadzy i produktach pieczonych na grillu. Ostatnio przeprowadzone badania sugerują, w jaki sposób związki te powodują raka. Po absorpcji związku do organizmu, co następuje najczęściej poprzez układ pokarmowy lub oddechowy, normalnie organizm usiłuje wydalić obcą substancję, przekształcając ją w metabolit i usuwając go przez układ wydalniczy. W przypadku benzo[a]pirenu w wątrobie następuje utlenienie związku do produktu, którym jest epoksydiol. Metabolit ten łączy się łatwo z obecnym w jądrze komórkowym DNA, co prowadzi do jego modyfikacji, a dalej do mutacji i początku nowotworu.

Podsumowując Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne towarzyszą człowiekowi na każdym kroku. Nie zdajemy sobie sprawy z ich istnienia. Występują w znacznych ilościach w powietrzu, wodzie, glebie, skażają także żywność. Są to jednocześnie jedne z najsilniejszych znanych człowiekowi substancji rakotwórczych.

---