Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Technologia i parametry techniczne pracy instalacji przemysłowej do produkcji plastyfikatora TDAE

Ptak Stefan

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2021

|

nr 234

1--202

PL

Ropa naftowa jest i w najbliższej przyszłości nadal będzie podstawowym naturalnym surowcem gospodarczym na świecie. Wykorzystanie produktów uzyskiwanych z ropy naftowej stanowi siłę napędową gospodarki każdego kraju. Z przerobu ropy naftowej uzyskuje się wiele produktów, półproduktów i surowców, które znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym petrochemicznym. Istotną rolę w tej dziedzinie gospodarki większości krajów odgrywają plastyfikatory naftowe, stosowane jako dodatek zmiękczający w procesach wulkanizacji kauczuków, szczególnie kauczuków syntetycznych butadienowych – styrenowo (SBR), oraz jako składnik mieszanek gumowych w procesie ich wytwarzania i wulkanizacji. Kierunki rozwoju plastyfikatorów naftowych dla przemysłu gumowego determinuje wiele dokumentów i aktów prawnych oraz szereg wymagań wynikających ze specyfiki procesów wytwórczych, a także z warunków eksploatacji wyrobów gumowych, w tym szczególnie: • posiadanie wymaganego dla danego zestawienia składu chemicznego oraz charakteryzowanie się odpowiednimi właściwościami fizykochemicznymi; • wykazywanie dobrej kompatybilności ze stosowanym kauczukiem; • odznaczanie się niską lotnością w warunkach procesu produkcji kauczuków oraz w procesach wytwarzania mieszanek gumowych i ich wulkanizacji; • niewykazywanie działania toksycznego. Plastyfikatory naftowe stosowane w kompozycjach kauczukowych (SBR) nazywane są również olejami-wypełniaczami. Składają się z cząstek węglowodorów zawierających od 25 do 35 atomów węgla i dzielą się na aromatyczne, naftenowe i parafinowe w zależności od udziału węgli w strukturach aromatycznych, naftenowych i parafinowych. Istotną rolę w badaniach eksperymentalnych opisanych w niniejszej monografii odgrywają plastyfikatory wysokoaromatyczne, otrzymywane jako produkt uboczny w trakcie rafinacji rozpuszczalnikowej destylatów próżniowych z ropy naftowej w procesie wytwarzania olejów bazowych, które zyskały duże znaczenie w procesie produkcji opon samochodowych. Plastyfikatory wysokoaromatyczne DAE charakteryzują się najwyższą zawartością węglowodorów aromatycznych i związaną z tym wysoką zawartością wielopierścieniowych związków aromatycznych oraz benzo[a]pirenu. Wprowadzenie przez ustawodawstwo Unii Europejskiej Dyrektywy 76/769/ EEC, a następnie Rozporządzenia 1907/2006 miało na celu zmniejszenie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w oponach, co doprowadziło do wytwarzania przez przemysł naftowy plastyfikatorów naftowych o niskiej zawartości WWA z wykorzystaniem różnych procesów produkcyjnych, aby zaspokoić potrzeby globalnego przemysłu oponiarskiego. Po roku 2010 rynek światowy plastyfikatorów naftowych ze względu na ich mutagenne i rakotwórcze działanie eliminuje ze stosowania plastyfikator DAE. Stworzony system REACH w Unii Europejskiej uchwalony przez Parlament Europejski i Radę w dniu 18 grudnia 2006 roku Rozporządzenia numer 1907/2006 w sprawie rejestracji, oceny, udzielenia zezwoleń i stosownych ograniczeń w zakresie chemikaliów, wprowadzając zapisy 27 poprawki do Dyrektywy 76/769/EEC wprowadza zakaz stosowania ekstraktów wysokoaromatycznych o przekroczonym limicie zawartości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych od dnia 1 stycznia 2010 roku. W części eksperymentalnej zamieszczono wyniki badań nad opracowaniem i wdrożeniem na skalę przemysłową technologii produkcji plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania w zakresie rakotwórczości i mutagenności. Istotnym etapem przeprowadzonych badań eksperymentalnych były technologiczne próby przemysłowe dotyczące badań plastyfikatora TDAE wykonane na instalacji Furfurol w Zakładzie Produkcyjnym Spółki ORLEN OIL Sp. z.o.o. w Płocku. Wiodącą rolę w uzasadnieniu celu i tez pracy odgrywają badania selektywnej rafinacji rozpuszczalnikowej ciężkich ekstraktów pod kątem wytworzenia plastyfikatora aromatycznego TDAE spełniającego wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE. W wyniku przeprowadzonych prac technologiczno-badawczych pojawiła się możliwość wprowadzenia do cyklu produkcyjnego, obok olejów bazowych, plastyfikatora TDAE o nazwie handlowej Elasticol, wytwarzanego na bloku olejowym PKN ORLEN S.A. Również ważnym, kluczowym elementem wykonanych badań eksperymentalnych było zastosowanie procesu odparafinowania rozpuszczalnikowego dla pozyskania różnych plastyfikatorów TDAE. Proces odparafinowania rozpuszczalnikowego z użyciem różnych rozpuszczalników pozwolił na opracowanie technologii produkcji zmodyfikowanego plastyfikatora TDAE spełniającego wymagania jakościowe i wymagania Rozporządzenia 1907/2006 UE z możliwością poprawy właściwości niskotemperaturowych. Autor dokonał rejestracji technologii w Urzędzie Patentowym pod wspólnym tytułem: Sposób wytworzenia zmodyfikowanego plastyfikatora naftowego TDAE przeznaczonego do produkcji kauczuku i gumy, szczególnie opon samochodowych. Z uwagi na szeroki zakres wiedzy interdyscyplinarnej dotyczącej obszernego zakresu pracy sformułowane wnioski pogrupowano na: ogólne, szczegółowe, metodologiczne i perspektywiczne.

EN

Crude oil is and will continue to be in the near future the basic natural economic resource in the world. The use of products derived from crude oil is the driving force of the economy in every country. Many products, semi-finished products, and raw materials are obtained from the processing of crude oil and used in many industries, including the petrochemical industry. Petroleum plasticisers play an important role in this area of the country’s economy as a softening additive in the vulcanisation of rubbers, especially synthetic styrene-butadiene rubber (SBR), and as a component of rubber compounds in their production and vulcanisation. The development of petroleum plasticisers for the rubber industry is determined by many documents and laws, as well as a number of requirements resulting from the nature of the production and operating conditions of rubber products. In particular, they must: • have the chemical composition required for a given combination and have appropriate physicochemical properties, • exhibit compatibility with the selected rubber, • demonstrate low volatility during the processes of rubber production, rubber compound production, and vulcanisation, and • not show any toxic effects. Petroleum plasticisers used in rubber compositions (SBR) are also called filler oils, which consist of hydrocarbon particles containing from 25 to 35 carbon atoms and are divided into aromatic, naphthenic, and paraffinic types depending on the proportion of carbons in the structures the aromatic, naphthenic and paraffin. An important role in the experimental research of this dissertation is played by highly aromatic plasticisers, a by-product of refining solvents of vacuum distillates from crude oil in the production of base oils, which have gained a lot of significance in the production of car tyres. DAE highly aromatic plasticisers have the highest content of aromatic hydrocarbons and the associated high content of polycyclic aromatic compounds and benzo[a]pyrene. The European Union’s introduction of EU Directive 76/769/EEC and Regulation 1907/2006 was aimed at reducing the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in tyres, which led to the oil industry’s production of petroleum plastics with low PAH content using various production processes to meet the needs of the global tyre industry. After DAE plasticisers were banned due to their mutagenic and carcinogenic activity, the global plasticisers market in 2010 created the REACH system in the European Union. Caused the adoption by the European Parliament and the Council on December 18, 2006, Regulation No. 1907/2006 in on registration, evaluation, authorization and related restrictions on chemicals, introducing provision 27 to Directive 76/769/EEC of the amendment to prohibit the use of highly aromatic extracts exceeding the limit for polycyclic aromatic hydrocarbon content. The experimental part contains the results of research on the development and industrial-scale implementation of TDAE plasticiser production technology that meets the requirements for carcinogenicity and mutagenicity. An important stage of experimental research is the technological industrial trials concerning the TDAE plasticiser tests carried out on the Furfurol installation in the production plant of ORLEN OIL Sp. z.o.o. in Płock, Poland. The main justification of the purpose and theses of the work are the investigations of selective solvent refining of heavy extracts in terms of the production of TDAE aromatic plasticisers meeting the requirements of EU Regulation 1907/2006. As a result of the work, it is possible to introduce into the production cycle, in addition to the base oils, a TDAE plasticiser with the trade name Elasticol, on the oil block of PKN ORLEN S.A. Another important element of the experimental research is the use of a solvent dewaxing process to obtain various TDAE plasticisers. The process of solvent dewaxing with various solvents allowed for the development of production technology of a modified TDAE plasticiser that meets the quality requirements of EU Regulation 1907/2006 with the potential for improving its low-temperature properties. In addition, the author has registered this technology in the Patent Office under the common title, Manufacture of a modified TDAE plasticiser intended for the production of caoutchouc and rubber, especially car tyres. Due to the broad knowledge of the interdisciplinary, extensive scope of the work, its conclusions were grouped into general, detailed, methodological, and perspective.

2

2-Nitroanizol : dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego

Starek Andrzej

Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy

|

2019

|

Nr 2 (100)

83--99

PL

2-Nitroanizol jest bezbarwną lub słabo żółtą cieczą, słabo rozpuszczalną w wodzie. Stosowany jest do produkcji o-anizydyny i o-dianizydyny będących półproduktami do syntezy barwników azowych. 2-Nitroanizol ma zharmonizowaną klasyfikację w Unii Europejskiej: – Carc. 1B – rakotwórczy, kategoria zagrożenia 1B, – H350 – może powodować raka po narażeniu drogą oddechową lub skórną, – Acute Tox. 4 – toksyczność ostra 4, – H302 – działa szkodliwie po połknięciu. Narażenie zawodowe na ten związek występuje podczas jego produkcji i stosowania. W Polsce w 2016 r. narażonych na 2-nitroanizol było 203 pracowników. W dostępnym piśmiennictwie nie znaleziono danych na temat ostrych i przewlekłych zatruć 2-nitroanizolem. Brak jest informacji dotyczących badań epidemiologicznych nad skutkami zdrowotnymi narażenia na ten związek. U gryzoni 2-nitroanizol wykazywał niewielką toksyczność po podaniu jednorazowym. W warunkach narażenia powtarzanego zwierząt toksyczne działanie związku manifestowało się: wzrostem masy narządów miąższowych, zahamowaniem przyrostu masy ciała oraz methemoglobinemią i niedokrwistością hemolityczną. Związek ten działał mutagennie w testach bakteryjnych, indukował mutacje genowe, aberracje chromosomowe i wymianę chromatyd siostrzanych oraz uszkadzał DNA (dodatni wynik testu kometowego). U zwierząt laboratoryjnych 2-nitroanizol indukował zmiany przednowotworowe i nowotworowe głównie w: pęcherzu moczowym, nerkach i jelicie grubym. Podstawą wartości NDS 2-nitroanizolu są wyniki badań krótkoterminowych na szczurach narażanych drogą dożołądkową. Za skutki krytyczne narażenia na 2-nitroanizol przyjęto: wzrost masy wątroby i śledziony oraz niedokrwistość hemolityczną. Wychodząc z wartości NOEL, wynoszącej 8 mg/kg mc./dzień, i współczynników niepewności o łącznej wartości 36, obliczono wartość NDS na poziomie 1,6 mg/m³ . Na podstawie danych z literatury obliczono, że ryzyko wystąpienia raka pęcherza moczowego przy tym stężeniu, w warunkach 40-letniego narażenia, wynosi 2 x 10-3, co można uznać za ryzyko dopuszczalne. Normatyw oznaczono „Carc. 1B” – substancja rakotwórcza kategorii zagrożenia 1B. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny środowiska pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.

EN

2-Nitroanisole is a colorless to yellowish liquid poorly soluble in water. It is used primarily to o-anisidine and o-dianisidine synthesis, which are precursors of azo dyes. 2-Nitroanisole has harmonized classification in the European Union: Carc. 1B 4 – carcinogenic, 1B category; H350 – may cause cancer after exposure trough the respiratory tract or skin; Acute Tox. 4 – acute toxicity 4; H302 – it acts adversely after swallowing. Occupational exposure to this compound occurs during its production and application. In Poland in 2016 203 workers were exposed to 2-nitroanisole. No data on 2-nitroanisole toxicity in humans were found in the available literature. In rodents 2-nitroanisole did not demonstrate large toxicity after administration in a single dose. In these animals repeatedly treated with this compound an increase in parenchymatous organ weights, decrease in body weight and also methemoglobinemia and hemolytic anemia were observed. 2-Nitroanisole was mutagenic in bacterial tests, induced gene mutations, chromosomal aberrations and sister chromatid exchange, and also damaged DNA (positive commet test). In rodents 2-nitroanisole induced both preneoplastic and neoplastic alterations mainly in urinary bladder, kidneys, and large intestine. The maximum admissible concentration (MAC) value for 2-nitroanisole has been calculated on the basis of the results of a short term experiment performed on rats. The critical effects observed were an increase in both liver and spleen weight and hemolytic anemia. On the basis of the NOEL value at the level of 8 mg/kg bw./day and uncertainty factors of 36, a MAC value at the level of 1.6 mg/m³ was obtained. On basis of literature data urinary bladder cancer risk associated with 1.6 mg/m³ concentration of 2-nitroanisole and a lifetime occupational exposure (40 years) was calculated at 2 × 10-3, which may be recognized as acceptable risk. The MAC has ”Carc. 1B” notation (carcinogenic substance, 1B category). This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering.

3

Wytwarzanie zmodyfikowanego aromatycznego plastyfikatora naftowego TDAE

Ptak S., Antosz A., Jakóbiec J.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 1

49--60

PL

Plastyfikatory naftowe można zaliczyć do specyfików naftowych, które znalazły zastosowanie jako jeden ze składników wyrobów kauczukowych i gumowych. Plastyfikatory naftowe i inne produkty naftowe zawierające wielopierścieniowe związki aromatyczne WZA wykazują działanie rakotwórcze i mutagenne. Szczególnie niebezpieczne dla organizmów żywych są wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA o potwierdzonym działaniu rakotwórczym i mutagennym. Klasyfikacja plastyfikatorów naftowych, oparta głównie na metodach ich wytwarzania, wyróżnia następujące typy plastyfikatorów: DAE, TDAE, MES, RAE, NAP. Od stycznia 2010 roku na mocy rozporządzenia UE 1907/2007, zwanego powszechnie REACH, wprowadzono zakaz stosowania plastyfikatorów wysokoaromatycznych, co postawiło przed przemysłem naftowym i oponiarskim wyzwanie zastąpienia plastyfikatorów wysokoaromatycznych DAE innymi olejami procesowymi. Plastyfikatory TDAE, spełniające aktualne wymagania w zakresie rakotwórczości, okazują się najlepszą alternatywą dla plastyfikatorów wysokoaromatycznych DAE. Plastyfikatory TDAE są wytwarzane przez wielu producentów produktów naftowych i charakteryzują się dodatnią temperaturą płynięcia. Przedstawiono rodzaje metod technologicznych wytwarzania plastyfikatora TDAE na podstawie rozwiązań patentowych. Opisane zostały również charakterystyki metod procesu odparafinowania rozpuszczalnikowego, jaki jest powszechnie stosowany przy produkcji olejów bazowych mineralnych, głównie grupy I według API, i procesu odolejania gaczów. W badaniach przeprowadzono proces odparafinowania rozpuszczalnikowego klasycznych plastyfikatorów TDAE w celu sprawdzenia możliwości poprawy składu chemicznego w kierunku zwiększenia zawartości atomów węgla w strukturach aromatycznych oraz poprawienia właściwości reologicznych i niskotemperaturowych.

EN

Petroleum plasticizers can be classified as petroleum products that have been used as one of the components of rubber and rubber products. Petroleum plasticizers and other petroleum products containing polycyclic aromatic hydrocarbons WZA, has carcinogenic and mutagenic effects. Particularly dangerous for living organisms are polycyclic aromatic hydrocarbons of PAHs, with proven carcinogenic and mutagenic effects. The classification of plasticizers is based mainly, on the methods of their production. The following types of plasticizers are distinguished: DAE, TDAE, MES, RAE, NAP. Since January 2010, a ban on the use of high-grade plasticizers has been disallowed, which has led to challenges for the oil and tire industry to replace DAE high-performance plasticizers with other process oils. TDAE plasticizers, meeting the current requirements for carcinogenicity, are the best alternative to the highly plasticized DAE plasticizer. TDAE plasticizers are manufactured by many oil product manufacturers and have a positive melt temperature. The types of technological methods of TDAE plasticizer production based on patent solutions are presented. The characteristics of the solvent dewaxing methods that are commonly used in the production of mineral base oils, mainly Group I according to API and the dewaxing process, are also described. The solvent dewaxing of classical TDAE plasticizers was carried out to test the possibility of improving the structural composition of the TDAE plasticizer towards increasing the carbon content of the aromatic structures and improving the rheological and low temperature properties.

4

Plastyfikatory naftowe dla przemysłu gumowego – odparafinowanie plastyfikatora TDAE

Ptak S.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 9

675--684

PL

Plastyfikatory naftowe dzielą się na aromatyczne, naftenowe i parafinowe w zależności od udziału węgli w strukturach aromatycznych, naftenowych i parafinowych. Klasyfikacja plastyfikatorów naftowych oparta na metodach ich wytwarzania wyróżnia następujące typy: DAE, TDAE, MES, RAE, NAP. Plastyfikatory stanowią bardzo istotny składnik wyrobów gumowych i w zasadniczy sposób wpływają na ich właściwości eksploatacyjne. Organizacja COCAWE wydała w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku szereg publikacji na temat kancerogenności produktów naftowych. Z badań tych wynika, że wysokoaromatyczne oleje naftowe, stosowane jako plastyfikatory do produkcji kauczuków i gum, uznawane są za produkty zawierające związki rakotwórcze. Związane jest to z występowaniem w ich składzie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Plastyfikatory TDAE, spełniające aktualne wymagania w zakresie rakotwórczości, okazują się najlepszą alternatywą dla plastyfikatora wysokoaromatycznego DAE. Do produkcji plastyfikatorów TDAE stosowane są różne metody technologiczne. Jednym z podstawowych sposobów wytwarzania plastyfikatora aromatycznego TDAE jest proces powtórnej ekstrakcji furfurolem ciężkich ekstraktów z rafinacji selektywnej rozpuszczalnikiem w blokach olejowych w rafinerii. Próby produkcyjne rafinacji ciężkich ekstraktów w warunkach przemysłowych obniżają znacząco ilość atomów węgla w strukturach aromatycznych rafinatów, często poniżej wymaganych 25%. W badaniach przeprowadzono proces odparafinowania rozpuszczalnikowego rafinatów TDAE w celu sprawdzenia możliwości poprawienia składu strukturalnego plastyfikatora TDAE, w kierunku zwiększenia zawartości atomów węgla w strukturach aromatycznych.

EN

Petroleum plasticizers are divided into aromatic, naphthenic and paraffinic, depending on the carbon content of the aromatic, naphthenic and paraffinic structures. The classification of plasticizers based on their production methods is distinguished by the following types of plasticizers: DAE, TDAE, MES, RAE, NAP. Plasticizers are a very important component of rubber products and have a major impact on their quality. The COCAWE organization published a number of publications on the carcinogenicity of petroleum products in the 1990s. This study shows that high-grade petroleum oils, used as plasticizers in the manufacture of rubbers and rubbers, are considered to be carcinogenic. This is due to the presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in their composition. TDAE plasticizers meeting current carcinogenic requirements are proving to be the best alternative to the highly sensitive DAE plasticizer. Various technological methods are used for the production of TDAE plasticizers. One of the basic ways to produce TDAE aromatic plasticizers is the re-extraction of furfurol heavy solvent selective extraction in oil blocks at the refinery. Production trials of refining heavy extracts under industrial conditions significantly reduce the number of carbon atoms in aromatic raffinates, often below the required 25%. TDAE solvent dewaxing was performed to test the possibility of improving the structural composition of the TDAE plasticizer to increase the carbon content of the aromatic structures.

5

Genotoksyczność antybakteryjnych bioszkieł wytworzonych metodą zol-żel wobec Salmonella typhimurium

Jadczyk P., Umińska-Wasiluk B., Ciołek L., Karaś J., Olszyna A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 135

21--27

PL

Problemem w stomatologii są choroby przyzębia. W zaawansowanej fazie tej choroby konieczna jest chirurgiczna interwencja z zastosowaniem odpowiednich biomateriałów dla regeneracji tkanek. Dlatego celem tej pracy było określenie genotoksyczności potencjalnych biomateriałów w postaci bioszkła glinokrzemianowego (B-I) oraz bioszkieł wapniowokrzemianowych (Z-5 i Z-8) wobec Salmonella typhimurium TA 98 i TA 100 w mikropłytkowym teście rewersji mutacji. Bioszkła ekstrahowano w 10 cm3 dimetylosulfotlenku (DMSO), wytrząsając przy 250 rpm po 2 g bioszkieł B-I i Z-8 oraz 1 g bioszkła Z-5 przez 72 h w temperaturze 37°C. Ekstrakty bioszkieł wprowadzano do testu w postaci roztworów w DMSO. Rozcieńczano je połowicznie, tak aby w czasie ekspozycji uzyskać dawki bioszkieł B-I i Z-8: 0,25-8,0 mg/cm3 a bioszkła Z-5: 0,125-8,0 mg/cm3. Wykonano testy bez i z aktywacją metaboliczną 30% frakcją S9. Bioszkło B-I powodowało rewersję mutacji w szczepie TA 100 w obecności frakcji S9. Pozwala to wnioskować, że bioszkle B-I występowały mutageny pośrednie powodujące powstawanie mutacji podstawiania par zasad na wykrywanie których pozwala szczep TA100. Dane literaturowe wskazują, że mogło to być następstwem łącznego działania składników tego bioszkła oraz pozostałości substratów użytych do ich wytworzenia. Nie zawierało ono mutagenów bezpośrednich powodujących powstawanie mutacji podstawiania par zasad ani mutagenów bezpośrednich i pośrednich powodujących powstawanie mutacji zmiany fazy odczytu, na wykrywanie których pozwala szczep TA98. Bioszkła Z-5 i Z-8 nie powodowały rewersji mutacji wobec żadnego ze stosowanych szczepów testowych. Uzyskane wyniki pozwalają rekomendować bioszkła Z-5 i Z-8 do dalszych badań poprzedzających ich kliniczne zastosowanie. Bioszkło B-I nie powinno być stosowane w chirurgicznym leczeniu chorób przyzębia.

EN

Periodontal disease causes problems in dentistry. Surgical intervention with appropriate biomaterials for tissue regeneration is necessary in advanced stages of the disease. Therefore, the aim of this study was to determine the genotoxicity of potential biomaterials in the form of aluminosilicate bioglass (B-I) and calciumsilicate bioglasses (Z-5 and Z-8) for Salmonella typhimurium TA 98 and TA 100 in the microplate reverse mutation test. The bioglasses were extracted with 10 cm3 of dimethyl sulfoxide (DMSO), shaken at 250 rpm for 2 g of B-I and Z-8 bioglass and 1 g of Z-5 bioglass for 72 h at 37°C. Extracts of bioglasses were introduced to the test in the form of solutions in DMSO. They were partially diluted, so that during the exposure 0.25-8.0 mg/cm3 dose of B-I and Z-8 bioglasses and 0.125-8.0 mg/cm3 dose of Z-5 bioglass were obtained. Tests were carried out with and without metabolic activation at 30% of S9 fraction. B-I bioglass caused a reversion of mutations in the TA 100 strain in the presence of S9 fraction. This suggests that indirect mutagens occurred in B-I bioglass that cause base substitution mutations, which TA100 strain detect. Literature data suggests that this could be a consequence of the combined effect of the components of this bioglass and the remains of the substrates used to produce them. Z-5 and Z-8 bioglasses did not result in the reversion of the mutation against any of the test strains used. The results indicate that there should be further study of Z-5 and Z-8 bioglasses prior to their clinical application, and that B-I bioglass should not be used in the surgical treatment of periodontal disease.

6

Assessment of mutagenic activity of methyl- and phenylphenanthrenes based on Salmonella test and micronucleus test

Rudnicka K., Tejs S., Budzikur K. A., Mielżyńska-Švach D., Jakimiuk E., Chachaj A., Góra M., Żelazna K., Łuczyński M. K.

Environmental Biotechnology

|

2013

|

Vol. 9, No. 2

65--71

EN

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are widely spread environmental pollutants mainly originating from anthropogenic sources such as fossil fuel combustion, industries, and others. Although a large body of literature exists on the toxicity and carcinogenicity of PAHs, primarily benzo[a]pyrene, toxicity data for phenanthrene deriveratives are very limited. The main aim of the experiment was to investigate if there exists correlation between molecular structure and mutagenic activity of four phenanthrene derivatives: 1 methylphenanthrene, 4 methylphenanthrene, 1 phenylphenanthrene, and 4 phenylphenanthrene. An Ames assay using two strains of histidine dependent Salmonella Typhimurium (TA98 and TA100) was conducted to assess the mutagenic activity of studied compounds both in the presence (+S9) and in the absence (-S9) of an exogenous source of metabolic activation. The compounds were also tested in an in vitro chromosome aberration assay in which V-79 cells were exposed to the phenanthrene derivatives investigated both in the presence and in the absence of metabolic activation. The phenylphenanthrenes showed no mutagenic effect. These compounds occasionally induced significant decrease in the number of revertants in the Ames test. The greatest mutagenic effects were observed for 1 methylphenanthrene after metabolic activation (+S9). In the micronucleus test the greatest mutagenic effect was observed for 4 methylphenanthrene also in the presence of metabolic activation system. The results obtained are comparable to those reported earlier for the methylphenanthrenes.

7

Zastosowanie badań molekularnych do oceny wpływu farmaceutyków na organizmy ekosystemu wodnego

Affek K., Załęska-Radziwiłł M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2012

|

Nr 9

392-395

PL

W ostatnich latach zaobserwowano wzrost stężeń farmaceutyków w wodach powierzchniowych. Długotrwałe narażenie na środki lecznicze może powodować szereg nieprzewidywalnych zmian na poziomie molekularnym w komórkach organizmów i w konsekwencji prowadzić do zmian bioróż-norodności. W badaniach ekotoksykologicznych szerokie zastosowanie znalazła genetyka molekularna. W niniejszej pracy omówiono wybrane molekularne techniki badawcze (testy mutagenności, cytogenetyczne, immunologiczne, na bazie PCR i mikromacierzy) w kontekście ich zastosowania w badaniach szkodliwości farmaceutyków obecnych w wodach powierzchniowych w stosunku do biocenozy.

EN

Concentrations of pharmaceuticals in surface waters have increased recently. Chronic exposure to drugs can cause a number of unforeseeable molecular changes in the cells of organisms, and can consequently lead to changes in biodiversity. Molecular genetics has found widespread use in ecotoxicological studies. This paper discusses some molecular techniques (mutagenicity, cytogenetic and immunological tests, tests based on PCR and microarrays) in the context of assessment of the influence that pharmaceuticals present in surface waters have on biocenosis.

8

2,4-diphenylthiophene induces mainly base pair mutation in Salmonella Typhimurium

Budzikur K. A., Mielżyńska-Švach D., Góra M., Chachaj A., Pawłowski M., Łuczyński M. K.

Environmental Biotechnology

|

2012

|

Vol. 8, No. 1

28-31

EN

Heterocyclic aromatic compounds containing sulfur (S-HET), have been detected in air, soil, marine environment and freshwater sediment. Toxicity and mutagenicity data of this class of substances are scarce. The present study focuses on implications of two aryl thiophenes and their mutagenic properties in Salmonella/microsome test. In our experiment only 2,4-diphenylthiophene showed little mutagenic effect in both variants of activaction (+/-S9) in strain TA100. Thiophene ring joined to K-region of phenanthrene did not change the biological activity of 3,6-dimetoxyphenanthro [9,10-c]thiophene and this compound did not show mutagenic potency.

9

Barwniki azowe – aktywność biologiczna i strategie syntezy

Węglarz-Tomczak E., Górecki Ł.

Chemik

|

2012

|

Vol. 66, nr 12

1298--1302

PL

Barwniki azowe stanowią najważniejszą i najliczniejszą grupę syntetycznych barwników o pełnej palecie barw. Związki te zawierają ugrupowanie –N=N– jako charakterystyczny chromofor, a otrzymuje się je głównie w reakcji diazowania i sprzęgania. Stanowią one ok. 60% wszystkich barwników stosowanych w przemyśle spożywczym i tekstylnym. Obok właściwości barwiących, znana jest ich aktywność biologiczna, stanowiąca zagrożenie dla człowieka i środowiska, ale mająca również potencjał farmakologiczny. W artykule zaprezentowano wybrane aspekty aktywności biologicznej tytułowych związków w kontekście zastosowań medycznych oraz toksyczności, a także nowoczesne metody syntezy.

XX

Presented are outlines of the R&D policy of the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres in the light of future activities directed toward the enhancement of cooperation between R&Dand business units. The Institute’s strategic BIO-NANO-TECHNO domain is highlighted.

10

Application of short-term tests in assessment of atmospheric air pollution

Piekarska K., Zaciera M., Czarny A., Zaczyńska E.

Environment Protection Engineering

|

2011

|

Vol. 37, nr 2

85-98

EN

Results of analyses of airborne particulates collected in winter and summer seasons from two locations of Wroclaw (city centre and the outskirts area) have been presented. Samples of particulate matter were collected on sintered-glass filters, using a high performance air aspirator Staplex-PMIO. Extraction with dichloromethane was carried out in a Soxhlet apparatus. Mutagenicity of dichloromethane extracts was studied based on a conventional Salmonella assay. Two Salmonella typhimurium strains TA98 and YG1041 were employed in the assay. Genotoxicity of organic air pollutants was detected using a miniaturized SOS chromotest obtained from EBPI (Brampton, Ontario, Canada). Bacterial assays were carried out with and without metabolic activation by the S9 microsomal fraction. Cytotoxicity of the particulate extracts was studied by the method of their direct contact with onelayer culture of human lung carcinoma epithelial cells - A549.

11

Mutagenic and cytotoxic properties of extracts of suspended particulate matter collected in Wrocław city area

Piekarska K., Zaciera M., Czarny A., Zaczyńska E.

Environment Protection Engineering

|

2009

|

Vol. 35, nr 1

37-48

EN

A Salmonella assay in the presence of TA98 and YG1041 strains, and also when using human lung adenocarcinoma cells of the A549 line, has certified the mutagenic and cytotoxic properties of organic pollutants and fractions thereof adsorbed on suspended PM10 collected in winter and summer seasons in the Wrocław urban area. Particulates were sampled on sintered-glass filters using a high-performance Staplex air aspirator. Their extraction by dichloromethane was performed in a Soxhlet apparatus. Particulates were separated into three fractions: PAH, nitro-PAH and dinitro- PAH by a column chromatography method. The samples of particulates collected in winter season showed higher mutagenic and cytotoxic effects than the samples collected in summer time. Pollutants capable of direct and indirect affecting genetic material, classified as the mutagens of the reading frame-shift type and the base-pair substitution type, were found in the samples tested. Mutation ratio (MR) values obtained in the majority of experiments conducted in the presence of fractions of the pollutants tested were lower compared with the MR values obtained for the whole (unfractionated) extracts. No mutagenic effect was found in the case of fractions derived from the summer-collected sample of particulates, when the experiment was conducted with metabolic activation. The greatest amount of compounds responsible for a cytotoxic effect was found in the winter-collected nitro-PAH fraction, and also in the summer-collected nitro-PAH and dinitro-PAH fractions.

PL

Stosując test Salmonella, który prowadzono w obecności szczepów TA98 i YG1041, oraz test, któremu poddano linię komórek ludzkich raka płuc A549, stwierdzono mutagenność i cytotoksyczność zanieczyszczeń organicznych i ich frakcji zaadsorbowanych na cząstkach pyłu zawieszonego PM10 pobranego zimą i latem na terenie Wrocławia. Próbki pyłu pobierano na filtry szklane za pomocą wysokosprawnego aspiratora powietrza typu Staplex. Zanieczyszczenia ekstrahowano dichlorometanem w aparacie Soxhleta. Rozdziału na trzy frakcje: WWA, nitro-WWA i dinitro-WWA dokonano metodą chromatografii kolumnowej. Pyły pobrane w sezonie zimowym okazały się bardziej mutagenne i cytotoksyczne niż te zebrane w lecie. W badanych próbkach stwierdzono obecność zanieczyszczeń o charakterze mutagenów typu zmiany fazy odczytu i podstawienia pary zasad mogących oddziaływać bezpośrednio i pośrednio na materiał genetyczny. W większości testów uzyskano niższe wartości współczynnika mutagenności (MR) w obecności frakcji badanych zanieczyszczeń w porównaniu z wartościami MR uzyskanymi dla całkowitych ekstraktów. Efektu mutagennego nie zaobserwowano jedynie dla frakcji pochodzących z próbki pyłów pobranych latem i badanych z aktywacją metaboliczną. Próbka pobrana zimą, a także frakcja zimowa nitro-WWA oraz frakcja letnia nitro-WWA i dinitro-WWA zawierały najwięcej związków wywołujących efekt toksyczny.

12

Influence of preliminary oxidation of model water with chlorine dioxide on its mutagenicity

Traczewska T. M., Trusz-Zdybek A., Piekarska K., Biłyk A., Czarniecka A.

Environment Protection Engineering

|

2009

|

Vol. 35, nr 1

119-119

EN

Chlorine-disinfected model water after preliminary oxidation with chlorine dioxide of different composition was used in investigations. Extracts from model water samples with different TOC and NH4(+) ions after elution with acetone were applied in the Salmonella assay in TA100 test strain. The higher the concentration of those parameters, the higher the concentration of such chlorine derivatives as AOX and chlor(o)acetic acids in water, and the stronger the mutagenic activity of organic water pollutants observed in the tests conducted without metabolic activation. Only water that contained less TOC than 2.0 g/dm3, irrespective of the ammonia concentration (0.1; 0.5; 1.0 g NH4(+)/dm3), did not show mutagenic effects in tests conducted either with or without metabolic activation.

PL

Wodę modelową o różnym składzie wstępnie utleniano dwutlenkiem chloru, a następnie dezynfekowano chlorem. Do testu Salmonella przeprowadzanego na szczepie TA100 wprowadzano ekstrakty z próbek wodnych. Ekstrakty te wymywano acetonem z wód modelowych o różnej zawartości OWO i jonów amonowych. Wraz ze zwiększeniem się stężenia OWO i jonów amonowych wzrastało w wodzie stężenie chloropochodnych takich jak AOX i kwasy chlorooctowe oraz mutagenne działanie organicznych zanieczyszczeń wody w testach przeprowadzanych bez aktywacji metabolicznej. Jedynie woda o zawartości OWO 2,0 g C/dm3, niezależnie od stężenia NH4(+) (0,1; 0,5; 1,0 g NH4(+) /dm3), zarówno w testach z aktywacją metaboliczną, jak i bez niej nie wykazywała właściwości mutagennych.

13

The Ames test: a methodological short review

Tejs S.

Environmental Biotechnology

|

2008

|

Vol. 4, No. 1

7-14

EN

The Ames Salmonella/microsome mutagenicity assay (Salmonella test; Ames test) is a short-term bacterial reverse mutation assay specifically designed to detect a wide range of chemical substances that can produce genetic damage that leads to gene mutations. The test is used to evaluate the mutagenic properties of test articles. The Ames test uses amino acid-dependent strains of Salmonella typhimurium and Escherichia coli, each carrying different mutations in various genes in the histidine operon. These mutations act as hot spots for mutagens that cause DNA damage via different mechanisms. In the absence of an external histidine source, cells cannot grow and form colonies. Only those bacteria that revert to histidine independence (his+) are able to form colonies. The number of spontaneously induced revertant colonies per plate is relatively constant. However, when a mutagen is added to the plate, the number of revertant colonies per plate is increased, usually in a dose-related manner. The Ames test is used worldwide as an initial screen to determine the mutagenic potential of new chemicals and drugs. The purpose of this publication is to help researchers who apply the Ames test in their studies.

14

Kancerogenność i mutagenność barwników oraz metody ich oceny

Wojciechowski K., Szymczak A.

Barwniki, Środki Pomocnicze

|

2005

|

nr 1-2

3-30

PL

Barwniki azowe są najważniejszą grupą związków wśród barwników syntetycznych i pigmentów stanowiącą 60-80% wszystkich barwników organicznych. Znajdują one swoje szerokie zastosowanie w barwieniu wyrobów tekstylnych, skóry, plastiku, włosów, artykułów spożywczych i kosmetyków. Barwniki te zawierają jedną lub więcej grup azowych, które w warunkach redukcyjnych mogą się rozpadać do kancerogennych lub mutagennych amin aromatycznych, dlatego też te związki poddaje się częściej wszelkiego rodzaju testom. Związki mutagenne są zdolne do wywoływania raka, a także mogą wywoływać mutacje mające wpływ na komórki rozrodcze prowadząc w konsekwencji do bezpłodności i mutacji w przyszłych pokoleniach. Dlatego też, z tychże powodów tak ważne są testy oceny mutagenności i kancerogenności substancji. Celem tego artykułu jest przybliżenie metod badań in vivo i in vitro (wraz z interpretacją wyników), na podstawie których można określić właściwości mutagenne i kancerogenne barwników.

EN

Azo colorants are the most important class of synthetic dyes and pigments representing 60-80% of all organie colorants. They are used widely for dyeing textile fibres, leather, plastics, papers, hair, foodstuffs and cosmetics. Dyes contain one or more azo groups under reductive conditions can be cleaved to carcinogenic or mutagenic aromatic amines so they are submitted with the test data more often than other types of chemicals. Mutagenic chemicals arę capable of inducing cancer and they also can induce mutations can potentially damage the germ linę leading to fertility problems and to mutations infuture generaliom. From these reasons so important are the mutagenicity and carcinogenicity testing programs. The aim of this paper is to provide an overview the in vivo and in vitro methods of testing the mutagenic and carcinogenic properties ofdyes, including the interpretation of results.

15

Biotoksyczność produktów mikrobiologicznych przemian antracenu ifenantrenu w wodzie oraz możliwość ich usuwania

Traczewska T.M.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2003

|

Vol. 75, nr 42

1-194

PL

Opisano aktualny stan wiedzy dotyczącej wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, stanowiących tzw. trwale zanieczyszczenie środowiska, oraz możliwości oceny skutków środowiskowych i zdrowotnych będących efektem zanieczyszczenia nimi wód. Zwrócono uwagę na stopień zanieczyszczenia wód naturalnych i jego konsekwencje dla jakości wód uzdatnionych. Przedstawiono aktualne poglądy na temat losów w środowisku wodnym antracenu i fenantrenu, wybranych jako związki modelowe, ich toksyczności oraz dróg przemian mikrobiologicznych. Cel prac badawczych wypływał z idei opracowania sposobu intensyfikacji procesu oczyszczania wód zanieczyszczonych tymi ksenobiotykami z wykorzystaniem sterowanego procesu mikrobiologicznej degradacji połączonej z procesem sorpcji na materiałach porowatych. Sposobem jego realizacji było uzyskanie dobranego zespołu bakterii aktywnie degradujących badane węglowodory, wolnego od antybiotycznych oddziaływań, wykazującego zdolności do tworzenia błony biologicznej. Obserwacje biodegradacji antracenu i fenantrenu pozwoliły na wykazanie możliwości sterowania tym procesem poprzez dobór odpowiedniej mieszanej kultury bakterii. Zasadniczym efektem badań było stwierdzenie powstawania i identyfikacja szeregu metabolitów wtórnych, z których część stanowiły idiolity. Systematyzując informacje na omawiany temat, zaproponowano schemat losów badanych WWA podczas ich mikrobiologicznej degradacji w wodzie. Zaobserwowano zmianę właściwości toksykodynamicznych produktów mikrobiologicznych przemian antracenu i fenantrenu, na co wskazywały ich potencjalne właściwości mutagenne oraz toksyczne działanie na przedstawicieli wodnego łańcucha pokarmowego. Obserwacje te zainicjowały badania nad immobilizacją dobranego zespołu bakterii na złożach z węgla aktywnego, klinoptylolitu i zeolitu 5A i stworzeniem układów łączących adsorpcję z biodegradacją. Badania laboratoryjne potwierdziły dużą efektywność złóż w usuwaniu antracenu i fenantrenu z wody. Oceny dokonywano na podstawie analiz GC/MS oraz aktywności mutagennej ekstraktów z odpływów. Najlepsze rezultaty otrzymano dla złóż węgla aktywnego WD ekstra, w których połączenie procesu adsorpcji z biodegradacją dało stuprocentową skuteczność. Rezultaty pracy stanowią podstawę do podjęcia badań nad optymalizacją procesu technologicznego oczyszczania wody zanieczyszczonej WWA metodą adsorpcji połączonej z biodegradacją.

EN

The main objective of the research was the explanation of microbiological transformations of anthracene and phenanthrene with the use of bacteria from water environment, as the well as evaluation of environmental risk in the case they were used in purification processes. First of all, the influence of anthracene and phenanthrene on microorganisms was evaluated. The problem was researched in regard to complexity of the capacity of the bacteria to enzymatic transformations of hydrocarbons studied such as bio-cumulation and biodegradation, as well as indications of reasons for qualitative selection of groups of microorganisms. The information gathered directed scientific research to the possibility of stimulation the process of biodegradation by selecting specially active strains of bacteria for the creation of a multi-species system guaranteeing high efficiency of biological decomposition of anthracene and phenanthrene. As a basis for the selection of strains of bacteria was assumed their ability to use the studied PAH-s as the only source of carbon and energy, as well as the lack of mutual antagonistic relations between them. It was expected that it would be possible in the process of biodegradation by the selected group of bacteria, as a result of metabiosis to completely remove anthracene and phenanthrene from the water. However, it turned out that the mixture of the products of microbiological degradation contains a lot of various intermediate metabolites. Therefore, they were subject to toxicological evaluation and a possible mutagenic activity examination. The basic effect of the research was the indication of creation and identification of a lot of secondary metabolites some of which were idiolites. On the basis of information collected regarding the subject matter a fate of studied PAH-s during their microbiological degradation in water was suggested. The multitude of products created as a result of transformation of anthracene and phenanthrene, as well as the change of toxic-dynamic qualities of the products of biological decomposition of studied PAH-s inspired a search for an effective method of removal of anthracene and phenanthrene from water and the reduction of environmental risk created by the products of enzymatic transformations. In order to achieve this objective an effort has been made to use the adsorption process on porous materials in conjunction with biodegradation. The applicability of adsorptive deposits with immobilized modified mixture of culture of bacteria in removal of anthracene and phenanthrene from water was determined, in comparison with the process taking place with the use planktonic bacteria. The results enable further inuestiqatia on optimization of the technological process of purification of water contaminated with PAH-s through adsorption combined with biodegradation. Additional effect of research was the indication of optimal the water environment set of biotests to evaluate of risk connected with the use of microbiological processes to decompose xenobiotics contaminating waters.

16

Determination of hydroxyfuranones in water by derivatization with 2-propanol

Nawrocki J., Andrzejewski P., Krönberg L., Jeleń H.

Chemia Analityczna

|

2000

|

Vol. 45, No. 2

215-227

EN

An extremely potent mutagen, 3-chloro-4-(dichloromethyl)-5-hydroxy-2-(5H)-furano-ne (MX) is commonly present in chlorinated drinking water. Due to its high mutagenic activity and according to WHO guidelines its concentration should be controlled in drinking water. Determination of MX and related chlorohydroxyfuranones are difficult duetto ppt levels at which the compound usually exists in drinking water. Derivatization with 2-propanol is presented as a method which significantly lowers GC-MS detection level of MX. Suitability of 2-propylation for derivatization of other hydroxyfuranones (MBA, MCA and CMCF) is also shown.

PL

Związek o ekstremalnie wysokiej potencjalnej mutagenności znany w literaturze jako MX (3-chloro-4-(dichlorometylo)-5-hydroksy-2-(5H)-furanon) występuje powszechnie w chlorowanej wodzie pitnej. Z uwagi na wysoką aktywność mutagenną i zgodnie z zaleceniami WHO, jego stężenie w wodzie pitnej powinno być kontrolowane. Analiza MX i pokrewnych chlorohydroksyfuranonów jest trudna z powodu stężenia, na poziomię ppt, w jakim zazwyczaj występują one w wodzie wodociągowej. W niniejszej publikacji przedstawiono nową metodę derywatyzacji z zastosowaniem 2-propanolu wyraźnie obniżającą poziom detekcji MX za pomocą GC-MS. Ponadto przedstawiono przydatność tej metody do oznaczania innych hydroksyfuranonów tj. MBA, MCA i CMCF.