Влияние полихлорированных бифенилов на живые организмы

ВЛИЯНИЕ ПОЛИХЛОРИРОВАННЫХ БИФЕНИЛОВ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Полихлорированные бифенилы

2. Источники поступления ПХБ в окружающую среду

3. Влияние полихлорированных бифенилов на живые

организм

3.1. Влияние ПХБ на рыб

3.2. Влияние ПХБ на ракообразных

3.3. Влияние ПХБ на растения

3.4. Влияние ПХБ на человека

4. Действие токсиканта на разные уровни экосистем

Заключение

Список литературы

Введение

В последние 30 лет уделяется повышенное внимание анализу группы стойких органических загрязнителей (СОЗ), которые воздействуют на среду обитания на чрезвычайно низком уровне.

Многие из них были известны уже давно и широко использовались в промышленности и сельском хозяйстве большинства стран.

Эти соединения относятся к классу хлорорганических соединений и обладают рядом специфических признаков:

- Биоконцентрирование (или биоаккумуляция) - за счет того, что растворимость в воде низкая и высокая в жирах и липидах;

- Глобальная распространенность за счет свойств переноситься на большие расстояния;

- Чрезвычайная стойкость к физическим, химическим и биологическим изменениям;

- Способность оказывать токсическое воздействие на организмы в крайне малых дозах;

- Накапливаются в тканях большинства живых организмов, которые поглощают СОЗ вместе с пищей, водой или вдыхаемым воздухом.

Существует явная необходимость в проведении дальнейших исследований, однако угроза, которую СОЗ представляют собой для здоровья человека и окружающей среды, столь серьезна, что требуется принятие неотложных мер. Рассмотрим на примере полихлорированных бифенилов.

1. Полихлорированные бифенилы (ПХБ)

Производство и промышленное использование ПХБ началось в 1929 - 1930г, когда они использовались как охлаждающие средства, изоляционные масла и смазочные масла в электрических трансформаторах, конденсаторах, электрическом и гидравлическом оборудовании, а также как пластификаторы в красках, пластмассах и резиновой продукции.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) -- группа органических соединений, включающая в себя все хлорозамещённые производные дифенила (1 -- 10 атомов хлора, соединённые с любым атомом углерода дифенила, молекула которого составлена из двух бензольных колец), отвечающие общей формуле C12HnCln. (Федоров, 1990)

химическая структура ПХБ

Впервые были синтезированы в 1930г.

ПХБ обладают уникальными физическими и химическими свойствами:

- невоспламеняемостью;

- устойчивостью к действию кислот и щелочей, к окислению и гидролизу;

- низкой растворимостью в воде;

- термоустойчивостью;

- высоким электрическим удельным сопротивлением;

- широкими диэлектрическими характеристиками;

- низким давлением пара при обычной температуре.

Бесцветные и без запаха, ПХБ также химически стабильны. Высокая химическая устойчивость ПХБ, их невоспламеняемость, отличные диэлектрические качества, пластичность, адгезивность обусловливают их широкое применение в самых различных отраслях промышленности.

ПХБ входят в состав копировальной бумаги, смазочных материалов, чернил, красок, добавок в цемент и другие материалы, огнезащитных средств, пестицидов, клеев, уплотняющих жидкостей и т.д.

ПХБ устойчивы к гидролизу, но при фотолизе на солнечном свете они могут образовывать диоксины (ПХДД) и фураны (ПХДФ). ПХБ хорошо растворяются в жирах и органических растворителях, накапливаются в биологических тканях, богатых липидами (Моисеенко, 2009)

Было сотни других коммерческих и промышленных применений ПХБ, в том числе моторы и электромагниты; использование в качестве жидкости для теплообмена и в переключателях, кабелях, заполненных жидкостью, автоматических выключателях. Они использовались в изоляционных и смазочных материалах; в качестве красок в поверхностных слоях; в текстильной обработке, в безугольной копировальной бумаге; в огнезащитных сплавах; в пластификаторах, наполнителях в местах стыка бетона, в ПВХ (поливинилхлориде), в резиновых уплотнениях, адгезивах и печатных красках. ПХБ широко представлены в старых флуоресцентных осветительных арматурах.

ПХБ могут быть произведены непреднамеренно при сжигании опасных, больничных и мунициальных отходов; при горении загрязненных масел и других хлорированных отходов в цементных печах, при горении шин и на производстве ПВХ и магния. Предположительно, 70 % ПХБ, которые были произведены, до сих пор сохраняются во всем мире в окружающей среде (Юфир, 2001).

2. Источники поступления ПХБ в окружающую среду

ПХБ представляет собой продукт исключительно антропогенного происхождения. Наиболее важным источником загрязнения водной среды и обитающих в ней организмов являются утечки и отходы с водного транспорта, содержащие трансформаторные масла. Поэтому ПХБ встречаются практически во всех акваториях и оказывают токсическое действие на организмы разных трофических уровней, в том числе и на бентос (Шапоренко, 1997).

Несколько главных путей поступления ПХБ в окружающую среду, а затем и к человеку:

а) через свалки;

б) как результат плохо контролируемого сжигания мусора;

в) как результат протечек трансформаторов, конденсаторов, теплообменников, насосов и другого ПХБ-содержашего оборудования, а также использования загрязненных ПХБ масел для пылеподавления;

г) как результат ошибок при обращении со смазочными маслами, когда они смешиваются с ПХБ при использовании одной и той же тары, а затем разносятся многочисленными транспортными средствами;

д) как результат функционирования заводов по производству ПХБ, соответствующего ПХБ-содержащего оборудования и производств, хлорирования ароматических углеводородов (Руднева, 2001).

Сильно загрязненными могут оказаться трансформаторные площадки, территории ремонтных трансформаторных заводов, заводов, применявших ПХБ-содержащие жидкости, а также свалки, на которых могут оказаться конденсаторы и системы зажигания некоторых типов люминесцентных ламп.

Отметим, что в муниципальных отходах, несомненно, встречается много предметов, которые могли бы содержать ПХБ, что является одной из причин необходимости раздельного сбора отходов перед сжиганием.

Широкое применение ПХБ приводит к значительному загрязнению окружающей среды в результате сброса промышленных стоков в реки, озера, океаны. Колоссальные объемы производства и практически повсеместное применение пластических масс приводят к чрезвычайно интенсивному загрязнению водоемов. Поскольку пластмассы относительно устойчивы к окислению и, в общем, не разрушаются микроорганизмами, они будут и впредь накапливаться в прибрежных и океанических водах. Показано, чт пластмассы способствуют распространению ПХБ в море и включению их в пищевые цепи.

Попадая в водоемы, ПХБ могут включаться в биотический круговорот, накапливаться в гидробионтах и передаваться по трофическим цепям. ПХБ усваиваются планктоном с поверхности воды, куда они поступают из атмосферы с осадками. В водных организмах максимальное количество ПХБ обнаружено у хищных рыб (Брагинский, Комаровский, Мережко,1979).

3. Влияние полихлорированных бифенилов на живые организмы

Последствия воздействия СОЗ на животных хорошо документированы. К числу таких последствий относятся врожденные дефекты, раковые заболевания и нарушения функций иммунной и репродуктивной систем. Например, под воздействием СОЗ произошло резкое снижение численности популяций таких морских млекопитающих, как тюлень обыкновенный, морская свинья, дельфины и белуха (Брагинский, Комаровский, Мережко, 1979).

Среди СОЗ ПХБ являются одними из самых распространенных. Они массово производились и использовались, начиная с 1930 года (Юфир, 2001).

Что касается человека, то имеются веские основания говорить о возможности оказания некоторыми стойкими органическими загрязнителями серьезного воздействия на здоровье. Последствия такого воздействия аналогичны тем, которые отмечаются у диких животных и могут включать раковые заболевания, дефекты развития, проблемы фертильности, более высокую подверженность заболеваниям и даже снижение умственных способностей (Юфир, 2001).

Особо уязвимыми являются плод и младенцы, которые подвергаются воздействию СОЗ через плаценту, в процессе грудного вскармливания и другими путями на ранних этапах развития, являющихся критическими для организма человека (Юфир, 2001).

3.1 Влияние ПХБ на рыб

ПХБ для гидробионтов изучена недостаточно. Считают, что они близки по своему действию к хлорорганическим соединениям. Изменяется токсичность ПХБ в зависимости от их состава, степени хлорирования, наличия примесей и др. В организм рыб ПХБ могут поступать осмотически через жабры, но основная часть их потребляется с кормом. Они накапливаются в первую очередь в жировой ткани, печени и головном мозге и меньше во внутренних органах (Юфир, 2001).

Сведения об острой токсичности ПХБ при осмотическом поступлении малочисленны. Среднесмертельная концентрация арохлора 1242 и 1254, для мальков черноголовой пимефалес составила при экспозиции 4 -- 5 сут 8 мкг/л, радужной форели и ушастого окуня -- 137 -- 156 мкг/л. Хроническое отравление радужной форели наступало при концентрации 8 мкг/л через 10 дней, ушастого окуня -- 54 мкг/л через 25 дней, канального сома -- 57 мкг/л через 15 дней, розовой креветки -- 5 мкг/л через 20 дней (Юфир, 2001).

При скармливании арохлора 1254 форели в дозе 10 и 100 мг/кг в течение 330 дней наблюдались патологические изменения в почках, селезенке и печени. У карпов, получавших 0,25 мг/кг арохлора 1248 в течение 21 дня, отмечена глобулинемия, уменьшение активности лизосомальных и микросомальных ферментов печени и повышение активности глюкоронидазы и других ферментов дыхательного цикла (Юфир, 2001).

Хроническое действие ПХБ при употреблении загрязненной рыбы и других продуктов опасно для теплокровных животных и человека. В Японии зарегистрированы случаи отравления людей (болезнь Юшо) и цыплят (бройлеров) рисовым маслом, загрязненным полихлорбифенилами. Случаи отравления загрязненной рыбой не зарегистрированы (Моисеенко, 2009).

Полихлорированные бифенилы обладают высокой токсичностью. Накопление его, например, в организме радужной форели приводит к наружным изъязвлением и нарушениям показателей крови. Холодолюбивые виды, такие как озерная, речная форель, арктический голец, значительно более чувствительны к действию ПХБ, чем виды, обитающие в более южных регионах - сиговые, щука, карповые. Особую устойчивость продемонстрировал гольян - атлантический лосось, который был выдержан в смеси ПХБ и ПХДД в течение 48 часов и накопил до 5 мкг/л этих веществ в мышцах, после перенесения в чистую воду в последующие 6 месяцев показал резкое снижение показателей роста, ряд патофизиологических изменений в организме, нарушения в поведении, в способности к хищничеству (Моисеенко, 2009).

Многие патологические изменения в организмах рыб из природных водоемов связывают с воздействием и накоплением ПХБ в их организмах (смесь диоксина и фурана в природном водоеме может быть причиной бесплодия рыб). Наблюдалось нарушение соотношения половых стероидов. ПХБ, ПХДД (дибензопарадиоксин) и ПХДФ (дибензофуран) обладают антистероидным воздействием, эти вещества могут влиять на феминизацию самцов после воздействия малых доз этих веществ. Эндокринный стресс, нарушения развития, нарушение иммунной системы как результат воздействия ПХБ (Моисеенко 2009).

В организм рыб ПХБ могут поступать осмотически через жабры, но основная часть их потребляется с кормом. Они накапливаются в первую очередь в жировой ткани, печени и головном мозге и меньше во внутренних органах (Моисеенко, 2009).

Профилактика основывается на строгой регламентации поступления ПХБФ в водоемы. Присутствие ПХБФ в воде морских рыбохозяйственных водоемов не допускается, ПДК воды в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 0,001 мг/л, второй класс опасности. Допустимые остаточные количества ПХБ составляют (мг/кг): в рыбе - 2,0, печени рыбы и продуктах из нее - 5,0, рыбьем жире - 3,0, но следует учитывать, что для человека опасно потребление ПХБФ в дозе 0,07 мг/кг массы тела в день или суммарной дозе 4,2 мг (критерии ВОЗ, 1980).

3.2 Влияние ПХБ на ракообразных и моллюсков

Установлено, что ПХБ в концентрациях 1 мкг/л убивает молодь креветок через 15 дней, взрослые особи гибнут через 17 - 53 дня. У дафний за 4 суток отмечено его накопление в 47 000 раз выше, чем в воде. Накапливаются преимущественно слабо-хлорированные изомеры бифенилов.

Мидии - наиболее распространенные моллюски - фильтраты, аккумулирующие значительные количества ПХБ. Под влиянием ПХБ в экспериментальных условиях были выявлены особенности ростовых процессов в «ключевых» тканях мидий (Моисеенко, 2009).

3.3 Влияние ПХБ на растения

Согласно проведенной в Великобритании инвентаризации, количества диоксинов в почве и биоте соотносятся как 1000:1, причем в растения через корневую систему поступает только незначительная часть от общего количества диоксинов - 0,006-0,02%. Основную часть диоксинов растения поглощают из воздуха, при этом данный процесс является равновесным. Биоконцентрирование в растениях весьма незначительно. Основная часть ПХДД/ПХДФ при листопаде попадет в почву, передача их от растения к растению (через плоды, побеги и т.д.) считается невозможной (Юфир, 2001).

3.4 Влияние ПХБ на человека

СОЗ представляют особую угрозу для здоровья населения, являются факторами риска развития злокачественных новообразований, нарушений репродуктивного здоровья, эндокринного и иммунного статуса, центральной и периферийной нервной системы человека, одним словом, происходит негативное влияние почти на все системы и органы. Негативные последствия воздействия хлорсодержащих пестицидов испытывает значительная часть населения на сельскохозяйственных территориях, диоксинов, фуранов и ПХБ - население городов, где расположены промышленные предприятия и мусоросжигательные заводы (Клюев Н.А. 2001).

Наиболее важный путь поступления полихлорированных бифенилов в человеческий организм - через пищу (рыба, жиры, молочные продукты, овощи). Меньшую, но заметную роль играет ингаляционный механизм, он типичен для рабочих мест и селитебных зон, подверженных влиянию некоторых химических предприятий и установок по уничтожению мусора методом сжигания. В производственных условиях может оказаться значимым поступление через кожу (Исидоров, 1999).

Влияние на состояние репродуктивного здоровья: Экспериментально найдены зависимости даже между низкими внутриматочными концентрациями ПХБ и наличием отклонений в росте и созревании плода (сниженный вес и преждевременные роды). ПХБ могут оказывать эмбриотоксический эффект, вызывая уменьшение числа мест имплантации, количества новорожденных и увеличение продолжительности беременности. Среди населения, подвергающегося воздействию ПХБ, обнаружено изменение менструального цикла, спонтанные аборты, мертворожденность, детская смертность у женщин, пострадавших в результате употребления риса, загрязненного ПХБ, снижение веса тела у новорожденных, матери которых употребляли рыбу с повышенным содержанием ПХБ.

Злокачественные новообразования: Международным агентством по изучению рака ПХБ отнесены к группе 2А (высокая степень вероятности возникновения опухоли не в месте введения, а избирательно в том или ином органе), а Агентством по охране окружающей среды США - к группе возможных канцерогенов для человека (Клюев, 2001).

В эпидемиологических исследованиях установлена связь между воздействием ПХБ на население и меланомой кожи, раком печени, опухолями желудочно-кишечного тракта, некоторыми другими локализациями злокачественных новообразований. Эти исследования проведены в основном среди рабочих производства конденсаторов.

В России онко-эпидемиологические работы по влияния окружающей среды, загрязненной ПХБ, не проводились.

Влияние на здоровье детей: В различных странах мира, где возможно повышенное поступление ПХБ с продуктами питания, преимущественно рыбой, проводят работы по оценке перинатального воздействия этих веществ на нервно-психическое развитие ребенка.

4. Действие токсиканта на разные уровни экосистем

Таблица 1.

Заключение

Опасность загрязнения биосферы ПХБ приобретает все более реальные размеры в связи с их стабильностью. В настоящее время имеются весьма ограниченные сведения относительно путей их биологического разложения. Компоненты ПХБ с числом атомов хлора меньше четырех разлагаются микроорганизмами. Высшие гомологи, очевидно, подвергаются биодеградации в организме птиц и млекопитающих. Однако этим путем из окружающей среды удаляется лишь ничтожно малая часть ПХБ.

Пока нет оснований утверждать, что в стране существует острая проблема загрязнения окружающей среды ПХБ. Однако это обстоятельство не исключает необходимости дальнейшей разработки затронутых вопросов.

Уменьшение риска, связанного с СОЗ это непростая задача, но она может и должна быть решена. Ключом к ее решению является стимулирование перехода к использованию альтернатив как химического, так и нехимического характера.

Поощрение применения альтернатив СОЗ может осуществляться в рамках добровольных программ, путем проведения кампаний по информированию общественности, использования экономических стимулов, введения ограничений и, в качестве последнего средства, запретов на использование или производство. Следует выявлять нежелательные запасы СОЗ и обеспечивать осторожное обращение с ними. В уникальном случае существования продукции, содержащей ПХБ, такой как давно находящиеся в употреблении электротрансформаторы, ее использование может продолжаться, но только при условии осторожного обращения вплоть до окончательного удаления. Значительного уменьшения загрязнения окружающей среды в результате поступления в нее нецелевых побочных продуктов, содержащих СОЗ, можно добиться за счет использования чистых технологий, модификации процессов и другими путями.

Решения проблемы будут различными в соответствии с конкретными климатическими и социально-экономическими условиями каждой страны.

В качестве примера можно узнать то, что, хотя ДДТ запрещен в большинстве районов с умеренным климатом, где не существует проблемы малярии, это вещество продолжает оставаться ценным для многих тропических стран, поскольку используется для борьбы с комарами - переносчиками малярии.

В таких случаях до полного выведения из употребления химического вещества ему должны быть найдены безопасные альтернативы.

В 2001 году в Стокгольме рядом государств, входящих в Организацию Объединенных Наций, был подписан глобальный договор о стойких органических загрязнениях, предусматривающий их утилизацию и сокращение производства. Это договор впоследствии был назван Стокгольмской конвенцией, к которой по состоянию на 2011 год присоединились уже более 170 государств, в том числе Украина, Россия, Белоруссия и Казахстан.

Список литературы

1. Брагинский Л.П., Комаровский Ф.Я., Мережко А.И. Персистентные пестициды в экологии пресных вод. - Киев: НАУКОВА ДУМКА, 1979. - 144с.

2. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. - СПб : Химиздат, 1999. - 144с.

3. Клюев Н.А., Курляндский Б.А. Диоксины в России. - М.: ЮНЕП,

4. 2001. - 212 с.

5. Куценко С.А. Основы токсикологии. - СПб: Наука, 2002. - 300с.

6. Комаров A.A. Диоксины и полихлорированные бифенилы в кормах. - М.: Мысль, 2003. - 166с.

7. Мамонтова Е. А., Мамонтов А. А., Тарасов Е. Н. Загрязнение диоксинами и родственными соединениями окружающей среды Иркутской области. - Иркутск: ИГУ, 2000. - 47с.

8. Моисеенко Т. И. Водная экотоксикология. - М.: Наука, 2009. - 400с.

9. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. - М.: ВНИРО, 2001. - 340 с.

10. Реймерс Н.Ф. Природопользование (словарь-справочник). - М.: Мысль, 1990. - 638 с.

11. Федоров Л.А., Мясоедов Б.Ф. Диоксины как экологическая опасность:

12. ретроспектива и перспективы. - М.: Успехи химии, 1990. - 723с.

13. Шапоренко С.И. Загрязнение прибрежных морских вод России. Водные ресурсы. - М.: 1997. - 327с.

14. Юфир С.С. Яды вокруг нас. - М.: Джеймс, 2001. - 400 с.

15. http://www.cip-pops.ru/ - новые СОЗ, ПХБ;

16. http://ru.wikipedia.org/ - ПХБ