對于多環(huán)芳烴,其實我們并不陌生,相信好多人都知道烤羊肉串、油炸食品中含有致癌物質(zhì),多環(huán)芳
烴就是一類強致癌物。
多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,簡稱PAHs),是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)
的碳氫化合物,它是重要的環(huán)境和食品污染物。人類迄今為止已發(fā)現(xiàn)包括萘、蒽、菲、芘等200多種
PAHs,其中有相當(dāng)部分具有致癌性。有些多環(huán)芳烴還含有氮、硫和環(huán)戊烷。我國已將7種多環(huán)芳烴列入
“中國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單”中。
國際癌癥研究中心(IARC)在1976年列出的94種對實驗動物具有致癌作用的化合物中,有15種屬于多
環(huán)芳烴。由于苯并芘是第一個被發(fā)現(xiàn)的環(huán)境化學(xué)致癌物,而且致癌性很強,故而人們常以苯并芘作為
多環(huán)芳烴的代表。
多環(huán)芳烴在工業(yè)廢水中的濃度高達1毫克/升。我國飲用水衛(wèi)生標準規(guī)定:苯并芘在水中的含量應(yīng)小于
0.00001毫克/升。而世界衛(wèi)生組織擬定的飲用水標準中,6種有代表性的多環(huán)芳烴可接受的濃度為
0.00002毫克/升。美國環(huán)保局列出16種多環(huán)芳烴,要求它們的總量不得多于0.0002毫克/升。
多環(huán)芳烴無處不在
多環(huán)芳烴存在于我們生活的各個角落。我們吃的蔬菜中,我們喝的水中,我們呼吸的空氣中,都有它
們的身影。任何有機物加工、廢棄、燃燒或使用的地方都可能產(chǎn)生多環(huán)芳烴,例如煉油廠、煉焦廠、
橡膠廠和火電廠等,這些排放煙塵的工廠甚至居民的炊煙中都含有多環(huán)芳烴。
存在于大氣中的多環(huán)芳烴為其直接進入食品提供了可能,比如多環(huán)芳烴可以落在蔬菜、水果、谷物和
露天存放的糧食表面。食用植物也可以從受多環(huán)芳烴污染的土壤及灌溉水中聚集這類物質(zhì)。多環(huán)芳烴
可能會污染水體,通過海藻、甲殼類動物、軟體動物和魚組成的食物鏈向人體遷移,最終聚集在人體
內(nèi)。
有研究表明,在城市及大型工廠附近生長的谷物、水果和蔬菜中的苯并芘含量明顯高于農(nóng)村和偏遠山
區(qū)谷物和蔬菜中的含量。用這些受到污染地區(qū)的谷物制成的植物油和用這些地區(qū)出產(chǎn)的谷物喂養(yǎng)的食
用動物的肉及奶制品中都有明顯偏高的苯并芘含量。不過,即使在遠離工業(yè)中心地區(qū)的土壤中,多環(huán)
芳烴的水平也可能很高。研究人員在遠離人群居住的一些地方發(fā)現(xiàn)土壤中的多環(huán)芳烴含量可達到100~
200微克/千克,這主要是腐爛的蔬菜殘留造成的。有機物在土壤微生物作用下也可形成多環(huán)芳烴。我
國一些地區(qū)的農(nóng)民習(xí)慣在瀝青路面上晾曬糧食,有可能造成多環(huán)芳烴對食物的直接污染。
由于甲殼類動物降解能力較差,因而體內(nèi)往往積聚有相當(dāng)多的苯并芘。此外,食品在熏制和烘烤等加
工過程中會產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴,它們對人體健康更具危害性。
不少地方對垃圾實行填埋處理,但這樣會產(chǎn)生垃圾滲透液。經(jīng)水浸泡后,這些垃圾滲透液能變成含有
大量多環(huán)芳烴的有機廢水。
全世界每年排入大氣的多環(huán)芳烴約為幾十萬噸。五環(huán)以上的多環(huán)芳烴大部分集中在顆粒物上或散布在
大氣飄塵中。在大氣飄塵中,幾乎所有的多環(huán)芳烴都附著在粒徑小于7微米的可吸入顆粒物上,直接威
脅人們的健康。
多環(huán)芳烴的危害
多環(huán)芳烴對人體有哪些危害呢?
首先,多環(huán)芳烴可以引起機體的免疫抑制反應(yīng),表現(xiàn)為血清免疫學(xué)指標的改變。動物實驗表明,烹飪
油煙冷凝物對小鼠免疫功能有明顯影響,并且其對T淋巴細胞的影響更顯著。
其次,多環(huán)芳烴具有潛在的致癌性危險。
調(diào)查表明,苯并芘的濃度每100立方米增加0.1微克時,肺癌死亡率上升5%。環(huán)境中的多環(huán)芳烴雖然是
微量的,但很難降解,容易在環(huán)境中累積,進而通過直接接觸和間接接觸進入人體,最終對健康造成
損害。山區(qū)居民經(jīng)常就地攏火取暖,室內(nèi)煙霧彌漫,終日不散,從而造成較高的鼻咽癌發(fā)生率。人們
食用高溫烹制(如烤、炸)的食物可能會提高某些器官(尤其是胃和食道)的癌癥發(fā)生率。例如,冰
島居民喜歡吃煙熏食品,其胃癌標準化死亡率達125.5/10萬,明顯高于其他地區(qū)。
其實,多環(huán)芳烴的致癌性已被人們研究了200多年。早在1775年,英國醫(yī)生波特就確認煙囪清潔工陰囊
癌的高發(fā)病率與他們頻繁接觸煙灰(煤焦油)有關(guān)。然而直到1932年,最重要的多環(huán)芳烴——苯并芘
才被人們從煤礦焦油和礦物油中分離出來,并在動物實驗中證實其具有高度致癌性。
由于多環(huán)芳烴的種類很多,不同類型的致癌活性各有差異。其中,苯并芘是一種較強的致癌物,主要
導(dǎo)致上皮組織產(chǎn)生腫瘤,如皮膚癌、肺癌、胃癌和消化道癌等。1973年,沙巴特等人的研究表明,苯
并芘除了能夠誘導(dǎo)胃癌和皮膚癌外,還可引起食管癌、上呼吸道癌和白血病,并可通過母體使胎兒致
畸。隨食物進入人體的苯并芘大部分可被人體消化道吸收,隨后通過血液循環(huán)很快遍布人體。人體乳
腺和脂肪組織均可蓄積苯并芘。
人體吸收的苯并芘一部分與蛋白質(zhì)結(jié)合,使控制細胞生長的酶發(fā)生變異,導(dǎo)致細胞失去控制生長的能
力而發(fā)生癌變。另一部分則參與代謝分解,并最終有可能變?yōu)橹掳┪铩讲④哦辑h(huán)氧化物。該物
質(zhì)不可被轉(zhuǎn)化且具有極強的致突變性,可以直接和細胞中不同成分(包括DNA)反應(yīng),致使基因突變,
從而導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。鑒于種種原因,聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織盡管未對食品中的多環(huán)芳烴允
許含量做出規(guī)定,但有人估計,成年人每年從食物中攝取的多環(huán)芳烴總量為1~2毫克;如果累積攝入
量超過80毫克,即可能誘發(fā)癌癥。因此建議每人每天的攝入總量不可超過10微克。
如何避免多環(huán)芳烴危害
在自然界中存在著生物降解、水解、光作用裂解等消除方式,使得環(huán)境中的多環(huán)芳烴含量始終保持在
一個較低的濃度水平上。但是近些年來,隨著人類生產(chǎn)活動的加劇,破壞了環(huán)境中多環(huán)芳烴的動態(tài)平
衡,導(dǎo)致其在環(huán)境中大量增加,已經(jīng)達到非治理不可的地步。多環(huán)芳烴的防治措施一般有兩方面:一
是制定具體的排放標準來規(guī)范和控制多環(huán)芳烴的排放,另一方面是采用一些方法來處理已經(jīng)造成污染
的多環(huán)芳烴。降解多環(huán)芳烴的常規(guī)方法有物理方法、化學(xué)方法以及生化處理法但這些方法目前都無法
徹底降解多環(huán)芳烴,成本也較高,所以積極探索新的高科技方法來治理多環(huán)芳烴污染是非常必要的。
可喜的是,科學(xué)家已經(jīng)提出了很多行之有效的方法,例如用微波技術(shù)處理多環(huán)芳烴。雖然微波消除多
環(huán)芳烴污染物還處于實驗室研究階段,但這種技術(shù)具有高效、快速、不污染環(huán)境等優(yōu)點,相信隨著研
究的不斷深入,它在環(huán)境保護方面一定會有廣闊的應(yīng)用前景。
多環(huán)芳烴通常存在于石化產(chǎn)品、橡膠、塑膠、潤滑油、防銹油、不完全燃燒的有機化合物中。除了電
動工具外,很多電器中都存在多環(huán)芳烴。常見的包括:塑料粒子在擠塑的時候;模具之間存在黏著狀
況,需要加入脫模劑時,脫模劑中可能含有多環(huán)芳烴。
可能存在多環(huán)芳烴的物質(zhì)有:木炭、原油、木餾油、焦油 (天然)、藥物、染料、塑料、橡膠、農(nóng)藥
(人為)、潤滑油、脫膜劑、電容電解液、礦物油、柏油 (人為)、殺蟲劑、殺菌劑、蚊香、吸煙、
汽油阻凝劑(人為)。
塑料手柄、塑料包裝箱、橡膠手柄、有異味的塑料和橡膠產(chǎn)品等,都可能含有多環(huán)芳烴。