Анализ и интерпретация данных по содержанию СОЗ в

Анализ и интерпретация данных по
содержанию
СОЗ
в
объектах
окружающей среды на примере ПАУ
Актуальность определения ПАУ
 В соответствии с разными международными соглашениями около 60 химических
веществ вошли в списки, которые предусматривают ограничение их
распространения и обязательный контроль содержаний в объектах окружающей
среды. Из этих списков выделена группа стойких органических загрязнителей
(СОЗ), названных «грязной дюжиной»: алдрин, эндрин, диелдрин, мирекс, ДДТ,
гексахлорбензол, гептахлор, токсафен, хлордан, полихлорированные бифенилы,
дибензо-п-диоксины и дибензофураны. В 2003 г. в рамках проекта, направленного
на проведение оценки угрозы СОЗ для окружающей среды и здоровья человека,
ООН рекомендовала расширить перечень контролируемых химических
соединений, включив в него 16 приоритетных полициклических ароматических
углеводородов (ПАУ, полиарены, табл. 1) и шесть эфиров фталевой кислоты.
 ПАУ – ограниченно летучие стойкие органические загрязнители - обладают
канцерогеным, мутагеным, тератогенным, гепатотоксическим действием. Они
способны аккумулироваться в липидных тканях живых организмов и вызывать
разные тяжелые заболевания.
2
Основные источники эмиссии ПАУ
Основными антропогенными источниками эмиссии ПАУ в окружающую среду
являются
выбросы
промышленных
предприятий
(образуются
при
высокотемпературной переработке органического сырья), автотранспорт (в
выхлопных газах автомобилей обнаружено более 150 ПАУ), авиация, судоходство,
добыча и транспортировка нефти.
Из природных источников, создающих фоновый уровень ПАУ, следует отметить их
синтез некоторыми растениями и микроорганизмами, лесные пожары, вулканическую
активность.
3
Полициклические ароматические углеводороды
Приоритетные ПАУ
4
Основные критерии оценки
 В соответствии с рекомендациями морские донные отложения могут быть
классифицированы по трем категориям в зависимости от общего содержания ПАУ: легко
загрязненные (Σ ПАУ < 250 мкг/кг), загрязненные (Σ ПАУ от 250 до 500 мкг/кг), очень
загрязненные (Σ ПАУ > 500 мкг/кг).
 Степень антропогености ПАУ принято оценивать как отношение так называемых
„техногенных” ПАУ к „природным”. Техногенными считают высокомолекулярные ПАУ с
большим количеством циклов, а природными низкомолекулярные ПАУ с количеством
циклов 2-3. Полициклические углеводороды, которые образованы в природных условиях,
характеризуются доминированием относительно низкомолекулярных ПАУ, тогда как
концентрация высокомолекулярных соединений мала.
 Индексы LMW/HMW (низкомолекулярные ПАУ (2-3кольца)/высокомолекулярные ПАУ(4-6
колец)). Значения LMW/HMW < 1 предполагают загрязнение ПАУ пиролитического
происхождения, а больше техногенного происхождения.
 Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицировало 7 полициклических
ароматических
углеводородов:
(бенз(а)антрацен,
хризен,
бенз(b)флуорантен,
бенз(k)флуорантен, бенз(а)пирен, индено(1,2,3-сd)пирен, дибенз(а,h)антрацен) как
вероятные (2А) и возможные (2В) канцерогены.
5
Бенз(а)пирен и бенз(а)пирен эквивалент
6
Индексы ПАУ
Возможные источники эмиссии ПАУ в окружающую среду могут быть установлены благодаря использованию индексов, которые
являются соотношением концентраций некоторых ПАУ в объекте.
Принято считать, что соотношение Fl/Fl+Py <0,4 свидетельствует о загрязнении полиаренами нефтяного происхождения.
Значения этого соотношения в диапазоне от 0,4 до 0,5 характерны для загрязнения продуктами горения жидкого топлива и
нефти, >0,5 указывает на загрязнения, которые образуются в результате горения керосина, угля, креозота и т.д.
Соотношение An/178 (Антрацен/Антрацен+Фенантрен) также может характеризовать природу образования ПАУ в объектах
окружающей среды. Соотношение An/178 <0,1 указывает на образование ПАУ в результате низкотемпературных процессов
(нефтяные). Соотношение An/178 >0,1 свидетельствует о доминировании процессов горения при образовании ПАУ.
Соотношение BaA/228 (Бензо(а)антрацен/Бензо(а)антрацен+Хризен) <0,2 свидетельствует о загрязнении донных отложений ПАУ
нефтяного происхождения. Этот показатель в диапазоне от 0,2 до 0,35 указывает на смешанный источник загрязнения , >0,35
свидетельствует о загрязнении полиаренами, образоваными в результате пиролитических процессов.
Соотношение IP/IP+BghiP (Индено(1,2,3-сd)пирен/Индено(1,2,3-сd)пирен+Бензо(g,h,i)перилен) <0,2 свидетельствует о
загрязнении полиаренами нефтяного происхождения, в диапазоне от 0,2 до 0,5 указывает на смешанный источник загрязнения,
>0,5 свидетельствует о загрязнении полициклическими ароматическими углеводородами, образованными в результате
пиролитических процессов.
В ряде случаев соотношения содержаний полициклических ароматических углеводородов (Fl/Fl+Py, An/178, IP/IP+BghiP и
BaA/228) не согласуются друг с другом, так как источники эмиссии ПАУ могут быть различными, случайными и нерегулярными.
Поэтому рассчитывают суммарный индекс ПАУ. Суммарный индекс ПАУ представляет собой нормализованную сумму ранее
обсуждаемых индексов и рассчитывается согласно формуле:
Суммарный индекс ПАУ 
Fl / Fl  Py An / 178 BaA / 228 Ip / Ip  BghiP



0,4
0,1
0,2
0,2
Принято считать источниками эмиссии ПАУ высокотемпературные процессы в случае значения суммарного индекса ПАУ >4, а
значения <4 указывают преимущественно на нефтяные источники загрязнения.
7
Схема станций отбора проб донных отложений в
устьевом взморье Дуная
8
Результаты хроматомасс-спетрометрического
определения ПАУ в донных отложениях устьевого
взморья Дуная
LMW/HMW
Б(a)Пэкв,
мкг/кг
Суммарный
индекс
ПАУ
46
0,32
124,7
6,28
1093,3
50
0,23
195,1
6,15
3
1078,2
46
0,31
156,8
6,13
4
789,6
47
0,31
121,4
6,14
5
352,7
47
0,31
48,7
6,14
6
462,5
46
0,30
65,5
6,56
7
341,1
40
0,52
37,9
4,72
8
622,5
52
0,25
103,5
8,58
9
329,6
40
0,52
34,9
4,92
10
557,8
43
0,28
69,6
5,47
№
Станции
Σ ПАУ,
мкг/кг
Σ канц. ПАУ/
Σ ПАУ∙100
1
809,8
2
9
Соотношение 16 ПАУ в донных отложениях эстуария Дуная
по числу колец в молекуле
(по оси ординат – номер станции, по оси абцис процентное отношение ПАУ по числу
колец)
10
Уровни загрязнения донных отложений из эстуария
Дуная суммой 16 ПАУ, 7 канцерогенными ПАУ и
суммарного Б(a)Пэкв
11
Значения соотношения Fl/Fl+Py, BaA/228, IP/IP+BghiP,
An/178 для станций взморья Дуная
Интересен тот факт, что на станциях 1-6 и 10
значение суммарного индекса ПАУ изменяется
незначительно (5,47-6,28), на стациях 7 и 9
значение несколько ниже (4,72-4,92), но на
станции 8 индекс резко возрастает и
составляет 8,58. Учитывая значительные
отличия индексов LMW/HMW, Fl/Fl+Py, An/178,
IP/IP+BghiP, BaA/228 и суммарного индекса
ПАУ для станции №8 можно предположить
иной источник загрязнения по сравнению с
другими точками отбора проб.
12