WWA w środowisku

Powszechna emisja WWA prowadzi do skażenia wszystkich elementów środowiska naturalnego człowieka: powietrza, naturalnych i sztucznych zbiorników wodnych, gleby, roślin, żywności. Na podstawie badań określono procentowy udział całkowitej puli WWA w środowisku: najwięcej, bo aż 89,9% wszystkich WWA znajduje się w glebie, 0,5% w powietrzu, 0,3% w wodach powierzchniowych, a 9,9% jest skumulowane w postaci osadów dennych.

Wielkość dawki WWA jest czynnikiem, od którego zależy ich działanie toksyczne. W wytycznych Unii Europejskiej za dopuszczalną dawkę dzienną uznaje się ilość 48 nanogramów benzo[a]pirenu. Wg danych statystycznych człowiek przyjmuje dziennie dawkę od 600 do ponad 2000 nanogramów benzo[a]pirenu. Najwięcej z tej ilości stanowi pobranie z pokarmem (160- 1600 ng) i z palenia papierosów (400 ng). Stosunkowo małe ilości dostają się do organizmu  z powietrzem (9,5-43,5 ng) i z wodą (1,1 ng BaP).

Zawartość WWA w powietrzu atmosferycznym uzależniona jest od:

• odległości od źródła emisji – zależność wprost proporcjonalna – im bliżej źródła wykonano pomiar, tym wyższe notuje się stężenie WWA;

• wysokości punktu emisji – im wyżej położone jest źródło emisji, tym mierzone w jego pobliżu stężenie WWA będzie niższe;

• wielkości opadów pyłów przemysłowych emitowanych przez różne zakłady – szczególnie dużą zawartość WWA stwierdzono w powietrzu miast uprzemysłowionych, gdzie skoncentrowane jest górnictwo, elektrownie, gazownictwo, hutnictwo czy koksownictwo itp.;

• zawartość WWA w powietrzu atmosferycznym miast uzależniona jest również od rozwiązań urbanistycznych, ilości punktowych źródeł ogrzewczych, ciasnej zabudowy;

• istnieje też zależność między ilością WWA w powietrzu atmosferycznym a porą roku – zanieczyszczenie to wzrasta w okresie zimowym, a więc w okresie grzewczym, co wiąże się ze zwiększaniem natężenia procesów spalania węgla i koksu;

• nie bez wpływu pozostają również warunki meteorologiczne, głównie wiatr mający zdolność przenoszenia pyłów przemysłowych z zaabsorbowanymi WWA;

• zanieczyszczenie wzrasta również w okolicach szos, co spowodowane jest spalaniem paliwa oraz ścieraniem opon;

WWA transportowane jest następnie do gleby, wody i żywych elementów środowiska z pyłowymi zanieczyszczeniami powietrza.

Ze względu na silne rakotwórcze działanie, norma krajowa na najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) w powietrzu atmosferycznym w przeliczeniu na benzo[a]piren przyjmuje wartość 0,05 ug/m^3. Dane dotyczące zanieczyszczenia miejskiej atmosfery przez WWA są alarmujące – mieszkańcy większości polskich miast oddychają powietrzem, które niejednokrotnie przekracza dopuszczalne normy o ponad 1000 %!

WWA w wodzie

WWA dostaje się do wody z procesów przemysłowych, takich jak rafinacja ropy czy procesy koksownicze, stąd szczególne zagrożenie stanowią ścieki gazownicze, koksownicze, ścieki z zakładów rafinacyjnych. Istotny wpływ na zanieczyszczenie wód WWA wywiera przemysł tworzyw sztucznych i barwników, w których wykorzystuje się produkty destylacji ropy naftowej.

Występowanie WWA w wodach może być też wynikiem wymywania tych związków z gleby i bitumicznych (rodzaj asfaltu) nawierzchni dróg przez deszcz oraz z atmosfery zanieczyszczonej związkami WWA przez sedymentację i opad wraz z deszczem czy śniegiem. Z reguły wody rzeczne zawierają znacznie wyższe stężenia WWA w porównaniu z gruntowymi czy stojącymi. Badania wykazały, iż rzeki płynące przez silnie uprzemysłowione obszary zawierają nawet 30 razy wyższą zawartość WWA niż rzeki z terenów mniej uprzemysłowionych.

Pomimo, że różne typy cząsteczek zawieszonych w wodzie mają różne powinowactwo do WWA, badania dowodzą, że wody mętne posiadają większą zawartość WWA niż wody klarowne. Ze względu na ciągłe mieszanie i przesuwanie się mas wody, związki te są rozproszone w całym ekosystemie wodnym.

WWA ulegają sedymentacji lub adsorbcji na osadach, a następnie w zależności od warunków ulegają fotolizie lub abiotycznej oksydacji. Mogą być również pobierane przez organizmy żywe i w ten sposób w kolejnych ogniwach łańcucha pokarmowego ulegać biotransformacji.

Stężenie WWA w wodach ulega obniżeniu wskutek:

– parowania (stężenie WWA zmniejsza się w różny sposób w zależności od związku);

– fotolizy (stopień obniżenia stężenia WWA w wodach pod wpływem światła zależy od ilości zaabsorbowanego światła i wydajności reakcji);

– sedymentacji cząstek, na których zostały one zaabsorbowane (w rzekach procesy osadzania i wymywania zachodzą ciągle i nie obserwuje się sedymentacji, która przeważa w zbiornikach stojących, jak stawy czy jeziora.)

Na wszystkie wymienione procesy, a więc parowanie, fotolizę, mikrobiologiczną degradację i sedymentację ma wpływ wiele czynników środowiska, takich jak: pory roku, pory dnia, charakterystyka systemu wodnego (tj. głębokość, prędkość przepływu, zmętnienie).

WWA w glebie

W glebach występuje aż 90% całkowitej ilości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych znajdujących się w środowisku. Tak ogromna liczba wynika z faktu, iż to właśnie na glebę opada większość wyemitowanych do powietrza WWA. Kumulacja WWA w glebie nie odgrywa większej roli – w przypadku BaP czas potrzebny dla uzyskania stanu równowagi pomiędzy deponowaniem a eliminacją wynosi około 2,3 roku.

Wśród źródeł zanieczyszczenia gleby można wymienić:

• wymywanie WWA z powierzchni dróg, gdzie znajdują się duże ilości tych związków pochodzące ze spalin samochodowych, ścierania opon gumowych przy hamowaniu i z samego asfaltu bogatego w węglowodory;

• przenikanie WWA ze ścieków przemysłowych, miejsc składowania odpadów odlewniczych i materiałów stosowanych w budownictwie;

• ścieki bytowo-gospodarcze.

Na zawartość WWA w glebach ma wpływ:

1. zależność między ciężarem cząsteczkowym WWA a współczynnikiem absorpcji – współczynnik ten wyraża różnicę w zawartości związku zaabsorbowanego w cząsteczkach gleby oraz rozpuszczonego w wodzie;

2. rozwój przemysłu na danym terenie – głównym emitentem WWA jest przemysł, a więc im większa emisja, tym większy opad WWA na glebę; najwyższe stężenia WWA zaobserwowano w okolicach rafinerii i zakładów petrochemiczno-rafineryjnych, gdzie stężenie BaP wynosiło 15000 ug/kg i dopiero w odległości 5 km od tych zakładów spadło poniżej 200 ug/kg;

3. rozwijający się transport samochodowy;
4. zawartość WWA podlega zmianom sezonowym – większa zawartość WWA w glebie w okresie zimy związana jest z większym osadzaniem tych związków z powietrza. Natomiast w lecie występuje spadek stężenia związków, gdyż mogą one być pobierane przez rośliny, mogą ulegać rozkładowi pod wpływem światła UV lub być wymywane przez deszcze.

Najważniejszą rolę w procesie rozkładu WWA w glebie odgrywa mikrobiologiczna degradacja, znacznie mniejsze znaczenie ma fotoutlenianie. Szybkość i zakres rozkładu WWA w glebie zależy od wielu różnorodnych czynników, takich jak:

1. środowiskowych (temperatura, pH, dostępność tlenu, typ gleby i wilgotność itp.);
2. mikrobiologicznych (przystosowanie, występowanie populacyjne, proporcje między bakteriami, grzybami czy promienicami);
3. fizykochemicznych właściwości danego związku.

WWA w żywności

Jak wskazują dane, najwięcej wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych dostaje się do organizmu przy codziennym spożywaniu pokarmów. Wykazano, że u osób niepalących ponad 70 % WWA jest przyjmowanych wraz z pożywieniem. WWA przenikają do żywności na dwóch drogach:

• pośrednio: w wyniku opadu z powietrza wraz pyłem i deszczem, dotyczą głównie adsorpcji WWA na skórkach owoców i warzyw;

• bezpośrednio: przy wpływie wysokiej temperatury w procesach przetwarzania żywności, takich jak wędzenie, smażenie, grillowanie.

Produkty mięsne zawierają ponadto kancerogenne azotyny dodawane jako substancje konserwujące, możemy mieć więc do czynienia ze wzmocnionym efektem rakotwórczym.

Największą zawartość BaP w roślinach stwierdzono w sałacie, kapuście, ziemniakach i w zbożach uprawianych na terenach silnie uprzemysłowionych. WWA mogą się przedostawać do roślin również systemem korzeniowym.

WWA w dymie papierosowym

Szczególne źródło WWA stanowią papierosy i palenie tytoniu. W dymie papierosowym występuje 4000 związków chemicznych, wśród nich stwierdzono obecność około 153 różnych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, w tym najbardziej toksycznych – benzo[a]piranu i dibenzo[a,h]antracenu. W dodatku znajdują się w nim metylowe i alkilowe pochodne WWA. Zawartość BaP w dymie papierosowym zależy od gatunku papierosów, a więc od rodzaju tytoniu użytego do ich produkcji. Ilość BaP może wahać się w granicach od 0,8-1,4 ug/g tytoniu. W dymie papierosowym występują również katechole – związki o właściwościach nasilających rakotwórcze działanie WWA. Działanie tego zespołu mogą dodatkowo potęgować obecne w środowisku substancje rakotwórcze np. azbest.

Emisja WWA wraz z dymem papierosowym jest bardzo szkodliwa, gdy odbywa się w zamkniętych pomieszczeniach, toteż zagrożenie wystąpienia choroby nowotworowej dotyczy zarówno palaczy, narażonych na mniej szkodliwy, filtrowany dym jak i „palaczy biernych” wdychających bardziej szkodliwy dym uboczny, wytwarzany przez cały czas palenia się papierosa. W porównaniu z powietrzem pomieszczenia, gdzie się nie pali papierosów, zawartość BaP jest ok. 15 razy wyższa.

Skutki zdrowotne działania WWA

WWA dostają się do organizmu ludzkiego różnymi drogami: z pokarmem, drogą inhalacyjną oraz przez skórę. Nie ma ilościowych danych na temat absorpcji, dystrybucji i wydalania WWA u ludzi. Informacje na powyższy temat pochodzą głównie z badań eksperymentalnych na zwierzętach. Obecność WWA i ich metabolitów w moczu i krwi ludzi w następstwie zawodowej ekspozycji inhalacyjnej oraz dermalnej są dowodem na to, że związki te są wchłaniane do organizmu. Różnice we wchłanianiu WWA do organizmu wynikają z ich różnej lipofilności. Absorpcja wzrasta z większą lipofilnością lub w obecności tłuszczów w układzie pokarmowym. Wchłanianie przez skórę okazuje się być szybkie zarówno u ludzi, jak i zwierząt.

Przy narażeniu zawodowym główną drogą wchłaniania WWA do organizmu ludzkiego jest układ oddechowy, do którego mniej lotne WWA, w tym benzo/a/piren, dostają się jako aerozole zaabsorbowane na cząsteczkach pyłu, najczęściej respirabilnego, natomiast przy narażeniu środowiskowym, główną drogą wchłaniania WWA jest przewód pokarmowy. WWA działają w miejscu wprowadzenia do organizmu, a dopiero pod wpływem bardzo dużych dawek i przy udziale kancerogenów wywołują nowotwory w narządach i tkankach odległych od miejsc wprowadzenia. WWA wykazują zróżnicowaną aktywność, czyli moc kancerogenną. Moc tę określamy na podstawie efektu rakotwórczego, tzn. na podstawie liczby wywołanych nowotworów i czasu utajenia, po którym pojawią się one u zwierząt doświadczalnych.

Przez układ oddechowy BaP może przedostawać się zarówno podczas palenia papierosów, jak i oddychania powietrzem zanieczyszczonym gazami spalinowymi i dymami przemysłowymi. Zależnie od drogi wchłaniania obserwuje się występowanie zmian nowotworowych w wątrobie, nerkach i tkance tłuszczowej.

Możliwość ograniczenia ekspozycji indywidualnej na WWA

Indywidualną ekspozycję na WWA można ograniczyć przede wszystkim wprowadzając odpowiednie rygory w odżywianiu:

• należy unikać spożywania wędzonych i smażonych mięs, zastępując je gotowanymi;

• należy wyeliminować z diety i obyczajów spożywanie grillowanego mięsa – zawiera ono 190g/kg BaP – lub przynajmniej zastąpić grille na węgiel drzewny lub drewno grillami elektrycznymi;

• niezbędne jest obieranie ze skórek wszystkich owoców i warzyw, a szczególnie tych rosnących w pobliżu ośrodków przemysłowych i dróg;

• unikać smażenia i opalania wszelkich produktów żywnościowych;

• bardzo długo i dokładnie myć warzywa, np. sałatę i kapustę, na które opadają pyły przemysłowe wraz z WWA;

• eliminacja z diety kawy parzonej i zastąpienie jej kawą rozpuszczalną;

• eliminacja z pożywienia kakao.