Polycyclische aromatische koolwaterstoffen
Van Wikipedia
Polycyclische aromatische koolwaterstoffen of PAKs zijn organische verbindingen die bestaan uit gekoppelde aromatische ringen (benzeenringen) maar geen hetero-atomen of functionele groepen bevatten.
Inhoud |
[bewerk] Inleiding
PAK's zijn een groep van honderden organische stoffen opgebouwd uit twee of meer benzeenringen, welke vooral in de belangstelling staan vanwege de daaraan toegedichte carcinogene eigenschappen. PAK's ontstaan bij onvolledige verbranding of verkoling van diverse koolstof bevattende materialen. Daartoe behoren onder andere fossiele brandstoffen, voedingsmiddelen en hout. PAK's worden bijvoorbeeld gevormd bij de vergassing van kolen, bij het aanbranden van eten (barbecuen) en bij het verstoken van brandstof. Figuur 1 geeft structuurformules van enkele belangrijke PAK's.
Het is niet doenlijk om voor elke individuele PAK een norm vast te stellen voor de concentratie die schadelijk is voor milieu of gezondheid. Daar PAK's meestal gezamenlijk voorkomen (ze komen vrij bij dezelfde processen) en de onderlinge concentratieverhoudingen in het milieu relatief constant zijn (aangeduid als een PAK profiel), worden slechts enkele individuele PAK's genormeerd.
Er zijn verschillende lijsten van individuele PAK's, die ten behoeve van uiteenlopende doeleinden zijn opgesteld. Enkele veel gebruikte PAK lijsten zijn:
- De US Environmental Protection Agency (EPA);
- Borneff (gebruikt bij het opstellen van Kwaliteitsdoelstelling 2000 voor oppervlaktewateren);
- RIVM, van het Nederlandse Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM); dit is de PAK lijst die oorspronkelijk is gebruikt bij de Interimwet Bodemsanering en thans is opgenomen in de lijst met Streef- en Interventiewaarden. Hier wordt uitgegaan van een PAK lijst van tien individuele PAK's, die is opgesteld door het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne (RIVM) ten behoeve van het Basisdocument PAK. Deze PAK lijst omvat de volgende verbindingen:
- naftaleen
- antraceen
- fenantreen
- fluorantheen
- benzo(a)antraceen
- chryseen
- benzo(k)fluorantheen
- benzopyreen
- benzo(ghi)peryleen
- indeno(1,2,3 cd)pyreen
[bewerk] Barbecue
Bij het bereiden van vlees in een barbecue kan het vlees met PAK's besmet raken. Als men het vet uit het vlees op de kolen laat druipen, verbrandt het vet, waarbij PAK's onstaan die in het vlees kunnen trekken. Dit kan voorkomen worden door naast de kolen een opvangbakje voor het vet te plaatsen en daarboven het vlees. Het risico van PAK's in het vlees wordt ook verkleind door de kolen eerst helemaal grijs te laten worden alvorens men vlees op de barbecue legt.
[bewerk] Opname en metabolisme bij de mens
Opname van PAK's door de mens vindt voornamelijk plaats via het voedsel en - in mindere mate - via inhalatie. Een marginale hoeveelheid wordt via de huid (dermaal) opgenomen.
De PAK's die via het voedsel binnenkomen, komen in het maagdarmkanaal terecht. Een deel van de PAK's wordt hier omgezet (metabolisme), een ander deel wordt opgenomen in lymfe en bloed, waarna een snelle verdere verspreiding naar de weefsels plaatsvindt. In deze weefsels vindt vervolgens omzetting of opeenhoping (vooral in vet- en klierweefsel) plaats.
De geïnhaleerde PAK's worden voor een groot deel in de voorste ademhalingsorganen (neus- en keelholte) biochemisch omgezet. De hoeveelheid PAK's die via deze weg ongewijzigd de verder liggende weefsels bereikt is hierdoor relatief gering. De ingeademde PAK's die niet meteen worden omgezet worden grotendeels snel afgevoerd naar het maagdarmkanaal. Een ander, klein deel wordt via het longepitheel in de bloedbaan opgenomen. Daarnaast wordt een beperkte hoeveelheid PAK's in de longen vastgehouden en omgezet.
De PAK's die door de huid worden opgenomen worden pas na een lange periode opgenomen in de bloedbaan. Het grootste gedeelte van de dermaal opgenomen PAK's wordt in de huid omgezet.
[bewerk] Effecten en toxiciteit
PAK's worden in de verschillende organen en weefsels gemetaboliseerd tot een grote verscheidenheid aan verbindingen (het primaire metabolisme). Omdat vrijwel alle weefsels over de hiertoe benodigde enzymen beschikken worden PAK's op zeer vele plaatsen in het lichaam afgebroken. Het grootste deel van de PAK's wordt na het primaire metabolisme verder ontdaan van zijn giftigheid en uitgescheiden via de urine en ontlasting (secundair metabolisme).
De belangrijkste stap in het primaire metabolisme is de epoxidatie (inbouw van een zuurstofmolecuul waardoor epoxiden worden gevormd). Een klein gedeelte van de PAK's worden vervolgens nog verder geëpoxideerd tot diolepoxiden. De laatstgenoemde stoffen zijn zeer reactief. Ze zijn verantwoordelijk voor de toxiciteit van PAK's. De diolepoxiden kunnen namelijk verbindingen aangaan met DNA, hetgeen carcinogene effecten kan veroorzaken. Deze carcinogene werking zal meteen op de plaats van het metabolisme (en dus in vrijwel alle weefsels) kunnen optreden omdat de diolen zeer reactief zijn. Aangenomen wordt dat het risico van de via de mond opgenomen PAK's vooral gelegen is in het veroorzaken van maagkanker; inademing van PAK's verhoogt het risico op longkanker.
Naast de carcinogene werking kunnen verscheidene PAK's ook negatieve effecten als huid-, oog- en slijmvliesirritaties veroorzaken. Deze effecten treden pas op bij relatief hoge PAK- concentraties. Onderzoek heeft aangetoond dat de carcinogeniteit van PAK's afhankelijk is van de structuur van de stoffen waarin ze in het lichaam worden omgezet, de metabolieten. De carcinogeniteit van PAK's is recht evenredig aan de concentratie van de stof. Bij blootstelling aan verschillende PAK's wordt aangenomen dat de risico's van de combinatie van PAK's gelijk is aan de som van de afzonderlijke risicofactoren.
Proefondervindelijk is door het RIVM vastgesteld dat, uitgaande van de tien uitgekozen PAK's, de carcinogene en mutagene potenties van benzo(a)pyreen het hoogst zijn. Om de carcinogeniteit van de andere, potentieel kankerverwekkende PAK's (uit de serie van tien) te bepalen wordt een vermenigvuldigingsfactor van 0,1 toegepast. Voor een toxicologische risicobeoordeling is het dus voldoende wanneer de toxiciteit van benzo(a)pyreen bekend is.
[bewerk] Onderzoeksgegevens
De acute toxiciteit is voor enkele PAK's onderzocht.
[bewerk] Letale dosis
De gerapporteerde orale LD50-waarden variëren van 490 mg per kilogram lichaamsgewicht voor naftaleen bij ratten tot 18.000 mg per kilogram lichaamsgewicht voor anthraceen bij muizen. Intraveneuze toediening van de PAK's leverde LD50-waarden op tussen 56 mg per kilogram lichaamsgewicht voor fenanthreen bij muizen en 100 mg per kilogram lichaamsgewicht voor naftaleen en fluorantheen bij muizen.
[bewerk] Niet-acuut letale, non-carcinogene effecten
Enkele onderzoeken hebben gegevens opgeleverd over de niet acuut letale, non-carcinogene effecten van PAK's. Zo is bij ratten en konijnen na orale toediening gedurende 46-60 dagen van ongeveer 1 g naftaleen per kilogram lichaamsgewicht bruinkleuring van de lenzen beschreven. Een éénmalige dosis van 50 mg naftaleen per kilogram lichaamsgewicht veroorzaakte bij konijnen "milde" oogirritaties; bij 250 mg per kilogram lichaamsgewicht werd "milde" huidirritatie waargenomen. Ook muizen vertoonden huidirritaties en wel na blootstelling aan 4,7 mg per kilogram lichaamsgewicht anthraceen. Over de effecten van PAK's op de reproductiviteit en embryo's is nog vrij weinig bekend. Na blootstelling aan 10-150 mg per kilogram lichaamsgewicht benzo(a)pyreen of benz(a)anthraceen (orale toedieningen) zijn verminderde gevoeligheden van de moederdieren voor oestrogenen en verminderde vruchtbaarheid bij nakomelingen aangetroffen. Onderhuidse injectie van 5 mg per kilogram lichaamsgewicht van deze stoffen bij ratten resulteerde zelfs in 100% foetale sterfte. Bij embryo's van Mallard eenden werden misvormingen beschreven na behandeling van eierschalen met 2-50 μg benzo(a)pyreen of chryseen.
[bewerk] Carcinogeniteit van benzo(a)pyreen in olijfolie
Onderzoek naar de carcinogeniteit van benzo(a)pyreen in olijfolie, via het voer aan muizen toegediend, veroorzaakte bij een levenslange dosering van 0,25 mg per kilogram lichaamsgewicht per dag 1,25% meer kwaadaardige tumoren ten opzichte van de controlegroep. In een ander experiment is aan muizen een dagelijkse dosis van 3,2 mg benzo(a)pyreen per kilogram lichaamsgewicht toegediend. De stof was opgelost in ethanol, hetgeen in deze studie als vervanging voor drinkwater werd toegediend. Ten opzichte van de controlegroep bedroeg het extra risico op voormaagkankerpapillomen in de blootgestelde groep 7,5%. Bij inhalatoire blootstelling van muizen aan benzo(a)pyreen werd, in vergelijking met een controlegroep, een toename van het aantal dieren met kwaadaardige tumoren van 26% waargenomen. De concentratie waaraan de dieren werden blootgesteld bedroeg, omgerekend naar lifetime concentraties, 655,2 ng/m3. Een soortgelijk onderzoek gaf aan dat een lifetime concentratie van 1,24 mg/m3, na correctie ten opzichte van een controlegroep een totale tumorfrequentie (zowel goed- als kwaadaardige tumoren) van 34,6% tot gevolg had voor een groep goudhamsters. Blootstelling van ratten aan 10 mg/m3 benzo(a)pyreen (omgerekende lifetime concentratie 163,6 μg/m3) in combinatie met SO2 (3,5 ppm) leidde ten opzichte van de controlegroep tot een toename van het aantal kwaadaardige tumoren met 9,5%.
[bewerk] Zie ook
[bewerk] Literatuur
- Slooff W, en anderen, 1989. Basisdocument PAK. Rapport 758474007. RIVM, Bilthoven.
