ПРОБЛЕМА ДИОКСИНОВ И РОДСТВЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ГРИБАНОВ Василий, редактор chemworld.narod.ru, gribanov@lenta.ru

В современном мире проблема диоксинов стоит очень остро. Эти вещества, являясь сильнейшими ксенобиотиками, присутствуют практически повсюду. Широкомасштабные исследования показали, что они присутствуют даже в молоке грудных женщин (1984 год), не говоря уже об отходах промышленных производств и выхлопах автомобилей. И это при том, что для этих, ещё раз повторю, сильнейших экотоксикантов, практически не существует минимальной токсичной дозы, а, следовательно, не может быть и ПДК. Но обо всём по порядку...

Как их открыли

Впервые диоксины дали о себе знать в 1949 году, когда в штате Виржиния (США) на химическом заводе "Nitro" произошла серьёзная авария. В результате, двести с лишним человек (сотрудников предприятия) получили неизвестную болезнь: их кожа покрылась множеством незаживающих фурункулов, это было единственное внешнее её проявление. От этой болезни скончались 32 человека (практически сразу) и ещё около ста в течение двух лет. Порывшись в старых архивах, учёным-медикам всё же удалось найти упоминание о болезни со схожими симптомами: в старых документах она называлась "хлоракне" (chlorakne) - в конце 19 века немецкие врачи сочли её причиной действие хлора.

В 1953 году ещё одна авария: на этот раз на заводе всемирно известной фирмы "BASF" в ФРГ. И снова у 55 пострадавших эта странная, неизвестная болезнь хлоракне. Но на этот раз было очевидно: причиной заболевания не может быть хлор. Аналогичная ситуация повторилась в 1956 году, уже во Франции, на заводе "Rone Poulens". И почему все эти факты не послужили ярким сигналом экологам и медикам? Ответ прост: вся информация о происшествиях тщательно замалчивалась.

Лишь в тайных лабораториях ФРГ и США велись исследования проблемы "хлоракне". Во время попытки синтеза нового вещества, предположительно повинного в возникновении болезни, пострадал один сотрудник, позже и все остальные работники той же лаборатории заболели. Было ясно: "возбудитель" болезни - вещество семейства диоксинов. Но и тогда, острота проблемы диоксинов не было осознана. Поворотной точкой (и не только в этой ситуации) стал Вьетнам.

Во время этой затяжной войны (1962-1971) войска США, дабы подавить партизанское движение широко использовали дефолиант (вещество вызывающее ускоренное сбрасывание листьев), так называемый "оранжевый реактив" ("agent orange"), основу которого составляла 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (1). Всего над вьетнамскими джунглями было распылено более 57 тыс. тонн этого препарата, в котором, как выяснилось позже, содержалось около 170 кг диоксина в виде примеси. Вскоре, правда, операции по распылению дефолиантов пришлось прекратить: появились сообщения о многочисленных раковых заболеваниях у местного населения, а у участников военных действий (солдаты США и Австралии) стали рождаться дети с врожденными пороками.

Примерно в то же время, в Италии, в городе Севезо, на заводе по производству химических реактивов произошла ещё одна (хочется сказать "очередная") авария с выбросом пестицида - 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты (2). На этот раз в атмосферу попало примерно 5 кг этого вещества, последствия, как всегда, были печальными. Лишь после тщательного расследования этой катастрофы, покров с тайны диоксинов был снят, а всё мировое сообщество осознало важность исследования этих веществ.

Многодетное семейство диоксинов

С химической точки зрения, к классу диоксинов относятся соединения подпадающие под общую структуру типа (3) (гетероциклическое, полихлорированное соединение, в структуре которого присутствуют два ароматических кольца, соединённые между собой кислородными "перемычками"), например, 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (родоначальник всех диоксинов). Говоря более широко, (с точки зрения эколога), в этот класс можно добавить и аналогичные дибензофураны (4). Следует отметить, что хотя иногда кислород и вовсе исчезает из молекулы (образуется дифенильная основа), это никак принципиально не влияет на свойства вещества: производные диоксинов и их структурные аналоги являются очень устойчивыми, и как назло, очень токсичными.

Попробуем, хотя бы приблизительно, определить число возможных веществ диоксинового ряда. На каждую из трёх циклических основ (дибензодиоксин, дибензофуран или бифенил) может приходиться до 4 заместителей, т.е., всего таких производных -12. Учитывая, что заместители могут быть разного типа (фтор, хлор, бром, йод), число веществ увеличится до 48. А если учесть возможность наличия разных заместителей в одной молекуле, число диоксинов может перевалить за тысячу и больше. Имеют место и разнообразные виды изомерии: только у 2,3,7,8,-тетрахлордибензо-п-диоксина насчитывается 22 изомера.

Таким образом, диоксины это не какой-либо определённый класс веществ, а группа, сходная по своим химическим и токсикологическим свойствам. Поэтому более корректно использовать термин "диоксины и диоксиноподобные вещества.

Благодаря своим физическим параметрам диоксины легко накапливаются в окружающей среде и в организме человека: обладая липофильностью, они хорошо растворяются в жирах и жироподобных веществах, концентрируясь в тканях живых организмов и донных отложениях. Они не растворимы в воде, а потому, выводятся из организма или окружающей среды очень медленно: их период полураспада в почве составляет 12 лет, в организме человека - 6-7 лет. И всё это время они отравляют организм!

Как они действуют

Одной из причин чрезвычайной токсичности диоксинов является размер их молекул: для тетрахлордибензодиоксина он составляет порядка 3*10 ангстрем. Такие параметры позволяют диоксину точно вписываться в рецепторы живых организмов, а, следовательно, и изменять течение всех жизненно важных процессов в них. В не значительных дозах, диоксины проявляются не сразу. Они постепенно накапливаются в организме, никак не проявляясь, зато потом дают о себе знать целым букетом тяжёлых заболеваний. В этом проявляется сходство диоксинов с вирусом СПИДа. И действительно, как и вирус СПИДа, диоксины также способны подавлять деятельность иммунной системы организма. Эффекты действия диоксинов могут привести к ужасным последствиям: начнётся всё с обычного раздражения кожи, потом оно перейдёт в стадию хлоракне, появятся многочисленные язвы и фурункулы, а тут не далеко и до генетических мутаций... Не говоря уже о сильной канцерогенности диоксинов...

Нормирование диоксинов

Ориентировочная предельно-допустимая доза поступления диоксинов в организм составляет примерно 10 нг/кг (10-8 г/кг). Несмотря на то, что эта величина имеет некоторый "элемент перестраховки", присутствие диоксинов ниже этого уровня не говорит о благополучии: как уже говорилось, диоксины со временем способны концентрироваться в организме. Да и способы нормирования диоксинов влияют на этот показатель. Так, в Европе, прежде всего, учитывают возможность возникновения раковой опухоли, а в США - угнетение иммунной системы.

Диоксины "в природе"

Сейчас диоксины обнаружены практически повсюду. Их систематический мониторинг был начат относительно недавно, а потому, они уже успели накопиться в окружающей среде: многие экологи сейчас говорят о так называемом "диоксиновом фоне" (аналогия с радиоактивным фоном). Более того, многие высокопоставленные чиновники утверждали (и упорно продолжают утверждать), что диоксины, мол, существовали всегда, и не только в наше время. Научные исследования это опровергли: в древних мумиях фараонов не было обнаружено даже следовых количеств диоксинов, не смотря на то, что современные методы аналитической химии вполне позволяют это сделать. Были тщательно исследованы и другие источники. Результаты также оказались отрицательными.

Заключение

В настоящее время, диоксиновая проблема не теряет свою актуальность, ведь, несмотря на то, что многие технологические процессы, сопровождающиеся выработкой диоксинов, усовершенствованы, количество промышленных выбросов растёт, причём растёт значительно быстрее, чем происходит модернизация промышленности. Благодаря теснейшей взаимосвязи всех живых организмов (см. рисунок 2) посредством пищевых цепей, диоксины широко представлены в пище, особо высоко их содержание в жирных продуктах. Так, каждый житель ФРГ ежедневно поглощает около 79 пг диоксинов, США - 119, Канады - 92. Эти данные, кстати, указывают на зависимость количества диоксинов от промышленного развития регионов. Поэтому, такие меры, как принятие Россией "Киотского протокола" совместно, с повсеместным мониторингом (а для него нужны колоссальные средства - для оснащения лаборатории необходимо около миллиона долларов США) помогут хотя бы частично решить проблему диоксинового загрязнения.

Л и т е р а т у р а

  1. Г.К.Будников "Диоксины и родственные соединения как экотоксиканты", СОРОСОВСКИЙ ЖУРНАЛ, №8, 1997
  2. "Диалог о диоксинах", ХИМИЯ И ЖИЗНЬ, №11, 1990
  3. Бюллетень XXVIII Всероссийской Научно-практической конференции школьников по химии, издательство НИИХ СПбГУ, 2004

Источник: Мир Химии на НАРОДе

Дата: 15 декабря 2004