【多环芳烃是什么】什么是多环芳烃PAHS 有什么危害

对于多环芳烃,其实我们并不陌生,相信好多人都知道烤羊肉串、油炸食品中含有致癌物质,多环芳烃就是一类强致癌物。

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,简称PAHs),是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物,它是重要的环境和食品污染物。人类迄今为止已发现包括萘、蒽、菲、芘等200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷。我国已将7种多环芳烃列入"中国环境优先污染物黑名单"中。

国际癌症研究中心(IARC)在1976年列出的94种对实验动物具有致癌作用的化合物中,有15种属于多环芳烃。由于苯并芘是第一个被发现的环境化学致癌物,而且致癌性很强,故而人们常以苯并芘作为多环芳烃的代表。

多环芳烃在工业废水中的浓度高达1毫克/升。我国饮用水卫生标准规定:苯并芘在水中的含量应小于0.00001毫克/升。而世界卫生组织拟定的饮用水标准中,6种有代表性的多环芳烃可接受的浓度为0.00002毫克/升。美国环保局列出16种多环芳烃,要求它们的总量不得多于0.0002毫克/升。

多环芳烃无处不在

多环芳烃存在于我们生活的各个角落。我们吃的蔬菜中,我们喝的水中,我们呼吸的空气中,都有它们的身影。任何有机物加工、废弃、燃烧或使用的地方都可能产生多环芳烃,例如炼油厂、炼焦厂、橡胶厂和火电厂等,这些排放烟尘的工厂甚至居民的炊烟中都含有多环芳烃。

存在于大气中的多环芳烃为其直接进入食品提供了可能,比如多环芳烃可以落在蔬菜、水果、谷物和露天存放的粮食表面。食用植物也可以从受多环芳烃污染的土壤及灌溉水中聚集这类物质。多环芳烃可能会污染水体,通过海藻、甲壳类动物、软体动物和鱼组成的食物链向人体迁移,最终聚集在人体内。

有研究表明,在城市及大型工厂附近生长的谷物、水果和蔬菜中的苯并芘含量明显高于农村和偏远山区谷物和蔬菜中的含量。用这些受到污染地区的谷物制成的植物油和用这些地区出产的谷物喂养的食用动物的肉及奶制品中都有明显偏高的苯并芘含量。

不过,即使在远离工业中心地区的土壤中,多环芳烃的水平也可能很高。研究人员在远离人群居住的一些地方发现土壤中的多环芳烃含量可达到100~200微克/千克,这主要是腐烂的蔬菜残留造成的。有机物在土壤微生物作用下也可形成多环芳烃。我国一些地区的农民习惯在沥青路面上晾晒粮食,有可能造成多环芳烃对食物的直接污染。

由于甲壳类动物降解能力较差,因而体内往往积聚有相当多的苯并芘。此外,食品在熏制和烘烤等加工过程中会产生大量的多环芳烃,它们对人体健康更具危害性。

不少地方对垃圾实行填埋处理,但这样会产生垃圾渗透液。经水浸泡后,这些垃圾渗透液能变成含有大量多环芳烃的有机废水。

全世界每年排入大气的多环芳烃约为几十万吨。五环以上的多环芳烃大部分集中在颗粒物上或散布在大气飘尘中。在大气飘尘中,几乎所有的多环芳烃都附着在粒径小于7微米的可吸入颗粒物上,直接威胁人们的健康。

多环芳烃的危害

多环芳烃对人体有哪些危害呢?

首先,多环芳烃可以引起机体的免疫抑制反应,表现为血清免疫学指标的改变。动物实验表明,烹饪油烟冷凝物对小鼠免疫功能有明显影响,并且其对T淋巴细胞的影响更显著。

其次,多环芳烃具有潜在的致癌性危险。

调查表明,苯并芘的浓度每100立方米增加0.1微克时,肺癌死亡率上升5%。环境中的多环芳烃虽然是微量的,但很难降解,容易在环境中累积,进而通过直接接触和间接接触进入人体,最终对健康造成损害。山区居民经常就地拢火取暖,室内烟雾弥漫,终日不散,从而造成较高的鼻咽癌发生率。

人们食用高温烹制(如烤、炸)的食物可能会提高某些器官(尤其是胃和食道)的癌症发生率。例如,冰岛居民喜欢吃烟熏食品,其胃癌标准化死亡率达万,明显高于其他地区。

其实,多环芳烃的致癌性已被人们研究了200多年。早在1775年,英国医生波特就确认烟囱清洁工阴囊癌的高发病率与他们频繁接触烟灰(煤焦油)有关。然而直到1932年,最重要的多环芳烃——苯并芘才被人们从煤矿焦油和矿物油中分离出来,并在动物实验中证实其具有高度致癌性。

由于多环芳烃的种类很多,不同类型的致癌活性各有差异。其中,苯并芘是一种较强的致癌物,主要导致上皮组织产生肿瘤,如皮肤癌、肺癌、胃癌和消化道癌等。1973年,沙巴特等人的研究表明,苯并芘除了能够诱导胃癌和皮肤癌外,还可引起食管癌、上呼吸道癌和白血病,并可通过母体使胎儿致畸。随食物进入人体的苯并芘大部分可被人体消化道吸收,随后通过血液循环很快遍布人体。人体乳腺和脂肪组织均可蓄积苯并芘。

人体吸收的苯并芘一部分与蛋白质结合,使控制细胞生长的酶发生变异,导致细胞失去控制生长的能力而发生癌变。另一部分则参与代谢分解,并最终有可能变为致癌物——苯并芘二醇环氧化物。该物质不可被转化且具有极强的致突变性,可以直接和细胞中不同成分(包括DNA)反应,致使基因突变,从而导致癌症的发生。

鉴于种种原因,联合国粮农组织和世界卫生组织尽管未对食品中的多环芳烃允许含量做出规定,但有人估计,成年人每年从食物中摄取的多环芳烃总量为1~2毫克;如果累积摄入量超过80毫克,即可能诱发癌症。因此建议每人每天的摄入总量不可超过10微克。

如何避免多环芳烃危害

在自然界中存在着生物降解、水解、光作用裂解等消除方式,使得环境中的多环芳烃含量始终保持在一个较低的浓度水平上。但是近些年来,随着人类生产活动的加剧,破坏了环境中多环芳烃的动态平衡,导致其在环境中大量增加,已经达到非治理不可的地步。

多环芳烃的防治措施一般有两方面:一是制定具体的排放标准来规范和控制多环芳烃的排放,另一方面是采用一些方法来处理已经造成污染的多环芳烃。降解多环芳烃的常规方法有物理方法、化学方法以及生化处理法但这些方法目前都无法彻底降解多环芳烃,成本也较高,所以积极探索新的高科技方法来治理多环芳烃污染是非常必要的。

可喜的是,科学家已经提出了很多行之有效的方法,例如用微波技术处理多环芳烃。虽然微波消除多环芳烃污染物还处于实验室研究阶段,但这种技术具有高效、快速、不污染环境等优点,相信随着研究的不断深入,它在环境保护方面一定会有广阔的应用前景。

多环芳烃通常存在于石化产品、橡胶、塑胶、润滑油、防锈油、不完全燃烧的有机化合物中。除了电动工具外,很多电器中都存在多环芳烃。常见的包括:塑料粒子在挤塑的时候;模具之间存在黏着状况,需要加入脱模剂时,脱模剂中可能含有多环芳烃。

可能存在多环芳烃的物质有:木炭、原油、木馏油、焦油 (天然)、药物、染料、塑料、橡胶、农药(人为)、润滑油、脱膜剂、电容电解液、矿物油、柏油 (人为)、杀虫剂、杀菌剂、蚊香、吸烟、汽油阻凝剂(人为)。

塑料手柄、塑料包装箱、橡胶手柄、有异味的塑料和橡胶产品等,都可能含有多环芳烃。