Бенз(а)пирен – химико-экологическая проблема современности.

студент ГАПОУ «Чистопольский многопрофильный колледж» Руководитель преподаватель химии А.Л. Ионычева

Бенз(а)пирен – химико-экологическая

 проблема современности.

  Россия - одна из самых загрязненных в экологическом отношении стран на планете. Экономическая ситуация в Российской Федерации продолжает усугублять экологическую обстановку, острота сложившихся негативных тенденций нарастает. Спад производства не сопровождался аналогичным уменьшением объема вредных выбросов в окружающую среду - в кризисных условиях предприятия экономят на природоохранных затратах. Однако в ряде регионов наблюдается рост выбросов в атмосферу; причины - нарушение технологических режимов, использование низкокачественного и некондиционного сырья и топлива.

    В связи с изношенностью основных фондов участились залповые и аварийные выбросы вредных ингредиентов. Состояние воздушного бассейна городов и промышленных центров ухудшается.

   В начале нового 2016 года президент России Владимир Путин подписал указ о проведении в следующем (2017) году Года экологии.

    В отличие  от всех  прочих      узких     сфер  нашей  с  вами  жизни,  проблема  охраны   природы  и  здоровья   человека  от антропогенных  факторов  является  глобальной,  затрагивающей   вопросы   здоровья и  жизни    людей  всех  возрастов,  всех  социальных   групп, а также интересы будущих поколений   и  самой  собственно  живой  природы, как  основы     существования   «хомосапиенс». 

       ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ  — одно из наиболее опасных последствий научно-технической революции и использования человеком ископаемого топлива. Экологи насчитывают около 2000 загрязнителей атмосферы, значительная часть которых образуется главным образом в результате хозяйственной деятельности человека. Наиболее распространенные атмосферные загрязнители — сернистый газ,оксид углерода ,угарный газ, хлор, формальдегид, фенол, сероводород , аммиак, бенз(а)пирен, пыль. В некоторых случаях из оксидов азота и углеводородов под действием солнечного света могут образовываться новые соединения (фотооксиданты) — озон, азотная кислота и др., вызывающие у человека воспаление слизистых оболочек дыхательных путей.

   Среди органических веществ, загрязняющих атмосферу, почвы и природные воды, особое место занимают полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Эти соединения относятся к супер-экотоксикантам 1-го класса опасности, поскольку многие из них, обладают мутагенными и канцерогенными свойствами и способны к накоплению в природных объектах.

     Это группа органических соединений, в химической структуре которых присутствуют бензольные кольца — группы от трех колец и больше.         Химическое определение бенз(а)пирена: органическое вещество, содержащее углерод, входящее в группу полициклических углеводородов, с молярной массой 252,31 г/моль, химическая формула С20Н12.9 

   Бензапирен практически не встречается в свободном состоянии, а всегда осаждается на частицах, содержащихся в воздухе. Вместе с передвигающимися массами воздуха бенз(а)пирен разносится по большой площади, а выпадая вместе с твердыми частицами из воздуха (например, при осадках) попадает в почвенные слои, водоемы, на поверхности строений.

   В миграции и накоплении бенз(а)пирена играет роль и такой его источник, как автомобильный транспорт. С одной стороны, передвигаясь на большие расстояния, автомобили способствуют равномерному разносу бенз(а)пирена. С другой стороны, осевший бенз(а)пирен в больших количествах скапливается вдоль автомобильных дорог и на объектах рядом с ними (так называемые «вторичные источники»).

   Бенз(а)пирен легко «включается» в круговорот веществ в природе: с атмосферными осадками, всегда содержащими твердые частички, он заносится даже на территории, удаленные от основного источника ПАУ, попадает в водоемы, откуда, при процессах испарения, вновь поднимается в воздух. Именно такая способность бенз(а)пирена мигрировать приводит к тому, что его содержание может быть высоким в местах, где нет мощного источника этого вещества.

   Попадая в окружающую среду и накапливаясь в ней, бенз(а)пирен проникает в растения, которые в дальнейшем служат кормом для скота или используются в питании человека. Концентрация бенз(а)пирена в растениях выше, чем его содержание в почве, а в продуктах питания (или кормах) выше, чем в исходном сырье для их изготовления. Этот эффект наращивания концентрации химических веществ, в том числе бенз(а)пирена, получил название биоаккумуляции.

   Таким образом, бензапирен представляет опасность не только как фоновое загрязнение окружающей среды, но и как вещество, проникающее в организм по пищевой цепочке.

    Бенз(а)пирен, как и все ПАУ — главным образом результат технического прогресса, следствие деятельности человека.

   В атмосфере ПАУ преимущественно сорбированы на твердых частицах аэрозоля. Размеры частиц в значительной степени определяют дальнейшее поведение ПАУ, их осаждение из атмосферного воздуха и перенос воздушными массами в направлении доминирующих ветров. Выпадение ПАУ при сухом осаждении, с атмосферными осадками приводит к накоплению их в почвах и поверхностных водах. Из сотен ПАУ различного строения, обнаруженных в объектах окружающей среды, для постоянного контроля выбран узкий ряд приоритетных соединений. В России это лишь один - бенз(а)пирен.

   Бенз(а)пирен отнесен к веществам первого класса опасности. Первый класс опасности — это вещества с чрезвычайно высоким опасным воздействием на окружающую среду, при этом изменения, вызываемые ими, необратимы и восстановлению не подлежат.

    Бенз(а)пирен является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды. Канцерогенные вещества (в частности, бенз(а)пирен) чрезвычайно опасны для человека даже при их малой концентрации, поскольку обладают свойством аккумулироваться в организме до критических концентраций (биоаккумуляция). Бенз(а)пирен оказывает также мутагенное действие.

    Антропогенные источники бенз(а)пирена могут быть стационарными (промышленные предприятия, ТЭЦ, крупные и мелкие отопительные системы), загрязняющими атмосферу в относительно ограниченных районах, и передвижными (транспорт), выбросы которых распространяются на значительно большие пространства. Одним из широко распространённых источников бенз(а)пирена является процесс горения практически всех видов горючих материалов. Бенз(а)пирен присутствует в дымовых газах, копоти и саже, оседающих в дымоходах и на поверхностях, имевших контакт с дымом, точнее в смолистых веществах, содержащихся в продуктах сгорания. Бенз(а)пирен находят и в местах стихийно возникающих лесных пожаров, он появляется в атмосфере также в результате извержения вулканов. Однако, следует уяснить, что собственно процесс горения (т.е. окисление углерода) не обязателен для возникновения бенз(а)пирена. Он образуется в результате протекания процессов полимеризации относительно простых по структуре осколков молекул (в основном свободно радикального характера), которые образуются из исходного топлива вследствие действия высоких температур, при неблагоприятных условиях горения. Одним из наиболее распространённых источников образования бенз(а)пирена является также пиролиз. 

    В молекулярно-дисперсном состоянии бенз(а)пирен может находиться лишь в ничтожно малых количествах. В воздухе он преимущественно связан с твердыми частицами атмосферной пыли. Твердые частицы, содержащие бенз(а)пирен, довольно быстро выпадают из воздуха вследствие седиментации (разрушение коллоида и выпадение осадка), а также с атмосферными осадками и переходят в почву, растения, почвенные воды и водоемы. Это обуславливает довольно большую изменчивость концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе, которая зависит не только от интенсивности выброса его из источника загрязнения, но и от метеорологических условий. Будучи химически сравнительно устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами, не обладающие способностью синтезировать бенз(а)пирен, становятся его вторичными источниками. 

   Пути проникновения бензапирена в организм разнообразны: с пищей и водой, через кожу и путем вдыхания. Степень опасности находится вне зависимости от того, каким путем произошло попадание бензапирена в организм. В экспериментах, а также по данным мониторинга экологически неблагоприятных районов, бензапирен внедряется в комплекс ДНК, вызывая необратимые мутации, которые переходят в последующие поколения.         Особую тревожность вызывает факт биоаккумуляции бензапирена: вероятность развития мутаций у ближайших поколений потомства возрастает из-за биоаккумуляции во много раз.

   Международная группа экспертов отнесла бенз(а)пирен к числу агентов, для которых имеются ограниченные доказательства их канцерогенного действия на людей и достоверные доказательства их канцерогенного действия на животных. В экспериментальных исследованиях бенз(а)пирен был испытан на девяти видах животных, включая обезьян. В организм бенз(а)пирен может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путём. При всех этих способах воздействия удавалось вызвать злокачественные опухоли у животных. 

     Почвы и грунты на территориях, прилегающих к автомагистралям, испытывают регулярное химическое загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами и полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), которые содержатся, главным образом, в газопылевых выбросах автотранспорта.
  Ситуация усугубляется тем, что дорожные проезды за пределами боковых примагистральных газонов активно используются в качестве парковок автомобилей, часто кратковременных. Как известно, выхлопные газы прогревающегося двигателя автомобиля более обогащены токсичными веществами, особенно ПАУ (в том числе 3,4-бенз(а)пиреном). Поэтому уровень химического загрязнения этих участков довольно высок.

Обязательные требования к содержанию бенз(а)пирена

• Атмосферный воздух населенных мест (городских и сельских поселений): Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена не более 0,1 мкг / 100 куб.м. (ГН 2.1.6. 1338-03);

• Воздух рабочей зоны (на рабочих местах независимо от их расположения - в производственных помещениях, в горных выработках, на открытых площадках, транспортных средствах и т.п.): Среднесменная предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена в воздухе рабочей зоны не более 0,00015 мг / куб.м. (из п.1. и п.2. ГН 2.2.5. 1313-03);

• Предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена (с учетом фона) в почве (населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, зон санитарной охраны источников водоснабжения, территории курортных зон и отдельных учреждений, разного характера землепользования): не более 0,02 мг / кг;

• Вода водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: Предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена не более 0,000001 мг/л. (из п.2. ГН 2.1.5. 1315-03);

• Вода подземных источников (открытых для общего пользования или находящихся в индивидуальном пользовании, шахтные и трубчатые колодцы, каптажи родников), используемая для питьевых и хозяйственных нужд населения при нецентрализованном водоснабжении (забираемая с помощью различных сооружений и устройств, без подачи ее к месту расходования) не более 0,000001 мг/л.  

• В зависимости от местных природных и санитарных условий перечень контролируемых химических показателей качества и безопасности воды устанавливается постановлением Главного государственного санитарного врача по соответствующей территории. В данном случае ПДК бенз(а)пирена устанавливается Главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории как дополнительный химический показатель качества и безопасности. (из п.1.3., п.4.1. и п.4.2. СанПиН 2.1.4. 1175-02);

• Питьевая вода централизованных систем питьевого водоснабжения: Предельно допустимая концентрация (ПДК) бенз(а)пирена не более 0,000005 мг / л (из п.1.2.2.2. СанПиН 2.1.4.1074-01);

• Вода, расфасованная в емкости (питьевая вода бутылированная). Критерий безвредности химического состава по содержанию бенз(а)пирена (из табл.2.п.II.д. СанПиН 2.1.4. 1116-02);

• Высшая категория - вода безопасная для здоровья и оптимальная по качеству (из самостоятельных. как правило подземных, предпочтительно родниковых или артезианских водоисточников, надежно защищенных от биологического и химического загрязнения - не более 0,001 мкг / л;
• Первая категория - вода питьевого качества (независимо от источника ее получения) безопасная для здоровья - не более 0,005 мкг / л;
• Пищевые продукты (в зерне,в копченых мясных и рыбных продуктах контролируются допустимые уровни бенз(а)пирена) не более 0,001мг/ кг;

• Колбасные изделия, продукты из мяса всех видов убойных животных, кулинарные изделия из мяса (для копченых продуктов).
• Продукты мясные с использованием субпродуктов (паштеты, ливерные колбасы, зельцы, студни и др.) и крови. Изделия вареные с использованием субпродуктов, крови, колбасы, заливные (хлебы, колбасы, студни, ливерные колбасы, заливные блюда).
• Колбасные изделия, копчености, кулинарные изделия с использованием мяса птицы (для копченых продуктов).
• Мясопродукты с использованием субпродуктов птицы, шкурки (паштеты, ливерные колбасы и др.).
• Консервы и пресервы рыбные (для копченых продуктов).
• Рыба копченая.
• Зерно продовольственное, в т.ч. пшеница, рожь,овес, ячмень, просо, гречиха, рис, кукуруза.
• Шпик копченый.
• По показателям безопасности ароматизаторы должны соответствовать следующим требованиям- в коптильных ароматизаторах содержание бенз(а)пирена не должно превышать 2 мкг/кг(л), вклад коптильных ароматизаторов в содержание бенз(а)пирена в пищевых продуктах не должен превышать 0,03 мкг/кг(л);
• В других продуктах содержание банз(а)пирена не допускается.
• Не допускается присутствие бенз(а)пирена в продуктах детского и диетического питания.

Для меня стало открытием, что бензапирен может содержаться и в шоколадных конфетах.

    В шоколадках этот канцероген может «завестись», благодаря от души обжаренным какао-бобам, а также жареным орешкам, начинке. И теоретически может быть обнаружен не только в украинских шоколадках и конфетах, но и в любых других.

            Воздействие бенз(а)пирена табачного дыма на молекулу ДНК.

   В составе смолы табачного дыма так же содержится бенз(а)пирен, оказывающий мощное воздействие на молекулу ДНК. 

    Рассмотрим, как бензапирен влияет на ДНК человека. Молекула бенз(а)пирена умеет соединяться с другими подобными элементами, образуя крепкие молекулярные системы с ДНК и внедряясь в её комплекс, она расширяет двойную спираль, постепенно нарушая взаимосвязи молекул ДНК. Следовательно, спираль раскручивается и появляется новая — испорченная, а это уже генетическая модификация (преобразование) молекулы ДНК  и, собственно, происходит мутация.

   Таким ужасным внедрением в организм всего один из тысяч компонентов табачного дыма влияет на жизнь курильщика, портя его генетический фонд, который, возможно, еще давно начал портить его курящий предок. Курильщик, в свою очередь, передаёт гены, подверженные мутации, своему будущему потомству, а это может вызвать самые непредсказуемые последствия — различные врожденные патологии и уродства при рождении.

В непроветриваемом помещении там, где курят, бензапирена содержится в десятки раз больше, чем в самых неблагополучных с экологической точки зрения местах – вблизи фабрик и заводов.

     Полностью исправить экологическую ситуацию может только отказ от сжигания ископаемого топлива в пользу альтернативных источников энергии, в идеале — возобновляемых, перевод бензиново-дизельных автомобилей на электро- или водородные двигатели или любые другие более экологичные альтернативы. Что делать с асфальтом, сложно сказать — это отдельная тема экологичных городских дорожных покрытий.

Что делать на личном уровне? Больше времени проводить на природе, устанавливать в квартире систему приточного вентилирования, которая принудительно засасывает воздух с улицы, пропускает его через фильтр и только потом подает к вам в квартиру. Максимально сократить свое время пребывания около крупных автомобильных трасс.

     Летом 2010 года, когда в России, и в том числе ,в Москве были волны аномальной жары, ставшие причиной масштабных пожаров, московские власти рекомендовали людям по возможности не выходить из дома, будучи в помещении, затыкать щели в окнах мокрыми тряпками, а на улице носить респираторы, маски или прикрывать рот и нос влажным носовым платком, чтобы защититься от смога. В той ситуации улицы были буквально полны бенз(а)пирена – раскалившийся и плавящийся на солнце асфальт, все те же миллионы машин и смог от горящих лесов дали неповторимый «букет» загрязняющих газов, отнюдь не полезных для человеческого здоровья.

    Так что сделать можно не так уж и много. Помимо перечисленного, можно добавить — выбирайте качественные продукты питания, в производителе которого вы максимально уверены; в случае с бенз(а)пиреном это в первую очередь касается масел и жиров разного рода. Ну и еще — сохраняйте чувство юмора, это секретное оружие человечества, которое поможет победить любую заразу, когда ничего другое не помогает.

1. Е.Н. Конахевич.  Бенз(а)пирен - невидимый враг. Научная статья.

2. П В. Голубкова.  Бенз(а)пирен в воздухе, которым мы дышим.

Заявки на участие (Приложение 1) и текст доклада (Приложение 2) подавать до 17.04.2016г. на электронный адрес: licey66n-kamsk@mail.ru   пометкой «Конференция, Ф.И.О.»

По материалам конференции будет сформирован и размещен на сайте техникума электронный сборник статей.

Соавторство допускается, но не более 2 участников.

Участие бесплатное.

Приложение 1

Заявка

на участие в III Республиканской студенческой научно-практической конференции по теме «Интеллектуальный потенциал молодежи XXI века».