Диоксины. Источники поступления в окружающую среду. Пути поступления и выведения из организма. Нормирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Фармацевтический факультет

Кафедра промышленной экологии

Реферат

Диоксины. Источники поступления в окружающую среду. Пути поступления и выведения из организма. Нормирование

Выполнила: Кобзарева О.А. 321 группа

Проверила: Веренцова Л.Г.

Санкт- Петербург 2015

1. Диоксины

Диоксины, являющиеся представителями полихлорированных ароматических соединений, - высокотоксичные вещества, обладающие мутагенными, канцерогенными и тератогенными свойствми. Они представляют серьезную угрозу загрязнения пищевых продуктов, включая воду.

К полихлорированным ароматическим соединениям (ПАС) относятся полихлорированные дибензо-n -диоксины (ПХДД), дибензофураны (ПХДФ), бифенилы (ПХБ), имеющие в структуре молекул бензольные кольца с атомами хлора в количестве от 1 до 8:

2. Строение, физические и химические свойства

Молекула диоксина плоская и отличается высок.ой симметрией. Распределение электронной плотности в ней таково, что максимум находится в зоне атомов кислорода и хлора, а минимум в центрах бензольных колец. Эти особенности строения и электронного состояния и обусловливают наблюдаемые экстремальные свойства молекулы диоксина.

Диоксин, вернее - 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксин (ТХДД)- представляет собой соединение, содержащее два бензольных кольца, в которых по два атома водорода замещено на хлор. Кольца соединены двумя мостиками из атомов кислорода.

Диоксин - кристаллическое вещество с высокой температурой плавления (305°С) и очень низкой летучестью, плохо растворяющееся в воде (Растворимость 2,3,7,8-ТХДД в воде - 19,3 нг/л, но это уже в 1000 раз больше ПДК.) и лучше - в органических растворителях. Он отличается высокой термической стабильностью: его разложение отмечается лишь при нагревании выше 750°С, а эффективно осуществляется при 1000°С. Растворимость 2,3,7,8-ТХДД в воде - 19,3 нг/л, но это уже в 1000 раз больше ПДК.

Диоксин - химически инертное вещество. Кислотами и щелочами он не разлагается даже при кипячении. В характерные для ароматических соединений реакции хлорирования и сульфирования он вступает только в очень жестких условиях и в присутствии катализаторов. Замещение атомов хлора молекулы диоксина на другие атомы или группы атомов осуществляется лишь в условиях свободнорадикальных реакций. Некоторые из этих превращений, например взаимодействие с натрий-нафталином и восстановительное дехлорирование при ультрафиолетовом облучении, используются для уничтожения небольших количеств диоксина. При окислении в безводных условиях диоксин легко отдает один электрон и превращается в стабильный катион-радикал, который, однако, легко восстанавливается водой в диоксин с выделением очень активного катион-радикала НО^+*. Характерной для диоксина является его способность к образованию прочных комплексов с многими природными и синтетическими полициклическими соединениями.

Токсические свойства.

Диоксин - тотальный яд, действие которого сильнее цианидов, зомана, зорина( ТХДД выбран за эталон онкотоксичности), даже в относительно малых дозах (концентрациях) он поражает практически все формы живой материи - от бактерий до теплокровных. Токсичность диоксина в случае простейших организмов обусловлена, по-видимому, нарушением функций металлоферментов, с которыми он образует прочные комплексы. Значительно сложнее происходит поражение диоксином высших организмов, особенно теплокровных. В организме теплокровных диоксин первоначально попадает в жировые ткани, а затем перераспределяется, накапливаясь преимущественно в печени, затем в тимусе и других органах. Его разрушение в организме незначительно: он выводится в основном неизменным, в виде комплексов неустановленной пока природы. Период полувыведения колеблется от нескольких десятков дней (мышь) до года и более (приматы) и обычно возрастает при медленном поступлении в организм. С повышением удерживаемости в организме и избирательного накопления в печени чувствительность особей к диоксину возрастает.

При остром отравлении животных наблюдаются признаки общетоксического действия диоксина: потеря аппетита, физическая и половая слабость, хроническая усталость, депрессия и катастрофическая потеря веса. К летальному исходу он приводит через несколько дней и даже через несколько десятков дней, в зависимости от дозы яда и скорости его поступления в организм.

В нелетальных дозах диоксин вызывает тяжелые специфические заболевания. У высокочувствительных особей первоначально появляется заболевание кожи - хлоракне (поражение сальных желез, сопровождающееся дерматитами и образованием долго незаживающих язв), причем у людей хлоракне может проявляться снова и снова даже через многие годы после излечения. Более сильное поражение диоксином приводит к нарушению обмена порфиринов - важных предшественников гемоглобина и простетических групп железосодержащих ферментов (цитохромов). Порфирия - так называется это заболевание - проявляется в повышенной фоточувствительности кожи: она становится хрупкой, покрывается многочисленными микропузырьками. При хроническом отравлении диоксином развиваются также различные заболевания, связанные с поражениями печени, иммунных систем и центральной нервной системы.

Все эти заболевания проявляются на фоне резкой активации диоксином (в десятки и сотни раз) важного железосодержащего фермента - цитохрома Р-448. Особенно сильно активируется этот фермент в плаценте и в плоде, в связи с чем диоксин даже в ничтожных количествах подавляет жизнеспособность, нарушает процессы формирования и развития нового организма, иными словами, оказывает эмбриотоксическое и тератогенное действие. В ничтожных концентрациях диоксин вызывает генетические изменения в клетках пораженных особей и повышает частоту возникновения опухолей, т.е. обладает мутагенным и канцерогенным действием.

3. Поведение в окружающей среде. Источники поступления

В биосфере диоксин быстро поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где практически не изменяется под влиянием физических, химических и биологических факторов среды. Благодаря способности к образованию комплексов, он прочно связывается с органическими веществами почвы, купируется в остатках погибших почвенных микроорганизмов и омертвевших частях растений. Период полураспада диоксина в природе превышает 10 лет. Таким образом, различные объекты окружающей среды являются надежными хранилищами этого яда. диоксин полихлорированный химический

Дальнейшее поведение диоксина в окружающей среде определяется свойствами объектов, с которыми он связывается. Его вертикальная и горизонтальная миграции в почвах возможны только для ряда тропических районов, где в почвах преобладают водорастворимые органические вещества. В почвах остальных типов, содержащих нерастворимые в воде органические вещества, он прочно связывается в верхних слоях и постепенно накапливается в остатках погибших организмов.

Из почв диоксин выводится преимущественно механическим путем. Отличающиеся низкой плотностью комплексы диоксина с органическими веществами, а также содержащие его остатки погибших организмов выдуваются с поверхности почвы ветром, вымываются дождевыми потоками и в итоге устремляются в низменности и акватории, создавая новые очаги заражения (места скопления дождевой воды, озера, донные отложения рек, каналов, прибрежной зоны морей и океанов).

Диоксины являются побочными продуктами производства пластмасс, пестицидов, бумаги, дефолиантов (вызывают опадение листьев у растений; применяются для предуборочного удаления листьев, с целью облегчения механизированной уборки урожая). Диоксины обнаружены в составе отходов металлургии, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Они образуются при уничтожении отходов в мусоросжигательных печах, на ТЭС; присутствуют в выхлопных газах автомобилей, при горении синтетических покрытий и масла, на городских свалках. Таким образом, проблема диоксинов приобрела глобальный характер.

При попадании в окружающую среду диоксины интенсивно накапливаются в почве, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям.

4. Пути поступления в организм человека

В организм человека диоксины попадают в основном с пищей. Общее количество диоскинов, поступающих в организм человека, составляет от 78 до 119 пг/сутки. Из них 97% поступает в организм с продуктами питания.

Среди основных продуктов опасные концентрации диоксинов обнаруживаются в мясе, рыбе, животных жирах, молочных продуктах (содержание диоксинов будет определяться жирностью этих продуктов, т.к. диоксины - жирорастворимые соединения). Источниками диоксинов могут быть и корнеплоды (картофель, морковь и др.). 36% диоксинов поступает в организм с говядиной, с молоком и молочными продуктами - 24,1% (содержание диоксинов в молоке в 40-200 раз превышает их наличие в тканях животного); со свининой - 12,2%. И только 2,2% диоксинов поступает в организм с воздухом. Болезнетворное действие на организм оказывают количества диоксинов, измеряющиеся в мкг, нг и пг.

Для диоксинов не существует таких норм, как ПДК - эти вещества токсичны при любых концентрациях. Здесь представляется интересным сопоставить ЛД₁₀₀ (моль/кг) для различных ядов. По этому показателю диоксины и фураны (3,1Ч10 -⁹) превосходят самые сильные химические яды: кураре (7,2Ч10 -⁷), стрихнин (1,5Ч10 -⁶), цианистый натрий (3,1Ч10 -⁴), боевое отравляющее вещество диизопропилфосфат (31,6Ч10 -⁵) и уступают только природным токсинам ботулизма (3,3Ч10 -¹⁷) и дифтерии (4,2Ч10 -¹²).

5. Нормирование

Сейчас признано недопустимым присутствие диоксинов в продуктах питания, воздухе и питьевой воде. Достичь же этого практически невозможно. Поэтому различными службами контроля и охраны окружающей среды и здоровья человека в большинстве развитых стран установлены нормы допустимого поступления диоксинов в организм человека, а также ПДК или уровни их содержания в различных средах (воздухе, воде, почве и т.д.).

6. ПДК или ОБУВ для полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД), дибензофуранов (ПХДФ) и бифенилов (ПХБ)

В целом, установление санитарных норм по диоксину в различных странах базируется на различных критериях. В Европе как основной принят показатель онкогенности (т.е. за основу берут возможность возникновения раковых опухолей), в США - показатель иммунотоксичности (т.е. угнетение иммунной системы). Расчет ДСД ведется таким образом, чтобы за 70 лет жизни в организм человека поступило не более 10 -¹¹ г/кг (10 пг/кг) в сутки.

В различных странах установлены различные предельно допустимые дозы поступления диоксинов в организм человека. Так, в Германии - 1, Нидерландах - 4, Дании - 5, в Италии, России, Канаде - 10 пг/кг веса. Рекомендация ВОЗ - 10 пг/кг веса.

Диоксины обладают широким спектром биологического действия на человека и животного. Особенностью поведения диоксинов и фуранов в организме человека является тот факт, что в результате биологических процессов в клетках менее токсичные диоксины в результате дегидрохлорирования могут превращаться в самые опасные из них. В малых дозах диоксины вызывают мутагенный эффект, отличаются кумулятивными свойствами. Диоксины при хроническом и остром воздействии вызывают различные патологические изменения в организме. При отравлении, у людей наблюдаются пищеварительные растройства, головная и мышечная боли. В случае острых отравлений одним из ранних признаков является прогрессирующее снижение массы тела. При хроническом воздействии образуется редкая опухоль - саркома мягких тканей. Последние данные свидетельствуют о значительно более высокой опасности ПХДД и ПХДФ по риску поражения иммунных систем, а не канцерогенности. Видимо, это объясняет распространение в районах расположения химических предприятий, производящих хлорорганические вещества, заболеваний вирусным гепатитом, геморраической лихорадкой, разнообразием кишечных инфекций. Опасность диоксинов очень велика и не случайно диоксины и диоксинподобные соединения относят к группе суперэкотоксикантов.

Выбор методов аналитических измерений во многом определяется принадлежностью экотоксиканта к определенному классу химических веществ и его токсичностью. Аналитические измерения полиароматических соединений (ПАС) в объектах окружающей среды классифицируются как целевой анализ.

Целевой анализ ПАС, как правило, требует использования аутентичных соединений, стандартов и эталонов, для которых известны хроматографические параметры удерживания, коэффициенты чувствительности. Основное требование - достоверная интерпретация, высокая чувствительность детектирования и высокая точность количественного определения, небольшой доверительный интервал и селективная пробоподготовка, сопровождающаяся тщательной очисткой пробы и контролем над степенью выделения из матрицы.

Имеющиеся в мировой практике методы для анализа суперэкотоксикантов хорошо известны и, как правило, ограничены использованием комбинированного метода, сочетающего высокоэффективную газовую и жидкостную хроматографию с масс-спектрометрией низкого разрешения (ГЖХ-МСНР) и высокого разрешения (ГЖХ-МСВР). Требования по специфичности анализа диоксинов можно выполнить, используя ГЖХ, тогда как, используемый в качестве хроматографического детектора масс-спертометр выполняет условия специфичности (моноионного селективного детектирования). Оба метода (ГЖХ-МСНР, ГЖХ-МСВР) обладают наивысшей чувствительностью, способной контролировать присутствие экотоксикантов на фетограммовом уровне. Имеется много примеров использования масс-спектрометрии и ее сочетания с газовой хроматографией для анализа пищевых продуктов.

Заключение

В борьбе с диоксинами уже достигнуты определенные успехи. Это произошло благодаря тому, что не только ученые, но и правительства многих стран осознали опасность общепланетарного отравления среды диоксинами. Во многих странах мира проводится экологический мониторинг по диоксинам в различных отраслях промышленности. В соответствии с полученными данными решаются вопросы совершенствования тех или иных технологических процессов. В качестве основных мер, позволяющих снизить уровень диоксинового загрязнения, можно назвать следующие:

- совершенствование технологических процессов и разработка новых;

- запрет на внедрение «диоксиновых» производств;

- исключение хлорирования воды;

- сортировка бытовых отходов (США, Западная Европа);

- реконструкция мусоросжигательных заводов (Япония, Германия, США, Нидерланды),

- предотвращение эмиссии диоксинов, сокращение производства и потребления хлорсодержащих продуктов.

Литература

1. http://chemistry-chemists.com

2. Научно-информационный журнал «Биофайл» http://biofile.ru/bio/20428.html

3. Федеральный закон РФ от 30.03.99 N 52-ФЗ

«О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

4. СанПиН 2.3.2.2401-08

«Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (ПДК для пищевых продуктов, в т.ч. для диоксинов) »

5. СанПиН 2.3.2.1078-01

«Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов (ПДК для пищевых продуктов) »

6. ГН 2.1.6.014-94 «Предельно допустимая концентрация (ПДК) полихлорированных дибензо-п-диоксинов и полихлорированных дибензофуранов в атмосферном воздухе населенных мест»

Размещено на Allbest.ru