多环芳烃(PAH)

多环芳烃
1 多环芳烃的结构和性质 2 多环芳烃的来源与分布 3 多环芳烃在环境中的迁移转化 4 多环芳烃的结构与致癌性
一、多环芳烃的结构与性质
1.定义
多环芳烃即PAH是至两个以上苯环连在一起的化合 物。两个以上的苯环连在一起可以有两种方式：
非稠环型：苯环与 苯环之间各由一个
碳原子相连 如：联苯、联三苯
（3）成角状排列的多环芳烃 如菲、苯并[a]蒽等，他们的反应活性总的看来要比相应的 成直线排列的同分异构体小，他们在发生加合反应时，往往相 当于菲的中间苯环的双键部位，即菲的9，10位键（中菲键）上 进行。
菲
一、多环芳烃的结构与性质
含有四个以上苯环的角状多环芳烃，除较活泼的中菲键外， 还往往存在与直线多环芳烃类似的活泼对位——中蒽位，如苯 并[a]蒽的7，12位。
大气中PAH通过干、湿沉降进入土壤和水体及沉积物中，并进入生物圈。
三、多环芳烃在环境中的迁移转化
1.7~7.5
油煎肉饼
7.9
1~20
火上烤肉排
50.4
26~99
烤焦的鱼皮
5.3~760
什么概念？？
德国：食物、接触食物、可能会放入口中的产品以及儿童用品，
111111苯并(a)芘<0.1mg/kg， 16种PAHs总和<1mg/kg 有人估计,成年人每年从食物中摄取的PAHs总量为1～2mg,如果累积摄 入PAHs超过80mg即可能诱发癌症,因此建议每人每天的摄入总量不可 超过10μg。
一、多环芳烃的结构与性质
图1 PAH的每个电子振动能与总π电子数相关性
一、多环芳烃的结构与性质
（2）呈直线排列的多环芳烃 如蒽、并四苯、并五苯，他们具有较活泼的化学性质，且反 应活性随着环的增加而增强。这是由于总π电子数增加，每个π 电子的震动能降低，所以反应活性增强。
一、多环芳烃的结构与性质
多环芳烃（PAH）
第六章 典型污染物环境中各圈层中的转归与效应
1 污染物在多介质多界面环境中的传输
2
重金属元素
3
有机污染物
➢持久性有机污染物 ➢有机卤代物
➢多环芳烃
➢表面活性剂
多环芳烃
❖ 中文名：多环芳烃 ❖英文名：polycyclic aromatic hydrocarbon
❖缩 写：PAH
多环芳烃是一类广泛存在于环境中的有机污染物，也是最早被 发现和研究的化学致癌物。
二、多环芳烃的来源与分布
简单烃类和芳烃在高温热解过程中就可以形成大量的PAH。例 如，苯并[a]芘（BaP）的形成机理：
•自由基的寿命越长，BaP的生成率也越高 •自由基结构与BaP结构越相似，产生的BaP也就越多
二、多环芳烃的来源与分布
3、分布
由于燃烧或热解现象的普遍性，所以环境中多环芳烃的分布及其广泛。 平时日常生活中燃烧煤、油、气、木柴，工业上煤炭生产和石油裂解，垃圾 焚烧、森林失火等都会产生PAH，机动车辆排放的尾气中也含有PAH。所以 可以说PAH存在于世界上每一个地方，没人有类活动的地方，由于自然源（ 火山、生物作用）的存在，也会有PAH。
例如，用GC/MS分析烟草焦油中的多环芳烃多达150多种，其中致癌的 就有10多种。
烟熏食品中苯并[a]芘的含量
二、多环芳烃的来源与分布
食品
香肠、腊肠 熏鱼
烤羊肉 考禽鸟
表1烟熏食品中苯并[a]芘的含量
苯并[a]芘含量 （μg/kg）
食品
苯并[a]芘含量 （μg/kg）
1.0~10.5
烤牛肉
3.3~11.1
三、多环芳烃在环境中的迁移转化
由于PAH主要来源于各种矿物燃料及其它有机物的不完全燃烧和热解过程 ，这些高温过程（包括天然的燃烧、火山爆发）形成的PAH大多随着烟尘、 废气被排放到大气中。释放到大气中的PAH，总是和各种类型的固体颗粒物 及气溶胶结合在一起。
因此，大气中PAH的分布、滞留时间、迁移、转化，进行干湿沉降等都受 其粒径大小、大气物理和气象条件支配。在较低层的大气中直径小于1μm的 粒子可以滞留几天到几周，而直径为1~10μm的粒子最多只能滞留几天。
PAH的天然本底
• 细菌活动和植物腐烂所形成的土壤PAH本底值为100-1000μg/kg • 地下水PAH本底值为0.001~0.01 μg/L • 淡水湖泊中的本底值为0.01~0.025 μg/L • 大气中的BaP本底值为0.1~0.5ng/m3
二、多环芳烃的来源与分布
2、人为来源
多环芳烃的污染源很多，主要是各种矿物燃料（如煤、石油、天然气等） 、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原气氛下热解形成的。
苯并a]芘、二苯并[a,i]芘等也具 有活泼的中菲键，但没有活泼的中蒽位。
苯并[a]芘
二苯并[a,i]芘
二、多环芳烃的来源与分布
1、天然来源
在人类出现以前，自然界就已经存在多环芳烃。
➢ 陆地和水生植物、微生物的生物合成
➢ 森林、草原的天然火灾 ➢ 火山活动
联苯
联三苯
稠环型：两个碳原 子为两个苯环共有
如：萘、蒽
萘
蒽
一、多环芳烃的结构与性质
一、多环芳烃的结构与性质
1.分类 多环芳烃的基本单位虽然是苯环，但其化学性质与
苯环并不完全相同。按其性质可分为下列3种： （1）具有稠合多苯结构的化合 物
如三亚苯，二苯并[e,i]芘、四苯 并[a,c,h,j]蒽等，他们都具有与苯相 似的化学性质。这说明π电子在这 些多环芳烃中的分布是与苯类似的 。而苝的性质又与萘相似。
燃烧或热解温度是影响 PAH生成率的重要因素。苯并 [a]蒽和BaP生成率与温度的关 系见右图，
二、多环芳烃的来源与分布
还原气氛？？
还原气氛→乏氧。乏氧是生成多环芳烃的一个必要条件。
但是乏氧并不是完全缺氧，有人在纯氮中进行焦化（800℃），结果得到的 产物几乎全是联苯。而在少氧的条件下进行，则生成的产物有酚和一系列多环 芳烃混合物。
PAH室温下为固体，高熔点和高沸点，低蒸气压，水溶解 度低，PAH易溶于许多溶剂，具有高亲脂性。
PAH对人体的主要危害部位是呼吸道和皮肤。人们长期处 于多环芳烃污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。常见症状 有日光性皮炎，痤疮型皮炎、毛囊炎及疣状生物等。
多环芳烃落在植物叶片上，会堵塞叶片呼吸孔，使其变色， 萎缩，卷曲，直至脱落，影响植物的正常生长和结果。