miniatura|Representación esquemática estándar dun importante HAP, o benzo[a]pireno, no que os átomos de carbono están representados polos vértices dos hexágonos, e os hidróxenos se considera que se proxectan en ángulos de 120º ata completar as catro valencias do carbono na cantidade necesaria.

Os hidrocarburos aromáticos policíclicos, abreviados como HAP (ou tamén PAH, do inglés polycyclic aromatic hydrocarbons), tamén chamados hidrocarburos poliaromáticos, son compostos orgánicos do tipo dos hidrocarburos, que conteñen só carbono e hidróxeno, que están compostos de moitos aneis aromáticos (aneis orgánicos nos cales os electróns están deslocalizados). Formalmente, a clase defínese como compostos con ditos aneis que carecen de substituíntes que formen ramificacións na estrutura dos aneis. Un subconxunto deles son os hidrocarburos aromáticos polinucleares (PNAs, do inglés polynuclear aromatic hydrocarbons), que teñen aneis aromáticos fusionados, é dicir, que comparten un ou máis dos seus lados. O composto químico deste tipo máis simple é o naftaleno, que só ten dous aneis aromáticos, mentres que exemplos de tres aneis son o antraceno e o fenantreno.

Os HAPs son moléculas neutras, non polares que se encontran nos depósitos de carbón e alcatrán. Prodúcense tamén por combustión incompleta de materia orgánica (por exemplo, en motores e incineradoras, e cando se queima a biomasa en incendios forestais etc.).

Os HAPs poden tamén ser abondosos no universo, e suponse que se formaron nos primeiros dous mil millóns de anos despois do big-bang, en asociación coa formación de novas estrelas e exoplanetas. Algúns estudos suxiren que os HAPs supoñen unha porcentaxe significativa de todo o carbono que hai no universo, e discútese a posibilidade de que os HAPs fosen os materiais de partida para a síntese abiotica dos materiais necesarios para dar orixe ás primeiras formas de vida.

Nomenclatura, estrutura e propiedades

Nomenclatura e estrutura

Moléculas aromáticas pequenas como o benceno non son HAPs, e xeralmente non se considera que os HAPs conteñan heteroátomos ou leven substituíntes.

Os HAPs máis comúns son os de aneis de cinco ou seis membros. Os que só están compostos por aneis de seis membros denomínanse HAPs alternantes, os cales inclúen os HAPs bencenoides. Os seguintes exemplos de HAPs varían no número e disposición dos seus aneis:

Propiedades fisicoquímicas e de enlace Os HAPs son moléculas non polares e lipófilas e insolubles en auga.Xinliang Feng, Wojciech Pisula, and Klaus Müllen "Large polycyclic aromatic hydrocarbons: Synthesis and discotic organization"Pure Appl. Chem.,2009, Vol. 81, No. 12, pp. 2203–2224. Os membros máis grandes son tamén pouco solubles en solventes orgánicos e en lípidos. Xeralmente son incoloros.

Aínda que os HAPs son claramente compostos aromáticos, o grao de aromaticidade poden ser diferente en cada segmento de anel. Segundo a regra de Clar (formulada por Erich Clar en 1964) para os HAPs a estrutura de resonancia co maior número de sextetos п aromáticos disxuntos, é dicir, restos similares ao benceno, é o máis importante para a caracterización das súas propiedades.

200px180px200pxFenantrenoAntracenoCriseno

Fontes e distribución

Os hidrocarburos aromáticos policíclicos encóntranse principalmente en fontes naturais como a creosota. Poden orixinarse pola combustión incompleta da materia orgánica. Os HAPs poden tamén producirse por procesos xeolóxicos cando os sedimentos orgánicos son transformados quimicamente en combustibles fósiles como o petróleo e carbón. As fontes dominantes de HAPs no ambiente proceden das actividades humanas. A queima de madeira e a combustión doutros biocombustibles como residuos de esterco ou colleitas contribúen a máis da metade das emisións anuais globais de HAPs, especialmente debido ao uso de biocombustible na India e na China. En 2004, os procesos industriais e a extracción e uso de combustibles fósiles supuxeron algo máis da cuarta parte das emisións globais de HAPs, dominando as emisións nos países industrializados. Os lumes forestais son outra fonte notable. Medíronse concentracións de HAPS no aire, solo e auga substancialmente máis altas en Asia, África e América Latina que en Europa, Australia e EUA/Canadá.

Os HAPs adoitan a atoparse en mesturas complexas. As temperaturas de combustión baixas, como as acadadas ao fumar tabaco ou queimarse os bosques, tenden a xerar HAPS de baixo peso molecular, mentres que os procesos industriais a alta temperatura xeran normalmente HAPs de maiores pesos moleculares.

En ambientes acuosos

A maioría dos HAPs son insolubles en auga, o cal limita a súa mobilidade no medio ambiente. A solubilidade acuosa dos HAPs diminúe aproximadamente de forma logarítmica a medida que aumenta a súa masa molecular.

Os HAPs de dous aneis, e en menor medida os de tres, disólvense en auga, facéndoos máis dispoñibles para a captación biolóxica e biodegradación. Ademais, os HAPs de dous a catro aneis volatilízanse o suficiente como para aparecer na atmosfera predominantemente en forma gasosa, aínda que o estado físico dos HAPs de catro aneis pode depender da temperatura. Ao contrario, os compostos de cinco ou máis aneis teñen baixa solubilidade en auga e baixa volatilidade; están, por tanto, predominantemente en estado sólido, unidos a polucionantes do aire particulados, aos solos, ou a sedimentos. En estado sólido, estes compostos son menos accesibles para a captación biolóxica ou degradación, incrementando a súa persistencia no ambiente.

Exposición humana

A exposición humana varía nas distintas partes do mundo dependendo de factores como as taxas de fumadores, tipos de combustible para cociñar, e controis da polución en plantas enerxéticas, procesos industriais e vehículos. Os países desenvolvidos cun control máis estrito na contaminación do aire e auga, uso de combustibles para cociñar máis limpos (por exemplo, gas e electricidade en vez de carbón ou biocombustibles), e as prohibicións de fumar en lugares públicos tenden a rebaixar os niveis de exposición a HAPs, mentres que os países en desenvolvemento e subdesenvolvidos tenden a ter maiores niveis.

miniatura|esquerda|Cociña de leña ao aire libre. O fume de combustibles sólidos como a madeira é unha gran fonte de HAPs en todo o mundo. A queima de combustibles sólidos como o carbón e biocombustibles no fogar para cociñar ou calefacción é unha fonte global predominante de emisións de HAPs, que nos países en desenvolvemento orixina altos niveis de exposición a polución aérea particulada en interiores que contén HAPs, especialmente para as mulleres e nenos, que pasan máis tempo en casa ou cociñando.

Nos países industrializados, as persoas que fuman tabaco, ou que están expostos de forma pasiva ao fume do tabaco, están entre os grupos máis expostos; o fume do tabaco contribúe ao 90% dos niveis de HAPs en interiores nas casas dos fumadores. Para a poboación xeral en países desenvolvidos, a dieta é a fonte dominante de exposición a HAPs, especialmente mediante o consumo de carne á grella ou afumada ou ao inxerir os HAPs depositados sobre alimentos vexetais, como as follas de verduras, durante o seu crecemento. Os HAPs están normalmente en baixas concentracións na auga para beber.

miniatura|Smog en O Cairo, Exipto. A contaminación do aire particulada, incluíndo o smog, é unha vía substancial de exposición humana aos HAPS. As emisións dos vehículos, como coches e camións, pode ser unha fonte substancial externa de HAPs na contaminación do aire particulada. Xeograficamente, as principais autoestradas son fontes de HAPs, que poden distribuírse na atmosfera ou depositarse nas proximidades. Os catalizadores dos vehículos estímase que dividen por 25 as emisións de HAPs dos vehículos de gasolina.

As persoas poden tamén estar expostas no seu traballo se este implica o uso de combustibles fósiles ou os seus derivados, queima de madeira, traballo con eléctrodos de carbono, ou a exposición aos escapes de motores diésel. Entre as actividades industriais que poden producir e distribuír HAPs están a produción de aluminio, ferro, e aceiro; a gasificación do carbón, destilación de alcatrán, extracción de petróleo de lousas; produción de coque, creosota, negro de fume e carburo de calcio; asfaltado de estradas e produción de asfalto; produción de goma de pneumáticos; produción ou uso de fluídos de metalistería; e actividades das plantas enerxéticas de carbón ou gas natural.

Distribución ambiental e degradación

miniatura|esquerda|Petróleo nunha praia de Corea despois dunha vertedura en 2007. Os HAPs dispérsanse tipicamente desde as fontes difusas de contaminación urbana e suburbana a través da escorrentía das estradas, augas residuais e circulación atmosférica e a posterior contaminación do aire particulada. Os sediemntos dos solos e os ríos situados preto de localizacións industriais como as fábricas que fabrican creosota, poden quedar moi contaminadas por HAPs. As verteduras de petróleo, creosota, po da minería do carbón, e outras fontes de combustibles fósiles poden tamén distribuír HAPs no ambiente.

Os HAPs de dous ou tres aneis poden dispersarse doadamente ao disolverse na auga ou como gases atmosféricos, mentres que os HAPs de alto peso molecular poden dispersarse localmente ou rexionalmente adheridas a materias particuladas que están suspencdidas no aire ou na auga ata que estas partículas se depositan en terra ou sedimentan na columna de auga. Os HAPs teñen unha forte afinidade polo carbono orgánico, e así os sedimentos con alto contido orgánico dos ríos, lagos, e océanos poden ser un sumidoiro substancial de HAPs.

As algas e algúns invertebrados e microorganismos como os protozoos, moluscos, e moitos poliquetos teñen unha capacidade limitada de metabolizar os HAPs e bioacumulalos en concentracións desproporcionadas nos seus tecidos; porén, o metabolimo dos HAPs pode varias substancialmente nas distintas especies de invertebrados. A maioría dos vertebrados metabolizan e excretan os HAPs relativamente rápido. As concentracións de HAPs nos tecidos non se incrementan (biomagnificación) ao longo da cadea trófica.

Os HAPs transfórmanse lentamente orixinando unha ampla gama de produtos de degradación. A degradación biolóxica feita por microbios é unha forma dominante da transformación de HAPs no ambiente. Os invertebrados que se alimentan de terra como as miñocas aceleran a degradación dos HAPs, directamente polo seu metabolismo ou ao melloraren as condicións para as transformacións microbianas. A degradación abiótica na atmosfera e as capas superiores da superficie das augas poden producir derivados de HAPs nitroxenados, haloxenados, hidroxilados e oxixenados; algúns destes compostos poden ser máis tóxicos, hidrosolubles, e móbiles que os seus HAPs parentais.

Fontes menores As erupcións volcánicas poden emitir HAPs. Certos HAPs como o perileno poden tamén xerarse en sedimentos anaerobios a partir de material orgánico, aínda que non se sabe se a súa produción deriva de procesos abióticos ou microbianos.

Saúde humana

O cancro é un importante risco para a saúde que se pode derivar da exposición a HAPs. A exposición a HAPs tamén foi asociada con doenzas cardiovasculares e un mal desenvolvemento fetal.

Cancro Os HAPs foron ligados a cancros de pel, de pulmón, de vexiga, de fígado, e de estómago en estudos de modelos animais ben establecidos. Os compostos específicos clasificados por varias axencias gobernamentais como carcinóxenos humanos posibles ou probables identifícanse na sección de máis adiante "Regulación e vixilancia".

Significado histórico miniatura|upright=.7|Debuxo do século XVIII de dúas persoas levando vasoiras para limpar chemineas.