Бенз(а)пирен - химико- экологическая проблема современности

методами, которое показало, что для данных природных объектов методики ионоселективного, фотометрического и титриметрического определения сопоставимы.

Исследование по влиянию бентонитовой глины Зырянского месторождения на содержание макроэлементов в желудочном соке здоровых лиц и больных гастритом и холециститом является частью комплексного исследования, изучающего влияние бентонитовых глин на микроэкологию желудочно-кишечного тракта.

Так как секреторная деятельность является важнейшей функцией желудочно-кишечного тракта, а у больных желудочно-кишечными заболеваниями чаще всего наблюдается её изменение, то важным вопросом является выявление количественного содержания в желудочном соке важнейших ионов, таких как ]\fa+, , Са2+ > Мд2+, обусловливающих функциональную активность кислото- и фер-ментопродуцирующих клеток желудка, и оказывающих влияние на метаболизм его секреторных клеток.

Поскольку бентонитовые глины в обменном комплексе содержат ионы ]\fa+ , , Са2+ > м92+, они в определенной степени оказывают влияние на концентрацию этих ионов в желудочном содержимом.

Изучение действия глин проводилось нами in vitro. По результатам исследования нами были сделаны следующие выводы:

1.Действие глины оказывается благоприятным при воздействии на ионы натрия и магния для больных гастритом и холециститом с любым типом кислотности, а также на ионы кальция для больных гастритом с повышенной кислотностью и больных холециститом с любым типом кислотности для всех возрастных групп.

2.Действие глины оказывается неблагоприятным в отношении ионов калия для больных обеих групп и на ионы кальция для больных гастритом с пониженной кислотностью для всех возрастных групп.

3. Содержание ионов калия в желудочном соке здоровых лиц соответствует норме, а после воздействия бентонитовой глины уменьшается примерно в два раза т.е. является неблагоприятным.

4. Концентрация хлорид-ионов после действия глины уменьшается, т.о. оказывая положительное влияние.

Мы считаем, что снижение концентрации ионов калия в желудочном соке под влиянием глины обусловлено ее ионообменными свойствами, и этот вопрос требует разрешения в ходе дальнейшего развития темы.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что бентонитовая глина Зырянского месторождения, обладая адсорбционными свойствами и высокой способностью к ионному обмену, оказывает влияние на концентрацию ионов калия, натрия, кальция, магния и хлорид-ионы в пищеварительном тракте, регуляцию секреторной деятельности, а также ряд биохимических процессов в этом органе. Полученные данные могут быть использованы при исследовании in vivo и последующем внедрении бентонитовых глин в лечебную практику.

Список литературы

1. Баталова Ш.Б. Глины, их минералогия, свойства и практическое значение. - М.: Наука, 1970. - 142с.

2. Грим P.E. Бентонитовые глины. - М.: Наука, 1980. - 287с.

3. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А. С., Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов/ Под ред.Ершова Ю.А. - 4-е изд., стереотип,- М.: Высш. шк, 2003. - 560с.

4. Козловская A.B., Николаев А.Ю. Учебное пособие по клиническим лабораторным методам исследования,- М.: Медицина, 1984. - 288с.

5. Кузнецов А.П. Влияние мышечной нагрузки на секреторную функцию желудка и поджелудочной железы: Физиол. человека. - 1983. - Т. 9 -№6. -С. 946 - 955.

6. Кузнецов А.П., Речкалов A.B., Смелышева Л.Н. Желудочно-кишечный тракт и стресс: Монография. - Курган, 2004. - 506с.

7. Камышников В. С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: Справочник: В 2 т. Т.2. -М.: Интерпрессервис, 2003. - 463 с.

Н.В. Сакулин Гимназия №57 Г.В. Иванцова

Курганский Государственный Университет

БЕНЗ(А)ПИРЕН - ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА СОВРЕМЕННОСТИ

В статье представлены материалы по выбросам бенз-(а)пирена, его распространению в окружающей среде, влиянию на здоровье человека.

Бенз(а)пирен (БП) относится к полиароматическим углеводородам (ПАУ), сильный канцероген. Образуется в результате низкотемпературного сгорания любых органических веществ.

Показано, что наибольшие концентрации БП образуются при сгорании угля, тогда как наименьшие при сгорании газа, поэтому наиболее технологичны котлы большой мощности т.к. при температуре больше 150СРС БП не образуется.

По литературным данным отобраны наиболее современные эффективные методы очистки от ПАУ, в особенности от БП.

The research work «Benz(a)piren is the chemical-ecological problem of our days» includes information concerning the emission of benz(a)piren and its diffusion in the environment as well as its influence on human health. Benz(a)piren is one of the polyaromatic hydrocarbons. It is considered to be a very strong cancerigen. It is formed in the result of the burning of any organic substances at low temperatures.

It is proved that the most concentrations of BP are formed by coal cindering, while the least concentrations are formed by gas cindering, so the more powerful boilers are considered to be the most technological as BP can't be formed at 150CPC.

According to the latest scientific information the author of this research work has selected the most modern and effective purifications methods from polyaromatic hydrocarbons and especially, from BP.

Среди проблем окружающей природной среды проблема атмосферного воздуха занимает особое место. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха поступает от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе. Количество загрязнения определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Наиболее опасными являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) - многоядерные ароматические соединения, которые относятся к орто-пери-конденсированным системам, включающим кольца, имеющие два и только два атома общих с двумя и большим числом колец: при п общих атомов меньше, чем 2п. Из них наиболее распространенными являются антрацен, фенантрен, пирен, хризен, 1,2-бенз(а)пирен, 3,4-бенз(-а)пирен, 1,12-бензперилен, флуоренн.

Бенз(а)пирен - наиболее известное вещество из группы ПАУ; достаточно широко распространённый канцероген. Присутствуете промышленных отработанных газах, в выхлопах автомобилей (особенно с дизельными двигателями), также обнаруживается в отработанном моторном масле, в сигаретном дыму.

Известно, что к наиболее вредным воздействиям курения относится образование полициклических ароматических соединений (например, бенз(а)пирена), ко-

торые действуют как канцерогены, провоцируя рак.

Смазывание бенз(а)пиреном кожи вызывает плос-кокпеточный рак, подкожное введение - саркому, внутривенное - лейкоз, а введение с пищей - рак молочных желез и пищеварительного тракта.

Бенз(а)пирен - светло-желтые кристаллы, плохо растворим в воде. Состоит из 12 атомов углерода и 22 атомов водорода. Супертоксикант, обладает канцерогенными свойствами и относится к полициклическим ароматическим соединениям (некоторые из них приведены ниже). Состоит из пяти сконденсированных бензольных колец. В основе соединения лежит пирен (VI). Имеет высокую температуру плавления. Легко поглощает УФ - излучение (300 - 420 нм) и быстро фотоокисляется в атмосфере с образованием хинонов и карбонильных соединений. Так, в результате 20 - минутного УФ - облучения происходит разложение 84,5% антрацена; 70,7 % тетрафе-на; 52,0 % 3,4-бенз(а)пирена; 51,5 %хризена; 33,6 % пи-рена в городском воздухе.

Биологическая активность бенз(а)пирена зависит как от индивидуальных особенностей организма, концентрации и продолжительности воздействия, так и от экологической обстановки в целом. Она определяется также физико-географическими, климатическими и погодными условиями.

На фоне других загрязняющих веществ в воздухе городов ПАУ присутствуют в достаточно малых концентрациях. Тем не менее, они вносят существенный вклад в общее загрязнение атмосферы. Как правило, уровни содержания бенз(а)пирена в воздухе в крупных промышленных центрах находятся в интервале от 0,1 доЮО нг/м3. Житель больших городов вынужден вдыхать до 200 мг бенз(а)пи-рена в год, ежегодная дополнительная доза курильщика, выкуривающего до 40 сигарет в день, составляет около 150мг. Для горожан-курильщиков опасность состоит в том, что удвоенное поступление канцерогенов может привести к возникновению рака легких. Это подтверждается многочисленными медицинскими обследованиями курящих и некурящих людей в городах и сельской местности.

О предельных концентрациях, оказывающих на человека канцерогенное действие, нет точных данных, так как локальное воздействие этих веществ проявляется только при непосредственном контакте. Опыты с животными показали, что при нанесении вещества кисточкой на отдельные участки тела активность проявляют уже количества порядка 10-100.

При попадании в организм полициклические углеводороды под действием ферментов образуют эпокси-соединение, реагирующее с гуанином (рис. 1), что препятствует синтезу ДНК, вызывает нарушения или приводит к возникновению мутаций, несомненно, способствующих развитию раковых заболеваний.

Индекс загрязнения атмосферного воздуха г. Курган снижается, но все еще остается очень высоким - 11 при норме 5. Веществом, определяющим высокий индекс загрязнения атмосферы, является бенз(а)пирен, среднегодовые концентрации которого за все годы наблюдений не фиксировались ниже 4,4 ПДК и только в 2002 г. впервые составили 3,7 ПДК. Концентрация формальдегида превысила ПДК в 1,3 раза, по остальным контролируемым веществам превышения ПДК не фиксировались.

Главными источниками загрязнения атмосферы су-перэкотоксикантами, как уже отмечалось выше, являются промышленные и транспортные выбросы. Их поступление в атмосферу происходит также при неправильной эксплуатации печей для сжигания бытовых и химических отходов, открытом сжигании мусора на свалках. Очевидно, что осуществление эколого-аналитического монито-

ринга суперэкотоксикантов в атмосфере позволяет, исходя из фактического материала, а не путем искусственного моделирования, зачастую далеко от реальной ситуации, выяснить степень их эмиссии в окружающую среду.

Рис.1. Метаболическое превращение бенз(а)пирена и его взаимодействие с гуанином

На фоне других загрязняющих веществ в воздухе городов ПАУ присутствуют в достаточно малых концентрациях. Тем не менее, они вносят существенный вклад в общее загрязнение атмосферы. Как правило, уровни содержания бенз(а)пирена в воздухе в крупных промышленных центрах находятся в интервале от 0,1 -100 нг/м3.

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет, особенно в крупных городах, а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Токсическими выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсических примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает -45% СпНп от их общего выброса.

Каждый день обычный гражданин России вдыхает до 20 граммов резиновой пыли. Резина является адсорбентом для бенз(а)пирена. А частички резиновой пыли переносят на себе кристаллы БП. По оценкам исследователей, в резиновой пыли содержится больше канцерогенных веществ, чем в выхлопных газах двигателей, которые до этого считались традиционными источниками загрязнения окружающей среды.

Нами были проанализированы данные аккредитованных лабораторий: обследования котельных, асфальтобетонных заводов, хлебопекарных печей, печи обжига керамзита, ТЭЦ, автотранспорта и воздуха на перекрестках. Выполнен анализ возможных соотношений содержания бен-зпирена и других загрязняющих веществ в выбросах.

Наиболее технологичны котлы большой мощности. Выброс бенз(а)пирена от котлов Курганской ТЭЦ, работающих на природном газе, в 3,8 раза меньше, чем от котлов Курганских городских тепловых сетей (КТС). Предполагаемая причина - более высокие температуры сжигания топлива. О зависимости содержания бенз(а)пире-на от температуры в топке свидетельствуют и то, что в выбросах хлебопекарных печей, работающих в нормальном режиме, зафиксированы самые высокие концентрации бенз(а)пирена. Таким образом, при проведении дальнейших исследований необходимо по возможности фиксировать температуру в топке.

На Курганской ТЭЦ на котлах 12, 13 очистка выбросов не предусмотрена, на этих котлах применяется только газообразное топливо. В настоящее время на котле 13 ведется монтаж пылеулавливающего агрегата мокрого типа (2002 год).

На Курганской ТЭЦ для очистки дымовых газов от золы применятся золоулавливающие установки «Скруббера-трубы Вентури», с эффективностью очистки 94,95%.

116

ВЕСТНИК КГУ, 2006. №4

Одним из наиболее заметных достижений является установка на котле № 13 современной системы улавливания золы - кольцевых эмульгаторов. Степень очистки более 99%.

На котле № 12 запланирована установка другой современной системы золоулавливания МВ-ИРО с интенсивным водяным орошением.

Значительное влияние на количество выбросов в атмосферу оказывает режим работы котельного оборудования. Качественная настройка режимов горения позволяет уменьшить количество вредных выбросов и существенно повысить экономичность работы оборудования.

Снижение выбросов золы при использовании эмульгаторов составляет 1,6 тыс. тонн в год(2005год).

Выбросы от печей частного сектора оказывают очень существенное значение по некоторым постам (например, по посту № 3), но в целом это влияние не значительное, т.к., по данным органов статистики, количество квартир в частном секторе составляет не более 4 %. Но проведенные замеры дают удивительные результаты: концентрация бенз(а)пирена от печи, в которой сжигаются дрова, составила 48093,0 нг\м3, а использующей в качестве топлива уголь - 98545,нг\м3.

Важным элементом характеристики атмосферных загрязнителей, в особенности обладающих кумулятивным эффектом, является статистическое распределение их концентраций в течение длительного времени, такую важную характеристику загрязнения воздушного бассейна БП, как процент годового времени, в течение которого наблюдается тот или иной уровень концентраций БП в атмосферном воздухе. Например, концентрация БП на уровне 1 нг/м3 и выше наблюдается в течение 78 % годового времени, 5 нг/м3 и выше - 22 % годового времени и 10 нг/м3 и выше - только в 7 % годового времени.

Таким образом, до 70 % обнаруженных концентраций канцерогена оказываются ниже его среднегодового значения, а часть (до 30 %) - выше. Следовательно, в гигиеническом отношении важно ограничить верхний уровень фактических концентраций БП с помощью суточной ПДК таким образом, чтобы при наблюдаемой в натурных условиях частоте ее появления была обеспечена среднегодовая ПДК в атмосферном воздухе на уровне 1 нг/м3.

На основании расчетов кумулятивной частоты появления концентраций БП на уровне предлагаемых среднесуточной и среднемесячной ПДК установлено, что уровень среднегодовой ПДК канцерогена может быть обеспечен при частоте появления концентрации на уровне среднесуточной ПДК (5 нг/м3) в 1 % и среднемесячной ПДК (2 нг/м3) - 9 %. Эти величины рекомендуются в качестве дифференцированных регламентов БП для оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха при длительных наблюдениях.

Проанализировав источники загрязнения ПАУ атмосферного воздуха, гидросферы, поверхностных слоев литосферы и их влияние на здоровье населения, мы пришли к выводу о необходимости подбора и систематизации информации о современных эффективных методах очистки от ПАУ, и в первую очередь от бенз(а)пирена.

В настоящее время достаточная полная литературная подборка по данному вопросу вообще отсутствует.

Для этого нами были использованы источники научной, технической, патентной литературы, периодические публикации в газетах, журналах, и электронных страницах. Наиболее эффективными на наш взгляд являются:

• технология на основе «мокрого» коронного разряда, которая обеспечивает эффективную очистку и дезодорирование отходящих газов и вентиляционных выбросов от летучих органических соединений;

• технология использования водомазутных эмульсий. Метод сжигания водомазутной эмульсии широко известен. В исследованиях, посвященных этому вопросу, установлено, что для достижения поставленной задачи ВМЭ должна быть приготовлена в виде однородной смеси мазута и добавляемой влаги по типу «вода-масло», в которой вода как дисперсная фаза в виде частиц диаметром несколько микрометров находится внутри топливной оболочки. Только при соблюдении этого условия и влажности водомазутной эмульсии до 20% обеспечиваются надежное воспламенение и устойчивое ее горение с высокой полнотой сгорания. Повышенная эффективность процесса горения эмульсии (даже при предельно низких избытках воздуха) обусловлена микровзрывом её капель вследствие различия температур кипения воды и мазута. При дополнительном дроблении капель эмульсии достигается ускорение их испарения и улучшается процесс перемешивания топлива с воздухом, в результате чего с учетом наличия в зоне горения продуктов диссоциации воды процесс сгорания мазута существенно интенсифицируется. Для приготовления кондиционных ВМЭ требуемых влажности, дисперсности, вязкости и др. должны применяться соответствующие устройства - эмульгаторы.

Выводы:

• Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработаем новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

• Фактор риска от действия бенз(а)пирена на организм высок, но осознание этого факта на психологическом уровне чрезвычайно низко, т.к. бенз(а)пирен нашими органами чувств никак не идентифицируется. А этот супертоксикант не имеет даже пороговой величины воздействия!

• О бенз(а)пирене должны знать:

- все курящие;

- дворники (жгущие мусор);

-предприниматели;

- автомобилисты;

- производственники

-и наконец все уровни власти для принятия необходимых действенных мер.

• На данной стадии изучения проблемы, несмотря на высокую стоимость анализа необходим всесторонний мониторинг бенз(а)пирена в различных средах и источниках загрязнения.

- Необходимо выявлять закономерности качественного и количественного содержания ПАУ в источниках загрязнения в зависимости от различных факторов техногенного и естественного происхождения.

- Более детально изучить механизм биологического действия всех ПАУ

Список литературы

1. Алексеева Т.А., Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов.-Л.: Гидроме-теоиздат,1988.-224 с.

2. Андрюков В.П., Королев С.М., Ермаков Е.А. Экспериментальные результаты исследований по определению бенз(а)пирена в природных средах // Мониторинг загрязняющих веществ в окружающей среде: Сб. статей. - М.: Гидрометеоиздат, 1982.-111 с.

3. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Комплексная экосовмес-тимая технология сжигания водо-мазутной эмульсии и природного газа с добавкой сбросных вод //Теплоэнергетика.- 1996.-№9.- С.13 - 17.

4. Майстренко В.М., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитичес-кий мониторинг супертоксикантов. -М.: Химия, 1996.-319с.: ил.

5. Вопросы экологии решаем вместе//Природа Зауралья. Экологическая газета Курганской области.-2005 .-№1(55).