Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons, azaarenes, and thiaarenes emitted from coal-fired residential furnaces by gas chromatography/mass spectrometry

Zusammenfassung

Da die krebserzeugende Wirkung von Emissionen aus Steinkohlebrikett-beheizten Zimmeröfen nahezu vollständig durch die im Kondensat enthaltenene polycyclischen aromatischen Verbindungen (PAC) mit mehr als 3 Ringen verursacht wird, wurde die Zusammensetzung dieser PAC-Fraktion untersucht.

Mehr als 170 neutrale [111 polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH), 57 Thiaarene, 6 Oxaarene] sowie 70 basische Verbindungen (Azaarene) konnten mit der GC/MS-Kombination als PAC charakterisiert werden (Nachweisgrenze 0,1 mg/kg Brikett). Etwa 80 Verbindungen wurden durch den Vergleich mit Referenzsubstanzen identifiziert. Um in einigen zweifelhaften Fällen die Identität der isolierten mit der synthetischen Verbindung zu bestätigen, wurden bei 11 PAH mit einem Molgewicht von 302 zusätzlich auch UV- und Fluorescenzspektren verglichen [Naphtho(1,2-k)fluoranthen, Dibenz(e,k)acephenanthrylen, Naphth(2,3-e)acephenanthrylen, Naphtho(2,3-k)fluoranthen, Dibenzo(de,qr)naphthacen, Coronen, Dibenzo(fg,op)naphthacen, Naphtho(1,2,3,4-def)chrysen, Benzo(b)perylen, Dibenzo(def,j)chrysen, Benzo(rst)pentaphen]. Diese Verbindungen sind von besonderem Interesse, da PAC mit 6 und mehr Ringen im Tierversuch etwa 50% der carcinogenen Wirkung des Steinkohlenbrikett-Emissionskondensates verursachen.

Summary

Since the carcinogenic effect of emissions from hard coal briquet-fired furnaces is almost entirely caused by polycyclic aromatic compounds (PAC) with more than three rings, the composition of this fraction has been analyzed in detail.

More than 170 neutral [111 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), 57 thiaarenes, 6 oxaarenes] and 70 basic (azaarenes) compounds were characterized as PAC by means of GC/MS (limit of detection 0.1 mg/kg briquet). About 80 compounds were identified by comparison with reference standards. In order to obtain unequivocal evidence for the identification of 11 PAH with a molecular weight of 302, the UV- and fluorescence spectra were compared with those of the synthesized reference compounds [naphtho(1,2-k) fluoranthene, dibenz(e,k)acephenanthrylene, naphth-(2,3e) acephenanthrylene, naphtho(2,3-k)fluoranthene, dibenzo (de,qr)naphthacene, coronene, dibenzo(fg,op)naphthacene, naphtho(1,2,3,4-def)chrysene, benzo(b)perylene, dibenzo (-def,j)chrysene, benzo(rst)pentaphene]. In case of the emission condensate from hard coal briquets, PAC containing 6 and more rings cause about 50% of the carcinogenic effect in animal experiments.