Образующийся при сжигании угля на электростанциях класс соединений, называющийся полициклическими ароматическими углеводородами или ПАУ, является частью веществ, загрязняющих воздух. Ученые обнаружили, что токсины ПАУ при солнечном свете разлагаются на «дочерние» соединения и побочные продукты.
Некоторые «дочерние» соединения могут быть более токсичными, чем «родительские» ПАУ. Реки и плотины, подвергшиеся воздействию ПАУ, как показывают исследования в журнале Chemosphere, вероятно, загрязнены гораздо большим количеством токсинов, в сравнении с тем количеством, что сбрасывают в окружающую среду крупнейшие предприятия-загрязнители.
Угольная электростанция и сигарета имеют больше общего, чем можно подумать. Так же, как и выхлопные трубы автомобилей и сжигание растительных отходов. То же самое можно сказать и о самолете, пролетающем высоко над лесным пожаром, уничтожающим деревья и траву.
Все они производят класс «фирменных» токсичных химикатов, называемых «ПАУ», когда ископаемое горючее или органическое вещество не сгорают полностью. Эти характерные для ПАУ вещества достаточно специфичны, чтобы ученые могли определить вероятные источники загрязнения. Они могут сделать это, анализируя пробы воды и осадочные отложения из рек и плотин, подверженных загрязнению.
ПАУ – это полициклические ароматические углеводороды.
Как показывает исследование, опубликованное в Chemosphere, некоторые ПАУ из источников загрязнения при воздействии солнечного света распадаются на более мелкие «дочерние» соединения и образуют дополнительные побочные продукты.
Другие исследования показали, что некоторые «дочерние» соединения более токсичны, чем исходные «родительские» ПАУ.
Доктор Матапело Сеопела (Dr Mathapelo Seopela) – ведущий автор исследования – считает, что это может означать, что в плотинах и реках одновременно присутствуют более токсичные, канцерогенные соединения ПАУ, чем считалось ранее.
Сеопела – научный сотрудник химического факультета Йоханнесбургского университета.
«В процессе горения образуются ПАУ, которые варьируются в размерах от двух до шести слитых бензольных колец. Чем выше температура горения, тем больше образуемое соединение и тем вреднее оно для здоровья. Например, когда уголь сжигается на угольной электростанции, скорее всего, образуются пяти-шести кольцевые ПАУ. Это происходит потому, что процесс сжигания проходит при очень высокой температуре – более 1000 градусов Цельсия».
Эти крупные соединения ПАУ перемещаются вместе с остальной частью дыма от градирен электростанции. Затем веры могут унести соединения довольно далеко, к рекам, плотинам, сельскохозяйственным угодьям или к соседнему городу.
«Когда бензин сжигается в автомобильном двигателе, обычно образуются двух-трех кольцевые ПАУ. Подобные ПАУ образуются или самолетами, или, когда фермеры сжигают остатки урожая или траву, или при горении дров», – говорит Сеопела.
«ПАУ попадают в атмосферу, в воздух которым мы дышим. Часто они могут перемещаться на очень большие расстояния от источников, которые их производят, таких как электростанции или лесные пожары».
Многие соединения ПАУ очень вредны. Они образуются из двух или более слившихся бензольных молекул или колец, при неполном сгорании ископаемого топлива или органических веществ. Бензол является легковоспламеняющейся токсичной жидкостью. Он частично ответственен за характерный запах на автозаправочных станциях.
Самым простым ПАУ является нафталин, который имеет два бензольных кольца. Некоторые люди используют нафталиновые шарики для защиты своей одежды от моли. Он токсичен для людей.
Следующим по величине ПАУ является антрацен – компонент каменноугольной смолы, который имеет три бензольных кольца. Антрацен – опасное вещества на производстве. Он очень токсичен в водной среде и считается стойким загрязнителем, способным к биоаккумуляции.
Ряд ПАУ был внесен в список таких организаций как Европейское агентство по охране окружающей среды, ВОЗ и Европейская комиссия, как вещества канцерогенные или вызывающие рак. Это означает, что люди могут заболеть той или иной формой рака, если они подвергаются воздействие этих ПАУ в течение длительного времени.
Некоторые ПАУ могут вызывать постоянные изменения в генах животных, что может приводить к задержке развития или аномалиям развития эмбрионов рыб. Такие ПАУ соединения также классифицируются как мутагенные.
Кали дождя переносят соединения ПАУ в реки и плотины, и это может быть причиной огромных экологических проблем. С доджем ПАУ попадают в питьевую воду, в воду, используемую для полива кормовых культур, и в воду для скота. Также ПАУ накапливается в рыбе.
Доктор Сеопела рассказывает, что в исследовании рассматривались ПАУ с двумя-шестью соединенными бензольными кольцами. Они представляли собой загрязняющие вещества от лесных пожаров и автомобилей до угольных электростанций.
«Мы знали, что в целом соединения ПАУ начнут изменяться или разрушаться, когда на них будет светить солнце. Но мы хотели выяснить, какими конкретными ПАУ они становятся, когда разрушаются, и как быстро это происходит».
В предыдущих исследованиях доктор Матапело Сеопела анализировала воду и отложения загрязненной плотины в Южной Африке на содержание ПАУ. Плотина Лоскопа питается рекой Олифантс в крупном промышленном районе Мпумаланги, где ведется добыча угля и работают угольные электростанции.
В реке была зафиксирована массовая гибель рыбы и крокодилов, а органические загрязнители, включая ПАУ, оказались способствующими этому факторами.
В других работах исследователи обнаружили, что ПАУ разрушаются при солнечном свете, но образующиеся более мелкие «дочерние» соединения (фотопродукты), могут быть более токсичными, чем более крупные «родительские» соединения.
Сеопела и исследователи из Чесапикской биологической лаборатории Центра наук об окружающей среде Мэрилендского университета построили замкнутую систему рециркуляции для проведения исследований в своей лаборатории.
Они протестировали пять ПАУ, перечисленных Управлением по охране окружающей среды США в качестве приоритетных загрязнителе. Это были нафталин, антрацен, бенз(а)трацен, бенз(а)пирен и бенз(а)перилен.
Для каждого ПАУ они тестировали чистые образцы в чистой воде в качестве контроля. Затем они испытывали каждый чистый ПАУ в чистой воде с определенным количеством природного органического вещества, добавленным для имитации условий в реках и плотинах. Они протестировали каждый ПАУ по отдельности, а затем смешали их все вместе, чтобы посмотреть, что произойдет.
«Мы обнаружили, что, когда солнечный свет падает на ПАУ, они распадаются на более мелкие «дочерние» ПАУ, которые мы называем продуктами деградации. Но в то же время образуются и совершенно другие побочные продукты», – говорит профессор Майкл Гонсиор (Prof Michael Gonsior) из Чесапикской биологической лаборатории.
«Это очень тревожно. Вероятно, в реках и плотинах, подверженных воздействию ПАУ, одновременно присутствуют и материнские соединения ПАУ и деградировавшие дочерние ПАУ, и побочные продукты, или фотопродукты», – продолжает он.
«Мы также обнаружили, что, как правило, в чистой воде 5-6-кольцевые ПАУ разрушаются гораздо быстрее, чем двухольцевые», – говорит доктор Лианн Пауэрс (Dr Leanne Powers), ассистент химика-исследователя из Чесапикской биологической лаборатори.
«Деградация замедляется, когда в воде больше естественного органического вещества. Мы ожидаем, что ПАУ в воде или донных отложениях мутной реки будут разрушаться в течении длительного времени. Гораздо дольше, чем три с небольшим часа, в течение которых ПАУ распадались в чистой воде нашей лаборатории».
«Процедура, применяемая в данном исследовании, может быть использована для того, чтобы понять, как другие ПАУ разрушаются, и какими они станут в пресноводной среде», – говорит Пауэрс.
«Это означает, что люди, животные и растения, зависящие от этой воды, скорее всего, одновременно подвергаются воздействию гораздо большего количества токсинов, чем выбросы из таких источников, как электростанции», – говорит Сеопела.
Перевод: Полина Кашина.
Редактор: Дарья Кутейникова.
Дизайн: Алия Шехмаметьева.
