هيدروكربن‌های آرماتیک چند حلقه‌ای (PAHs: Ploycyclic Aromatic Hydrocarbons) گروه بزرگی از ترکیبات آلی دارای دو تا هفت حلقه بنزنی می‌باشد. PAHs گروه وسیعی از آلاینده‌های زیست محیطی می‌باشند که ناشی از احتراق ناقص مواد آلی نظیر سوخت‌های فسیلی می‌باشد. برخی از PAHs دارای خاصیت سرطان‌زایی، جهش‌زایی و تراتوژنی هستند و خطر جدی برای سلامتی دارند و بدین علت نگرانی در رابطه با وجود PAHs در هوای آزاد روبه افزایش است. PAHs از هر دو منابع طبیعی و انسان‌ساخت وارد محیط می‌شوند. حضور وسیع PAHs ناشی از تولید آنها توسط تمامی انواع فرآیندهای احتراق مواد آلی است. منابع انسان‌ساخت PAHs و مشتقات آنها بسیار متفاوت بوده و شامل احتراق ناقص سوخت، پسماند، یا  دیگر مواد آلی مانند تنباکو و مواد گیاهی است. آتش‌سوزی جنگل‌ها و فوران آتشفشان‌ها نیز از جمله منابع طبیعی انتشار PAHs محسوب می‌شوند. از ميان PAHs، 16 تركيب به دليل عدم تجزيه بيولوژيكي سريع توسط ميكروارگانيسم‌ها و در نتيجه ايجاد سميت و خطر در محيط زيست بيشتر مطرح بوده و بعنوان شاخص آلودگي تركيبات PAHs مي‌باشند. اين 16 تركيب شامل Naphthalene (Nap)، Acenaphthylene (Acy)، Acenaphthene (Ace)، Fluorene (Flu)، Phenanthrene (Phen)، Anthracene (Anth)، Fluoranthene (Flrt)، Pyrene (Pyr)، Benzo[a]Anthracene (BaA)، Chrysene (Chr)، Bbenzo[b]Fluoranthene (BbF)، Benzo[k]Fluoranthene (BkF)، Benzo[a]Pyrene (BaP)، Dibenzo[a,h]Anthracene (DBahA)، Benzo[ghi]Perylene (BghiP) و Indeno[1,2,3-cd]Pyrene (Ind) مي‌باشند.

PAHs که بطور وسیعی در اتمسفر پراکنده شده‌اند به عنوان یکی از اولین آلاینده‌های اتمسفری با احتمال سرطان‌زایی شناخته می‌شوند. PAHs منتشره به اتمسفر قبل از ترسیب بر روی خاک، گیاهان یا آب، در فواصل بسیار طولانی از منبع انتشار منتقل می‌شوند. با افزایش وزن ملکولی، سرطان‌زایی PAHs افزایش و سمیت حاد آنها کاهش می‌یابد. سرطان‌زا‌ترین PAHs شامل BaA، BaP و DBahA می‌باشند.


مشخصه های شیمیایی PAHs

PAHs مواد آلی هستند که از اتم‌های کربن و هیدروژنی که تشکیل ساختاری با حداقل دو حلقه آروماتیک می‌دهند تشکیل شده‌اند. PAHs را می‌توان به دو گروه طبقه‌بندی نمود، گروه اول PAHs با وزن ملکولی پایین (LMW: Low Molecular Weight) که شامل PAHs دو و سه حلقه‌ای است؛ و گروه دوم PAHs با وزن ملکولی بالا (HMW: High Molecular Weight) که شامل PAHs چهار، پنج و شش حلقه‌ای است. PAHs خالص معمولاً در درجه حرارت محیط بصورت جامدات بلورین و رنگی می‌باشند. یکی از منایع انتشار PAHs وسایل نقلیه می‌باشند که براساس مطالعات صورت گرفته خودروهای بنزینی عمدتاً PAHs با وزن ملکولی بالا و خودروهای دیزلی عمدتاً PAHs با وزن ملکولی پایین را منتشر می‌کنند.

مشخصه‌های فیزیکی PAHs با توجه به وزن ملکولی و ساختار آنها متفاوت می‌باشد. فشار بخار PAHs با افزایش وزن ملکولی کاهش می‌یابد. PAHs بسیار چربی دوست بوده و بنابراین در حلال‌های آلی حل می‌شوند. همچنین حلالیت آنها با افزایش تعداد حلقه‌ها کاهش می‌یابد. PAHs دارای مشخصه‌های دیگری نظیر حساسیت به نور و مقاومت در برابر گرما می‌باشند.

 

 

سرنوشت و تغییر شکلPAHs در اتمسفر

رفتار PAHs در اتمسفر وابسته به واکنش‌های پیچده فیزیکوشیمیایی، برهم‌کنش با دیگر آلاینده‌ها، تغییر شکل‌های فتوشیمیایی و ترسیب خشک و تر می‌باشد. PAHs در هوای محیط و با توجه به شرایط اتمسفر (نظیر درجه حرارت هوا، رطوبت و سایر عوامل)، ماهیت آئروسل‌ها و مشخصه‌های PAHs در فاز گازی یا بصورت جذب شده برروی سطح ذرات وجود دارند. بطور کلی PAHs LMW بسیار فرار بوده و عمدتاً در فاز گازی می‌باشند. اگرچه PAHs سبک‌تر دارای سمیت کمتری هستند اما آنها قادر به واکنش با دیگر آلاینده‌ها (ازن، دی‌اکسید نیتروژن و دی‌اکسید گوگرد) جهت تشکیل دیون‌ها، نیترو و دی‌نیترو PAHs و اسیدهای سولفوریک می‌باشند که ممکن است سمیت آنها بسیار افزایش یابد. PAHs دارای چهار و بیشتر از چهار حلقه‌ در شرایط محیطی به مقدار بسیار ناچیزی تبخیر می‌شوند. بنابراین اغلب PAHs سنگین بواسطه فشار بخار پایین‌شان در اتمسفر در فاز ذره‌ای می‌باشند. برخی از مطالعات ارتباط معنی‌داری بین مقدار PM در هوا و غلظت PAHs در فاز ذره‌ای یافته‌اند. میزان PAHs فاز گازی و ذره‌ای در هوا تابعی از درجه حرارات هوا و میزان فراریت PAHs می‌باشد. بنابراین با افزایش درجه حرارت هوا میزان PAHs گازی افزایش می‌یابد. بطور کلی سهم اجزای PAHs در فاز ذره‌ای و گازی هوا در جدول ذیل آورده شده است.

سهم اجزا PAH در فاز ذره‌ای هوا

اجزای PAH

متوسط درصد موجود در فاز ذره‌ای

متوسط درصد موجود در فاز گازی

Nap

2%

98%

Flu

5%

95%

Ace

4%

96%

Acy

11%

89%

Phen

9%

91%

Anth

8%

92%

Flrt

16%

84%

Pyr

55%

45%

BaA

78%

22%

Chr

89%

11%

BbF

91%

9%

BkF

91%

9%

BaP

89%

11%

BghiP

83%

17%

DBahA

100%

0%

Ind

100%

0%

 

 

مواجهه انسان با PAHs

مسیر اصلی مواجهه با PAHs برای عموم افراد استنشاق هوای آزاد و داخل، خوردن غذاهای حاوی PAHs، کشیدن سیگار یا استنشاق دود حاصل از اجاق گاز می‌باشد. برای افراد غیرسیگاری مسیر اصلی مواجهه از طریق مواد غذایی است. پردازش (خشک کردن و دودی کردن) و پختن غذاها در درجه حرارت‌های بالا عامل عمده تولید PAHs در مواد غذایی است. برخی از محصولات کشاورزی نطیر گندم، گندم سیاه (rye) و عدس ممکن است PAHs را سنتز یا از طریق آب، هوا یا خاک آنها را جذب کنند. همچنین ورود PAHs به بدن ممکن است از طریق بلع خاک آلوده و استنشاق یا جذب پوستی بخارات PAHs صورت گیرد.


اثرات بهداشتی PAHs

اثرات وسيعي از سميت PAHs بر روي موجودات زنده، ميكروارگانيسم‌ها، گياهان خاك‌زي، موجودات آب‌زي، دوزيستان، خزندگان، پرندگان و پستانداران گزارش شده است. اثرات سميت آنها بر روي رشد، متابوليسم و تشكيل تومور يعني سميت حاد، مزمن، سيتوپلاسمي، ژني و خاصيت سرطان‌زايي نيز به اثبات رسيده است. در عين حال توجه اوليه تحقيقات سميت شناسي PAHs برروي خاصيت سميت ژني و سرطان‌زايي اين تركيبات معطوف شده است.

سرعت ورود PAHs به بدن تحت تأثير حضور تركيباتي است كه شخص به طور همزمان در معرض آنها قرار مي‌گيرد. جذب PAHs در اثر خوردن معمولاً كُند است. PAHs مي‌توانند در همه بافت‌هاي داراي چربي وارد شوند. اين تركيبات تمايل زيادي به ذخيره شدن در كليه و كبد دارند، ولي مقادير كمي از آنها در طحال و غده آدرنال نيز ذخيره مي‌گردد. اين تركيبات در بافت‌هاي بدن به تركيباتي كه برخي كم خطرتر و بعضي مضرتر از PAHs اوليه هستند، تبديل مي‌شوند. مطالعات انجام شده روي حيوانات بيانگر اين امر است كه PAHs تمايل به اقامت طولاني مدت در بافت‌هاي مختلف ندارند و بيشتر اين تركيبات پس از چند روز از طريق مدفوع و ادرار از بدن خارج مي‌شوند. نوع و شدت تأثيراتي كه بر سلامتي انسان دارند وابسته به عوامل متعددي است كه از این بین مي‌توان به مواردی نظیر ميزان ورود اين مواد به بدن انسان، مدت تماس، سن، جنس، وضع تغذيه، سلامت شخص و مانع يا مسير تماس با این ترکیبات اشاره نمود.


 

اثرات بهداشتی PAHs به دو گروه اثرات کوتاه مدت و اثرات بلند مدت طبقه‌بندی می‌شوند که در شکل زیر  بصورت شماتیک این اثرات ارائه شده است.

 


 

شمایی از اثرات کوتاه مدت و بلند مدت PAHs

PAHs

اثرات بهداشتی کوتاه مدت

اثرات بهداشتی بلند مدت

تحریک پوست و چشم

تهوع و استفراغ

التهاب سیستمیک

سرطان‌های پوست، ریه، مثانه و گوارش

آب مروارید، آسیب به DNA، کبد و کلیه

جهش ژنی و مرگ و میر قلبی ـ عروقی