2.4. Образование и методы снижения выбросов бенз(а)пирена при сжигании топлив

2.4.1. Физико-химические свойства бенз(а)пирена и условия его образования

Бенз(а)пирен относится к классу полицикличе­ских ароматических углеводородов, молекулярная формула С₂₀Н₁₂, температура плавления 177,5 °С, температура кипения 312 С.

Бенз(а)пирен представляет собой твердое кри­сталлическое вещество в виде игл бледно-желтого цвета, плохо растворим в воде (0,012 мг/л), образует с водой коллоидные растворы. Хорошо растворяется в концентрированной серной кислоте, эфире, бензоле и толуоле. Бенз(а)пирен разрушается под действием ультрафиолетового излучения, токов высокой часто­ты, озона и сильных концентрированных кислот.

Чистый бенз(а)пирен (БП) получают перегонкой каменноугольной смолы в вакууме с последующей кристаллизацией, а также пиролизом керосина с по­следующим гидрированием в присутствии катализа­торов.

Механизм образования полициклических арома­тических углеводородов при сжигании топлив к на­стоящему времени изучен недостаточно. Считается, что при высоких температурах ПАУ синтезируются из алифатических и простых ароматических углево­дородов по реакции свободных радикалов. Первич­ные радикалы образуются при разрыве углеродно-водородных и углеродно-углеродных связей исход­ных углеводородов (первая фаза процесса). Во вто­рой фазе из первичных радикалов происходит синтез ПАУ путем последовательного соединения цепей и дегидрирования.

По мнению Н. В. Лаврова, БП является про­стейшим соединением сажи. На примере пиролиза метана он выдвигает два варианта образования БП  ацетиленовый при высоких температурах и дифенильный  при пониженных.

2.4.2. Экологическая характеристика бенз(а)пирена

По степени воздействия на организм человека БП отнесен к I классу (вещества чрезвычайно опасные). Иногда БП называют бластомогенным веществом, т.е. веществом, способным вызывать всевозможные опухоли и новообразования в живом организме, как злокачественные (рак и саркома), так и другие (аде­нома, папиллома и т.п.).

В результате проведения опытов над животными и изучения случаев профессиональных заболеваний раком определено, что вообще все полициклические ароматические углеводороды обладают бластомогенными свойствами, а многие из них, например БП, канцерогенны.

Известно также, что наличие БП в каждой кон­кретной среде подразумевает присутствие в ней большинства других ПАУ. Учитывая то, что БП явля­ется среди них наиболее сильным канцерогеном, его принято считать своеобразным индикатором и пока­зателем канцерогенной опасности изучаемой среды.

Механизм канцерогенного действия БП, как и других ПАУ, в настоящее время недостаточно ясен. Есть предположение, что опухоли вызывает не сам БП, а продукты его расщепления в организме, назы­ваемые в медицине метаболитами. При совместном действии различных ПАУ, в зависимости от их соче­тания, бластомогенные и канцерогенные свойства могут как усиливаться, так и ослабляться. Изучение механизма канцерогенного воздействия БП, как и других ПАУ, затруднено значительной временной отдаленностью последствий контакта. Опухоли появ­ляются после длительного периода, в течение кото­рого протекает ряд процессов и изменений в орга­низме. Возможно, что ПАУ при этом дают только первоначальный толчок  начало цепи преобразова­ний. В этом заключается принципиальное отличие действия бластомогенных и канцерогенных веществ от действия токсикогенов. При воздействии канцеро­генных веществ опухоли появляются через 1/5  1/7 продолжительности жизни живого организма (для человека  10  14 лет).

Канцерогенное действие ПАУ проявляется в ре­зультате проникновения в организм, накопления опре­деленного их количества и при определенной длитель­ности контакта. Очевидно, что накопление канцероген­ных веществ в организме зависит от вносимой дозы, скорости их разрушения в организме и выделения как самих канцерогенных веществ, так и продуктов их распада. Установлено, что человеческий организм в наибольшей мере накапливает и удерживает БП в детском возрасте и в возрасте старше 50 лет.

Кроме непосредственного воздействия, БП, как и другие ПАУ, попадая в атмосферу и взаимодействуя с оксидами азота, под влиянием солнечной радиации образует фотохимические оксиданты  компоненты фотохимического смога, что является дополнитель­ным фактором ухудшения экологической обстановки.

На основании результатов исследований онколо­гов и гигиенистов в нашей стране установлены сле­дующие предельно допустимые концентрации для БП: 110^-6 мг/м³ (среднесуточная)  для воздуха населенных мест; 1,510^-4 мг/м³  для воздуха ра­бочей зоны; 210^-5 мг/г  для воздушно-сухой поч­вы и 510^-6 мг/л для поверхностных вод.