1AROMATINI UGLJOVODONICIBenzen, etilbenzen, toluen, ksileni, stiren

Benzen

ima karakteristini miris prag mirisa u vodi je 10 mg/Ldelimino se rastvara u vodi (1.8 g/L na 25 oC)bezbojna tenostu hemijskoj industriji se koristi za proizvodnju stirola, cikloheksana i dr.drastino smanjena upotreba kao rastvaraaaditiv je u benzinuiz povrinskih voda brzo isparavau vazduhu reaguje sa hidroksilnim radikalima i zadrava se nekoliko dana fdo nekoliko nedelja u tlu se razgrauje samo pod aerobnim uslovima

Izvori- vazduh: umski poari, izduvni gasovi, duvanski dim (0.3-54 g/m3)

2-voda: efluenti iz industrijskih postrojenja, iz vazduha, incidenti sa benzinom, naftom i naftnim proizvodima50% ispitivanih kanadskih pitkih voda je sadralo benzenu moru 5-20 ng/L; u vodi za pie 0.5-80 g/L

-hrana: moe dospeti kontaminacijom iz ivotne sredine ili migracijom iz metalne ambalae2-1900 mg/kg u konzervisanoj govedini, rumu, jajima (malo podataka)

-izloenost benzenu moe biti znatna nepuai: 200-450 g/dan (od toga iz hrane 180)puai: 2-3 puta vienajvaniji izvori su vazduh i hrana

3Metabolizan-brzo se apsorbuje nakon inhalacije (30-50%)-potpuno se apsorbuje iz GIT-samo se 1% apsorbuje preko koe-metabolie se uglavnom u fenol u jetri i kotanoj sri-fenol se dalje prevodi u hidrohinon i katehol

-12-50% se nepromenjeno izdahne-urinom se samo manji deo ekskretuje nepromenjen, a ostatak u vidu metabolitafenola

oksidacijaOH OH

OHOH

OHhidrohinon

katehol

Toksinost:-dugotrajna i ponovljena izloenost benzolu dovodi do oteenja krvi i hematopoetskih tkiva kod eksperimentalnih ivotinja (folikula slezine, hiperplazijakotane sri, leukocitopenija)-nije teratogen-izaziva hromozomske promene na elijama biljaka i sisara in vivo i in vitro-akutna toksinost se ogleda na CNS-moe dovesti do smrti u konc. od 65 g/m3-profesionalna izloenost od vie od 160 mg/m3 izaziva toksine efekte na hematopoetskom sistemu (leukociti su najosetljiviji)-ima dokaza da izaziva leukemiju-benzen je kancerogen za za mia nakon inhalacije i oralne aplikacije izaziva tumore na brojnim lokacijama-svrstan je u grupu 1 kancerogena

-Doze:MDK je 1 g/L

4Toluen

-bezbojna, bistra tenost-delimino rastvorljiva u vodi (0.5 g/L)-mirisa nalik na benzen; prag mirisa u vodi 0.02-0.17 mg/L, a u vazduhu 0.6-139 mg/m3-koristi se kao rastvara (boje, gume, ulja, smole), kao sirovina u proizvodnji benzena, fenola i dr., u naftnoj industriji

CH3

metilbenzen

-brzo se razgrauje u vazduhu (reakcije sa ozonom, atomskim kiseonikom, kiseoninim radikalima)-iz vode uglavnom ispari (5 sati na 25 oC iz povrinskih voda)

Izvori-vazduh: efluenti industrije, duvanski dim, izduvni gasovi

2-200 mg/m3-voda: kinica 0.04-0.7 g/L

voda za pie 0.5-2 g/Lmoe da migrira iz sintetske obloge rezervoara za vodu

-hrana: malo podataka; riba 1 mg/kg; ciklodestrinske arome do 10 mg/kg-neki podaci ukazuju na dnevnu izloenost samo iz vazduha od 0.3-20 mg

Metabolizam-skoro se potpuno apsorbuje nakon oralnog unoenja-moe se nai u adipoznom tkivu, bubrezima, nadbubrenoj lezdi, jetri, mozgu-brzo se metabolie u benzil-alkohol, bezojevu kiselinu koja se konjuguje i ekskretuje urinom u obliku hipurne kiseline ili bezoil glukuronida-deo udahnutog toluola se izdahne nepromenjen

5CH3 CH2OH COOHmikrozomalni

oksidativnisistem u jetri

CO-glukuronidCO-glicin

hipurna kiselina

benzoeva kiselinabenzilalkohol

Toksinost-u akutnim dozama deluje na CNS i izaziva iritaciju mukoznih membrana (nakon inhalacije)pospanost, umor pri 375 mg/m3-nema epidemiolokih podataka da toluen izaziva tumor-svrstan u grupu 3

Doze- MDK 0.7 mg/L

6-dimetilbenzeni (3 izomera)-uglavnom se proizvode kao smee izomera-delimino se rastvaraju u vodi (160-195 mg/L na 25 oC)

-prag mirisa u vazduhu 0.6-16 mg/m3, a u vodi 0.02-1.8 mg/L-koriste se u proizvodnji insekticida i lekova, kao komponenta deterdenata, kao rastvara za boje, mastila i adhezivnih supstanci, u naftnoj industriji-u okolinu uglavnom dospevaju vazdunim putem zbog svoje isparljivosti-u okolini su rasporeeni na sledei nain:vazduh 99.1%, voda 0.7%, tlo -0.11%, sediment -0.1%

-razgrauju se u vazduhu, povrinskim vodama u roku od nekoliko dana-pod anaerobnim uslovima se ne razgrauju

CH3CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

1,2-dimetil benzen 1,3-dimetil benzen 1,4-dimetil benzen

Ksileni

Izvori-vazduh: 3-390 g/m3

duvanski dim + izduvni gasovi poveavaju koncentracijuvazduh je osnovni izvor kontaminacijepreraunata dnevna izloenost iz ovog izvora iznosi 0.05 0.5 mg dnevno

-voda: 0.3 1.2 g/L u Holandiji, 2-8 g/L u zalivu Florideu SAD u 3% svih voda za pie dobijenih iz dubinskih voda i u 6% voda izpovrinskih izvorita naeno je > 0.5 g/Lkoliina u vodi za pie moe da se povea migracijom ksilena iz sintetskeobloge vodenih rezervoara

7Metabolizam-60-65% se apsorbuje nakon inhalacije dok za stepen apsorpcije iz GIT nema podataka-mogu da preu u placentu-deponuju se u adipoznom tkivu-manji deo (5%) apsorbovane koliine se neizmenjen izdahne -vei deo se prevodi u metil-benzojevu kiselinu koja se ekskretuje urinom u vidu metil-hipurne kiseline-iz adipoznog tkiva se eliminie sa poluvremenenom 25-128 asova

Toksinost-kod ljudi udisanje ksilena u konc. od > 480 mg/m3 izaziva iritaciju oiju i grla-dugotrajno udisanje visokih koliina ksilena (profesionalna izloenost) dovodi do smetnji u manuelnoj koordinaciji, vremenu reakcije i promena u elektroencefalogramu-nema podataka o kancerogenom delovanju

Doze- MDK 0.05 mg/L u vodi za pie

Etilbenzen

-u smeama ksilena u koliini 15-20%-ista upotreba kao i kod ksilena-koristi se kao sirovina za dobijanje stirena, acetofenona, kao rastvara, kao sastojak asfalta-ima aromatini miris; prag mirisa u vazduhu je 0.27-0.4 mg/m3, a u vodi 0.002-0.13 mg/L

Izvori-primarni izvor u prirodi je naftna industrija-preko 95% etilbenzena se nalazi u vazduhu (visoka isparljivost, niska rastvorljivost)-u vazduhu se razgrauje fotooksidacionim reakcijama sa hidroksilnim radikalima (poluvreme 1 dan)-vazduh: u Nemakoj 13 g/m3

u Italiji 7.4-27 g/m3u SAD 1.3-6.5 g/m3

-voda: oko 1% sirovih voda sadri etilbenzen (uglavnom < 1 g/L)-hrana: detektovan je u isparenjima peenog lenika; u hranu moe dospeti iz polistirenske ambalae

u mleku i supi 2.5-21 g/L

- ukupan dnevni unos (uglavnom iz vazduha) se procenjuje na oko 40 g/ (Holandija)

CH2CH3

8Metabolizam64% se apsorbuje nakon inhalacije-dobro se resorbuje i nakon oralne ili dermalne aplikacije-distribucija u tkivima i ekskrecija idu brzo-prolazi kroz placentu i deponuje se u adipoznom tkivu-biotransformacija u humanom organizmu ide skoro potpuno do fenilglioksalne i bademove kiseline koje se ekskretuju urinom u toku 24 asa

Toksinost-nema dovoljno podataka o efektima dugotrajne izloenosti na humanoj populaciji-kod eksperimentalnih ivotinja kratkotrajna izloenost visokim dozama izaziva promene na bubrezima i jetri-nema dokaza o eventualnoj teratogenosti-nije mutagen

DozeMDK 0.002 mg/L u vodi za pieMDK/SZO 300 mg/L to prevazilazi prag mirisa

CHOHCOOH COCOOH

Stiren

-koristi se u proizvodnji plastinih (polimernih) materijala i smola-gumeni i izolacioni materijali, cevi, delovi automobila,posude za hranu, osnove tepiha -bezbojna tenost, slatkastog mirisa; prag mirisa u vodenim rastvorima je 0.02 2.6 mg/L, a u vazduhu 0.1 mg/m3-u vazduhu se razgrauje u reakcijama sa ozonom i hidroksilnimradikalima (poluvreme oko 2 asa)

Izvori-vazduh: koncentracije su zanemarljive na veoj udaljenosti od izvora usled velike reaktivnosti stirena (0.5-5.9 g/m3)

u blizini industrije 0.3-3000 g/mduvanski dim ga sadri

-voda: u koncentracijama < 1 g/L-hrana: nalazi se u namirnicama pakovanim u polistirensku ambalau (jogurt 2.5-35 g/kg; margarin < 10 g/kg-izraunata dnevna izloenost je oko 40 g za nepuae u vanindustrijskim oblastima

CH=CH2

9Metabolizam-60-90% se apsorbuje nakon ingestije ili inhalacije-brzo se distribuira u svim tkivima (naroito lipidi) -ne akumulira se dugotrajno-metabolie se do 7,8-epoksida u jetri, a on se dalje hidrolizuje do stiren-glikola koji se prevodi u bademovu kiselinu i hipurnu kiselinu-oko 90% oralno unetog stirena se ekskretuje urinom u vidu metabolita

Toksinost-ispitivanja na dobrovoljcima ukazuju da > 210 mg/m3 izaziva iritaciju mukoznihmembrana, depresiju CNS-nema jasnih dokaza o hepatotoksinom efektu stirena-kod profesionalno izloenih radnika nije dokazano poveanje incidence kancera-svrstan u grupu 2B-7,8-epoksid stirena izaziva tumor eluca kod mieva i pacova

Doze-MDK 0.2 mg/L vode za pie-MDK/SZO 20 g/L

POLICIKLINI AROMATINI UGLJOVODONICI (PAU)

fluoranten benzo(b)fluoranten benzo(k)fluoranten

benzo(a)piren indeno(1,2,3-c,d)-piren inden

perilen benzo(ghi)perilen

antracen

-velika grupa aromatinih jedinjenja koji se sastoje iz dva ili vie spojenih aromatinih prstenova

danas je poznato vie od 150, a 10-15 ima dokazani negativni uticaj na zdravlje

10

-prvi podaci o njima potiu iz XVIII veka (odalari) -u Japanu je eksperimentalnim ivotinjama nakon utrljavanja katrana konstantovan rak koe-mogu se nai u vazduhu, vodi, namirnicama, tlu-ne kosriste se u industriji ve su proizvodi nepotpunog sagorevanja organskih materijala-prvo nastaju nezasieni fragmenti ugljovodonika i njihovi slobodni radikali

CH2=CH2, CH2=CH-CH=CH2, CH2=C(CH3)-CH=CH2

koji meusobnim interakcijama daju sloene policikline sisteme

-PAU nastaju sagorevanjem lignina tokom sagorevanja drvnog materijala na temperaturama iznad 350 oC-dele se na one male

srednjevelike molekulske mase

Izvori-umski poari, vulkanske erupcije i gasovi-antropogeni izvori: prerada nafte, sagorevanje fosilnih goriva, izduvni gasovi, topionice aluminijuma i efluenti drugih industrijskih postrojenja, duvanski dim, sagorevanje drveta, dimljenje i rotiljanje namirnica-dimljene namirnice mogu sadrati proizvode pirolize lignina-tokom rotiljanja namirnica mast kaplje na uareni ugalj, pirolizuje se, nastali PAU isparavaju i dospevaju u namirnicu-dim cigarete sadri PAU-iroko su rasprostranjeni u ivotnoj sredini, detektovani su u biljnim i ivotinjskim tkivima, sedimentu, tlu, vazduhu i vodama

Sudbina u ivotnoj sredini-u povrinskom sloju tla PAU se mikrobioloki razlau;-nivo i brzina degradacije zavise od koncentracije kiseonika, nitrata, prisustva hemikalija toksinih za mikroorganizme (5-240 dana poluvreme)-u vodu PAU dospevaju iz atmosfere, gde se vezuju za sediment i suspendovane estice; veina PAU podlee fotolizi u vodenoj sredini vodeni organizmi ih preuzimaju-u atmosferi se mogu odvijati reakcije kao to su nitrovanje, oksidacija, ozonoliza, reakcije sa kiseoninim radikalima; proizvodi ovih reakcija mogu imati mutagena svojstva (polarna frakcija leteih estica)-neke biljke i bakterije mogu da ih sintetiu

11

35004400-9200

28 asa72 asa

AntracenMuicaPastrmka

11.5365258

82.231242

3 dana3 dana3 dana14 dana

Benz(a)pirenKomaracAlgePuOstriga

BCFPeriod izloenostiPAU

Faktori biokoncentracije PAU za pojedine akvatine prganizme

-vei nivo biokoncentracije za PAU vee molekulske mase

Nivoi izloenosti-vazduh: u proseku < 1 ng/m3, u gradovima (Kanada) 100 ng/m3zavisi od lokacije i godinjeg dobakoncentracija je via zimi (septembar 5, mart 63 ng/m3 Rusija)u prostorijama koncentracija zavisi od nivoa puenja i naina grejanja (0.1 8.1ng/m3 New Jersey) jedna cigareta u dimu oslobaa 10 ng/m3

- voda: u SAD prosena koliina PAU iznosi 0.55 g/Lu Nemakoj 0.1-3 g/L

iz otpadnih voda i zagaene atmosfere

2/3 PAU u povrinskim vodama su vezani za sediment, ostatak je rastvoren; vezani deo se uklanja filtracijom, a 50-60 % rastvorenog dela se uklanja hlorisanjem vodevoda doprinosi ukupnom unosu samo sa 1%

- namirnice: 0-44 g/kgkao prirodni kontaminant ili posledica tretmana namirnicameso, proizvodi od mesa, ribe, masti, voe, povrevisoke koncentracije u nepravilno dimljenoj ili rotiljanoj hrani

-prosean dnevni unos PAU je procenjen na 1.1 22.5 g, a za BaP na 0.0014-1.6 g vazduhom 0.4 g, puenjem 0.1-0.2 g, hranom 1.5-27 g

12

13

110

8.5

75.5

11.92.5-3.9

1.8-5.1

20.1

11517.6

0.1-1000.1-35

0.4-170.4-7600.4-18

14

Podaci iz Poljske, 2003

1.927.0181.5suhomesnati proizvodi

0.68.018.0 specijaliteti sa rotilja

0.57.01 m30.007voda za pie

0.050.632.20.3kafa u zrnu

5.375.210.96.9margarin

1.17.0

16.0100.0

51.151.1

2.113.4

voe

neindustrijska zonaindustrijska zona

8.441.0

120.0594.0

66.566.5

12.190.0

povreneindustrijska zonaindustrijska zona

4.714.2

67.7203.0

92.392.3

0.732.2

branoneindustrijska zonaindustrijska zona

za 70 godina (mg)

za godinu (g)

Unos benz(a)pirena po osobiUnos namirnicepo osobi

(kg/godina)

Srednji sadraj benz(a)pirena

(g/kg)

Namirnica

Procena unosa benz(a)pirena razliitim namirnicama u toku jedne godine i u toku prosenog ivotnog veka

15

Metabolizam-apsorbuju se uglavnom preko plua i GIT-nivo apsorpcije oko 40%-apsorpcija zavisi od liposolubilnosti PAU i koliine PMK u ishrani-mogu se deponovati u adipoznom tkivu-prolaze kroz placentu-metaboliu se najveim delom u jetri, ali mogu delom i u pluima, GIT, placenti, koi i bubrezima

antracen

P-450 O

epoksid

hidrolaza O H

O H

dihidroksiantracen

P-450

O H hidroksiantracen

sulfat, konjugat, glukuronid (izlu~ivanje)

sulfat, konjugat, glukuronid

O H

O

O H diol-epoksid

sulfat, konjugat, glukuronid

vezivanje za DNK

transferaza

P-450

transferaza

transferaza

kancerogeneza

Metabolizam ide u 2-3 stupnja:

a) oksidacija ili hidroksilacija putem citohroma P-450 do fenola, epoksida ili diola

b) detoksikacijametabolita preko glukuronida, sulfata ili glutationkonjugata

c) formiranje diol-epoksida koji su odgovorni za kancerogeno delovanje PAU

16

O

O H O H

* *

* *

strukturni zaliv

7,8-dihidroksi-9,10-epoksid benzo(a)piren

-izluivanje najveim delom ide preko fecesa, a malim delom preko urina samo hidrosolubilni konjugati

-dihidroksi derivati sa epoksidnom grupom u blizini tzv. strukturnog zaliva spreavaju normalnu enzimatsku detoksikaciju

-etiri poloaja obeleena sa * u blizini strukturnog zaliva bitna su za hemijsku kancerogenezu-inhibitor aktivacione reakcije su antioksidansi-visok sadraj PMK u ishrani potencira peroksidativni metabolizam BaP, kao i flavonska jedinjenja, lekovi-barbiturati, PCB

Toksinost-malo je studija raeno o efektima PAU na oveka-aplikacija ben(a)pirena na kou izaziva lezije-zabeleena su sluaja trovanja naftalenom koja su dovela do smrti usled hemolitike anemije-na eksperimentalnim ivotinjama su vrena brojna istraivanja-promene na jetri, bubrezima, smanjen broj eritrocita i druge hematoloke promene, smenjenje slezine-izaziva sterilitet ivotinja (oba pola), a nakon jutane aplikacije majki dovodili su do mutagenih promena hemoglobina kod novoroenih mieva

0.010.10.10.01

15

0.0010.0010.1

0.0010.001

AntracenBenz(a)antracenBenz(b)fluorantrenBenz(g,h,i)perilenBenz(a)pirenDibenz(a,h)antracenFluorantenFluorenIndeno(1,2,3-c,d)pirenFenantrenPiren

TEFPAUFaktori ekvivalencijetoksinosti PAU (SZO)

17

Kancerogenost-jo 1775. godine je kod odaara zabeleen povean broj obolelih od raka skrotuma i koe-japanski naunici Jamagiva i Iikava su prvi izazvali karcinom koe pitomih zeeva viekratnim utrljavanjem katrana kamenog uglja (1914-1916)-eksperimentalne ivotinje nakom izlaganja delovanju ai, katrana, mineralnih ulja, oboljevaju od raka koe i skrotuma, a nakon udisanja dima kamenog uglja i koksa raku plua-kod stanovnika Islanda koji u veoj meri konzumiraju dimljene proizvode ee se javlja rak eluca-prevoenje PAU kao nepolarnih jedinjenja u aktivne metabolite sa kancerogenim delovanjem vri se tokom njihovog metabolizma-diol-epoksidi su elektrofilna jedinjenja koja se lako mogu kovalentno vezati sa delovima DNK menjajui redosled njihovih baza i time menjaju prirodan ritam sinteze proteina-doprinos pojedinih jedinjenja ove grupe ukupnom kancerogenom efektu PAU teko je odrediti, ali se smatra da relativna kancerogenost opada sledeim redom:

dibenz(a,h)antracen > benz(a)piren > antantren > indeno(1,2,3-c,d)piren > benz(a)antracen > benz(b)fluoranten > piren > benz(k)fluoranten > benz(j)fluoranten-ciljna tkiva su aktivna i brzo-proliferiua tkiva (epitel GIT, kostna sr, limfoidniorgani)

18

Doze-MDK u vodi za pie ukupni PAU 0.2 g/L [fluoranten, benz-3,4-fluoranten, benz-11,12-fluoranten, benz-1,12-perilen, indeno(1,2,3-c,d)piren]

benz(a)piren 0.01 g/L

-koncentracije benz(a)pirena od 7, 0.7 i 0.07 g/L odgovaraju riziku od pojave kancera eluca 10-4, 10-5 i 10-6-MDK u dimljenim proizvodima iznosi 5 g/kg za benz(a)piren-MDK u vazduhu za benz(a)piren iznosi 0.1 ng/m3

19

20

21

Problem: BaP nije najrasprostranjeniji PAU u prirodi i namirnicama (1-20%)Uzima se da koncentracija BaP odgovara oko 5% PAU to se zove odreivanje PAU profilaProcena doprinosa BaP kancerogenosti smee PAU: