Polycyklické aromatické uhľovodíky patria v súčasnosti k najsledovanejším skupinám organických znečisťujúcich látok životného prostredia. Porušenie rovnováhy medzi prirodzeným vznikom a degradáciou týchto zlúčenín, ktoré je priamym dôsledkom rozsiahlej industrializácie, spôsobuje zvyšovanie hladiny PAU v jednotlivých zložkách životného prostredia.
Vďaka rýchlemu vývoju chromatografických a detekčných metód najmä v posledných rokoch možno identifikovať a kvantifikovať tieto zlúčeniny v rôznych matriciach. V súčasnosti sa sledujú profily PAU antropogénnych emisných zdrojov a v zložkách životného prostredia. Cieľom je získať poznatky o osude týchto látok v pôdnom a vodnom systéme a v atmosfére. PAU produkované biogénne, tepelne a antropogénnou činnosťou vo veľkých množstvách nás začínajú znepokojovať, pretože mnohé z nich sú toxické alebo majú mutagénne a karcinogénne účinky. Environmental Protection Agency (US EPA) ich uvádza na zozname prioritných znečisťujúcich látok, ktorých prítomnosť je potrebné monitorovať v zemských aj vodných zložkách životného prostredia.
PAU patria medzi najčastejšie sa vyskytujúce kontaminanty prostredia aj na Slovensku. Chemicky ide o uhľovodíky s dvomi a viacerými kondenzovanými benzénovými kruhmi v molekule (Hrnčiar, 1982). Preto sa označujú aj ako kondenzované polycyklické uhľovodíky. Existujú desiatky až stovky zlúčenín, ktoré prislúchajú k PAU. Celosvetový odhad je produkcia približne 300 tis. ton PAU ročne. Najväčší podiel (až 90 %) vzniká pri výrobe elektrickej energie spaľovaním uhlia. 10 % PAU vstupuje do pôdy priamo a 45 % vo zvyškoch rastlín. Príjem PAU rastlinami má nasledujúce poradie intenzity: listy stromov g obiloviny g zelenina alebo nadzemná časť rastlín g korene g plody. Podobné poradie je pôdny humus g machy g lišajníky.
EPA navrhla štandardne stanovovať nasledujúcich 16 rizikových PAU, ktoré najviac kontaminujú pôdu: 1. naftalén, 2. acetonaftalén, 3. acenaftén, 4. fluorén, 5. fenantrén, 6. antracén, 7. fluorantén, 8. pyrén, 9. benzo(a)antracén, 10. chryzén, 11. benzo(b)fluorantén, 12. benzo(k)fluorantén, 13. benzo(a)pyrén, 14. dibenzo(a,h)antracén, 15. benzo(g,h,i)perylén, 16. indeno(1,2,3-c,d)pyrén.
Limitné hodnoty PAU v pôde sú všeobecne veľmi nízke, za hraničnú hodnotu znečistenia sumou PAU sa považuje 1 mg . kg–1. Svojou toxicitou sa jednotlivé PAU značne líšia. Čiastočne tomu zodpovedajú aj limitné hodnoty pre jednotlivé PAU, ktoré sú rádovo v rozsahu od 0,05 do 1,0 mg . kg–1.
Fyzikálno-chemické vlastnosti PAU všeobecne podmieňuje molekulová hmotnosť. S jej rastom rastie bod topenia, bod varu a lipofilita, klesá rozpustnosť vo vode a tenzia pár. Lipofilita PAU je vyjadrená pomocou rozdeľovacieho koeficienta Kow. Koeficient rastie so vzrastajúcou molekulovou hmotnosťou. Udáva afinitu PAU k lipidovej alebo vodnej fáze a vyjadruje mieru bioakumulácie v organizme alebo prostredí. Stanovuje sa v štandardnom systéme 1-oktanol/voda. Hodnota distribučného koeficientu Koc vyjadruje tendenciu zlúčeniny nachádzať sa v pôdnom prostredí v pevnej alebo vodnej fáze. Empiricky stanovené hodnoty Koc sú v prípade PAU vždy nižššie ako Kow (Lobpreis et al., 2008, 2009, 2010).
Z chemických vlastností sú pre PAU typické elektrofilné substitučné reakcie a vstup do reakcií s radikálovým mechanizmom. Všeobecne sú PAU reaktívnejšie ako benzén a na ich reaktivitu majú vplyv teplota, svetlo, ozón, ďalšie chemické látky a tiež druh a veľkosť častíc, na ktorých sa PAU sorbujú. Reaktivita molekúl PAU závisí od počtu a usporiadania aromatických jadier. PAU s nízkou molekulovou hmotnosťou sú v prostredí pohyblivejšie ako tie s vyššou molekulovou hmotnosťou. Čas pretrvávania PAU je v rôznych častiach prostredia rôzny. Závisí to od vlastností danej zlúčeniny. PAH zotrvávajú najdlhšie v sedimentoch a ich množstvo charakterizuje zaťaženie prostredia.
PAU sú dnes neoddeliteľnou súčasťou prostredia a majú svoj ustálený kolobeh. Do prostredia sa dostávajú z prírodných a antropogénnych zdrojov. Všeobecne môžu vznikať tromi základnými spôsobmi:
• priamou biosyntézou mikroorganizmami a rastlinami,
• nízko- až strednoteplotnou (100 – 150 °C) pyrolýzou usadeného organického materiálu vedúcou k tvorbe fosílnych palív – dlhodobý proces (milióny rokov),
• vysokoteplotnou pyrolýzou (viac ako 700 °C) organických materiálov.
Medzi prírodné zdroje okrem biosyntézy zaraďujeme aj lesné a prériové požiare a vulkanickú činnosť. Množstvo PAU vznikajúcich pri biosyntéze je však malé v porovnaní s množstvom vznikajúcim pri antropogénnej činnosti.
© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží
Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová
Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,
ISBN 978-80-89343-39-3