碳氢化合物(HC):以碳元素(C)和氢元素(H)形成的化合物总称为碳氢化合物。碳氢化合物种类很多,有挥发性烃及共衍生物和多环芳烃等,挥发性烃是由燃料燃烧不完全(如汽车尾气)或石油裂解等过程产生的。它与氮氧化物同是形成光化学烟雾的主要物质。光化学反应产生的衍生物丙烯醛、甲醛等都对眼睛有刺激作用。多环芳烃中有不少是致癌物质,如苯并(a)芘就是公认的强致癌物,它是有机物燃烧、分解过程中的产物。
碳氢化合物还包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物,如苯、醛、烯和多环芳香族碳氢化合物等200多种复杂成分。饱和烃危害不大,但是不饱和烃危害性却很大。其中,甲烷气体是无毒性。但是当甲醛、丙烯醛等醛类气体浓度超过1×10-6时,就会对眼、呼吸道和皮肤产生强烈的刺激作用,当浓度超过25×10-6时,就会引起头晕、恶心、红血球减少、贫血,超过1000个25×10-6时会急性中毒。苯是无色气体,但有特殊气味。应当引起注意的是带多环的多芳香烃,如苯丙芘及硝基烯,是强烈致癌物质。烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
下面我们将要对几种比较常见的有害碳氢化合物进行分析与介绍。
一、甲醛
甲醛是一种无色、具有强烈气味的刺激气体,略重于空气,易溶于水,它的35%~40%的水溶液通称福尔马林。甲醛是一种挥发性有机化合物,是室内环境的主要污染物之一,污染源多,污染浓度也较高。
甲醛是一种原浆毒物,能与蛋白质结合。人吸入高浓度甲醛后,会出现呼吸道严重刺激、水肿、眼睛痛、头痛,也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛,可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量的甲醛,能引起慢性中毒,出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。
自然界中的甲醛是甲烷循环的一个中间产物,背景值很低,仅有几个微克每立方米。城市空气中的年平均浓度大约是0005~001mg/m3,但一般不超过0.03mg/m3。室外甲醛有多种来源,可来自室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等;室内来源主要有两个方面,一是来自燃料和烟叶的不完全燃烧,二是来自建筑材料、装饰物品及生活用品等化工产品。
甲醛价格低廉,广泛用于工业生产已有大约100年历史。甲醛在工业上的用途主要是作为生产树脂的重要原料,例如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等,这些树脂主要用作粘合剂。各种人造板(刨花板、纤维板、胶合板等)中由于使用了粘合剂,因而含有甲醛。新式家具的制作,墙面、地面的装饰铺设,都要使用粘合剂,也都会有甲醛释放。此外,某些化纤地毯、油漆涂料等也含有一定量的甲醛。甲醛还可来自化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张、纺织纤维等多种化工轻工产品。甲醛还是人体内正常代谢产物之一,既是内生性物质(由蛋白质、氨基酸等正常营养成分代谢产生),也是许多外源性化学物质进入体内后的代谢分解产物。可见甲醛的来源极为广泛。甲醛在体内能很快代谢成甲酸,从呼出气和尿中排出。
由于甲醛的来源很多,容易造成室内污染。使用装饰物的室内,峰值可达2.3mg/m3以上。我国大宾馆新装修后,峰值可达0.85mg/m3左右,使用一段时间后可降至0.08mg/m3以下。一般住宅在新装饰后的峰值约在0.2mg/m3左右,个别可达0.87mg/m3,使用一段时间后可降至0.04mg/m3以下。甲醛在室内的浓度变化,主要与污染源的释放量和释放规律有关,也与使用期限、室内温度、湿度以及通风程度等因素有关,其中温度和通风的影响最重要。
甲醛为较高毒性的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。研究表明,甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度在每立方米空气中达到006~007mg/m3时,儿童就会发生轻微气喘。当室内空气中甲醛含量为0.1mg/m3时,就有异味和不适感;达到0.5mg/m3时,可刺激眼睛,引起流泪;达到0.6mg/m3,可引起咽喉不适或疼痛。浓度更高时,可引起恶心呕吐,咳嗽胸闷,气喘甚至肺水肿;达到30mg/m3时,会立即致人死亡。
长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病,引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变,DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病,引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中,儿童和孕妇对甲醛尤为敏感,危害也就更大。据相关资料统计显示:人类有70%的病症与室内环境有关,我国每年有12万人死于室内污染,90%以上的幼儿白血病患者都是住进新装修房一年内患病的。
二、苯并芘
苯并芘的化学式为C16H10,有两种同分异构体苯并\[a\]芘和苯并\[e\]芘而其中又以苯并\[a\]芘的危害更大,是三大强致癌物质之一。
苯并\[a\]芘常温下为黄色固体,结晶温度大于66℃时是晶状结晶,低于66℃则为菱形片状结晶。它不溶于水,溶于苯,甲苯,丙酮,环己烷等有机溶剂。熔点为178.1℃,沸点为496℃,密度为1.351,溶解度为3.8微克/升水(25℃)。在碱性情况下较为稳定,遇酸则易起化学变化。
苯并\[a\]芘为特强致癌物质,其致癌机理是:首先在7,8位上发生氧化,再水解。苯并\[a\]芘已被公认为是致癌性稠环芳烃的代表物。苯并\[a\]芘接触皮肤的危害尚且如此之大,那从“口”进入人体的强致癌性就更可想而知了。那么,除了一些职业和环境因素的接触外,苯并\[a\]芘又是如何被“吃”进人体的呢?
国内外研究证明,食物的熏烤煎炸等烹调方式所造成的污染都可使食品产生苯并\[a\]芘。焦糊的食品中其含量比普通食物的要增加10~20倍;脂肪,蛋白质和糖经高温烧烤或油炸的热解过程都会产生这种化学致癌物;而熏制食品不仅食品表面有部分变焦,还被附着许多烟雾颗粒,所以苯并\[a\]芘的含量也很高。在上述这些过程中,可能发生如下反应而产生苯并\[a\]芘。
其一,油脂在高温加热时水解生成甘油和脂肪酸。甘油进一步脱水变成丙烯醛,丙烯醛与脂肪酸中的共轭不饱和键通过D-A反应形成环状物进一步脱水环化产生苯并\[a\]芘。
其二,热解缩合芳环直接形成苯并\[a\]芘。
所以建议避免火焰与食品直接接触,低温长时间烹调肉以及用低脂肉烹调,可减少苯并\[a\]芘等PAH的形成。
下面让我们了解一下日常饮食中有哪些方式会造成苯并\[a\]芘潜入人体。
首先是煎与炸的烹调方式。反复煎炸食品的旧油,极有可能发生上述反应,而含有一定量的致癌成分;而且箭炸时所用油温越高,产生的苯并\[a\]芘也越多。所以日常生活中人们还应慎食油炸食品,对于反复热过的含油剩菜以及烧饼——据调查,一些不法商贩常用炸油条用过的旧油涂抹于烧饼上——尤其是烧饼和果子联营铺子的烧饼应尽量少吃。
再说炒的方式。一方面,炒菜前都要把食用油烧开,而食用油加热到一定温度会产生油烟,这种烟雾中也含有许多包括上述反应所产生的具有致癌作用的烃类有机物。据测定,食油加热到270℃时产生的油烟中含有苯并\[a\]芘等化合物,吸入人体可诱发肿瘤和导致细胞染色体的损失;而油温不到240℃时其损害作用较小。所以日常炒菜时不要使油长时间处于烧开状态,注意控制油烟(比如使用抽油烟机)。另一方面,炒完一道菜后,锅四周往往会产生一些黑色锅垢,它也含有苯并芘。所以吃菜时尽量别吃焦的。
此外,熏烤食品也是苯并芘的一大来源。其一与熏烤所用的燃料木炭有关,因为木炭中本来就含有少量的苯并芘,在高温下它们便有可能伴随着烟雾侵入食品中。另一方面,则与熏烤的鱼或肉等自身的化学成分有关,因为在糖和脂肪不完全燃烧也会产生苯并\[a\]芘以及其他多环芳烃。比如熏鱼,制作过程中其脂肪燃烧不完全,加上烟雾的污染,成品中苯并芘含量高达6.7μg/kg;其他熏烤食物,如烧焦的咖啡豆、熏红肠甚至淀粉等,也含有不同程度的苯并\[a\]芘。当然,熏制食品致癌性的大小取决于许多因素,所以我们可以采取适当的措施减少其对人体的危害。一方面与食入量有关:摄入苯并芘的量随吃的量增多而增多,所以不宜将之作为日常食品;另一方面与熏烤方法有关:据测定,用炭火烤的肉内含2.6~11.2μg/kg,而用松木熏的则高达88.5μg/kg,电烤的含量可达0~0.05μg/kg,所以最好选用优质燃料或采用好的熏烤法;再者,还与食物种类有关:肉类制品中含量较多,而淀粉类如烤白薯、面包中的含量较小,所以劣质熏肉尤其要少吃。总之,本着“美味不可多食”的原则,让苯并芘无机可乘。最后还得提醒广大烟民一句:一包香烟中含有0.32微克的苯并芘,不要忽视小数目的日积月累,尽量少抽烟,最好是不吸烟;当然如果实在忍不住,每天5支以下对人体的伤害还是不大的。