Химические соединения, стимулирующие злокачественные образования и общее отрицательное воздействие химических производств на человека, характеризуются высокой канцерогенной опасностью и заслуживают пристального внимания специалистов и широкой общественности. Указанные вещества внесены в перечень Международного агентства по изучению рака (МАИР), их подразделяют на несколько групп. Первая группа включает в себя канцерогенные вещества (технический углерод); вторую группу составляют потенциально опасные вещества по канцерогенности (например, нефтяные смолы, минеральные масла неочищенные, битумы и др.), третья группа - это токсичные вещества, не обладающие выраженным канцерогенным действием на человека [8, с. 96].

В перечне особое место принадлежит полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ - далее), побочным продуктам производств с технологиями, включающими высокотемпературные процессы, сжигание и переработку органического сырья (нефтепродуктов, угля, древесины, мусора и др.) [7, с. 130]. Молекулы ПАУ содержат от двух и более сопряженных бензольных колец, а также нитро-, амино-, сульфо- и иные группы (спирты, альдегиды, эфиры, кетоны) в кольце или боковой цепи. Антропогенными источниками ПАУ являются промышленные предприятия и предприятия  энергетического комплекса (производство кокса, цветных металлов, ТЭЦ, котельные), выбросы автотранспорта, химическая и  нефтеперерабатывающая промышленность. Эксперты насчитывают более 200 видов ПАУ, характеризующихся высокой способностью к биоаккумуляции.

Современные методы индикации ПАУ подтверждают широкое их распространение в окружающей среде, в первую очередь в почве. Почва, поверхностный (гумусный) слой - основной хранитель ПАУ, в то же время и источник вторичного загрязнения воздуха и воды. ПАУ могут переходить из почвы в воду, растения, корма для животных; с пищей, водой, а также с вдыхаемым воздухом попадать в организм человека [9, с. 809].

Ужесточение законодательства, ограничивающего распространение ПАУ, материалов и сырья, содержащих канцерогены и мутагены, требует разработки нового методического обеспечения экомониторинга, позволяющего совершенствовать деятельность сети станций по контролю фона окружающей среды, выявле­нию источников генерации токсикантов, организации мер, направленных на устранение опасных источников (таких как модернизация технологий, очистка зара­женных территорий, ограничение продукции, содержащей опасные соединения, и т.п.).

В крупных мегаполисах ПАУ обнаруживаются в виде химического загрязнения почв, наблюдается постоянный рост площади токсичных почв, требующих обязательного проведения мероприятий по ремедиации или рекультивации территорий.

Из полициклических  ароматических углеводородов особенно выделяется 3,4-бенз(а)пирен - высокомолекулярное органическое соединение, основным элементом структуры которого является бензольное кольцо. В качестве основных источников эмиссии 3,4-бенз(а)пирен в окружающую среду выделяют промышленность.

В нашей стране оценку загрязнения почв ПАУ производят по количественному содержанию 3,4-бенз(а)пирена, предельно допустимая концентрация (далее - ПДК) которого не должна превышать 0,02 мг/кг [2].

Почвы и грунты, концентрация токсиканта в которых в 5 раз выше предельно допустимой концентрации, относят к опасным объектам, подлежащим утилизации и вывозу на специализированные полигоны. Действующую норму ПДК 3,4-бенз(а)пирена в почве разработали в 1981 г. Количественное содержание экотоксиканта в почве проводили согласно требованиям методических указаний отбора проб из объектов внешней среды и подготовки их для определения канцерогенных ПАУ. К недостаткам отмеченных методических указаний можно отнести низкую селективность, несовершенство пробоподготовки, трудности химического анализа высококонцентрированных полициклических ароматических углеводородов.

В странах Европейского союза на ПАУ работают более высокие ПДК, но связано это в первую очередь с огромными финансовыми затратами и масштабностью технических мероприятий, которые активно проводятся по восстановлению исходных свойств почв, снижению общей доли токсикантов в ней, полному исключению негативного воздействия на организм человека.

Канцерогенные ПАУ в объеме прирастают в результате и абиогенных процессов, протекающих в природе.

Ежегодные поступления в биосферу тысяч тонн 3,4-бензо(а)пирена являются результатом их выделения из гуминовых компонентов почвы. Максимум же ПАУ в окружающей среде накапливается за счет антропогенного воздействия на нее человека и его деятельности (замечено, что чем ниже температура техногенных процессов, тем больше количество образования ПАУ [10]).

К наиболее токсичным ПАУ относятся 7,12-диметилбензантрацен (ДМБА) и 20-метилхолантрен (МХА).

ДМБА - полициклический ароматический углеводород, является производным бензантрацена, образующегося при неполном сгорании нефтепродуктов, входит в состав отработанных газов автотранспорта, смога и дыма сигарет. Инициирует и промотирует процессы пролиферации инициированных клеток, способен приводить к прогрессии опухолевые заболевания человека.

ДМБА индуцирует злокачественные опухоли в месте аппликации, инъецированный подкожно вызывает саркому, при введении в органы - местный рак.

20-метилхолантрен также отнесен к самым распространенным этиологическим факторам онкологических заболеваний человека.

Целью научного исследования является оптимизация высокочувствительной методики экспрессного определения 3,4-бензо(а)пирена (БП), 7,12-диметилбензантрацена (ДМБА) и 20-метилхолантрена (МХА).

Наиболее часто для определения ПАУ используют метод жидкостной хроматографии (ЖХ) [4]. Для их определения пригодны два метода жидкостной хроматографии: обращено-фазовый и нормально-фазовый варианты.

В обращено-фазовой жидкостной хроматографии используют колонки с неполярным носителем и полярный элюент. В нормально-фазовом варианте, как правило,  применяются полярный адсорбент и неполярный элюент. Разделение веществ происходит за счет различий в специфических межмолекулярных взаимодействиях молекул исследуемых веществ с адсорбентом и неспецифических - с элюентом.

Следует отметить, что ПАУ обладают высокой гидрофобностью, что обусловливает возможность предпочтительного использования обращено-фазовой жидкостной хроматографии для их эффективного обнаружения.

Определяемые полиароматические углеводороды из анализируемого объекта экстрагируют смесью диметилсульфоксид-гептан-метанол при объемном соотношении компонентов (мл), равном 5:10:85.

Экстракцию проводят 5 мин с применением ультразвука.

Экстракт отфильтровывают, и аликвотную часть хроматографируют на колонке Zorbax ODS (250x4,6 mm) при 250С в потоке элюента, представляющего собой смесь диметилсульфоксида, гептана и метанола при следующем соотношении ингредиентов, об. %: 3-8 : 8-12 : метанол остальное.

Расход элюента 1 мл/мин.

Детектирование разделяемых компонентов проводят при длине волны 295-298 нм. Время анализа составляет не более 6 мин, чувствительность определения 1x10-4 мг/мл. При использовании в качестве детектора флуориметра или масс-спектрометра чувствительность метода повышается  в несколько десятков раз [5-6].

В таблице 1 представлены результаты экстракции ПАУ.

Таблица 1

Результаты экстракции ПАУ из почвы

Результаты, представленные в таблице 1, свидетельствуют о высокой эффективности экстрагента. Полнота извлечения ПАУ из образцов почвы составляет около 90 %.

В таблице 2 представлены результаты жидкостно-хроматографического определения ПАУ (БП-1, ДМБА-2, МХА-3).

Таблица 2

Хроматографические параметры элюэнтов

Результаты, представленные в таблице 2, свидетельствуют, что использование многокомпонентного элюента существенно сокращает время анализа и приводит к повышению точности и чувствительности определения ПАУ.

Лобачева Г.К., д.х.н., профессор, Президент Волгоградского отделения Международной академии авторов научных открытий и изобретений, г. Волгоград;

Аширбекова М.Т., д.ю.н., доцент, профессор кафедры уголовно-правовых дисциплин Волгоградского филиала РАНХ и ГС при Президенте РФ, г. Волгоград.