Діоксини та діоксиноподібні сполуки

Діоксини – високотоксичні сполуки, що володіють мутагенними, канцерогенними і тератогенними властивостями. Вони представляють реальну загрозу забруднення харчових продуктів, включаючи воду.

Діоксин є побічними продуктами виробництва пластмас, пестицидів, паперу, дефоліантов. В ході в'єтнамської війни (1962 – 1971 рр.) літаками американських ВПС було розпорошено на території Південного В'єтнаму 57 тисяч тонн дефоліанта — «помаранчевого реагенту», в якому в вигляді домішок містилося 170 кг діоксину (тобто 0,0003%); в результаті в учасників цих подій були відмічені багаточисельні захворювання в тому числі й онкологічні. Саме наслідки цієї війни привели до розуміння тієї грізної небезпеки, яким є діоксин для всього людства.

Діоксин виявлений у складі відходів металургії, деревообробної і целюлозно-паперової промисловості. Вони утворюються при знищенні відходів в сміттєспалювальних печах, на теплових електростанціях; присутні у вихлопних газах автомобілів, при горінні синтетичних покриттів і масла на міських звалищах, тобто практично скрізь, де іони Хлору (Брому) або їх поєднання взаємодіють з активним атомом Карбону в кислому середовищі. Таким чином, проблема діоксину набула глобального характеру.

Група діоксинів об'єднує сотні речовин, кожне з яких містить специфічну гетероциклічну структуру з атомами Хлору (Брому) як замісника. Сполука 2,3,7,8-тетрахлордібензо-пари-діоксину (ТХДЦ) включає два ароматичні кільця, зв'язаних між собою двома кисневими містками:

2,3,7,8-Тетрахлордібензо-пари-діоксину (ТХДЦ)

ТХДД – так званий класичний діоксин, дія якого сильніша за ціаніди, стрихнін, зоман, зарин, VX-газу. ТХДД вибраний за еталон онкотоксичності, відрізняється високою стабільністю, не піддається гідролізу і окисненню, стійкий до високої температури (розкладається лише при 750°С), стійкий до дії кислот і лугів, не займистий, добре розчинний в органічних розчинниках. Солука 2,3,7,8-тетрахлордібензофурана (ТХДФ) також містить два ароматичні кільця, але зв'язані вони одним кисневими містком:

2,3,7,8-тетрахлордібензофурана (ТХДФ)

Крім цих двох основних з'єднань можливі різні поєднання. Наприклад:

У родинних поліхлорованих біфенілах два ароматичні кільця, зв'язані звичайним хімічним зв'язком:

Таким чином, під діоксинами слід розуміти не яку-небудь конкретну речовину, а декілька десятків сімейств, що включають трициклічні оксигеновмісні ксенобіотики, а також сімейство біфенілів, що не містять атомів Оксигену. Це 75 поліхлорованих дибензодіоксинів, 135 поліхлорованих дибензофуранів, 210 речовин з броморганічних сімейств, декілька тисяч змішаних бромо- і хлоровмісних сполук. Не можна забувати і про ізомерію: поряд з ТХДД існує 22 ізомери, для ТХДФ – 38 ізомерів.

В біосфері діоксини швидко поглинаються рослинами, сорбуються ґрунтом і різними мінералами, де практично не змінюються під впливом фізичних, хімічних та біологічних факторів навколишнього середовища. Завдяки здатності до комплексоутворення вони міцно зв'язуються з органічними речовинами ґрунту, накопичуються в залишках загиблих мікроорганізмів та омертвілих частинах рослин, Період напіврозпаду діоксинів в природі перевищує 10 років. Таким чином, різноманітні об'єкти навколишнього середовища є надійними сховищами цієї отрути. Ось чому проблема діоксинів придбала глобального характеру.

При попаданні в навколишнє середовище діоксини інтенсивно накопичуються в ґрунті, водоймах, активно мігрують по харчових ланцюгах. Понад 90 відсотків діоксинів потрапляє в організм людини з жирною їжею, продуктами тваринного походження. Серед основних продуктів небезпечні концентрації діоксинів виявляють у тваринних жирах, у м'ясі, молочних продуктах, рибі (вміст діоксину буде визначатися жирністю цих продуктів, тому що діоксини – жиророзчинні сполуки). У коров'ячому молоці вміст діоксинів перевищує в 40 – 200 разів їхню наявність у тканинах тварин. Джерелами діоксинів можуть бути й коренеплоди (картопля, морква й ін.) – 90%, наземна частина – 10%.

Висока стабільність цієї отрути сприяє її багаторазовій циркуляції по ланцюгах харчування. Діоксини – кристалічні речовини з високою температурою плавлення (305°С) та дуже низькою летючістю, слабо розчинні у воді (2x10^-8% за 25°С) та краще в органічних розчинниках. Вони відрізняються високою термічною стабільністю: їх розклад відмічається лише за нагрівання вище 750°С, а ефективно відбувається за 1000°С.

Для діоксинів не існує таких норм як ГДК, ці речовини токсичні за будь-яких концентрацій, міняються лише форми її прояву. Вони мають широкий спектр біологічної дії на людину й тварин. У малих дозах викликають мутагенний ефект, відрізняються кумулятивними властивостями, інгібіруючою або індуцируючою дією на різні ферментні системи організму. їхня небезпека дуже велика.

Установлення санітарних норм за діоксином в різних країнах базується на різних критеріях. У Європі це основний прийнятий показник онкогенності (тобто за. основу беруть можливість виникнення ракових пухлин), у США — показник імунотоксичності (тобто гноблення імунної системи). Розрахунок ПДД (припустимої добової дози ведеться таким чином, щоб за 70 років життя в організм надійшло не більше 10 – 11 г/кг у день.