از وبلاگ حمید رقمی/ بنزن، یک ترکیب شیمیایی که دیگر به عنوان “حلال” مصرف نمی شود! / مصارف و خطرات

بسپار/ایران پلیمر سال های سال ازکشف ساختار بنزن(در سال 1858) توسط شیمی دان آلمانی(Kekulé )سپری شد .
بنزن(Benzene) Benzol (historic/German) مايعی ست بي رنگ، كمي شيرين مزه، خوشبو، آتشگير، هنگام سوختن بسيار دود زا و مهمتر از همه، (بشدت)سرطان زا.
در حاشیه : مقایسه سوختن یک ترکیب شیمیایی با / یا بدون دود (دودزا یا غیر دودزا) در وحله اول ( و عمدتاً) به نسبت تعداد کربن و هیدروژن در ترکیب، بستگی دارد. (تصویر)

بنزن به عنوان یک ماده اولیه برای تولید مواد شیمیایی آلی، کماکان از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است.
بنزن که ‌روزی ‌از پرمصرف ‌ترین‌حلال‌های ‌آروماتیک ‌بود، با آشکارشدن ‌مضر بودن ‌و به‌ خصوص‌سرطانزایی‌ آن، ‌از مصارف و کاربرد های روزانه (درجهان!)، حد اقل به ‌عنوان‌ «حلال» ‌حذف گردید.
برای این ماده شیمیایی خطرآفرین، از اول ژانویه 2010 در اتحادیه اروپا مرز مجازی تعیین گردیده است، بدین شرح که این مرز نباید (در متوسط سالیانه آن) از 5 میکروگرم بر متر مکعب (5 µg/m3 ) تجاوز کند.
در همولوگ های بنزن، هرچه بر”بار ” ترکیب اضافه شود، به همان نسبت از سرطان زائي آن كاسته ميشود، به عنوان مثال می توان با افزایش جایگزینی گروههای آلکیل مانند متیل و غیره با هیدروژن های متصل به بنزن، خطر سرطان زایی آنرا کاهش داد. (نمونه ها : تولوئن ؛ زایلن و …)
( درانتهای همین پست توضیح داده شده است )
بنزن اولین و ساده ترین”نماینده”ترکیبات‌ آروماتیک ‌است. حال و نظربه اینکه فاصله دو کربن با یک اتصال ساده با دوکربن‌که ‌به وسیله یک باند دوگانه به یکدیگر متصل اند متفاوت ‌می‌باشد، می‌بایست (علی الاصول) یک حلقه غیر متقارن پدیدآید، درصورتیکه می دانیم‌که این‌گونه‌ نیست‌ و الکترون های موجوددرحلقه به صورت” ابری”درکل‌حلقه ‌ودر وضعیتی‌ کاملاً سیمتریک‌ پخش‌شده‌ و ‌بصورت ‌کوپلانار (coplanar) قرار دارند. بدین‌ترتیب ‌ملکول (نیز)در(یک)‌ سطح ‌قرار داشته و باندهای‌دوگانه ‌بصورت”حلقه‌ای”درکونژوگاسیون می باشند. این باندهای دوگانه یک درمیان با باندهای‌ ساده (یگانه) درچرخش بوده و الکترون ها غیرمستقر هستند. در ترکیبات این چنینی انرژی مزومری درسطح‌‌ بالایی ‌قراردارد و یا به‌ عبارت‌ دیگر، هریک ‌‌از فرمهای (مرزی) دارای‌‌ انرژی‌ بیشتری ‌از ملکول‌”واقعی” است. آنچه که شرح داده شد را می توان به عنوان عامل (اصلیِ) ثبات ‌ترمودینامیکی ‌نسبی‌ دربنزن ‌و سایر ترکیبات ‌آروماتیک ‌قلمداد کرد. ( تصویر)

ویژگی ها :
مهم ترین ویژگی ها ی بنزن ( و موارد مرتبط با خطرات و ایمنی) در تصویر زیر قابل مشاهده است

توضیح الزامی در خصوص علائم خطر وپیکتوگرام ها
براساس مصوبه اتحادیه اروپا به شماره EU Nr.1276/2008 ، ازتاریخ 2010/12/01 استفاده از علائم ونشانه گذاری های جدید برای مواد وازتاریخ 2015/06/ 01 برای مخلوط مواد، برمبنای GHS الزامی می باشد.
GHS: Globally Harmonized System
CLP:Classification,Labelling and Packaging.(in EU)
… GHS یک‌سامانه ‌متشکل ‌از علائم ‌است‌که ‌امکان ‌استفاده ‌بین‌المللی ‌برای‌موادشیمیائی‌خطر آفرین ‌را بصورت ‌یکنواخت ‌عملی‌می‌کند. در‌مجموعهCLP/GHS ‌علائم‌مربوط‌به‌کدهای ایمنی‌و(شماره‌های)نگهداری ‌که‌تاکنون‌باحروفRوS مشخص می شدند، نیزتغییرکرده واز این پس با حروفH و P به انضمام یک عدد سه رقمی علامت گذاری می شوند.
R-phrases→ H- phrases (Hazard Statements):H(***)
S-phrases→ P- phrases (Precautionary Statements):S(***)
منابع اصلی بنزن
یکی ازمنابع مهم بنزن نفت و دیگری ذغال سنگ است. در ارتباط با ذغال سنگ گزارش شده است که فاجعه ای درسال ۱۹۵۲درشهر لندن – که عمده سوخت زمستانی منازل ذغال سنگ بود- رخ داده است ودرآن فاجعه گویا بیش از چهار هزار نفردر عرض سه روز جان باخته اند!
جذب بنزن توسط ارگانیسم
جذب بنزن عمدتاً ازطریق تنفس(inhalativ ) صورت می گیرد، ولی از راه پوست(dermal) نیز- با حل کردن لایه چربی محافظ پوست – جذب می شود. بیشترین جذب از راه تنفس در جایگاه های عرضه سوخت به خودروها – بخصوص در صورت استاندارد نبودن سوخت های عرضه شده- رخ می دهد.
مطالعات انجام شده درسال های اخیر حاکی ازآن است که میزان بنزن(Benzene) موجود درخون کودکان ساکن شهرهای بزرگ، 70%بیش از میزان آن درخون کودکان ساکن درمناطق دارای هوای پاک است. این میزان بنزن یقیناً از آروماتیک های موجود دربنزین (سوخت اتومبیل)می باشد
سمیت حاد (Acute toxicity ) و آثارآن
سمیت ‌حاد بنزن عمدتاً از طریق ‌تنفس‌ (inhalativ ) رخ می دهد. تنفس ‌بخارات‌ بنزن‌ لطمات‌ جبران‌‌ ناپذیری ‌‌را به ‌‌دنبال ‌دارد. اولین‌آثار این نوع مسمومیت که بیشتر سیستم عصبی مرکزی را تحت تأثیر قرار می دهند، عبارتند ‌از سردرد، سرگیجه، تهوع ‌و سپس ‌ازهوش رفتن. البته بنزن‌همچنین قادراست- همانگونه که ذکر شد- با حل کردن لایه چربی (محافظ) پوست، توسط ارگانیسم جذب شده و “توانائی”های خود را نشان دهد. قابل توجه اینکه بر اساس برخی از داده های منابع مختلف، درصورت وجود بنزن ‌به میزان(فقط)2%حجمی‌ در هوایی‌که تنفس‌می‌شود، پس از5 تا10دقیقه، فرد نفس کشیده، به احتمال زیاد “نفس کشیدن”را به کل فراموش می کند!
ضمناً سیگاری ها بدانند که دود سیگار حدود 10 تا 100 میکرو گرم (10-100 µg) بنزن در هر نخ (سیگار) دارد.
همچنین منبعی تحت عنوان« هیئت پزشکی مشاوران متخصص بیماری های شغلی » وابسته به وزارت کار و امور اجتماعی (آلمان) ارقام زیر را منتشر کرده است
Ärztliche Sachverständigenbeirat Berufskrankheiten
Das BMAS , Bundesministerium für Arbeit und Soziales
توضیح : نظر به اینکه متن های دارای (همزمان) ارقام و دیمانسیون های مربوطه که بصورت فارسی و لاتین درج می گردند، در اکثرموارد (کم و بیش) به نوعی” بهم ریخته” ظاهر می شوند، در اینجا ارقام بصورت« تصویر» درج می گردند. (تصویر)

مسمومیت مزمن (chronic poisoning , chronische Vergiftung )
مسمومیت مزمن با بنزن (و متابولیت های آن) دربدن حتی با مقادیرکم ولی در ‌طولانی مدت ‌رخ‌ می‌دهد. اولین نشانه ها ی مسمومیت مزمن (معمولاً) با افزایش تعداد گلبول های سفید مشخص می گردد. عوارض این نوع مسمومیت ‌به مرور خود را به‌صورت آسیب هائی به مغز استخوان- به عنوان سیستم‌سازنده خون ،کبد،کلیه ها و… نشان می دهد. مطالعات و بررسی های متعدد حاکی از آن است که در بیشتر موارد بین بروز لوسمی * (Leucémie ) و لنفوم* (Lymphoma ). ارتباط اثبات شده ای وجود دارد. ‌به همین دلیل نیز مصرف بنزن به عنوان یک ماده سرطان زای (اثبات شده)-حداقل به عنوان ‌یک ماده‌ کاربردی‌ عام- ممنوع‌گردیده است.
همچنین به دلایل ذکر شده ، میزان مجاز بنزن در سوخت خودروها از اول ژانویه 2000 (دراروپا) حداکثر 1% و برای اره ها وچمن زن های موتوری تا حد اکثر 01% تعیین گردیده است.
ضمناً : در حال حاضر ارزیابی اثر سرطان زایی آلاینده های محیط زیست روی انسان ،« بسیار بزرگ» نوشته می شود!
* لوسمی : سرطان خون یا لوسمی ( فرانسه : Leucémie ) گروهی از انواع سرطان است که معمولاً از مغز استخوان شروع می‌شود و باعث شکل‌گیری تعداد زیادی گلبول سفید غیرطبیعی می‌گردد (از ویکی پدیا فارسی)
** لنفوم : لنفوم (Lymphoma) گروهی از تومورهای یاخته‌های خون‌ساز و بافت‌های لنفی است که از لنفوسیت‌ها به وجود می‌آید. واژه لنفوم تنها به تومورهای سرطانی اشاره دارد و به همه تومورها گفته نمی‌شود (از ویکی پدیا فارسی )
متابولیسم ترکیبات آروماتیک
‌ترکیبات آروماتیک به خودی خود سرطان زا نیستند، بلکه درارگانیسم به مواد سرطان زا (cancerogens) تبدیل می شوند. دراینجا خوب است بدانیم که ترکیبات آروماتیک نامحلول درآب موجود درمواد غذائی در متابولیسم (به منظور) خروج از بدن ازطریق مجاری ادرار، آماده می شوند. در این مکانیزم مواد مذکور به وسیله آنزیم هایی متشکل از نوعی از پروتئین ها مانندCytochromenP-450 به اپوکسید تبدیل می شوند. این اپوکسیدها سپس با قند، آمینواسیدها و اسیدهای‌ گوگرد، به ‌موادی ‌محلول‌ درآب‌ تبدیل‌ شده ‌و(معمولاً) دفع‌ می‌شوند(مسیر1درتصویرمربوطه ) از متابولیت های بنزن درارگانیسم زنده می توان به فنل (ها )نیز اشاره کرد.
سرطان زایی ترکیبات آروماتیک
یافته های علمی مستند حاکی از اثبات سرطان زائی بنزن و برخی ازمشتقات آن می باشد. دراین میان، هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای(PAH) (polycyclic aromatic hydrocarbon ) از اهمیت بسیار بالائی برخوردارند، چراکه سرطان زائی آنها – بخصوص 3،4 بنزوپیرن(3,4-Benzpyren)- به عنوان “سرگروه” این موادسرطان زا، به موضوعی غیرقابل انکار بدل گشته است. این ماده که در قیر قطران “به وفور”یافت‌می‌شود، درگازهای‌خروجی از اگزوز اتومبیل ها، دودکش های وسایل گرمازا و غذاهای کبابی متداول یا” گریل” و همچنین در دود سیگار نیز کم و بیش وجوددارد. آروماتیک های چندحلقه ای که در ذغال سنگ و نفت وجود دارند، دراثر سوختن ناقص دوماده مذکورنیز آزاد می شوند. این مواد درگروههای مواد سرطان زا طبقه بندی شده و درصورت وجود در محیط قادرند از راه دهان (oral )، پوست (dermal) و مجاری تنفسی (inhalativ) وارد بدن شوند.
مکانیزم سرطان زایی

‌هیدروکربن های آروماتیک(چند حلقه ای) سرطان زا قادرند به آسانی اتم های اکسیژن را جذب کرده و تبدیل به ترکیبات بسیار واکنش گرای اپوکسید شود. این ترکیبات( اپوکسید)- به علت واکنش گرائی بالا- به رغم طول عمر کوتاهی که دارند به نوعی به صورت کووالنت به سلول ها – از جمله بازهای درون DNA – متصل می شوند. در این‌میان اپوکسیدهای ‌استری‌ فاید نشده یک خطر بالقوه بوده و قادرند با بازهای درون دی ان آ (DNA) ترکیباتی برگشت ‌ناپذیر(irreversible) ایجاد کند. هرچه‌ غلظت ‌این ‌ترکیبات آروماتیک چندحلقه ای در بدن بیشترباشد، امکان واکنش هائی از دسته دوم ، یعنی اتصال به دی اِن آ(DNA) نیز بیشتر شده و به این ترتیب خطر سرطان زائی نیز افزایش می یابد. ( مسیر 2 درتصویر)
آنچه که به مکانیزم سرطان زایی بنزن مربوط می شود ، باید گفت که این مکانیزم(هنوز ) بطور کامل و در تمام جزئیات روشن نیست و لذا تحقیقات دامنه داری برای یافتن جوابی قانع کننده برای این” مجهول” در حال انجام است .
دانش روز حاکی از آن است که مهار توپوایزومراز* (Topoisomerase) از طریق رادیکال های بنزوکینون (Benzochinon) و آثار ژنوتوکسیکِ رادیکالهای ( فعال) اکسیژن (reactive oxygen species ) به عنوان مهمترین عامل ایجاد سرطان با بنزن در نظر گرفته می شود.
( ژنوتوکسیسیتی : سموم تاثیر گذار بر روی ژن ها )
* توپوایزومراز : آنزیم هایی که برای تغییرات در نحوه اتصال یا چیدمان ملکول های دی اِن ای (DNA) مسئول شناخته می شوند.
در خاتمه و در این رابطه یادآوری شود که – همانگونه که دربالا اشاره شد- هرچه بر”بار بنزن اضافه شود، به همان نسبت از سرطان زائي آن كاسته ميشود”. این بدان معنی ست که هرچه اتم های هیدروژن متصل به بنزن، (بیشتر) با گروههای الکیل (مانند متیل) جایگزین شده باشند، امکان تشکیل حلقه های سه تایی اِپوکسی با بنزن، نیز کاهش می یابد و این یعنی کاهش احتمال اتصال دی اِن اِی به بنزن (از این مسیر) و در نتیجه کاهش احتمال سرطان زایی، مشروط به اینکه در بنزن ، مکانیزم سرطان زایی مشابه آنچه که در باره هیدروکربن های چند حلقه ای عنوان گردید، (نیز) به وقوع بپیوندد.
نتیجه گیری ” اخلاقی” از آخرین پاراگراف : بنزن بشدت سرطان زا ؛ تولوئن کمتر ؛ زایلن (ها) باز هم کمتر و مزیتیلن ( تری متیل بنزن)(احتمالاً) فاقد “ویژگی”سرطان زایی ! ؟ ( حد اقل از طریق تشکیل حلقه اپوکسید متصل به ملکول بنزن.)

منابع :
کتاب ” حلال ها و صنعت رنگ” / حمید رقمی
Chemie.de news/146159/12.12.2013
Erkrankungen durch Benzol, seine Homologe und Styrol
Deutsche Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e. V
Universität Rostock – Medizinische Fakultät/ Institut für Arbeitsmedizin
Informationen zum Luftschadstoff Benzol / Umweltbudesamt
Grenzwert für den Schutz der menschlichen Gesundheit
Stand: Januar 2017 // 5 μg/m³
Material Safety Data Sheet Benzene :
https://fscimage.fishersci.com/msds/02610.htm
Erkrankungen durch Benzol, seine Homologe und Styrol
Leitlinie “Benzol Deutsche Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e. V
Weshalb einige Aromaten cancerogen sind ( Prof Blume )
https://www.chemieunterricht.de/dc2/ (Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie )
Prof. Blumes Medienangebot: Technische Chemie im und ums Auto
https://www.chemieunterricht.de/dc2/auto/arom-tox.htm
Benzol – das »Asbest der Zukunft« www.deutschlandfunk.de
https://www.deutschlandfunk.de/benzol-das-asbest-der-zukunft-100.html
Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen
https://www.nis.nrw.de/publik/1/wirk.html
https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_benzo.htm
Material Safety Data Sheet Benzene
Revised 2 on 11/2/2015
https://fscimage.fishersci.com/msds/02610.htm
Benzene sigma-aldrich.com , Material Safety Data Sheet
Revision Date 04/27/2012
Thomas Seilnacht , GHS-Piktogramme für Gefahrstoffe
https://www.seilnacht.com/
https://www.seilnacht.com/Chemie/ghspikto.htm
GHS : Das global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien
(Globally Harmonized System of Classification, Labelling and Packaging of Chemicals)
https://en.wikipedia.org/wiki/GHS_hazard_pictograms

 

وبلاگ علوم و تکنوبوژی رنگ