Badania nad oznaczaniem nitrowych pochodnych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w powietrzu

Abstract

Nitrowe pochodne wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (nitro-WWA) są bezpośrednimi lub pośrednimi produktami niezupełnego spalania m.in. paliw w silnikach samochodowych. Związki te powstają najczęściej w wyniku reakcji w fazie gazowej wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) z tlenkami azotu, a następnie są bardzo szybko adsorbowane na cząstkach stałych. Reakcje te są inicjowane rodnikami azotanowymi lub rodnikami hydroksylowymi w obecności światła. Nitro-WWA współwystępują w środowisku w mieszaninach z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi oraz setkami innych związków organicznych. Szacuje się, że WWA oraz ich pochodne są w głównej mierze odpowiedzialne za aktywność mutagenną powietrza atmosferycznego. Niektóre nitro-WWA charakteryzują się wyższą mutagennością i kancerogennością w porównaniu do ich niepodstawionych odpowiedników WWA. W związku z tym aktywność mutagenna frakcji zawierających nitro-WWA, nawet w dużo niższych stężeniach w porównaniu do WWA, jest zdecydowanie wyższa. Związki te są trwałe w środowisku i mogą być przenoszone na duże odległości od źródła ich powstawania, jak również mogą współwystępować w różnych elementach środowiska. Istnieje zatem uzasadniona konieczność badania stężeń tych związków w źródłach pierwotnych, jak również obserwacja przemian i migracji tych zanieczyszczeń w środowisku atmosferycznym. Stężenia nitro-WWA kształtują się na poziomie pg/m3 w powietrzu atmosferycznym oraz ng/g pyłu w przypadku cząstek emitowanych ze spalinami z silnika Diesla. Oznaczanie stężeń tych związków w środowisku, w którym występują one w śladowych ilościach, stanowi wyzwanie dla analityki chemicznej. Istnieje wiele metod oznaczania nitro-WWA w powietrzu głównie opartych na przekształcaniu nitro-WWA w ich aminowe lub fluorkowe pochodne, natomiast metody oznaczania nitro-WWA w ich pierwotnej postaci zwykle wymagają zastosowania kosztownych technik ekstrakcji, frakcjonowania (np. SFE, HPLC) i oznaczania (np. GC/MS-NICI). Powodem mojego zainteresowania nitrowymi pochodnymi WWA były kilkuletnie badania nad szkodliwościami spalin z silników Diesla ukierunkowane na poszukiwania głównych kancerogenów spalin. W wyniku tych badań rozpoczęto studia literaturowe oraz podjęto wyzwanie opracowania, alternatywnej do już istniejących, metody oznaczania nitro- WWA. Celem badań było opracowanie metody oznaczania nitrowych pochodnych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (nitro-WWA) w powietrzu atmosferycznym. Opracowanie metody polegało na dobraniu takich parametrów pobierania próbek pyłu z powietrza, ekstrakcji związków organicznych z pyłu, frakcjonowania ekstraktu na poszczególne grupy związków i oznaczania nitro-WWA, aby metoda oznaczania była specyficzna i przydatna do oznaczeń niskich stężeń tych związków w powietrzu. Przydatność opracowanej metody sprawdzono oznaczając stężenia WWA i nitro-WWA w próbkach pyłu zawieszonego w powietrzu pobranych w środowisku miejskim oraz pozamiejskim. Dodatkowo zbadano efekt mutagenny frakcji ekstraktu zawierającej WWA i nitro-WWA.