室内空气中苯并芘(BaP)的污染来源及危害

朱博说空气 发表于 2021-3-11 14:00

苯并芘这个称谓很晦涩,芘的发音为pi(二声),专业的写法为苯并[a]芘。苯并芘实际在环境中广泛存在,而且可存在于食品、空气、土壤和水里。它是一种强致癌物质的代表,而且是一种“三致”物质,即致癌、致畸形、致突变。因为其显著的危害性,我国环境空气质量、室内空气质量标准里均列出了该类物质的限值。

苯并芘及其危害

苯并芘的健康危害最早发现于1775年伦敦市烟囱清扫工人阴囊癌高发开始,研究人员后来通过试验证明苯并芘还可引发肺癌、胃癌、膀胱癌及消化道癌等多种癌症,因而引起关注。后续苯并芘还被发现具有致畸性和致突变性,它能通过母体经胎盘影响子代,从而引起胚胎畸形或死亡以及幼仔免疫功能下降等。苯并芘的致畸性和致突变性的危害意味着这类物质可能会引起人体染色体畸变,具有遗传危害。更恼人的是,苯并芘的毒性具有长期和隐匿的特性,当人体接触或摄入苯并芘后即便当时没有不适反应,但也会在体内蓄积,在表现出症状前有较长的潜伏期,一般为20~25年,有些研究者甚至担心苯并芘会影响人类的进化。

日常生活中,有关其危害说法的主要集中在熏制食品和高油榨食物等。知乎推文中,有关空气中苯并芘(BaP)很少讨论,这主要是研究苯并芘(BaP)需要环境化学的专业知识背景,和可测量ng级超微量物质的专业设备,可涉足这个领域的测评机构数目较少。


空气中的苯并芘是什么?简单的理解是一种有毒性的PM2.5气溶胶颗粒,更进一步说,是一种含有多个苯环化学结构的多环芳香烃(PAH)类颗粒物。从内容范畴上,可理解为如下图。

气溶胶范畴关系

就化学属性讲,BaP是一种含有五个苯环构成的PAHs,分子式为C20H12,分子量为252,在常温条件下,为晶状固体,呈浅黄色,熔沸点很高,熔点179 ℃,沸点312 ℃,难溶于水,易溶于有机溶剂,是一种持久性有机化合物。

一种BaP示意化学结构式

到目前为止,已经发现的致癌化学物质有 400 余种,其中 200 多种属于 PAHs,及含苯环的烃类有机物。而 BaP专指一种特殊的”五环”结构,即有个别的苯环组合方式毒性最强(如下图4个+号),被列为a型“五环”,称为苯并[a]芘。


常见的PAHs类化合物有害性比较

空气BaP来源

(1)   室内吸烟:烟草及香烟烟雾中含有较多的PAHs, 尤其是毒性最大的BaP ,国际癌症研究究机构已确定烟草烟气中BaP含量为0.01-0.05 μg/m3。研究表明,吸烟严重的家庭室内空气中BaP浓度比不吸烟的家庭要高10倍以上。浙江大学曾对不同季节的BaP的房间进行调研,发现吸烟家庭引发的BaP在各个季节均高于不吸烟家庭。这意味着吸二手烟、三手烟的家人一直有潜在的污染危害;

不同季节的家庭BaP污染结果

(2)   厨房油烟:

各类厨房油烟污染中 2、3、4、5 环 PAHs 的分布(%),其中5环中含BaP,from 浙大研究团队

(3)   室内煤烟:城市中曾有的燃烧工业锅炉和家用炉灶燃煤引发的燃煤型污染。已有的文献调研,过去大同市由于直接燃煤,造成了空气中BaP污染严重,日均值高达330ng/m3。过去云南宣威出现高发癌症被发现与生活燃料和室内燃煤空气污染密切联系,其室内空气BaP的浓度高达6269 ng/m3(即超标6000多倍)。另外,过去使用煤油、蜡油照明的方式,也会引发BaP污染;

以上3周室内来源BaP颗粒,还引起室内积尘的累积,如风管管道、久不开启的空调出风口、家具等隐藏表面积尘等。对于孩子在家庭活动中,其易暴露接触水平更高。

(4)   周围大气环境: 建筑周边有工业焦化和石油化工作业过程中,可能引发BaP散入大气污染。一般说,焦化厂是排放BaP最严重的工厂,离焦炉作业区500m处可能引发的BaP浓度比一般工业城市高出500~1000倍。在半敞开的焦炉沥青加热炉附近4m处的BaP浓度高达78μg/m3。2000年以前,太原市工业区空气中BaP的浓度超标52~158倍。

(5)    隧道交通环境: 我国在公路隧道中,由于空气污染扩散,致癌性BaP浓度相当高,例如浙江某公路隧道内BaP的浓度均值为1700μg/m3。

防治与解决

从我国已有的研究调查看,我国家庭住房潜在的BaP健康风险大,需要进一步的测评研究。日光照射下,空气中的BaP化学半衰期不足24小时,没有日光照射为数日。对于连日阴雨的条件,或者长久背阴面的房间BaP累积的风险更大。

为有效防范这类日常难以定量化监测的污染,主要是首先提高健康风险意识,减少室内吸烟、燃烧生物质类燃料的生活方式;其次是尽量多通风,减少厨房油烟侵入室内、减少暴露时间;再有就需要多做空调、管道以及家庭卫生死角的清洁,避免孩子在家玩耍是吸入富集BaP的积尘。

参考文献

1.      段小丽,魏复盛. 苯并(a)芘的环境污染、健康危害及研究热点问题. 世界科技研究与发展,2002

2.      朱利中,刘勇健,松下秀鹤.空气中多环芳烃的污染特征、来源及影响因素分析.环境科学学报,2001

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