دانلود پایان نامه

اوليه هستند. اکثر نفتي که در فرآيند امولسيون سازي باقي مي ماند به تدريج به وسيله اکسيداسيون نوري و تجزيه موجودات کفزي شکسته مي شوند. از يک لکه رها شده نفتي بر سطح دريا پس از 3 ماه تنها 15 درصد باقي مي ماند که درشت و قيري رنگ است و به سمت ساحل رانده مي شوند.
2-5-7 قابليت تجزيه زيستي9
نفتي که در آب باقي مي ماند ممکن است به عنوان يک منبع غذايي توسط ميکروارگانيسم ها مورد استفاده قرار بگيرد.
2-5-8 ته نشين شدن10
تبخير و حل شدن هيدروکربن هاي سبک و متعاقب آن تغييرات ديگر مواد نفتي از قبيل اکسيد شدن و يا جذب ذرات جامد باعث بوجود آمدن گلوله هاي نفتي کوچک مي شود که نسبت به آب داراي چگالي بيشتري مي باشند. اين نوع از گلوله هاي نفتي در آب فرو رفته و براي براي مدت هاي نسبتا طولاني در داخل رسوبات دريا در روي ساحل باقي مي مانند.
2-6- تجزيه‌زيستي
روش تجزيه بيولوژيکي, نفت را از مواد مضر آلي به مواد غير مضر معدني مانند CO2 و H2O و … تبديل مي‌کند در نتيجه مطالعه و توسعه تکنيک‌هايي جهت تجزيه‌زيستي نفت اهميت فراوان در حفاظت از دريا و کنترل آلودگي‌هاي ناشي از تخليه نفت در دريا دارد بطور‌کلي تجزيه زيستي بعنوان يک روش مناسب جهت تصفيه آلودگي نفتي مورد مطالعه قرار گرفته است. در بين آلکان‌هاي زنجيره‌اي ساده با افزايش طول زنجيره و در بين هيدروکربن‌هاي آروماتيک با افزايش تعداد حلقه‌‌ها نرخ تجزيه زيستي کاهش مي‌يابد.
با توجه به مطالعه صورت گرفته بر روي برخي از ترکيبات هيدروکربني در مورد نرخ تجزيه‌زيستي آن‌ها ,مشخص شده است که نرخ تجزيه‌زيستي بصورت زير است:
هيدروکربن‌هاي حلقوي (سيکلان‌ها) آلکان‌هاي زنجيره‌اي شاخه‌دار آلکان‌هاي زنجيره‌اي ساده

2-7- معرفي هيدروکربن‌هاي آروماتيک
هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک شامل بيش از صد نوع از ترکيبات حلقوي شيميايي مي‌باشند که در اثر سوختن ناقص سوخت‌هاي فسيلي نظير زغال‌سنگ, نفت‌خام, بنزين, گازوئيل و ساير مشتقات سبک و سنگين نفت‌خام توليد شده و وارد محيط زيست, هوا, آب و خاک مي‌شوند. اغلب اين ترکيبات به‌صورت بي‌رنگ يا زرد روشن و در حالت جامد به صورت سفيد رنگ مي‌باشد و به‌دليل اينکه قابليت انحلال ذرات آن‌ها بسيار کم بوده و نقطه جوش اغلب اين ترکيبات بالا مي‌باشد بنابراين مدت‌هاي زيادي بدون تغيير ساختار فيزيکي خود در طبيعت باقي مي‌ماند. باکتري‌ها و ميکروارگانيسم‌هاي زيادي نظير سودوموناس, فلاورباکتر, آلکاليزن, آرتروباکتر, ميکروکوکوس و باسيلوس قابليت تبديل کردن و تغيير ساختار مولکولي اين ترکيبات نظير نفتالن را دارند. به‌دليل مخلوط بودن بسياري از هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک آناليز اين ترکيبات بسيار مشکل و نياز به روش‌هاي پيچيده دارد که از جمله آن‌ها مي‌توان به استفاده از روش HPLC11 با دتکتورUV/Visible اشاره کرد.
2-7-1 طبقه‌بندي ترکيبات آروماتيک
ترکيبات آروماتيک بر‌حسب تعداد حلقه‌هاي بنزني که در ساختار آنها استفاده شده است طبقه‌بندي شده بدين‌صورت که ترکيبات تک حلقه, دو حلقه و سه حلقه را شامل حال مي‌شود. که از جمله ترکيبات تک حلقه مي‌توان فنل, دو حلقه نفتالين و سه حلقه آنتراسين را نام برد.
2-7-2 فرمولاسيون ترکيبات آروماتيک
آروماتيك‌ها، تركيبات حلقوي سيرنشده‌اي هستند كه با غلظت بالايي در نفت‌خام حضور دارند. در ساختار اين تركيبات حداقل بايد يك حلقه شامل سه پيوند دوگانه مزدوج براي اطلاق آروماتيك، وجود داشته باشد. الگوي پايه معمول براي همه آروماتيك‌ها حلقه بنزن است كه با فرمول ككوله12 به صورت زير نشان داده مي‌شود:

شکل 2-1: فرمول ککوله حلقه بنزن

البته فرمول ساختاري بنزن اغلب به‌صورت زير نمايش داده مي‌شود:

شکل 2-2: فرمول ساختاري بنزن

در ساختار بالا اتم هيدروژني كه به هر اتم كربن در ساختار شش ضلعي متصل مي‌باشد، طبق قرارداد نشان داده نمي‌شود. بدين ترتيب فرمول عمومي اين تركيب CnH2n-6 مي‌باشد.
اتم‌هاي هيدروژن مي‌توانند به شيوه‌هاي زير جايگزين شوند:
* با گروه‌هاي آلكيل كه با حرف R نشان داده شده و فرمول آن CnH2n+1 است كه در اين صورت تركيب به‌دست آمده آلكيل آروماتيك13 است. پيشوندهاي ارتو14، متا15 و پارا16 به‌منظور نشان دادن موقعيت جانشيني روي حلقه به‌كار مي‌رود. به عنوان نمونه مولكول C8H10 يا دي‌متيل‌بنزن‌ها (Xylenes) به‌صورت زير نشان داده مي‌شود:

شکل 2-3: نمايش موقعيت جانشيني روي حلقه دي متيل بنزن

* شيوه ديگر جايگزين شدن با آروماتيك‌هاست
نمونه‌اي از اين جانشيني حالتي است كه حلقه آروماتيك دوم با دو اتم هيدروژن همجوار جايگزين شود كه در اين حالت آروماتيك‌هاي چندهسته‌اي فشرده به وجود مي‌آيد به‌عنوان مثال تركيبات زير را داريم:

شکل 2-4: برخي از آروماتيک هاي چند هسته اي فشرده
* حالت ديگر جانشيني، جانشيني اتم هيدروژن با يك حلقه نفتني است كه مي‌تواند به جاي دو هيدروژن همجوار در حلقه آروماتيك بنشيند. بدين ترتيب يك آروماتيك نفتني نظير تترالين17 يا تتراهيدرونفتالن18 تشكيل مي‌شود.

شکل 2-5: فرمول تترالين يا تتراهيدرونفتالن

2-7-3 خواص فيزيکي و شيميايي
تمامي ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي به‌صورت خالص و در دماي محيط, جامد هستند. اکثر اين ترکيبات (به جز آن‌هايي که از دو و يا سه حلقه تشکيل شده اند) داراي فشار بخار کمي هستند و از اين روي تمايلي به تبخير
شدن ندارند. به‌علت انرژي رزونانس بالا, از نظر ترموديناميکي پايدار هستند اما به راحتي توسط نور, تجزيه مي‌شوند. ميزان حلاليت ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي, که يک فاکتور مهم در پايداري زيستي ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي مي‌باشد, کم است که اين ميزان با افزايش تعداد حلقه‌هاي بنزن کاهش مي‌يابد.از آنجايي که اين ترکيبات داراي شارژ فتوالکتريک19 بالايي هستند, به مقدار زيادي به صورت ذرات بسيار ريز در اتمسفر, آب و همچنين در رسوبات دريايي يافت مي‌شوند. ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي, بسته به ميزان حلاليت شان در آب و همچنين ضريب تفکيک آب-اکتانول (Kow), ممکن است به‌صورت محلول باشند و يا اينکه وارد فاز آب شوند.

2-7-4 درجه سميت ترکيبات آروماتيک
سميت و سرطان‌زا بودن ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي از سال‌ها پيش کشف شده است. اکثر اين ترکيبات داراي اثرات سرطان‌زايي, موتاژنيک و همچنين تراتوژنيک مي‌باشند. به‌عنوان مثال در سال 1775 ميلادي وجود سرطان پوست در کارگران جوان تميز‌کننده کوره‌ها در انگليس و همچنين در اواخر دهه 80 در ميان کارگران زغال سنگ در آلمان مشاهده شده است. در تحقيقي که اخيرا در استان گلستان ايران توسط سجادي و همکاران انجام شده, ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي به‌عنوان يکي از عوامل اصلي درصد بالاي سرطان مري در اين منطقه معرفي شده است. در جدول 2-1, 28ترکيب آروماتيک چند حلقه‌اي به‌ترتيب ميزان سميت که توسط سازمان حفاظت محيط زيست آمريکا (US EPA) در سال 2008 منتشر شده است, نشان داده شده است.

جدول 2-1: 28 ترکيبات آروماتيک به ترتيب ميزان سميت
Number
PAH compound
Number of ring
?
Benzo(a)anthracene
?
?
Chrysene
?
?
Benzo(a)pyrene
?
?
Benzo(b)fluoranthene
?
?
Benzo(j)fluoranthene
?
?
Benzo(k)fluoranthene
?
?
Fluoranthene
?
?
Benzo(r,s,t)pentaphene
?
?
Dibenzo(a,h)acridine
?
??
Dibenzo(a,j)acridine
?
??
Dibenzo(a,h)anthracene
?
??
Dibenzo(a,e)fluoranthene
?
??
Dibenzo(a,e)pyrene
?
??
Dibenzo(a,h)pyrene
?
??
Dibenzo(a,l)pyrene
?
??
7H-Dibenzo(c,g)carbazole
?
??
7,12-Dimethylbenz(a)anthracene
?
??
Indeno(1,2,3-cd)pyrene
?
??
3-Methylcholanthrene
?
??
5-Methylchrysene
?
??
1-Nitropyrene
?
??
Acenaphthene
?
??
Acenaphthylene
?
??
Anthracene
?
??
Benzo(g,h,i)perylene
?
??
Fluorene
?
??
Phenanthrene
?
??
Pyrene
?

ميلر20 در سال 1985 نشان داد که بسياري از ترکيبات شيميايي براي نشان دادن سميت خود نياز به فعال شدن دارند. امروزه اين موضوع به خوبي ثابت شده است که ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي براي بروز خواص پنهان سرطان‌زايي خود, ابتدا بايد توسط آنزيم هاي ميکروزومي21 پستانداران فعال شوند. مکانيزم‌هاي سرطان‌زايي ترکيبات آروماتيک چند حلقه‌اي توسط هاروي مورد مطالعه قرار گرفته است. اين تحقيقات نشان مي‌دهد که به‌طور کلي حداقل چهار مکانيزم در بروز سرطان موثر واقع مي‌شودکه اين مکانيسم‌هادر(شکل2-6) نشان داده شده است.

1) Diol-epoxide mechanism

OH
H H
PAH
DNA Trans-Dihydrodiol

PAH-DNA adducts
O

H
H
OH

Dihydrodiol epoxide
DNA

PAH-DNA adducts

2) Radical- cation mechanism

[O] DNA Unstable PAH-DNA adducts

PAH or PAH
Peroxidase cation radical (Unstable)
Depurination of DNA

3) Quinone mechanism

Dihydrodiol dehydrogenase
H
OH OH
OH OH
Trans-Dihydrodiol Hydroquinone

PAH quinone
OH O DNA adducts
O
Semiquinone PAH quinone
Radical DNA Oxidized
Reactive oxygen species () DNA adducts

4) Benzylic oxidation mechanism

sulfotrans ferase

CHR-OH
Alkyl PAH Hydroxyalkyl PAH

PAH-DNA adducts Alkyl PAH sulfate

s
شکل 2-6: مکانيسم هاي بروز سرطان

2-7-5 اثرات هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک روي سلامتي انسان‌ها و موجودات زنده
فاکتور‌هاي زيادي در نحوه تاثير هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک روي سلامتي موجودات زنده خصوصا انسان‌ها موثر و تعيين‌کننده مي‌باشد که از جمله آن‌ها مي‌توان به ميزان آلودگي, ميزان و نحوه قرار گرفتن در معرض آن‌ها و همچنين خصوصيات شخصي نظير سن, سال و جنسيت اشاره کرد. هيدرو‌کربن‌هاي پلي‌آروماتيک از جمله مواد شيميايي هستند که قادر به ايجاد انواع سرطان در انسان‌ها مي‌باشند اين ترکيبات به‌سرعت جذب بدن افراد شده و وارد بافت‌هاي چربي مي‌شوند و موجبات بروز سرطان در انسان‌ها و موجودات زنده را فراهم مي‌آورند. قرار گرفتن به‌مدت بسيار کم در معرض اين مواد شيميايي ممکن است باعث بروز انواع ناراحتي‌هاي چشمي و پوستي گردد. غلظت‌هاي بالاي اين مواد شيميايي در حدود ppm10 باعث بروز سردرد, خستگي مفرط و تهوع مي‌گردد. همچنين اين مواد باعث از بين رفتن گلبول‌هاي قرمز خون شده و مقاومت بدن را کاهش مي‌دهد. قرار گرفتن طولاني مدت در معرض اين مواد باعث از بين رفتن با نسبت‌هاي داخلي بدن نظير کليه, دستگاه گوارش, کبد و همچنين بروز سرطان پوست و کبد ميگردد.
2-7-6 هيدروکربن‌هاي پلي‌سيکليک آروماتيک و سرطان
بسياري از هيدروکربن‌هاي بنزنوئيدي پلي‌سيکليک سرطان‌زا هستند. اولين مشاهده سرطان انسان توسط اين ترکيب‌ها در سال 1775 توسط جراح انگليسي پرسيوال پاپ22 در بيمارستان سنت بارتولومو23 لندن مشاهده گرديد. او دريافت که افرادي که تمييز کننده دود‌کش‌ها
هستند مستعد سرطان بيضه مي‌باشند. از آن زمان تا به حال پژوهش‌هاي زيادي جهت شناخت خواص فيزيولوژي هيدروکربن‌ها‌ي بنزوئيدي پلي‌سيکليک و چگونگي ارتباط ساختمان آن‌ها با اين فعاليت انجام گرفته است. مولکولي که به خصوص در مورد آن مطالعه بسيار انجام شده است بنز [a] پيرن است که يکي از آلوده‌کننده‌هاي محيط‌زيست مي‌باشد. اين ترکيب غالبا از سوختن مواد‌آلي, مانند سوخت اتومبيل و گازوئيل (براي سوخت در موتور خانه‌ها و ديزل), سوزاندن زباله‌ها, در سوختن جنگل, دود سيگار و حتي در کباب کردن گوشت, توليد مي‌شود.

2-7-7 چه عاملي ترکيب را سرطان‌زا مي‌کند؟
نيتروژن‌آمين در گوانين, يکي از باز‌هاي DNA به‌عنوان هسته‌دوست به حلقه سه ضلعي حمله مي‌کند. اين واکنش به‌طور قابل ملاحظه‌اي ساختمان يکي از زوج‌ باز‌هاي DNA را تغيير مي‌دهد که باعث ايجاد DNA غير‌مشابه مي‌شود. اين تغيير منجر به دگرش (موتاسيون) کد ژنتيک مي‌شود. دگرش ممکن است خطي از سلول‌هاي سرطاني که به سرعت تکثير مي‌شوند و از سلول‌هاي معمولي غير قابل تميزند را ايجاد نمايد. همه دگرش‌ها سرطان‌زا نيستند. در‌واقع اغلب آن‌ها فقط به نابودي سلول معيوب منجر مي‌شوند. قرار گرفتن در معرض مواد سرطان‌زا, فقط احتمال سرطان را افزايش مي‌دهد.

2-8- فنل
2-8-1 کليات ترکيب فنل
فنول‌ها ترکيب‌هايي هستند که در آن‌ها يک گروه هيدروکسيل به‌طور مستقيم به بنزن يا حلقه بنزن مانند متصل شده است. ترکيب ما در اين گروه, C6H5OH, که فنول نام دارد, يک ماده شيميايي صنعتي مهم به‌شمار مي‌آيد. فنول‌ها ترکيب‌هايي دو عاملي هستند؛ گروه هيدروکسيل و حلقه آروماتيکي به‌شدت برهم‌کنش مي‌کنند و بدين‌ترتيب بر واکنش‌پذيري نيز اثر مي‌گذارند. اين بر‌هم‌کنش موجب برخي خواص فنول مي‌شود.

شکل 2-7: فرمول ساختاري فنل

2-8-2 نام‌گذاري
نام قديمي بنزن, فن است, از اين‌رو مشتق هيدروکسيل آن فنول نام گرفت. (نام اسلوبمند فنول, بنزن ال است) اين نام, همچون نام‌هاي رايج جا افتاده ديگر, نام قابل قبول آيوپاک است. بر همين قياس, -m و-o و -p کرزول نام‌هاي قابل قبول براي مشتقات هيدروکسيل مختلف استخلاف شد تولوئن است. ترکيب‌هاي پر‌استخلاف به‌صورت مشتقات فنول نامگذاري مي‌شوند. نامگذاري حلقه از کربن استخلاف شده با هيدروکسيل آغاز مي‌شود و در جهتي پيش مي‌رود که شماره کم در اوايل سده نوزدهم از قطران زغال‌سنگ استخراج شد هر چند مقادير قابل ملاحظه‌اي از فنول براي تهيه آسپرين و رنگينه‌ها به‌کار مي‌رود, بيش‌تر آن به رزين‌هاي فنولي تبديل شده و در چسب‌ها و پلاستيک‌ها به‌کار مي‌رود. تقريبا همه فنولي که امروزه در صنعت با فرآيند‌هاي متفاوتي توليد مي‌شوند, سنتزي هستند.

2-8-3 فنول‌هاي طبيعي
ترکيب‌هاي فنولي فرآورده‌هاي طبيعي رايجي هستند. فرآورده‌هاي طبيعي فنولي مي‌توانند از طريق برخي مسير‌هاي متفاوت بيوسنتز تشکيل شوند. در جانوران, حلقه‌هاي آروماتيک از طريق واسطه‌هاي آرن اکسيد حاصل از واکنش کاتاليز شده با آنزيم, ميان يک حلقه آروماتيک و اکسيژن مولکولي,


دیدگاهتان را بنویسید