POLICIKLIČNI AROMATIČNI UGLJOVODONICI

PROFESOR: Jasmina Agbaba

ASISTENT: Nikolina Popadić

STUDENT: Jovana Kovač

Policiklični aromatični ugljovodonici tj. PAH jedinjenja su organska jedinjenja koja se sastoje od dva ili više kondenzovana aromatična prstena i veoma su rasprostranjena u životnoj sredini. Nalaze se u atmosferi, geosferi, hidrosferi itd. PAH jedinjenja nastaju nepotpunim sagorevanjem ili pirolizom organske materije i postaju glavni izvor zagađenja atmosfere. Identifikovani su kao jedni od najtoksičnijih zagadjivača u urbanim sredinama. Ova jedinjenja iz vazduha sedimentacijom ili putem padavina dospevaju u zemlju, vodenu sredinu, hranu i ljudski organizam. Ova jedinjenja imaju kancerogena i mutagena svojstva.

Slika 1: Organska struktura PAH jedinjenja

1. UVOD

PAH jedinjenja mogu nastati prirodnim ili antropogenim putem. Jedinjenja iz grupe PAH se u ambijentalnom vazduhu nalaze u čestičnoj frakciji, sorbovani na suspendovane čestice, i gasnoj frakciji, kao slobodna gasovita jedinjenja. Emisija PAH u atmosferu prirodnim putem uključuje vulkanske erupcije i požare. Na urbanim i industrijskim lokalitetima, PAH se gotovo u potpunosti emituju ljudskom delatnošću i osnovni su nusprodukti nepotpunog sagorevanja organske materije.

Slika2: Vulkanaska erupcija kao izvor PAH zagađenja Slika 3. Požari kao izvori zagađenja

2. PAH JEDINJENJA U VAZDUHU

Izduvni gasovi automobila predstavljaju najznačajniji izvor emisije PAH u urbanim sredinama Pored saobraćaja, važan izvor emisije PAH je industrijska aktivnost kao što je primarna proizvodnja aluminijuma, produkcija koksa, spaljivanje otpada, proizvodnja cementa, rafinerije nafte, petrohemijska industrija, industrija bitumena i asfalta, proizvodnja guma i komercijalna termo-elektro produkcija. Naftna industrija i njen sve veći razvoj predstavljuju sektore sa najznačajnijim negativnim uticajem na životnu sredinu i njeno zagađenje. Za vreme transporta, skladištenja i prerade nafte I naftnih derivate može doći do zagađenja zemljišta kao i vodenih puteva. PAH-ovi sadrže kondenzovane aromatične pstenove. U ovu grupu jedinjenja spadaju: antracen, krizen, fluoren, piren, naftacen i dr.

Slika 4: Primer PAH jedinjenja

3. UZROČNICI ZAGAĐENJA

Rasprostranjenost PAH-ova u prirodi je velika. Oni zagađuju:

- Vodu

- Vazduh

- Zemljište

ZAGAĐENJE VODA: Voda se zagadjuje usled izlivanja nafte, kao i industrijskih i komunalnih voda. Brzo se

distribuiraju kroz hidrosferu i podležu biotransformaciji.

ZAGAĐENJE VAZDUHA: Vazduh se zagađuje usled nepotpunog sagorevanja organskihmaterija i nastanka

finog aerosola otpadnih voda.

ZAGAĐENJE ZEMLJIŠTA: Zemljište se zagađuje usled izlivanjea nafte, šumski požari, aktivnost vulkana,

prisustvo industrijskog i komunalnog čvrstog otpada u zemljištu i atmosferska depozicija.

4. VRSTE ZAGAĐENJA

Vršena su ispitivanja uticaja PAH-ova na gljive bele i smeđe truleži. Gljive bele i meke truleži su jedinstvene među eukariotima jer imaju jedinstvene nespecifične metode za degradaciju lignina, ali one ne koriste lignin kao izvor ugljenika za svoj rast. Gljive smeđe truleži za svoj rast koriste hemicelulozu i celulozu iz ćelijskog zida biljaka, ostavljajući lignin ne razgradjenim. Za odabir odgovarajućih koncentracija jedinjenja za testiranje urađeni su monitoring testovi sa 5 PAH-ova. U tabelama 1 i 2 su date 9 različitih koncentracija svakog od 5 odabranih PAH-ova (97-99,5% čistoće) u rasponu od 20 do 0,078 mmol/L.

Tabela 1. Fizičko-hemijske osobine 5 testiranih PAH-ova

5. UTICAJ PAH-OVA NA GLJIVE

PAH Broj prstenova

Molekulska masa

g/mol

Log Kow Rastvorljivost u vodi,

mg/L (25 oC)

Jonizacioni

potencijal, eV

Henrijeva kostanta

Pa m3/mol

Antracen 3 178,23 4,54 0,045 7,43 4,94

Binefil 2 154,20 4,01 7,48 8,34 30,4

Fluoren 3 166,21 4,18 1,9 7,88 10,1

Fenantren

3 178,20 4,57 1,1 8,03 12,6

Piren 4 202,25 5,18 0,13 7,53 1,2

Binefil Fluoren Antracen Fenantren Piren

Tabela 2. Strukturne formule 5 testiranih PAH-ova

Rastvori navedenih supstanci su pripremani u dimetil-sulfoksidu (DMSO). U Petrijevim posudama izvršena je inokulacija gljiva. Inokuliran je jedan komadić gljive prečnika 5 mm. U Petrijevim posudana stavljeni su 5 komada Whatman papirića. Jedan papirić je koršćen kao kontrolni, na drugom se sipa 0,1 ml čistog rastvarača DMSO. Na preostala tri sipano je po 0,1 ml rastvorene supstance odgoarajućih koncentracija. Petrijeve posude su dobro zatvorene providnom folijom i postavljene su u komoru za rast. Iz rezultata monotoring testova videlo se da veće koncentracije PAH (5-20 mmol/L) imaju znatno veću antifugalnu aktivnost u odnosu na niže koncetracije PAH-ova. Na osnovu rezultata zaključeno je da bi optimalna koncentracija Pah-ova koji nema izražen visok stepen aktivnosti bila 2.5 mmol/L.

6. NAFTA I PAH JEDINJENJA

Sirova nafta i naftni proizvodi uz policiklične aromatične ugljovodonike, njihovih konstituenata, kao zagađenje široko su rasprostranjeni u životnoj sredini. Postoje tri vrste negativnog dejstva nafte na organizme:

Fizičko dejstvo Modifikacija staništa Toksično dejstvo 

PAH-jedinjenja imaju toksičan efekat na organizme. Mehanizam toksičnosti se sastoji od negativnog delovanja PAH jedinjenja na funkciju ćelijskih membrana, kao i enzimskih sistema vezanih za membrane. Pored toksičnog efekta nemetaboliziranih PAH jedinjenja, kod životinja veliku opasnost predstavljaju reaktivni metaboliti, kao sto su epoksidi i dihidrodioli, koji se vezuju za proteine i DNK. PAH jedinjenja sa četri, pet i šest prstenova imaju veći kancerogeni potencijal u odnosu na PAH jedinjenja sa dva, tri i sedam prstenova. U vodi toksičnost pojedinih PAH jedinjenja na biljke i životinje raste sa povećanjem njihove molekulske mase do 202. Iznad ove vrednosti molekulske mase, rbrzo pada rastvorljivost u vodi, što dovodi do smanjenja koncentracije PAH jedinjenjana niži nivo od letalnog, bez obzira na njihovu suštinsku toksičnost. Koncentracija PAH jedinjenja u sedimentu može biti daleko veća u odnosu na koncentraciju u vodi, ali ograničena biodostupnost PAH jedinjenja redukuje njihov toksični potencijal. Ukupni PAH koji putem nafte dospeva u vodu je od 1-500 ppb. Koncentracija ukupnih PAH jedinjenja u sedimentu ponekad je bila 100 ppm i 50-100000 puta veća u odnosu na referentno područje. U savremenim studijama, PAH jedinjenja se definišu kao “najmanje prepoznatljivi“ kontiminenti.

 

Formirane su četri grupe PAH jedinjenja koje izazivaju kancer. U prvu grupu je uključen samo benzo(a)piren kao dokazano kancerogen PAH. U drugu A grupu spadaju verovatno kancerogena PAH jedinjenja (ciklopenta(cd)piren). U drugu B grupu svrstani su potencijalno kancerogeni PAH-ovi (benz(j)aceantrilen, benz(a)antracen, benzo(b)fluoranten). U treći grupu spadaju PAH jedinjenja koja nemaju kancerogeno svojstvo kao što su naftalen i acinaftilen. Agencija za zaštitu životne sredine definisala je 16 prioritetnih jedinjenja iz grupe PAH koji se najčešće detektuju u uzorcima zemljišta, vazduha i vode kao osnovnih medija životne sredine.

Neki od 16 prioritetnih jedinjenja su: naftalen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, krizen itd.

Ispitivanja prisustva kancerogenih PAH jedinjenja u ambijentalnom vazduhu u Srbiji su malobrojna u nepotpuna. Nivoi koncentracije u vazduhu 16 prioritetnih PAH jedinjenja u gasovitoj i čestičnoj frakciji kvantifikovani su na teritoriji Novog Sada, Pančeva, i Kragujevca.

Nivoi koncentracije čestične frakcije 16 PAH jedinjenja određivana su na tri merna mesta (slika 5).

7. ISPITIVANJE NIVOA KONCENTRACIJE I IZVORA EMISIJE PAH JEDINJENJA

7. Mapa grada sa označenim mernim mestima i ključnim izvorima emisije PAH

Lokalitet uzorkovanja 1 poziciran je u industrijskoj zoni grada, u neposrednoj blizini refinerije nafte, teroelektrane, toplane, saobraćajnice. Merno mesto 2 nalazi se u zoni visokofrekfentnog saobraćaja dok je 3 merno esto locirano u centru grada, u stambenoj oblasti. Ambijentalni vazduh je uzorkovan toku letnjeg i ziskog perioda u trajanju od po 14 dana na svakoj lokaciji.

8. ZAKLJUČAK

PAH jedinjenja su jedna od glavnih izvora zagađenja životne sredine. Imaju toksično svojstvo i

kancerogeno utiču na orgizme u vazduhu, vodi i zemljištu. PAH-ovi se najvise ispuštaju u prirodu u industrijskim zonama, gde je koncentracija PAH jedinjenja znatno veca nego na drugim mestima. Medju naj opasnijim PAH-ovima ubrajaju se piren, antracen, fenantren i mnogi drugi. Radi njihovih smanjenja vrši se njihivo praćenje na mnogim mestima jednom nedeljno ili mesečno i uglavnom u letnjem i zimskom periodu kada je koncentracija PAH-ova povećana više nego inače, jer tada su udarne sezone rada fabrika, kolovoza, kao i zimi sezona grejanja.

Drage kolege hvala na pažnji