大气中多环芳烃及其人体健康效应的研究进展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大气中多环芳烃及其人体健康效应的研究进展,内容,引言,01,多环芳烃的化学特性,02,大气中多环芳烃的转运,03,多环芳烃的环境浓度水平,04,多环芳烃的人体暴露途径,05,急性或短期的健康效应,06,07,慢性或长期的健康效应,08,多环芳烃暴露的生物标志物,09,多环芳烃的监管,10,结论,01,引言,1,引言,多环芳烃（PAHs）是一大类具有2-7个稠和芳香环的化学物质。它具有,致癌性、致畸性,，对人类健康造成了严重威胁。,PAHs的物理化学属性使得它们在环境中具有很高的迁移能力，造成它们在空气、土壤和水体中均有分布。释放到环境中的PAHs有,自然源,和,人为源,两种,(,自然源包括火山爆发，森林火等；人为源包括燃料、垃圾的不完全燃烧等）。,PAHs,广泛分布于大气中，并被指定为一类可致癌的污染物。其致癌性随多环芳烃分子量的增加而增加，但急性毒性却随之减少。,1,引言,致癌性最强的PAHs被认为是,苯并（a）蒽、苯并（a）芘,和,二苯并（a,h）蒽,。,鉴于,PAHs,在环境中无处不在，且多环芳烃暴露对人体健康存在风险。故本文旨在对,多环芳烃的特性,、,在大气中的转化,及其,暴露对人体健康的风险,进行综述，为后续研究提供帮助。,02,多环芳烃的化学特性,多环芳烃是由碳原子和氢原子组成的有机物质，分为至少,两个稠环,或,稠合芳香环,的结构。,多环芳烃可以分为两大类：由低于四个环组成的,低分子量,的化合物和由高于四个环组成的,高分子量,的化合物。,纯合,PAHs,通常有颜色，在室温下呈现,结晶状固体,。多环芳烃的,物理特性,随其,分子量,和,结构,的改变而改变。其,蒸汽压,随,分子量的升高,而,降低,。,多环芳烃是,脂溶性分子,，易溶于有机溶剂，其水溶性随额外环的,增加,而,降低。,2,多环芳烃的化学特性,多环芳烃具有很强的,紫外吸收特性,，且每个环、异构体都具有独特的紫外光谱。可以利用多环芳烃的紫外吸收特性,鉴定,多环芳烃的,种类,。,由于某些多环芳烃对人体健康有较大的不利影响，所以需要对这些多环芳烃进行重点关注和鉴别。在表一中，罗列了这些多环芳烃的物理化学性质。方便我们对其进行鉴别。,2,多环芳烃的化学特性,序号,化合物名称,分子式,摩尔质量（,g/mol),25 的蒸汽压,(Pa),沸点（,）,结构,1,萘,C,10,H,8,128,11.9,218,2,苊烯,C,12,H,8,152,3.86,280,3,苊,C,12,H,10,154,0.50,279,4,蒽,C,14,H,10,178,3.4 10,3,340,5,菲,C,14,H,10,178,9.07 10,2,339340,6,芴,C,13,H,10,166,0.432,295,7,荧蒽,C,16,H,10,202,1.08 10,3,375393,表一 对多环芳烃结构与理化性质的研究,2,多环芳烃的化学特性,序号,化合物名称,分子式,摩尔质量（,g/mol),25 的蒸汽压,(Pa),沸点（,）,结构,8,芘,C,16,H,10,202,5.67 10,4,360404,9,苯并（,a,）,蒽,C,18,H,12,228,6.52 10,7,43,5,10,苊,C,12,H,10,154,1.04 10,6,441448,11,苯并（a）芘,C,20,H,12,252,6.52 10,7,493496,12,苯并b荧蒽,C,20,H,12,252,1.07 10,5,168,13,苯并K荧蒽,C,20,H,12,252,1.28 10,8,217,表一 对多环芳烃结构与理化性质的研究,2,多环芳烃的化学特性,序号,化合物名称,分子式,摩尔质量（,g/mol),25 的蒸汽压,(Pa),沸点（,）,结构,14,苯并芘（,ghi,）,C,22,H,12,276,1.33 10,8,525,15,二苯并a,h蒽,C,22,H,14,278,2.80 10,9,262,表一 对多环芳烃结构与理化性质的研究,2,多环芳烃的化学特性,03,大气中多环芳烃的转运,多环芳烃在大气中的转运取决于,其与污染物的相互作用，光化学转化和干湿物质的沉降,。,PAHs,状态的转化：,分子量大的多环芳烃（,4,环以上），由于其在室温下不能蒸发，所以呈现固态（颗粒状）。多环芳烃在夏季或热带气态的浓度较高，而在冬季或北极地区固态颗粒的浓度较高。,图一是多环芳烃在大气中分布的示意图。,3,大气中多环芳烃的转运,3,大气中多环芳烃的转运,图一 多环芳烃在大气中分布的示意图,PHAs,的性质：,多环芳烃在大气中是以,气体,存在还是以,固体颗粒物,的形式存在取决于,环境温度、相对湿度以及单个,PAH,的性质,（一般,PAH,的分子量越低（,2,3,4,环），环境温度越低，其存在状态为气态）。,PAHs,的毒性：,尽管分子量越低的多环芳烃毒性越低，但其会与别的污染物组成一些化合物（如二酮、硝基,-,多环芳烃等），使得其毒性更强。,3,大气中多环芳烃的转运,04,多环芳烃的环境浓度水平,大气中,PAHs,的来源：,源于,含碳,燃料的不完全燃烧,。,PAHs,的排放：,多环芳烃的,2010,年大气排放量达到,621,吨，其中,3.23,吨是苯并a芘（,BaP,），,BaP,来自于住宅和商业燃烧（,76%),，工业燃烧（,6.7%,），道路（,4.3%,），金属生产（,3.4%,），垃圾焚烧（,1.0%,），和其他的来源（,8.4%,）。,4,多环芳烃的环境浓度水平,4,多环芳烃的环境浓度水平,由于,1950,年,清洁法规,的实施，英国的,BaP,排放量持续,降低,。,英国采取的措施有：,立法禁止工业废物和农田秸秆的不完全燃烧；将重工业（如制铝业）迁往东欧和亚洲地区。,图二展现了立法,60,年来，伦敦大气中,BaP,浓度显著减少的变化。,发展中国家的,BaP,排放情况：,一些发展中国家（如中国、印度、巴西和苏丹），由于这些国家依然以煤和生物燃料为主要能源，所以大气中,BaP,浓度降低的不明显。,图三展现了不同国家的不同燃烧方式对大气中,BaP,浓度的贡献。,图二 从1950到现在，伦敦市中心选定的监测站测得的年平均BAP浓度,4,多环芳烃的环境浓度水平,图三 不同国家不同的燃烧方式对,BaP,排放的贡献,4,多环芳烃的环境浓度水平,4,多环芳烃的环境浓度水平,在大气中，多环芳烃的状态是会改变的，主要以,气态,和,固态,两种方式存在。,环境温度,和多环芳烃的,分子量，蒸汽压,会影响多环芳烃的,状态,。,一般环境温度升高时，多环芳烃会朝气态转化。,表三展现了典型的含,PAHs,的气体中，气体与固体颗粒的比例，通过固体颗粒占总体的比例呈现。,4,多环芳烃的环境浓度水平,表三,典型的含,PAHs,的气体中，固体颗粒占总体的百分比,PHA,固体颗粒占总体的百分比,萘,2%,芴,5%,苊,4%,苊烯,11%,菲,9%,蒽,8%,荧蒽,16%,芘,55%,苯并a蒽,78%,屈,89%,苯并b荧蒽,91%,苯并a芘,89%,苯并,e,芘,85%,苝,100%,苯并（ghi）,83%,茚并（,1,2,3-cd,）芘,100%,二苯并芘,100%,六苯并苯,100%,05,多环芳烃的人体暴露途径,1,、,主要,PAHs,暴露途径：,呼吸环境（或室内）的空气，吃含有多环芳烃的食物（,烧烤、烘烤和油炸的食物）,，吸烟等。,2,、可能途径：,a,、摄食,如小麦、黑麦和扁豆这些作物，,因为它们,可以自身合成,PAHs,或通过水、空气、土壤吸收,PAHs,。,b,、皮肤接触受污染的土壤，吸入或皮肤接触PAH蒸汽等。,3,、职业暴露：,吸入含,PAHs,废气的工人（机修工、街头小贩和机动车司机）和从事采矿、金属加工、炼油等职业的工人。,总之，这些人体暴露,途径,主要,包括,摄食、呼吸和皮肤接触,。,5,多环芳烃的人体暴露途径,06,急性或短期的健康效应,1,、,PAHs急性及短期健康效应主要,取决于,：,暴露的程度,（如暴露时长）、暴露期间的PAHs,浓度,、PAHs的,毒性,和暴露,途径,（如是通过呼吸、饮食摄入还是通过皮肤接触摄入）。,2,、,其他因素,对短期健康效应的影响：个体本身的健康状况和年龄（如,哮喘患者,短期暴露于PAHs会引肺功能损伤，而冠心病患者则会形成血栓）。,但目前，环境浓度下多环芳烃在短期内对人体健康影响的研究还不充分。,6 急性或短期的健康效应,07,慢性或长期的健康效应,1,、,PAHs,慢性及长期健康效应,：,增加癌症发生率,（长期暴露于,PAHs,化合物的工人，其,皮肤癌、肺癌、膀胱癌和胃癌,发病率增加；且动物实验已经证实了长期暴露于低水平的个别PAHs（如芘和苯并(a)芘）可以引发癌症）。,2,、PAHs长期暴露的,危害,：可能诱导白内障并造成肾脏、肝脏损伤和黃疸。皮肤反复接触萘可以导致皮肤泛红和发炎。呼吸和吞咽大量的萘可以造成血红细胞的破裂。,图四显示了,多环芳烃暴露的短期和长期健康效应。,7 慢性或长期的健康效应,7 慢性或长期的健康效应,图,4,多环芳烃暴露的短期和长期健康效应流程图,研究的,不足,：,1,、,没,有,详细研究,PAHs,的,饮食暴露,造成的人体健康效应。,2,、,大多数研究中集中于对职业人群呼吸途径引起的PAHs暴露的研究，研究,皮肤,接触,暴露效应,的文章也不多见。,3,、,除了对萘的毒性效应做了少许研究，也几乎没有文章报道人体暴露于,单,个,PAHs的健康风险,。,因为,所研究的PAHs混合物经常混杂了其他非PAHs致癌化学物，这使得难以单独剖析,单个,PAHs暴露的影响。,7 慢性或长期的健康效应,1,、多环芳烃的,致癌性,：一些多环芳烃的活性代谢产物（如环氧化合物和二氢二醇）可以与细胞蛋白和,DNA,结合而产生毒性。由此产生的生化阻断和细胞损伤可能导致突变，发育畸形、肿瘤和癌症。,2,、多环芳烃的,分类：,2008年美国环保署把7种PAH化合物归类为可能的人体致癌物，分别为：苯并（a）蒽、苯并（a）芘、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈、二苯（ah）蒽、茚苯(1,2,3-cd)芘。,表三显示了专业机构对所选的多环芳烃致癌性的分类。,7 慢性或长期的健康效应,序号,组织机构,PAH化合物,致癌性分类,参考文献,1,美国毒物质和疾病登记处(ATSDR),苯并（,a,）蒽,已知动物致癌物,ATSDR(1995),苯并（,b,）荧蒽,苯并,(a),芘,二苯并（,a,h,）蒽,茚苯（,1,2,3-cd,）芘,苯并（,a,）蒽,可能人类致癌物,苯并,(a),芘,2,国际癌症研究机构(IARC),苯并（,a,）荧蒽,可疑人类致癌物,IARC(2010),苯并（,k,）荧蒽,茚苯（,1,2,3-cd,）芘,蒽,未被列为人类致癌物,苯并（,g,h,i,）芘,苯并（,e,）芘,屈,荧蒽,芴,菲,芘,3,美国国家环境保护局(EPA),苯并（,a,）蒽,可能人类致癌物,USEPA(2008),苯并,(a),芘,苯并（,b,）荧蒽,苯并（,k,）荧蒽,屈,二苯并（,a,h,）蒽,茚苯（,1,2,3-cd,）芘,苊烯,未被列为人类致癌物,蒽,苯并（,g,h,i,）芘,芴,表,3,专业,机构对选定多环芳烃致癌,性的,分类,结果,08,多环芳烃暴露的生物标志物,多环芳烃暴露的生物标志物,种类,：,1,、,1-羟基芘,（一种苯的代谢物）是广泛使用的,尿液,PAH暴露生物标志物。,芘存在于,所有,的PAH混合物中且,浓度相对较高,（占总PAH的2-10%）。在特定的环境中，总PAH中的芘含量相当,恒定,。,2,、外周淋巴细胞中,苯并（a）芘DNA加合物,和其他组织中的,苯并（a）芘蛋白加合物,也可被用为反映活性代谢产物剂量的指示物。,8,多环芳烃暴露的生物标志物,09,多环芳烃的的监管,各国已经建立了关于工作场地和环境中的PAH暴露标准：,1,、如工作日10小时的沥青挥发性物质的建议曝露限值为0.1mg