Сочинение: Диоксины
Министерствообразования
РоссийскойФедерации
Красноярскаягосударственная академия
цветных металлов изолота
Институт промышленной безопасности
Рефератпо токсикологии на тему:
«Диоксины»
Выполнил:Д.А.
Группа:
Преподаватель: В.Ф.
Красноярск– 2000
СодержаниеСтр
Введение ………………………………………………………………………………………………………. III 1. Структурное многообразие, изомерия ……………………. V2. Источники диоксинов ………………………………………………………………
2.1. Получение продукции ……………………………………………………………
2.2. Использование продукции …………………………………………………
2.3. Утилизация отходов ………………………………………………………………..
XIII XIIIXV
XVIII
3. Диоксины в организме человека
и животных …………………………………………………………………………………………..
XIX4. Токсичность …………………………………………………………………………………………
4.1. Острая токсичность ………………………………………………………………..
4.2. Хроническая токсичность ………………………………………………….
XXIIXXII
XXVII
5. Допустимые безопасные уровни содержания
диоксинов в окружающей среде …………………………………..
XXX Заключение ……………………………………………………………………………………………….. XXXII Библиографический список …………………………………………………….. XXXIIIВведение
В последние четверть века к обширному перечню экологическихбед, угрожающих цивилизации, добавилась ещё одна – опасность общепланетарногоотравления среды нашего обитания диоксином и родственными соединениями.
Диоксин и многочисленная группа диоксиноподобныхвеществ – это чужеродные живым организмам вещества (ксенобиотики), поступающиев живую и неживую природу с продукцией или отходами многочисленных технологий.В отличие от множества других ксенобиотиков, например хлорорганических пестицидов,диоксины никогда не являлись целевой продукцией человеческой деятельности, алишь сопутствовали ей в виде микропримесей. Поэтому негативное воздействиемикропримесей диоксинов на живое вещество планеты на фоне действия тысяч имиллионов других техногенных выбросов многие десятилетия оставались незамеченными.Однако именно микропримеси диоксинов, характеризующихся комплексом необычныхфизико-химических свойств и уникальной биологической активностью, могут статьодним из источников опаснейшего долговременного заражения биосферы. И этаопасность несравненно более серьезна, чем заражение природы многими другимивеществами, например хлорорганическими пестицидами.
Обнаружение у женщин ряда европейских стран диоксиновв грудном молоке побудило ВОЗ организовать специальный комитет по диоксинам,который провёл ряд исследований, посвященных распространению данных веществ вокружающей среде. Полученные результаты были неутешительными и позволили прийтик выводу о широкомасштабном распространении диоксинов и диоксиноподобных веществс постепенным и постоянным их накоплением в биологических системах.
Диоксин и родственные соединения непрерывно и во всёвозрастающих масштабах генерируются цивилизацией в последние полвека,выбрасываются в природную среду и накапливаются в ней. Этот процесс не знает нипределов насыщения, ни национальных границ. В настоящее время ситуация такова,что концентрация диоксинов в гидросфере и литосфере может достичь критическихзначений и поражение живого вещества может принять необратимый характер.
1.Структурноемногообразие, изомерия
Решение практических вопросов органического анализа итоксикологии диоксиновых ксенобиотиков существенно осложняется их структурныммногообразием – сложностью изомерного и гомологического состава. Некотороепредставление об этом даёт таблица 1, в которой обобщены данные о полномгомологическом и изомерном составе нескольких серий диоксинов.
Таблица 1
Число гомологов и изомеров в семействах три- и
бициклических галогенорганических соединений
в зависимости от степени их галогенирования
атомами хлора и брома
Тип
соединения
№ в рефератеn = x + y
Общее
число
гомологов и изомеров
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ПХДД
ПХДФ
III
IV
XV
XVII
XIX
Хлорорганические трициклы75
135
75
135
135
2
4
2
4
4
10
16
10
16
16
14
28
14
28
28
22
38
22
38
38
14
28
14
28
28
10
16
10
16
16
2
4
2
4
4
1
1
1
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
ПБДД
ПБДФ
V
VI
XVI
XVIII
XX
Броморганические трициклы75
135
75
135
135
2
4
2
4
4
10
16
10
16
16
14
28
14
28
28
22
38
22
38
38
14
28
14
28
28
10
16
10
16
16
2
4
2
4
4
1
1
1
1
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
ПХБДД
ПХБДФ
VII
VIII
XI
IX
X
Смешанные хлорброморганические трициклы1550
3050
1550
3050
3050
14
28
14
28
28
84
168
84
168
168
254
496
254
496
496
420
840
420
840
840
452
880
452
880
880
252
504
252
504
504
74
134
74
134
134
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
ПХБXII
XXIII
XIII
XIV
Хлорорганические бициклы209
75
209
209
3
2
3
3
12
10
12
12
24
14
24
24
42
22
42
42
46
14
46
46
42
10
42
42
24
2
24
24
12
1
12
12
3
-
3
3
1
-
1
1
Примечание: n – число атомов галогена.
/> /> /> /> /> /> /> <td/>III
Полихлордибензо-п-диоксины (ПХДД)
/>/>/>
/>
Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/>V
Полибромдибензо-п-диоксины (ПБДД)
/>/>/>
/>
Brx Bry
/> /> /> /> /> /> /> <td/>VII
Полихлорбромдибензо-п-диоксины (ПХБДД)
/>/>/>
/>
Clx Bry
n= x+ y= от 1 до 8
Рис.1. Полигалогендибензо-п-диоксины
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />/> Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />/> Brx Bry
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Clx Bry
n= x+ y= от 1 до 8
Рис.2. Полигалогендибензофураны
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />
Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Brx Bry
/> /> /> /> /> /> /> <td/> />Clx Bry
Рис.3. Полигалогенбифенилены
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />
Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Brx Bry
/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />ClxBry
Рис.4.Полигалогенксантены
/> /> /> /> /> /> /> <td/>XIX
Полихлорксантоны
/>/>/>
/>
/> Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/>XX
Полибромксантоны
/>/>/>
/>
/> Brx Bry
/> /> /> /> /> /> /> <td/>X
Полихлорбромксантоны
/>/>/>
/>
Clx Bry
Рис.5. Полигалогенксантоны
/> /> /> /> /> />XII
Полихлорбифенилы
/> /> />Clx Cly
/> /> /> /> /> />XXI
Полибромбифенилы
/> /> />Brx Bry
/> /> /> /> /> />XXII
Полихлорбромбифенилы
/> /> />ClxBry
Рис.6. Полигалогенированные бифенилы
/> /> /> /> /> /> /> <td/>XXIII
Полихлорированные нафталины
/>Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/>XIII
Полихлорированные азобензолы
/>
Clx Cly
/> /> /> /> /> /> /> <td/>XIV
Полихлорированные азоксибензолы
/>
Clx Cly
Рис.7.Некоторые хлорорганические бициклы
Наиболее изученными из диоксинов являются: полихлорированныйдибензодиоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензофуран (ПХДФ).
В зависимости от числа и расположения атомов хлорадибензодиоксины и дибензофураны разделяют на моно-, ди- и т.д. до окта-изомеры,суммарное количество которых составляет 210 (ПХДД – 75, ПХДФ – 135), из нихтолько тетрахлордибензодиоксинов (ТХДД) 22 изомера, а тетрахлордибензофуранов –38. В целом же совокупность однозамещённых полихлор- и полибромдибензо-п-диоксинови дибензофуранов III-VI включает 420 индивидуальных веществ. Изомерный составсмешанных хлорбромсодержащих диоксинов VII и VIIIещё богаче, их общее число достигает 4600.
Самый известный и изученный диоксин –2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8-ТХДД) I.
/>/>/>/>/>/> Cl Cl
/>/> I
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Cl Cl
2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин
/>
/>/>/>/>/> Cl Cl
/>/>/> II
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />Cl Cl
2,3,7,8-тетрахлордибензофуран
Рис.8. Структурные формулы 2,3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТХДФ
Ситуация с полигалогенированными бифенилами аналогична.Однороднозамещённые ПХБ XII включают 209 гомологов и изомеров. Столько жесоединений входят в ряд полибромбифенилов (ПББ), а также в ряды однороднозамещённыхгалогенированных азобензолов XIII и их азоксианалогов XIV. Числогомологов и изомеров в ряду галогенированных нафталинов XXIIIсовпадает с таковым в собственно диоксинах.
В таблице 1 для полноты картины включены также данныео соединениях IX-XI. В принципе ксантены и ксантоны не имеют покасерьёзного значения для природных процессов, тогда как бифенилены могутокисляться до более традиционных ксенобиотиков ПХДД и ПХДФ. Однако и эти классывеществ в последние десятилетия стали объектом рассмотрения как возможныекомпоненты микровыбросов современных технологий. Однако вопрос о присутствии вмикровыбросах новых сложных галогенированных ароматических соединений остаётсяпредметом обсуждения.
Особо опасными для человека и природы являются главнымобразом тетра-, пента-, гепта- и октазамещённые диоксины, содержащие атомыгалогенов в латеральных положениях 2,3,7,8. В ряду полигалогенированныхдибензо-п-диоксинов III, V и VIIих всего 351, а в ряду полигалогенированных дибензофуранов IV, VI и VIIIчисло гомологов и изомеров возрастает до 667. И хотя далеко не все из этих 1018наиболее опасных веществ фактически попадают в сферу человеческого обитания,одни лишь количества свидетельствуют о масштабах трудностей, возникающих всвязи с необходимостью идентификации и определения в различных объектах живой инеживой природы наиболее опасных десятков и сотен диоксинов среди тысяч имподобных веществ.
Структурное многообразие диоксиновых ксенобиотиковсоздаёт определённые трудности в их систематике. В связи с этим сделана попыткаупростить проблему путем нумерации веществ каждого ряда. Так, при работе с ПХБвведено цифровое обозначение каждого из гомологов и изомеров. На рис.9приведены три наиболее токсичных соединения этого ряда и их обозначение в системеIUPAC.
/>/>
/>/>/>/>/> Cl Cl IUPAC 77
/>/>
Cl Cl
Cl
/>/>/>
/>/>/>/>/> Cl Cl IUPAC 126
/>/>
Cl Cl
Cl
Cl
/>/>/>/>
/>/>/>/>/> Cl Cl IUPAC 169
/>/>
Cl Cl
Рис.9. Структурные формулы и обозначения в системе
IUPACтрёх наиболее токсичных соединений ПХБ
Дополнительные трудности могут быть обусловленыналичием в микровыбросах существующих технологий функционально замещённыхдиоксинов, содержащих вместо атома галогена группы NO2, NH2, Alk идр. В ряде случаев оказалось, что это – высокоопасные вещества. Среди нихвстречаются, однако, и конкурентные антагонисты высокотоксичных диоксинов,снижающие эффект последних. Это также может привести к увеличению объёмов аналитическихработ, их усложнению из-за расширения фона и ограничений на использованиебиологических методов анализа.
2.Источникидиоксинов
Источники возникновения и пути проникновения их вживую и неживую природу весьма разнообразны.
Серьезных доказательств накопления каких-либо существенныхколичеств этих ксенобиотиков в донных отложениях рек и озёр, образовавшихся до1940 г., т.е. до начала масштабного производства гербицидов на основе феноксиуксусныхкислот, не найдено. Не обнаружено и серьёзных доказательств биогенного образованиядиоксинов III-VI или их предшественников непосредственно в живой природе.
В настоящее время считается строго доказанным, чтодиоксины имеют исключительно техногенное происхождение, хотя и не являютсяцелью ни одной из существующих технологий. Их появление в окружающей средеобусловлено развитием разнообразных технологий, главным образом в послевоенныйпериод, и в основном связано с производством и использованием хлорорганическихсоединений и утилизацией их отходов. Во всяком случае, ни в тканях эскимосов,замёрзших 400 лет назад, ни в тканях чилийских индейцев, мумифицированных 2800лет назад, диоксины не обнаружены даже в следовых количествах.
По хозяйственно-территориальным признакам источники удобноподразделять на локальные и диффузионные (пространственно распределённые), а потемпам накопления в окружающей среде и объектах живой природы – на регулярные иэкстремально-залповые.
Источники способствующие основным поступлениямдиоксинов в живую и неживую природу можно разделить на три группы:
2.1. Получениепродукции
Диоксиныобразуются при функционировании экологически небезопасных, несовершенныхтехнологий производства продукции химической, целлюлозно-бумажной, металлургическойи иной промышленности. Для всех них характерны диоксинсодержащие отходы источные воды в период регулярной деятельности, а также большие дополнительныевыбросы диоксинов в случае аварийной обстановки.
Ксенобиотики диоксинового ряда образуются при производственныхпроцессах, целью которых является получение ароматических и алифатических хлор-и броморганических соединений, неорганических галогенидов. Образуются они и привыпуске иных химических продуктов с промежуточным использованием хлора,неорганических галогенидов, хлор- и броморганических соединений, в том числе вкачестве катализаторов и растворителей.
В научных работах систематизированы лишь некоторыевиды промышленных технологий, в процессе которых возможно попутноегенерирование диоксиновых соединений – ПХДД и ПХДФ:
· Процессы производства хлорфенолов и их производных;
· Процессы производства хлорбензолов, ПХБ и их замещённых;
· Синтез хлоралифатических соединений;
· Процессы производства бромированных антипиренов(бифенилы, дифениловые эфиры и т.д.);
· Процессы с использованием хлорсодержащих интермедиатов;
· Процессы производства неорганических хлоридов;
· Процессы с использованием хлорированных катализаторови растворителей, и т.д.
То же самое может относиться к некоторым процессам броморганическойхимии.
Значительное количество диоксинов образуется в целлюлозно-бумажнойпромышленности. При производстве целлюлозы древесную массу хлорируют, чтобыосвободить её от лигнина. Это способствует присутствию диоксинов в бумаге,которую используют, кроме всего прочего, для упаковки продуктов питания.
В последние годы выявлена новая группа локальныхисточников диоксинов. Как оказалось, они образуются на металлургическихзаводах, при электрохимическом получении никеля и магния из их хлоридов, всталелитейных производствах, при переплаве лома железа, меди и других металлов,при производстве алюминия и т.д.
При получении стали в мартеновских печах металлолом неотделяют от мусора, пластика и другой органики, что тоже приводит к образованиюдиоксинов.
Примеси ПХДД и ПХДФ были обнаружены в выбросах нефтеочистныхсооружений.
В 1997 г. Госкомэкологией Российской Федерации былозавершено выполнение федеральной целевой программы «Диоксин», в рамках которойвыявлено в 92 городах наличие 152 основных диоксиноопасных производств.
По числу диоксиновых агрессоров Самарская областьзанимает одно из первых мест в России – на её территории расположено 8предприятий с диоксиновыми технологиями. С конца 60-х годов на одном из них –Чапаевском заводе химических удобрений – был организован технологическийпроцесс переработки изомеров гексахлорана с получением трихлорбензола,гексахлорбензола и пентахлорфенолята натрия, который сопровождался образованиемвысокотоксичного ТХДД. Освоение выпуска этих продуктов затянулось на долгиегоды и сопровождалось поражением персонала и населения окружающих районов г.Чапаевска, так как очистка готовой продукции от диоксинов и родственных соединенийтехнологической схемой не предусматривалась. Санитарно-гигиенические условиятруда были неудовлетворительными с превышением предельно допустимых концентрацийпо хлорированным углеводородам в 10 и более раз. Промышленные вредностираспространялись за пределы производств в окружающую среду, воздействуя нажителей г. Чапаевска, который был объявлен зоной экологического бедствия.
2.2. Использованиепродукции
Использование химической и иной продукции, содержащейпримеси диоксинов (или их предшественников) и/или образующей их в процессеиспользования или же в случае аварий, относят ко второй группе источниковспособствующих основным поступлениям диоксинов в живую и неживую природу.
Диоксинсодержащая продукция различных производств,оказывающаяся в практическом обороте цивилизации, многообразна:
Выхлопные газы автомобилей – пример использованиятоплива, сопровождающегося возникновением в процессе сгорания диффузногоисточника диоксинов. Появление диоксинов в данном случае связано с тем, чтоувеличение октанового числа бензинов, обычно достигается за счёт введения в нихтоксических тетраэтил- и тетраметилсвинца, одновременно требует соответствующеготехнологического противоядия. В этом качестве добавляют дихлор- и дибромэтаны идругие броморганические присадки (уловители копоти). В тех условиях, которыевозникают в процессе сгорания топлива, последние, обеспечивая решение прямойзадачи, одновременно оказываются предшественниками ряда весьма токсичных веществ,в том числе и диоксинов. В выхлопных газах автомобилей при сжигании 1 кгэтилированного бензина, содержащего дихлорэтан, общий ТХДД составил 0,12-3,6нг, а ТХДФ – 0,04-8,0 нг. Диоксины находят также в выбросах автомобилей,использующих регенированные масла.
Среди продукции, используемой в быту, бумага относитсяк той, что является не источником, а лишь носителем диоксинов. Диоксины науровне пг/г найдены в фильтровальной (в том числе в фильтрах для кофе и чая) иупаковочной бумаге, бумажных салфетках, детских пелёнках, косметических тканяхи т.д. особенно высоко содержание ПХДД и ПХДФ в бумаге изготовленной извторсырья.
Бытовое использование бумаги неизбежно сопровождаетсяпереходом диоксинов непосредственно в пищу (кофе, молоко, жиры, чай и т.д.), азатем в организм.
Особенно опасно применение диоксинсодержащей бумаги вдетских пелёнках, гигиенических тампонах, носовых платках и т.д., посколькукожные покровы и слизистые ткани эффективно извлекают из неё диоксины.
Вода как продукт, который особенно широко используетсялюдьми для самых различных целей, также может быть подвержена загрязнениюдиоксинами.
Еще в 1980 г. указывалось, что серьёзным источникомновообразования диоксинов в водопроводных коммуникациях может стать процессобеззараживания питьевой воды путём обработки её молекулярным хлором. Тогда жебыло показано, как в процессе хлорирования питьевой воды образуются соединения,способные трансформироваться в диоксиновые. Как оказалось, находящиеся в воде гуминовыеи фульвокислоты – естественные источники фенольных веществ – в процессехлорирования преобразуются в 2,4,5-ТХФ, ПХФ и другие хлорфенолы. Опасность дляжителей резко усиливается в тех населённых пунктах, где, помимо природных,существуют техногенные источники фенолов. Речь идёт о многочисленных городах,где проникновение в водные источники фенольных соединений, регулярно сбрасываемыхпромышленными предприятиями, стало постоянно действующим фактором экологическойобстановки. Подобные предприятия расположены в городах, находящихся на берегахосновных рек страны: Волга, Амур, Енисей, Обь, Лена, Дон, Кубань, Печора и т.д.Недавно были опубликованы результаты, полученные как в лаборатории, так и непосредственнона станциях водоподготовки, которые полностью подтверждают определённостьвысказанных опасений. Как оказалось, хлорирование воды молекулярным хлором приобычных температурных условиях даже без специального подбора катализаторов,например железа, приводит к образованию опасно больших количеств ПХДФ и ПХДД.
Носителями ПХДД и ПХДФ являются полихлорированныедифенилы, используемые в качестве диэлектрических жидкостей в трансформаторах иконденсаторах как в больших установках, так и в небольших электрических изделиях,включая дроссельные катушки во флюоресцентных светильниках. Загрязнениеокружающей среды, прежде всего атмосферного воздуха, может происходить во времяпожаров, при которых горят трансформаторы и конденсаторы, а также при разливежидкостей в местах накопления демонтированных установок.
В воздух жилых помещений диоксины поступают присжигании в домовых печах древесины, угля, мазута, особенно при горенииполивинилхлорида и пластмасс (например на свалке). В выбросах электростанций,работающих на угле, образуется 1 пг ТХДД/кг и 8 пг ТХДФ/кг золы. Дополнительнымисточником загрязнения диоксинами воздуха жилищ являются изделия из древесины,предварительно обработанные полихлорированными бифенилами.
При курении сигарет ТХДД не обнаружены, но образуютсядругие диоксины (ГексаХДД – 4-8 нг/кг; ГептаХДД – 9 нг/кг и ОктаХДД – 20-50нг/кг).
2.3.Утилизация отходов
К третьей группе источников способствующих основнымпоступлениям диоксинов в живую и неживую природу относят несовершенные инебезопасные технологии уничтожения, захоронения или же утилизации бытовогомусора, отходов химических или иных производств.
Ввыбросах в атмосферу из печей сжигания мусора в Англии был обнаружен I вколичестве 0,81-204 нг/кг, а ТХДФ – 7,6-282 нг/кг сожжённых отходов, в Швеции –0,3-0,6 и 4,0-4,5 нг/кг, по данным ВОЗ – 0,1-98 и 12-942 нг/кг соответственно.
По данным литературы средние выбросы в Великобританиисодержат ТХДД 570 нг/кг и ТХДФ – 820 нг/кг, а при общем сжигании 2,5 миллионовтонн отходов количество ПХДД и ПХДФ составляют 1,5 и 2,0 кг соответственно. Выбросыиз печей сжигания химических отходов в Южном Уэльсе содержали (в нг/м3)ПХДД – 0,01-0,072, ПХДФ – 0,018-0,93, а средние величины составлялисоответственно 0,06 и 0,17. В дымовых газах Западной Германии и Бельгииколичество ПХДД и ПХДФ были ниже предела обнаружения.
3.Диоксины ворганизме
человека и животных
Пищевая цепь является основным путём поступлениядиоксинов в организм. С продуктами питания в организм поступает 98%, с воздухом– 2%, питьевой водой – менее 0,01% общего поступления диоксинов. Человек массой70 кг в течение дня получает ТХДД (в пг/кг) с пищей – 0,35, с воздухом – 0,006и потребительскими товарами – 0,001. По данным агентства по охране окружающейсреды США суточное поступление диоксинов составляет 1 пг/кг. По другимисточникам среднее поступление диоксинов в организм колеблется в пределах 0,03– 0,05 нг/сут. В пробах городского воздуха в г. Гамбурге было определено 0,02пг/м3 ТХДД. Если человек вдыхает 20 м3 воздуха в день, тоэто составляет 0,006 пг ТХДД.
Из продуктов питания поступает 50% диоксинов с мясом,27% — с молоком, 10% — с рыбой и 11% — с другой пищей. Установлено, что уровеньдиоксинов в молоке в 40-200 раз выше чем в тканях организма. Расчетыпоказывают, что из 1 литра молока организм получает в 12 раз большую дозу ПХДД,чем за счет вдыхаемого воздуха за одни сутки. Значительное количество диоксиновмогут поступать с корнеплодами (картофель, морковь, свекла и др.), т.к. большаячасть их задерживается в корневых системах растений и только 10% — в наземныхчастях.
Диоксины чрезвычайно стабильны в живых организмах,следствием чего является их длительное сохранение в биосфере.
Токсико-кинетические исследования последних лет показали,что они очень медленно выводятся из живых организмов, а из организма человекапрактически не выводятся. В таблице 2 приведены данные о периоде полувыведениявысокотоксичного диоксина 2,3,7,8-ТХДД из живых организмов.
Таблица 2
Период полувыведения диоксина 2,3,7,8-ТХДД
из живых организмов
Живой организм
Период полувыведения
(в днях)
Мышь, хомячок 15 Крыса 30 Морская свинка от 30 до 94 Обезьяна 455 Человек 2120 (5-7 лет)Высокохлорированные ПХДД имеют сопоставимое времяполувыведения из организма человека – порядка 3-6 лет. Для высокотоксичных ПХДФпериод полувыведения из организма человека несколько меньше – от 1 до 3 лет.Найдена явная зависимость этой величины от структуры ПХДФ. Период полувыведениявысокотоксичного ПХБ-169 из человека имеет величину порядка 10 лет.
Период полувыведения V и VI из печени и жировой ткани крыс для различных изомеровсоставляет (сутки): для Cl4ДФ 2,6 и5,6; Cl4ДД 15,6; Br4ДФ 20 и30; Cl5ДФ 60 и115; Cl5ДД 24 и42; Br5ДД 21 и55 соответственно.
Обладая выраженными липотропными свойствами, диоксиныпреодолевают плацентарный барьер. Выделение их из организма млекопитающихпроисходит преимущественно через кишечник в виде фенольных метаболитов, а такжес молоком. Так, период полувыведения ПХДД и ПХДФ существенно различается у лактирующихи нелактирующих овец (80 и 160 суток соответственно). Основную дозу ПХДД и ПХДФягнята получают с молоком, эта доза в 4 раза больше дозы, получаемой черезплаценту. Наиболее активно через плаценту проникают низкохлорированныесоединения, в частности, диоксин I. С грудным молоком у отдельных животных может выделятьсядо 10% суточной дозы диоксинов. У обезьян на 33 день грудного вскармливаниясодержание диоксинов в печени и жировой ткани детенышей было в 4,3 раза вышематеринского уровня.
Как и большинство хлорированных соединений, диоксиныхорошо всасываются в желудочно-кишечном тракте, легких, а также через кожу. Приоральном поступлении диоксина 2,3,7,8-ТХДД в организм человека более 87% его всасываетсяв желудочно-кишечный тракт. Накапливается он преимущественно в жировой ткани,коже и печени. В таблице 3 приведены данные по эффективности накопления диоксинаI в органах, тканях и выделениях человека в сравнении скровью (даны коэффициенты распределения).
Таблица 3
Данные по эффективности накопления диоксина
2,3,7,8-ТХДД в органах, тканях и выделениях человека всравнении с кровью
Ткань, орган,
выделение
Коэффициент
распределения
Жировая ткань 300 Кожа 30 Печень 25 Грудное молоко 13 Стенки кишечника 10Органы с интенсивным кровообращением
(мозг, селезенка, щитовидная железа)
10 Почки 7 Мышцы 4 Фекалии 0,6 Желчь 0,5 Плацента (кровь плода) 0,1 Моча 0,00005
4.Токсичность
Биологическая активность диоксинов обычно выражаетсяконцентрацией субстрата, вызывающей 50%-ное повышение активности цитохромаР-448 от максимально возможного. Разработан ряд других способов оценки токсическихсвойств диоксинов – по индукции бензпирен-гидроксилазы(7-этоксирезоруфин-О-деэтилазы) в микросомах печени, по потере веса тела(увеличению отношения веса печени и всего тела), по степени атрофии тимуса.
По-видимому, первые сообщения об острой токсичностиименно диоксина, в частности 2,3,7,8-Hal4-ДД, относятся к 1957 г. Люди, осуществлявшие синтез I и2,3,7,8-ТБДД, получили поражение и были госпитализированы. Позднее сообщалось ио других случаях острого поражения исследователей от I.
После получения первых данных о высокой токсичностинекоторых диоксинов III и IV и их бромсодержащих аналогов V и VIпоявились многочисленные работы, посвященные систематическому изучениютоксикологических особенностей этих веществ, в том числе их острой, подострой ихронической токсичности.
Данные по острой токсичности диоксинов получены наживотных. Хроническое действие исследовано как на животных, так и на людях,оказавшихся пораженными по тем или иным причинам – при авариях, при прямомконтакте с гербицидами на сельскохозяйственных работах или же в период военныхдействий и т.д. Известны и специальные опыты на добровольцах.
4.1. Остраятоксичность
Сведенияоб острой токсичности диоксинов и ряда других высокотоксичных веществ приведеныв таблицах 4 и 5, составленных по результатам, относящихся к подопытнымживотным.
Таблица 4
Острая токсичность некоторых диоксинов III — VI
Соединение
LD50, мкг/кг
Морская свинка
Обезьяна
Мышь
Крыса
III (ПХДД)
2,3-Cl2-ДД
2,7-Cl2-ДД
2,8-Cl2-ДД
1,3,7-Cl3-ДД
2,3,7-Cl3-ДД
1,2,3,4-Cl4-ДД
1,3,6,8-Cl4-ДД
2,3,7,8-Cl4-ДД
1,2,3,7,8-Cl5-ДД
1,2,4,7,8-Cl5-ДД
1,2,3,4,7,8-Cl6-ДД
1,2,3,7,8,9-Cl6-ДД
1,2,3,6,7,8-Cl6-ДД
1,2,3,4,6,7,8-Cl7-ДД
Cl8-ДД
-
-
<300000
-
29444
-
>15000000
0.6-2.0
3.1
1125
72.5
60-100
70-100
>600
-
-
-
-
-
-
-
-
70
-
-
-
-
-
-
-
-
>2000000
8470000
>15000000
>3000
-
>2987000
114-284
337.5
>5000
825
>1440
1250
-
>4000000
>1000000
>1000000
>5000000
>5000000
>1000000
1000000
>10000000
22-45
-
-
-
-
-
-
>1000000
IV (ПХДФ)
2,8-Cl2-ДФ
2,4,8-Cl3-ДФ
2,3,7,8-Cl4-ДФ
2,3,4,7,8-Cl5-ДФ
2,3,4,6,7,8-Cl6-ДФ
-
-
5-10
3-10
120
-
-
1000
-
-
>15000000
>15000000
>6000
-
-
>15000000
>5000000
>1000
916
-
V (ПБДД)
2,3,7,8-Br4-ДД
- - - <1000VI(ПБДФ)
2,3,7,8-Br4-ДФ
<15 - - -Таблица 5
Острая токсичность некоторых наиболее
токсичных соединений
Соединение
LD50, мкг/кг
Морская свинка
Обезьяна
Мышь
ПХДД с дополнительным негалогенидным заместителем
1-NO2-2,3,7,8-Cl4-ДД
1-NH2-2,3,7,8-Cl4-ДД
1- NO2-3,7,8-Cl3-ДД
1- NH2-3,7,8-Cl3-ДД
47.5
194.2
>30000
>30000
-
-
-
-
>2000
>4800
-
-
Полибромбифенилены
2,3,6,7-Br4-бифенилен
>10 - -Полигалогеннафталины
2,3,6,7-Cl4-нафталин
2,3,6,7-Br4-нафталин
1,2,4,6,7-Br5-нафталин
1,2,3,4,6,7-Br6-нафталин
>>3000
206
200
361
-
-
-
-
-
-
-
-
ПХБ
3,4,3',4'-Cl4-бифенил
3,4,5,3',4',5'-Cl6-бифенил
2,3,4,5,3',4',5'-Cl7-бифенил
<1000
500
>3000
-
-
-
-
-
-
Хлорорганические инсектициды
ДДТ - - 200000Антихолинэстеразные отравляющие вещества
Табун
Зарин
Зоман
VX
-
38
-
8.4
208
83
156
20.1
-
100
-
50
Каквидно из таблицы 4, токсичность диоксинов существенно зависит от видовыхособенностей подопытных животных, что связывают с различиями скорости его выведенияиз организма. Расчетная смертельная доза I для человекапри однократном оральном поступлении составляет 0,05 – 0,07 мг/кг.
Каквидно из таблицы 4, максимальной токсичностью обладает собственно I.Помимо I, чрезвычайно высокой токсичностью обладает 1,2,3,7,8-Cl5-ДД. Близки по токсичности также некоторыехлорированные производные фуранового ряда ПХДФ (в особенности родоначальникряда 2,3,7,8-ТХДФ II и два Cl5-изомера– 1,2,3,7,8- и 2,3,4,7,8-Cl5-ДФ).Токсичность указанных диоксинов на много порядков выше таковой ДДТ, а такжетоксичности цианидов, стрихнина, кураре. Столь же высока токсичность некоторыхброморганических производных ПБДД и ПБДФ, в первую очередь броморганическиханалогов I и II, атакже 2,3,7-Br3. Высокатоксичность соответствующих смешанных хлорброморганических соединений VII иVIII. В целом соединения семейств ПХДД и ПХДФ менеетоксичны, чем родоначальники этих рядов I и II, хотя не все представители семейств III и IV, атем более V-VIII, изучены в токсикологическом плане столь же подробно.
Втаблице 5 собраны данные по токсичности диоксиноподобных веществ более широкогокруга, а также высокотоксичных веществ иной природы. Из этой таблицы следует,что высокой токсичностью обладают также некоторые галогенидные производныенафталина и бифенилена. Более того, значительна токсичность нескольких ПХБ изчисла тех, что не имеют атомов галогена в орто-положении ко второму кольцу (вклассификации IUPAC: ПХБ № 77, 126, 169 (рис. 9)). Наконец, к числувысокотоксичных диоксинов относятся также 3,4,3',4'-тетрахлоразобензол и3,4,3',4'-тетрахлоразоксибензол.
Такимобразом последовательность изменения токсичности основных членов рядагалогенированных диоксиновых соединений выглядит следующим образом:
дибензо-п-диоксин> дибензофуран >> бифенил > нафталин.
Изтаблицы 5 видно также, что токсичность I выше или покрайней мере сопоставима с токсичностью таких антихолинэстеразных отравляющихвеществ, как табун, зарин, зоман и VX. Таким образом, утверждение,что I – самое токсичное из веществ, синтезированныхчеловеком, в принципе нельзя считать преувеличением увлеченных исследователейили журналистов, хотя, как уже говорилось, есть и более токсичные соединенияэтого класса.
К1988 г. сформировалось устойчивое убеждение, что 17 гомологов и изомеров ПХДД иПХДФ с латеральным структурным мотивом 2,3,7,8-Cl4 – 7 веществ в ряду III и 10 в ряду IV –должны рассматриваться как наиболее токсичные диоксины.
В рядах ПБДД и ПБДФ ситуация аналогична. Такимобразом, с учетом токсических характеристик бром- и смешанныххлорброморганических соединений общее число наиболее токсичных диоксиноввозрастает до 568. Действительное положение, однако, ещё более сложное. Какоказалось, при наличии 2,3,7,8-Cl4-фрагментатоксичность диоксинов не очень существенно изменяется от дополнительноговведения в их скелет некоторых группировок, например NH2, NO2 и т.д.
Клиника при острой интоксикации
Характернымидля острого отравления являются симптомы поражения кожи, печени ижелудочно-кишечного тракта, дыхательных путей (кашель и одышка), депрессия,сонливость, уменьшение массы тела вследствие утраты аппетита и сокращенияпотребления воды, снижение содержания белков в плазме крови. Поражение коживыражается в виде хлоракне.
Поражение печени может проявляться как увеличением еёразмеров без видимых функциональных расстройств, так и тяжелыми нарушениями,вплоть до некроза, что сопровождается нарушением активности ферментов, жировогои углеводного обменов: в сыворотке крови повышается содержание аланиновой и аспарагиновойтрансфераз, триглициридов холестерина, общих липидов, изменяется чувствительностьорганизма к глюкозе.
При воздействии на нервную систему часто развиваютсяневриты, полиневриты, снижение слуха, обонятельной и вкусовой чувствительности,имеют место астенический и депрессивный синдромы. Диоксиновая интоксикация проявляетсяразвитием катаров верхних дыхательных путей, бронхов с одышкой, расстройствамижелудочно-кишечного тракта (гастриты, колиты), тяжелые случаи могут сопровождатьсяразвитием анемии.
4.2.Хроническая токсичность
Реальное воздействие диоксинов на человека и природу,однако, не адекватно их острой токсичности. Данные последних лет показали, чтоосновная опасность диоксина I и вообще диоксинов III-VIIIзаключается не столько в их острой токсичности, сколько в кумулятивном действиии отдаленных последствиях хронического отравления крайне малыми дозами.Минимальная кумулятивная токсическая доза диоксина I при оральномпоступлении в организм человека оценивается в 0,1 мкг/кг.
Наиболее серьезный фактор воздействия диоксинов наздоровье людей – их влияние на иммунную систему. Даже при ничтожныхконцентрациях они вызывают подавление иммунной системы и нарушают способностьорганизма к адаптации в изменяющихся условиях внешней среды. Это приводит крезкому подавлению умственной и физической работоспособности.
В несколько более высоких концентрациях диоксинывызывают канцерогенный, мутагенный, тератогенный и эмбриотоксические эффекты,нарушение жизнедеятельности нервной системы, поражение печени, пищевого трактаи др.
Клиника при хронической интоксикации
Картинахронической интоксикации имеет сходство с признаками острого отравления,характеризуется кожными, кишечными и нервными расстройствами, потерей массы тела,умеренной анемией, увеличением печени. Одними из поражаемых органов являютсямужские половые органы. Из симптомов профессионального поражения чаще всего отмечаютхлоракне, неврологические явления в виде головной боли, утомляемости, чувстваползания мурашек в конечностях, в моче повышение уровня уропорфирина.
Унекоторых видов подопытных животных при хроническом оральном введении Iвозникали прыщевидные образования, наблюдалось выпадение волос, накоплениеслизи под кожей и в полостях тела. У животных, получивших летальную илисублетальную дозу I, обнаруживали значительное сокращение жира,уменьшение тимуса, селезенки и др. лимфоидных тканей, изменение количестваклеток крови, накопление некоторых сывороточных ферментов, характеризующихтканевые повреждения, патологию печени, деформацию гастроинтестинальноготракта, желчного пузыря или желчного протока. При исследовании действия другихдиоксинов и фуранов с замещенным 2,3,7,8-фрагментом наблюдались подобныеявления.
Анализируя картину мощного и многостороннего воздействия2,3,7,8-ТХДД и вообще диоксинов на животных и человека, в том числе с учетомпорождаемых этим явлением многочисленных научно-технических и социальных последствий,можно сформулировать некоторые выводы:
1. Как яд диоксин наиболее опасен при кумулятивномотравлении малыми дозами. Как уже упоминалось, это связано с тем, что диоксинвызывает последовательное накопление в клетках и тканях биологических мишеней,чрезвычайно специфических к нему самому. Соответственно в процессе аккумуляциидиоксина каждая его новая порция оказывается токсичнее предыдущей. На эту,чисто токсикологическую особенность накладывается и социальный фон. Картинаотравления малыми дозами диоксинов, много более эффективного по сравнению сострым, особенно опасна для стран с «грязными» технологиями производства ииспользования продукции. В них из-за отсутствия какого-либо контроля со стороныофициальных органов данные о поступлении диоксинов в живые организмы с пищей,воздухом и водой просто отсутствуют. Как следствие результат может оказатьсявыявленным лишь в виде данных о здоровье популяции на поздней стадии массовогоотравления, когда что-либо предпринять практически невозможно.
2. Стимулируя образование биологических мишеней,способствуя накоплению в клетках соответствующих М-РНК, диоксины как бызакрепляют проявляющийся отрицательный признак. В данном случае это аномальновысокие активности цитохрома Р-450 1А1 и аналогичных гемопротеидов. Особенночувствительны к диоксину именно те ткани, органы, целые организмы, чьёинтенсивное развитие совпадает с воздействием токсического фона, т.е. новые организмы– от эмбриона до молодых особей. Отсюда социальный результат – резкоеослабление состояния здоровья молодой части любой популяции.
3. Не обладая генотоксическим действием, диоксины непоражают генетический материал клеток организмов непосредственно. Тем не менееони особенно эффективно поражают именно генофонд аэробных популяций, посколькуименно они разрушают общий механизм защиты генофонда от воздействия внешней среды.Условия среды могут резко усилить мутагенное, эмбриотоксическое и тератогенноедействие.
4. Ещё одно воздействие генетического плана заключаетсяв том, что диоксины разрушают механизм адаптации аэробных организмов к внешнейсреде. Как следствие возрастает их чувствительность к различного рода стрессами к многочисленным химическим веществам, являющимися постоянными спутниками организмовв современной цивилизации. Последний аспект практически является двухсторонним:синергисты диоксинов усиливают их собственное токсическое действие, а диоксиныв свою очередь провоцируют токсичность ряда нетоксичных веществ. Социальноеследствие этой и предшествующих особенностей диоксиновых интоксикаций – последовательноеи малоконтрольное ухудшение генетического здоровья поражённых популяций.
5. Для токсического действия диоксинов характерендлительный период скрытого действия. Кроме того, признаки диоксиновойинтоксикации очень многообразны и в значительной степени определяются на первыйвзгляд привходящими обстоятельствами, т.е. зависят не только от дозы яда испособа его введения, но также от видовых, возрастных и индивидуальныхособенностей поражённого организма. В социальном плане эта особенность особенноважна, поскольку выдвигает большие требования к квалификации санитарно-эпидемиологическихслужб.
5.Допустимыебезопасные уровни
содержаниядиоксинов
в окружающейсреде*
Отправной точкой для нормирования содержания этихсоединений в различных продуктах питания, воде и почве является ДСД (допустимаясуточная доза в пг на кг массы тела). В мировой практике приняты следующие ДСД:в Нидерландах – 4 пг/кг, Германии – 1 пг/кг, Канаде – < 10 пг/кг, Дании – 5пг/кг, в США рекомендована 1 пг/кг, в Скандинавских странах – < 5 пг/кг,рекомендация ВОЗ – 10 пг/кг, в Японии – 100 пг/кг. Исходя из этого, в рядестран были разработаны максимально допустимые уровни (МДУ) содержания диоксиновв продуктах питания. Допустимая суточная доза диоксинов в России установлена науровне 10 пг/кг массы тела человека. Уровни допустимого содержания диоксинов (впересчете на 2,3,7,8-ТХДД) в питьевой воде, грунтовых водах, поверхностныхводах в местах водозабора – 20 пг/л (N142-9/105 от 05.06.91, утв. МЗСССР). Этим же документом установлены уровни допустимого содержания диоксина (впересчете на 2,3,7,8-ТХДД) для следующих основных групп продуктов: молоко имолочные продукты (в пересчете на жир) – 5,2 нг/кг; рыба и рыбопродукты (съедобнаячасть) – 11,0 нг/кг; в пересчете на жир – 88,0 нг/кг; мясо и мясопродукты –мясо (съедобная часть) – 0,900 нг/кг в пересчете на жир – 3,3 нг/кг.
В промышленно развитых странах в связи с принятиемдиоксиновых норм выделено несколько групп риска:
· Жители территорий вблизи мусоросжигательных печей,целлюлозно-бумажных, металлургических, химических и нефтеперерабатывающих заводов;
· Дети, потребляющие по необходимости много молока;
· Жители местностей с высоким потреблением рыбы;
· Работники, подвергающиеся воздействию диоксинов врамках профессиональной деятельности.
Заключение
Имеющиеся данные позволяют считать, что воздействиедиоксинов III – VIII на человека носит общепланетарный характер. Это, посуществу, тотальный яд.
Размер угрозы человечеству от этой группы веществможно сравнить с последствиями применения ядерного оружия. В частности, этивещества являются одним из важнейших факторов, индуцирующих прогрессирующее ухудшениегенофонда ряда человеческих популяций. В особенности это относится к тем странам,где опасность воздействия диоксинов на биосферу ещё не осознана достаточно острои не переплавилась в систему противодействующих мероприятий.
среда, 25 Октября 2000 г.22:27:07
Библиографическийсписок
1. Федоров Л.А. Диоксины какэкологическая опасность: ретроспектива и перспективы. – М.: Наука, 1993.-266с.
2. Новиков Ю.В., Минин Г.Д.,Сайфутдинов М.М. Проблема диоксинов в окружающей среде // Токсикологическийвестник, 1994. -№1.-С. 2-6.
3. Сова Р.Е., Дмитренко Н.П.,Медведев В.И., Сноз С.В., Сноз Л.Л., Жолдакова З.И. Токсичность и иммунотоксичностьполихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов // Токсикологическийвестник, 1994. -№1.-С. 7-11.
4. Забродский П.Ф. Влияниеполихлорированных дибензо-п-диоксинов на систему иммунитета //Токсикологический вестник, 1998. -№2.-С. 20-23.
5. Косарев В.В., Жестков А.В., ЛотковВ.С. Влияние диоксинов на иммунную систему человека // Экология человека, 1999.-№2.-С. 30-32.
6. Экос, 2000. -№1-2.-С. 7.
7. Журков В.С., Юрченко В.В., СычеваЛ.П. Генотоксические эффекты хлорированных дибензо-(п)-диоксинов учеловека // Токсикологический вестник, 1998. -№5.-С. 2-6.
8. Журков В.С., Катосова Л.Д.,Платонова В.И., Ревазова Ю.А., Ревич Б.А. Анализ хромосомных аберраций в лимфоцитахкрови женщин, контактирующих с диоксинами // Токсикологический вестник, 2000.-№2.-С. 2-6.