Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Биоиндикация загрязнений

Загрязнение полихлорированными дибензодиоксинами и полихлорированными дибензофуранами

Одним из последствий техногенной деятельности человека становится загрязнение окружающей среды и продуктов питания так называемыми супертоксикап- тами — веществами, для которых ПДУ концентраций па несколько порядков ниже, чем для токсичных веществ первого класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76. К их числу относятся полихлорированные дибензодиоксины (ПХДЦ, диоксины) и полихлорированные дибензофураны (ПХДЦ/Ф, ПХДФ, фураны). Они представляют собой хлорированные циклические ароматические эфиры, в которых два бензольных кольца с различной степенью хлорирования связаны между собой двумя атомами кислорода (ПХДД) или одним атомом кислорода и связью С-С (ПХДФ). Всего существует 75 ПХДД и 135 ПХДФ, наиболее токсичным из которых представляется тетрахлордибензо-п-диоксин, замещенный в положениях 2, 3, 7, 8 (2,3,7,8-ТХДД, или ТХДД). К токсичным веществам относятся еще шесть ПХДД и десять ПХДФ, имеющих атомы хлора в положениях 2, 3, 7, 8. Поскольку имеется большое число конгенеров ПХДД и ПХДФ с различной степенью токсичности, токсичность этих соединений определяется в долях от токсичности 2,3,7,8-ТХДД, принятой за единицу. Имеются 7 конгенеров ПХДД и 10 конгенеров ПХДФ, для которых установлены коэффициенты относительной токсичности, приведенные в таблице 72.

Таблица 72. Значения коэфициентов относительной токсичности ПХДД/Ф (Майстренко и др., 1996)

Соединение

Коэффициент

относительной

токсичности

Соединение

Коэффициент

относительной

токсичности

1,2,3,7,8-ПеХДД

0,5

2,3,4,7,8-ПеХДФ

0,5

1,2,3,4,7,8-Г кХДД

од

1,2,3,4,7,8-ГкХДФ

0,1

1,2,3,6,7,8-Г кХДД

0,1

1,2,3,6,7,8-Г кХДФ

0,1

1,2,3,7,8,9-Г кХДД

од

2,3,4,6,7,8-ГкХДФ

0,1

1,2,3,4,6,7,8-Г пХДД

0,01

1,2,3,4,7,8,9-ГкХДФ

0,1

охдц

0,001

1,2,3,4,6,7,8-Г пХДФ

0,01

2,3,7,8-ТХДФ

од

1,2,3,4,7,8,9-ГпХДФ

0,01

1,2,3,7,8-ПсХДФ

0,05

ОХДФ

0,001

Для остальных ПХДД и ПХДФ коэффициенты относительной токсичности принимаются за нуль. С помощью этих коэффициентов суммарная токсичность смеси ПХДД и ПХДФ может быть выражена одним числом — диоксиновым эквивалентом (ДЭ), который представляет собой сумму произведений концентраций каждого коп- генера на коэффициент его относительной токсичности. ПДУ концентраций ПХДД и ПХДФ в пищевых продуктах и в объектах окружающей среды устанавливаются именно в ДЭ.

Диоксины не относятся к промышленно выпускаемым веществам, они образуются в качестве побочных продуктов целого ряда химических процессов, в ходе сжигания отходов в мусоросжигательных печах и при пожарах. Источниками диоксинов являются производства хлорфеполов, замещенных хлорбепзолов, синтез алифатических хлорпроизводпых, технологические процессы, связанные с трансформацией хлорсодержащих промежуточных продуктов, а также с применением хлорированных катализаторов и растворителей. Диоксины присутствуют в выхлопных газах автотранспорта при использовании этилированного бензина, в промышленных выбросах металлургических предприятий и ряда других производств. В некоторых случаях основным источником диоксинов и фуранов служат мусоросжигательные заводы, ликвидирующие бытовые и промышленные отходы, содержащие хлор. Основной путь образования диоксинов — процессы горения в широком смысле слова, термолитические процессы при 300-600 °С. Диоксины относительно малоподвижны в окружающей среде, слабо растворимы в воде. Допустимая концентрация диоксинов в питьевой воде, принятая в России (20 пг/л), значительно выше, чем в других странах —в США (~0,013 пг/л), Италии (~0,05 пг/л), Германии (~0,01 пг/л). ПХ- ДД/Ф прочно связываются с осадками в водных объектах. В почве они характеризуются низкой вертикальной подвижностью.

Проведены многочисленные исследования путей биотического и абиотического разложения диоксинов и фуранов. Некоторые ПХДД разлагаются под действием ультрафиолетовой радиации и микроорганизмами. Период полураспада ТХДД составляет в среднем 10 лет (с колебанием от 1 до 14 лет). Остается спорным вопрос о вкладе микроорганизмов в биоразложение и удаление ТХДД из окружающей среды. Доказано микробиологическое разложение 2,3,7,8-ТХДД чистыми бактериальными культурами с периодом полуразложения 1 год. В серии экспериментов с культурой псевдомонад Alcaligenes denitrificans было установлено быстрое разложение 2-МХДФ, медленное — 2,8-ДХДФ и отсутствие разложения 1,3,7,8-ТХДФ. Этот штамм осуществляет разложение в результате кометаболизма (разложение при отсутствии роста на таком субстрате). Значительно быстрее происходит разрушение

2,3,7,8-ТХДД под действием ультрафиолетового излучения — в лабораторных условиях его разложение с дехлорированием в течение недели проходило на 90%.

В настоящее время обсуждаемые соединения остаются одной из самых мало- изученых групп загрязняющих веществ. В литературе отмечаются значительные различия данных о накоплении 2,3,7,8-ТХДД различными видами. В живых организмах, обитающих в чистой среде, ПХДД и ПХДФ не обнаруживаются. Однако в тех районах, где имели место аварии с выбросом химических веществ, или вблизи промышленных предприятий во всех биотических объектах (растения, наземные и водные животные) обнаружен 2,3,7,8-ТХДД в концентрации порядка 10-9 —10-12. Активная биоаккумуляция происходит в водных экосистемах — в водорослях, ряске, рдестах концентрация их по сравнению с содержанием в воде составляет (2—6)-103%. Для сравнения в наземных экосистемах она составляет 0,1% от содержания в почве. Так, например, в тканях рыб (лещ, окунь), выловленных в Гамбургской гавани, были обнаружены концентрации 308 нг/кг ТХДД/Ф и 438 нг/кг ПХДД/Ф при содержании их в донных осадках 10-74 нг/кг.

В контролируемых экспериментах в натурных условиях с морковью, луком и картофелем коэффициенты биоаккумуляции 2,3,7,8-ТХДД были значительно ниже 1, т. е. миграция его в системе «почва — растение» значительно снижена.

Применительно к наиболее токсичному из всех диоксинов и фуранов соединению — 2,3,7,8-ТХДД— ЛД50 для морских свинок составляет 0,6-2 мкг на 1 кг живого веса, для сирийского золотого хомячка — 3000-5000 мкг/кг, для крыс, мышей кур, собак, обезьян — 20-300 мкг/кг веса. Диоксины и фураны накапливаются в печени, жировых тканях, молоке. Так, например, в Канаде при загрязнении подстилок сельскохозяйственных животных до концентрации 42-9070 мкг/кг ГкХДД и

ОХДД в жире и печени кур и свиней было отмечено содержание этих поллютантов 2-186 нг/кг.

Диоксины и фураны, попадая в организм животных и человека, оказывают тератогенное и отравляющее действие на зародыши, вызывая смертность эмбрионов. Смертность эмбрионов проявляется уже при очень низких концентрациях указанных соединений (табл. 73). Явно выраженные уродства обнаружены лишь у мышей. Минимальная доза здесь составляет 1-3 мкг/кг живого веса при введении на 6-15-е сутки беременности; наибольшая чувствительность к введению диоксина отмечается па 11-е сутки беременности. Из уродств чаще всего наблюдается «волчья пасть» — расщепление неба. Уродства у обезьян Callithrix jacchus не обнаружены; накопленная доза около 1,5 мкг/кг живого веса в большинстве случаев приводит к выкидышу, прежде чем начнутся отклонения в развитии.

При хроническом загрязнении ПХДД/Ф могут быть причиной возникновения различных опухолей. Воздействие диоксинов испытывалось на крысах и мышах при ежедневной дозе 100 нг/кг веса. В результате было показано существование тенденции к образованию опухолей, в особенности гепатоцеллюлярных карцином у самок крыс. Максимальная пороговая доза составляет около 1 нг/кг веса. При повышении дозы отмечено увеличение частоты появления некоторых других опухолей.

Таблица 73. Воздействие ПХДД на эмбрионы животных (Майстренко и др., 1996)

Вид

Время введения вещества

Минимальная пороговая доза, мкг/кг

ЛД50, мкг/кг

Крысы

6-15-е сутки беременности

0,5-1

1-2

Мыши

_//_

Около 1

7

Кролики

_и_

1,25

Нет данных

Обезьяны

Перед беременностью и во время нее

0,01-0,05

Нет данных

Загрязнение окружающей среды ПХДД/Ф при их широком распространении во всем мире представляет значительную опасность для биоты. В организм человека и домашних животных они попадают главным образом с пищевыми продуктами и водой. Диоксины поражают практически все органы и системы организма, для них характерны канцерогенность, эмбриональная токсичность, тератогенные и мутагенные эффекты. Кроме общетоксического действия, эти вещества вызывают развитие иммунодефицита. Расчетная средняя смертельная доза диоксинов для человека при однократном поступлении в организм равна 70 мкг на 1 кг массы тела. В настоящее время токсикологическое действие диоксинов па организм человека оценивается весьма противоречиво. Нет надежных доказательств канцерогенного действия этих веществ на человека. Считается, что 2,3,7,8-ТХДД является промотором роста опухолей, инициированных первичными канцерогенами. Надежные данные о действии ПХДД/Ф получены при обследовании рабочих, запятых в производстве 2,4,5-трихлорфеиола и 2,4,5-Т и попавших в аварии на фирме Беринга в Гамбурге (Германия) в 1956 г., в г. Нитро штата Западная Виргиния (США) в 1949 г. и в г. Се- везо (Италия) в 1976 г. У человека основными симптомами отравления являются хлоракне, гиперпигмеитация, нарушение деятельности печени, повышение содержания жиров и холестерина в крови, тошнота, рвота, головные боли. Могут появиться мышечные боли, усталость, озноб, психические отклонения. Последствием воздействия ПХДД/Ф на организм являются уродства потомства. Токсичное для человека действие дефолианта 2,4,5-Т (agent orange), проявившееся после Вьетнамской войны, объясняется поражением 2,3,7,8-ТХДД. В пробах жировых тканей ветеранов войны, подвергшихся действию диоксинов, он обнаружен в концентрации 20-173 трлн-1, в то время как фоновая концентрация его у жителей США составляет менее 20 трлн-1. В таблице 74 приведены данные по частоте аномалий беременности у женщин, проживавших в районах Вьетнама, которые подвергались воздействию дефолианта.

Таблица 7^. Частота встречаемости аномалий беременности в различных районах

Вьетнама (С. С. Юфит, 2002)

Тип аномалии

Провинция Бенче, Вьетнам

(зараженный район)

Хошимин

Северный

Вьетнам

Зараженный

район

Незаражен н ы й район

Врожденные аномалии

6,49

16,33

2,58

0,45

Внутриутробная смерть

4,72

1,02

0,18

1,91

Обыкновенный выкидыш

47,03

50,00

21,65

5,77

Пузырный занос

10,65

11,22

2,30

0,09

В плазме крови рабочих дубильных цехов, лесопилок и текстильных производств, где используются хлорированные фенолы, идентифицированы диоксины, причем соотношение изомеров в плазме соответствует их содержанию в применяемых веществах. При обследовании 28 человек из окрестностей Мюнхена были найдены ТХДД-ОХДД/Ф в концентрации 2-4416 трлн-1 в печени и жировых тканях. Грудные дети в возрасте до 16 месяцев накопили сходную с взрослыми дозу диоксинов, что связано с питанием детей — загрязнением материнского и коровьего молока. Исследования в Германии показали, что концентрация ТХДД в материнском молоке составляет около 1000 пг/л. Молоко вьетнамских матерей в 1970 г. содержало 40-50 трлн-1 2,3,7,8-ТХДД.

Для оценки биотоксичпости бумажных изделий и продуктов питания предлагается использование методов биотестирования с применением в качестве тест-объекта культуры пресноводной хлорококковой микроводоросли Scenedesmus quadricauda (Тигр.) Breb., а для донного грунта — культур S. quadricauda и морской диатомовой микроводоросли Thalassiosira weissflogii (Grunow) Fryxell et Hastle (Ипатова и др., 2013). Основные тест-параметры — изменение численности клеток водорослей (выживаемость), быстрая флуоресценция (эффективность фотосинтеза) и модификация размеров клеток. Во ВНИИ агрохимии им. Д. Н. Прянишникова (Москва) разработана методика биотестировапия с использованием инфузорий Paramecium caudatum для оценки интегральной токсичности почв и загрязнения их гидрофобными токсикантами — ДДТ, ПХДД и др. (Лунёв, Баранов, 2013).

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы