2017-12-14
1043
До діоксинів - поліхлорованих дібензодіоксинів (ПХДД) – відноситься велика група ароматичних трициклічних сполук, що містять від 1 до 8 атомів хлору.
Окрім цього існує дві групи споріднених хімічних сполук – поліхло-ровані дибензофурани (ПХДФ) і поліхлоровані біфеніли (ПХБ), які присутні в навколишньому середовищі, продуктах харчування і кормах одночасно з діоксином.
На даний час виділено 75 ПХДД, 135 ПХДФ і більше 80 ПХБ. Вони є високотоксичними сполуками, яі характеризуються мутагенними, канцерогенними і тератогенними властивостями.
Джерелами діоксину і діоксиноподібних сполук можуть бути підприємства металургійної, целюлозно-паперової і нафтохімічної промисловостей. Враховуючи утворення діоксину, як побічного продукту різних хімічних реакцій і пов'язаною з цим небезпекою забруднень, Агентство з охорони навколишнього середовища США видало список речовин, при виробництві яких може утворюватися діоксин. Цей список складається з 4 підгруп речовин і включає 84 органічних сполуки і 33 біоцидних речовин. В основному діоксин і диоксиноподібні сполуки утворюються при згоранні синтетичних покриттів і масел, знищенні відходів у сміттєспалювальних печах, містяться у вихлопних газах вантажних автомобілів.
|
|
|
Основними представниками даної групи сполук є 2,3,7,8-тетрахлордибензопарадіоксин (ТХДД), 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран (ТХДФ).
ТХДД – найтоксичніший представник групи. При оцінці токсичності ТХДД ведеться розрахунок сумарної токсичної дії ПХДД, ПХДФ і ПХБ, виявлені значні міжвидові розходження (таблиця 16). У структуру ТХДД входять два бензолові кільця з різним ступенем хлорування, зв'язаних між собою двома атомами кисню в ортоположенні.
Для заміщення атомами хлора залишаються 8 місць (1, 2, 3,4 і 6, 7, 8, 9).
ТХДД утворюється як побічний продукт у процесі синтезу 2,4,5-трихлофеноксиуксусної кислоти й трихлорфенолу.
Таблиця 16. Токсичність діоксину для різних видів тварин.
| Вид тварини | ЛД50, мкг/кг |
| Морська свинка | 0,6-2,5 |
| Норка | |
| Пацюк | 22-45 |
| Мавпа | менш 70 |
| Кролик | 115-275 |
| Миша | 114-280 |
| Собака | менш 300 |
| Жаба-бик | менш 500 |
| Хом'як |
Примітка: токсичність ТХДД для людини, очевидно, порівнянна з такою для приматів.
У другій половині 20 сторіччя зареєстровані більше 200 аварій й інцидентів на підприємствах з виробництва хлорованих фенолів, при яких відзначався викид ТХДД в атмосферу. Сама велика – це аварія в Севезо (Італія, 1976 г). За останні 40 років у результаті аварій на таких підприємствах постраждало більше 1500 чоловік. Екологічні наслідки дії речовин можуть виявитися значно більше істотними.
Прикладом несприятливого впливу на екосистеми ТХДД є хімічна війна у В'єтнамі, де американці і їхні союзники застосували не менш 100 тис. тонн гербіцидів. При цьому в навколишнє середовище надійшло 200-500 кг диоксина (більше 1.109 смертельних доз для приматів).
|
|
|
ТХДД являє собою кристалічну речовину, добре розчиняється у ліпідах й органічних розчинниках, особливо в хлорбензолі; у воді не розчинний; практично не летючий.
Із-за ліпофильности ТХДД може накопичуватися в жирових відкладеннях організму, де його вміст може перевищити вміст в природному середовищі в 100 - 20 000 разів. За дослідженнями поведінки 2,3,7,8-ТХДД в організмі людини за наслідками обстеження ветеранів в'єтнамської війни і жителів р. Севезо (Італія) встановлено, що у пробах жирових тканин ветеранів в'єтнамської війни виявлене 20 - 173 трлн. 1 2,3,7,8-ТХДД, тоді як фонова концентрація у жителів США, що не піддавалися дії діоксину, складає близько 20 трлн. [13].
! Про токсичність ТХДД існують самі різні суперечливі думки. Так, наприклад, немає єдиної думки про його здатність викликати ракові захворювання у людини. Проте встановлено, що у присутності ТХДД посилюється дія на людський організм свинцю, кадмію, ртуті, нітратів, хлорфенолsв, радіації. ТХДД є найотрутнішим з усіх відомих штучно створених сполук.
У зовнішньому середовищі ТХДД абсорбуються на органічних, пилових й аерозольних частках, розносяться повітряними потоками, надходять у водні екосистемы. У донних відкладеннях стоячих водойм отрута може зберігатися десятки років. У ґрунті можлива повільна мікробна деградація диоксинов. Період напівелімінації із ґрунту визначається конкретними климато-географическими умовами й характером ґрунту.
Токсикокінетика. Діоксини, що надійшли в організм із зараженою їжею або ингаляционно, піддаються повільної біотрансформации. Значна частина токсикантів накопичується в жировій тканині. Через 15 років після закінчення хімічної війни зміст ТХДД у жировій тканині жителів заражених районів В'єтнаму було в 3-4 рази вище, ніж у жителів Європи й США (Schecter et al., 1989).
Період напіввиведення 2,3,7,8 - ТХДД у представників різних видів не однаковий. Він становить: у мишей, хом'яків (у днях) - 15; пацюків - 30; морських свинок - 30-94; мавп - 455; у людини - 2120 (5-7 років) (Федоров Л.А., 1993).
Токсикодинаміка. Для токсичного процесу характерний тривалий схований період. Після введення отрути в летальних дозах гризунам загибель розвивається через 3 і більше тижнів. У великих тварин цей період ще більш тривалий. Плин навіть гострої поразки вкрай мляве й розтягується на місяці.
У різних біологічних видів виявляються особливості прояву токсичного процесу (табл. 17).
Таблиця 17. Прояв поразок диоксином у представників різних видів ссавців [13]
| Ефект | Людина | Мавпа | М. свинка | Миша | Курча | Пацюк |
| Хлоракне | + | + | - | - | - | - |
| Втрата ваги | + | + | + | + | + | + |
| Поразка печінки | + | + | _ | + | + | + |
| Набряки | + | + | - | + | + | - |
| Атрофія тимуса | + | + | + | + | + | + |
У клінічній картині спочатку переважає синдром загальної інтоксикації (виснаження, анорексия, загальне гноблення, адинамія, эозинопения, лимфопения, лейкоцитоз). Пізніше приєднуються симптоми органоспецифічної патології (гіперплазія й/або метаплазия епідермальних похідних шкіри, поразка печінки, тканин іммунокомпетентних систем, прояву панцитопеніченого синдрому й ін.).
Характерно ембріотоксична й тератогенна дії. ТХДД - канцероген.
У людей найбільш раннім і найбільш частою ознакою поразки є хлоракне. Нерідко це єдиний еквівалент токсичного впливу діоксином. Поразка може зберігатися довгостроково, особливо в умовах промислового виробництва, коли важко визначити можливість повторного контакту з отрутою. Очевидно, мінімальний строк збереження хлоракне - 10 років. Крім того, ТХДД викликає важкі пошкодження печінки, що супроводжуються масовим розпадом кліток печінки і надходженням жовчі в кровоносну систему. В результаті цього можлива глибока втрата свідомості (кома), що приводить до летального результату. При вагітності ТХДД може привести до патології організму дитину.
|
|
|
Як результат контакту з діоксином у мешканцівв неблагоприємних районів Південного В'єтнаму часто виявлявся астенічний синдром, хвороби гепатобилиарной системи, хвороби шкіри й підшкірної жирової клітковини, захворювання Лор-органів, зоб, уроджені пороки розвитку. Частота мимовільних абортів на зараженій території зросла в 2,2-2,9 разів, частота вроджених пороків розвитку збільшилася в 12,7 разів.
Австралійська Королівська комісія оцінила наслідки впливу жовтогарячого агента на ветеранів війни у В'єтнамі і їхнє потомство. Отримано дані про високий перинатальной і ранньої смертності серед дітей ветеранів.
Поліхлоровані дібензофурани (ПХДФ). Структура поліхлорованих дібензофуранів (ПХДФ) також містить 2 бензолових кільця з різним ступенем хлорування, сполучених між собою одним атомом кисню і зв'язком С—С.
Після проникнення дибензофуранів через кишковий епітелій відбувається їх зв'язування з білками крові, причому основними органами, де вони акумулюються, є печінка і жирові тканини.
ПХДФ здійснюють тератогенну і отруйливу дію на ембріони. Смерть ембріонів виявляється вже при дуже низьких концентраціях. Так, ЛД50 для ембріонів щурів складає 1...2 мкг/г, мишей — 7 мкг/г. Крім того, спостерігається явно виражена потворність.
Поліхлоровані біфеніли (ПХБ). Поліхлоровані біфеніли (ПХБ) багато в чому схожі з ПХДД і ПХДФ. Основу структури біфенілів представляють 2 бензолових кільця, зв'язані звичайним хімічним зв'язком:
Період напіврозпаду цих з'єднань в природному середовищі складає від 10 до 100 років, що значно більше, чим для ДДТ. Ці надзвичайно стійкі речовини застосовують як рідкі теплоносії в холодильних установках, як пластифікатори в пластмасах. Не дивлячись на малорозчинність ПХБ у воді і високу температуру кипіння, вони зустрічаються повсюдно — в повітрі, ґрунту і воді, включаючись, таким чином, в харчові ланцюги і системи.
|
|
|
ПХБ – це клас синтетичних хлормістких поліциклічних сполук, які використовуваються як інсектициди. У США для цієї мети вони вироблялися з 1929 по 1977 рік під промисловою маркою Арохлор. Крім того, ПХБ широко використалися при виробництві електроустаткування, зокрема, трансформаторів і підсилювачів (охолодні рідини), а також як наповнювачі при виробництві барвників і пестицидів, мастильних матеріалів для турбін, гідравлічних систем, текстилю, паперу, флуоресцентних ламп, телевізійних приймачів й ін.
Таке широке використання ПХБ було обумовлено їхньою високою термостійкістю, хімічною стабільністю, діелектричними властивостями. В 70-і роки в лабораторних і натурних дослідженнях була встановлена висока небезпека цих речовин обумовлена здатністю персистировать у навколишнім середовищі й токсичністю для лабораторних тварин. В 1979 році виробництво речовин у США було заборонено.
На рисунку 5 представлена структура одного із представників галогенірованих біфенілів. Теоретично можливе існування 209 ізомерів речовини.
Рис 5. Структура молекули ПХБ. Хлор може заміщати атоми водню при будь-якому атомі вуглецю. Представлено структуру 3,5,3*,5*-тетрахлорбіфеніла
При гострому впливі речовини мають порівняно низьку токсичність. Залежно від будови ізомеру й виду експериментальної тварини середня смертельна доза коливається в інтервалі від 0,5 до 11,3 г/кг.
Токсичність ПХБ помітно зростає із збільшенням вмісту в них хлора. Отруєння ПХБ викликає хлоракне, змінює склад крові, структуру печінки і вражає нервову систему. Ці з'єднання володіють також сильною канцерогенною дією.
Токсикокінетика. В організм ссавців і людини ПХБ можуть проникати через шкіру, легені й шлунково-кишковий тракт. На виробництві основний спосіб надходження речовин - через шкірні покриви, у той час як у повсякденному житті більша кількість речовин надходить в організм із забрудненою їжею.
Потрапивши в кров, речовини швидко накопичуються в печінці й м'язах, звідки потім, перерозподіляються в жирову тканину. Коефіцієнт розподілу речовин у тканинах - мозок: печінка: жир - становить у середньому 1:3,5:81.
ПХБ метаболизируют в основному в печінці з утворенням гидроксилированных фенольних з'єднань, через проміжний продукт - ареноксид. Можливо дегалогенирование з'єднань. Швидкість метаболізму залежить від структури ізомеру й виду експериментальної тварини, на якому вивчається процес. Собаки й гризуни метаболизируют ПХБ із більшою швидкістю, чим примати. Їхнє введення в організм супроводжується посиленням метаболізму інших ксенобиотиков. Основні шляхи виведення: з жовчю у вміст кишечнику й через бруньки із сечею. Залежно від будови ізомерів період напіввиведення ПХБ із організму людини коливається від 6 -7 до 33 - 34 місяців.
Токсикодинаміка. Найбільшу небезпеку представляють хронічні впливи ПХБ, які приводять до розвитку різноманітних ефектів: прогресивному падінню ваги, хлоракне, випаданню волось, набрякам, інволюції тимуса й лимфоидной тканини, гепатомегалии, гнобленню кісткового мозку, порушенню репродуктивних функцій і т.д. Зміни імунного статусу не однозначні: відзначається як імунносупресивне, так і дія, що активує, ПХБ. В експерименті частота інфекційних захворювань серед лабораторних тварин збільшується. У тварин, подвергшихся впливу токсикантів у пренатальном, неонатальном і постнатальном періоді розвиваються неврологічні знаки, що проявляються, головним чином, порушенням поводження: схильністю до стереотипних Уманежнымф рухам, гипер- або гипоактивности.
У людини найбільш достовірним проявом дії ПХБ є патологія шкірних покривів, і зокрема, хлоракне.
В умовах виробництва або при проживанні на зараженій місцевості, відзначаються несприятливі наслідки дії токсикантів на репродуктивні функції жінок і плід. Це проявляється передчасними родами, зниженням ваги немовлят, мікроцефалією, відставанням у розумовому й фізичному розвитку дітей.
Отримано численні дані, що свідчать про мутагенну дію ПХБ. У досвідах на тварин показана здатність речовин утворювати аддукты з молекулами ДНК. Однак у людини цей вид токсичної дії не підтверджений. Хронічна дія ПХБ в експерименті проявляється збільшенням числа пухлин печінки. Показано також, що ці речовини можуть бути модифікаторами дії відомих канцерогенів, виступаючи в ролі промоторів або інгібіторів пухлинного росту. Так, у досвідах на тварин доведена їхня роль як промоторів гепатоцеллюлярных пухлин і неопластических змін, що розвиваються при дії N-нитрозаминов. Властивості промоторів у різних ізомерів ПХБ виражені тим сильніше, ніж більшою мірою вони здатні активувати цитохром Р-450-зависит оксидазы, чутливі до 3-метилхолантрену. Канцерогенность ПХБ для людини не доведена.
ПХБ зустрічаються повсюдно — в повітрі, ґрунту і воді, включаючись, таким чином, в харчові ланцюги і системи. Дослідження, проведені на Женевському озері, дозволили встановити таку послідовність міграції ПХБ в перерахунку на суху масу: осідання (0,02 млн."') — водні рослини (0,04...0,07 млн.') — планктон (0,39 млн."') — молюски (0,06 млн."') — риба (3,2...4,0 млн.) -яйца птахів, що харчуються рибою (56 млн."'). В той же час концентрація ПХБ в жирових тканинах людини складає від 0,1 до 10 млн."'.
Хлоровані бензоли (ХБ). Хлоровані бензоли - це група хімічних сполук, використовуваних як органічні розчинники, пестицидів, фунгіцидів, компонентів хімічного синтезу. Вони являють собою молекулу бензолу, в якій атоми водню заміщені 1 - 6 атомами хлору (рис. 14)
Рис. 14. Структура молекули гексахлорбензола
Як правило, впливу речовинами люди піддаються у виробничих умовах, однак останнім часом досить висока кількість речовин стали виявляти в навколишнбому середовищі: повітрі, ґрунті, продуктах харчування, воді. Чим вищим є рівень хлорування молекули, тим нижчою розчинність у воді, летючість речовин.
Токсикокінетика. Хлоровані бензоли є ліпофільними речовинами й тому здатні до біоакумуляції в тканинах тварин і людини (хоча й у меншому ступені, ніж інші хлоровані ароматичні вуглеводні).
У дослідах на тваринах показано, що речовини, які потрапили до організму, метаболізують у печінці до хлорованих фенолів. Частина ксенобіотиків, що потрапили до організму, зв'язується з клітинними білків й піддаються перетворенню. Метаболізм речовин в організмі людини практично не вивчено. В осіб, які були підвернені впливу ХБ, метаболіти визначалися у крові, жировій тканині, сечі, видихуваному повітрі.
Хлоровані феноли виділяються із сечею й калом. Швидкість елімінації низька. Припускають, що ХБ можуть депонуватися у тканинах людини на період до 15 років (Burton, Bennett, 1987).
Токсикодинаміка. Основним проявом гострої токсичної дії ХБ є porphyria cutanea tarda. Цей ефект, зокрема, розвивався в осіб, що вживали у їжу зерно, яке було оброблене гексахлобензолом (Туреччина, 1950).
Дані про інші прояви враження ХБ є нечисленними й суперечливими. Повідомляється, що в осіб, які були підвернені гострому впливу 1,2-дихлорбензолу, розвилися занепокоєння, головний біль, почуття слабкості, нудота, роздратування очей і слизистих дихальних шляхів. В обстежених людей було виявлено підвищення числа хромосомних аберацій в лейкоцитах периферичної крові (8,9% проти 2% у контролі).
Дослідження на тваринах свідчили про здатності речовин (гексахлобензолу, дихлорбензолу) викликати карциному печінки, нирок й аденому паращитовидной залози.
Таким чином, діоксином є не яка-небудь конкретна речовина, а декілька десятків сімейств – трициклічних ксенобіотиків, що містять кисень, і сімейство біфенілів, що не містять атомів кисню.До організму людини діоксин потрапляє, в основному, з продуктами харчування тваринного походження. Середній фоновий вміст ТХДД і ТХДФ в європейських країнах складає в дині 0,52 нг/кг, в свинині — 0,25 і в курятині - 0,35 нг/кг. Сумарне добове надходження діоксину в організм людини з продуктами харчування складаєте Німеччині 79 пг(никограмм), в Японії - 63, в Канаді - 92, в США - 119.
Небезпечні концентрації діоксину виявлені в продуктах харчування: м'ясі, рибі і молочних продуктах. При цьому діоксин більшою мірою накопичується в коров'ячому молоці. Джерелом діоксину є також корне- і бульбоплоди, оскільки основна частина діоксину накопичується в кореневих системах рослин.
Для розрахунку допустимої добової дози (ДДД) діоксину в різних країнах користуються різними критеріями. У Європі як основний критерій токсичності діоксину приймають його онкогенність, в США — іммунотоксичність. Згідно рекомендацій ВОЗ ДДД для людини 10 нг/кг.
З урахуванням ДДД діоксину визначені максимально допустимі рівні (МДУ) його вмісту в основних групах харчових продуктів в нг/кг – в перерахунку на ТХДД. В Германії МДУ діоксину в молоці складає 1,4 нг/кг, в питній воді —0,001 нг/л; у США в харчових продуктах — 0,001 нг/кг.
