Российский Государственный Торгово-Экономический Университет

Реферат по дисциплине Экология на тему:«Диоксины»

Москва - 2009

Далеко не сразу, но о диоксинах и родственных соединениях сложилось мнение, что они самые ядовитые рукотворные химические соединения за всю историю человечества. Проявлением уважительного и, что скрывать, настороженного отношения специалистов к ним служат хотя бы ежегодно проводимые мировые симпозиумы, на которых рассматриваются все проблемы, возникающие в связи с существованием и широким распространением в природе диоксинов. Интересно отметить, что даже нефтяные конгрессы (а о значении нефти в жизни человечества знают все) проводятся значительно реже, только раз в четыре года. А ведь диоксины даже не производятся в промышленном масштабе, да и об их практическом применении не приходится говорить. Все внимание к диоксинам вызвано лишь с одним их свойством - ядовитостью. Суперядовитость - это их свойство, заслоняющее и подавляющее все прочие свойства.

Что же известно относительно острой токсичности диоксинов? Получить верное представление об этом поможет нам сравнение острой токсичности диоксинов и токсичности общеизвестных эталонов ядовитости: цианистым калием и стрихнином. Оказывается, что самый токсичный из диоксинов, содержащий в своей молекуле четыре атома хлора в боковых положениях, в 67 тысяч раз ядовитее цианистого калия, которым в свое время пытались убить Распутина, и в 500 раз - стрихнина, которым обычно травят крыс. Можно еще добавить, что этот диоксин токсичнее боевых отравляющих веществ: зарина - в 26 раз, современного бинарного так называемого “Ви-Икс” - в 5 раз. Ради справедливости следует заметить, что диоксины все же не являются самыми ядовитыми веществами в природе, они уступают ботулискому и дифтерийному токсинам. Но ведь эти токсины пока еще не синтезируют в лабораториях, это природные, натуральные яды, а диоксины - рукотворные.

Получена расчетным путем и среднесмертельная доза диоксина для человека при его оральном (через рот) однократном поступлении - 0,05 - 0,07 миллиграммов (одна тысячная часть грамма) на 1 кг веса, это составляет 3,5-5 миллиграммов для человека весом 70 кг. То, что величина получена расчетным путем, может породить определенное сомнение в ее достоверности. Может быть это и так, но здесь нет альтернативы.

Как бы ни была высока острая токсичность диоксинов и родственных соединений, похоже, что их следует опасаться не по этой причине. Смертельное отравление диоксинами - событие достаточно маловероятное. Как уже отмечалось, их ведь не производят в промышленных масштабах, получают только в результате специальных лабораторных синтезов для изучения свойств в количествах, едва ли превышающих несколько граммов. А диоксины, образующиеся в качестве побочных продуктов в многочисленных химических процессах и процессах горения, настолько рассеяны, что не могут представить реальную опасность смертельного отравления.

Когда говорят об уникальной токсичности диоксинов, то в первую очередь имеют в виду их хроническую токсичность, т.е. способность оказывать пагубное влияние на здоровье при повседневном поступлении в организм в исчезающе малых количествах. Минимальная, но достаточная для хронического отравления, доза диоксина при оральном поступлении оценена в 0,1 микрограмма (одна миллионная часть грамма) на 1 кг веса. Эта величина в 500 - 700 раз меньше, чем смертельная доза для человека.

При хроническом отравлении диоксинами и родственными соединениями возникают определенные заболевания, и практически подавляется аэробная (основанная на кислороде) форма жизни на земле. Об этих страшных последствиях диоксинового отравления природы мы поговорим позже.

ТАЙНАЯ И НЕПРЕДВИДЕННАЯ ОПАСНОСТЬ

Диоксин - одно из наиболее токсичных техногенных веществ. Однажды попав в наш мир, он остается в нем неизменным, поскольку не существует бактерий, способных его эффективно разлагать. Диоксин также встраивается в цепи питания накапливаясь в тканях животных, двигаясь вверх (так называемая биоаккумуляция).

Кроме диоксинов существует целая группа остро токсичных соединений - фураны и полихлорированные бифенилы, вещества со сходными структурами. На сегодняшний день по данным Агентства по охране окружающей среды США идентифицировано 75 диоксинов, 135 фуранов и 209 полихлорбифенилов (ПХБ). Многие из них также токсичны. Обычно, их суммарная токсичность приводится к токсичности 2,3,7,8-ТХДД.

В водах Байкала, в рыбе, зоо- и фитопланктоне, а также в яйцах птиц, населяющих берега и острова "священного моря", обнаружены диоксины и диоксино подобные соединения. Их еще называют "гормонами деградации" или "гормонами преждевременного старения". Диоксины относятся к разряду особо опасных стойких органических загрязнителей, так как обладают высокой устойчивостью к фотолитическому, химическому и биологическому разложению. В результате они долгое время могут сохраняться в окружающей среде. При этом для диоксинов не существует "порога действия", то есть даже одна молекула способна инициировать ненормальную клеточную деятельность и вызвать цепь реакций нарушающих функции организма. Известно, к примеру, что во время военных действий во Вьетнаме вооруженные силы США активно применяли, в числе других видов химического оружия, гербицид "Оранж эйджент", который содержит диоксин. Этот препарат вызывал искусственный листопад в джунглях, лишавший вьетнамских партизан их естественного и главного убежища

Действие диоксинов на человека обусловлено их влиянием на рецепторы эндокринные и гормональные расстройства, изменяется содержание половых гормонов, гормонов щитовидной и поджелудочной желез, что увеличивает риск развития сахарного диабета, нарушаются процессы полового созревания и развития плода. Дети отстают в развитии, их обучение затрудняется, у молодых людей появляются заболевания, свойственные старческому возрасту. В целом повышается вероятность бесплодия, самопроизвольного прерывания беременности, врожденных пороков и прочих аномалий. Изменяется также иммунный ответ, а значит, увеличивается восприимчивость организма к инфекциям, возрастает частота аллергических реакций, онкологических заболеваний.

Главными источниками появления диоксинов в окружающей среде являются окисление и сжигание органических веществ, химическая, металлургическая, а также целлюлозно-бумажная промышленность. Заметим, что в непосредственной близости от "священного моря" действует Селенгинский целлюлозно-картонный комбинат, а прямо на южном побережье - Байкальский целлюлозно-бумажный.

К сожалению, в Бурятии, большинство населения которой активно потребляет дары озера, планомерные исследования с целью определения степени реальной опасности влияния байкальских диоксинов на здоровье людей ранее не проводились. Но в нынешнем году ученые отдела химии полимеров Бурятского научного центра РАН при поддержке республиканского Госкомитета по экологии приступили к изучению этой, как ни прискорбно, актуальной для Байкальского региона проблемы.

Диоксины действительно губительны, но эту опасность уже давно нельзя считать ни тайной, ни непредвиденной. Здесь хочется сказать о другом... Печальный опыт учит не доверять алармистским призывам наших СМИ. Что и кто стоит за заметкой в "Независимой газете"? Желание бурятских химиков получить деньги и аппаратуру для своих собственных исследований? Хитроумный расчет финансовых и прочих проходимцев, метящих в байкальские комбинаты? Хорошо оплачиваемая тяга журналиста на жареное? Или и в самом деле загажен самый крупный на планете пресный резервуар?

Такое недоверие вполне оправдано. Вспомним, как лет десять назад газеты и журналы заполонили нападки на отечественную противодифтерийную сыворотку, якобы опасную для детей из-за находящейся в ней ртути. Ртуть (а точнее, бактерицидное ртутьорганическое соединение - мертиолат) действительно там была, но в таком количестве, что опасность была бы призрачной, если даже вливать сыворотку стаканами. Демопресса умело использовала этот жупел для дискредитации советского здравоохранения, а результатом стала неслыханная для конца XX века эпидемия дифтерита.

Что особенно настораживает... Заметка не содержит типично журналистских ляпов и явно написана человеком, знакомым с проблемой. Есть, однако, одна странность - не указан непосредственный источник сведений о диоксиновом загрязнении (из заключительной фразы прямо не следует, что им является Бурятский научный центр). Кто же производил эти анализы? Насколько можно доверять их результатам?

Запомните главное - диоксины никто не делает нарочно, они - расплата за несовершенство технологии или за несоблюдение совершенной технологии. Будь то технология производства гербицидов, обработки целлюлозы или уничтожения отходов. Всплески диоксинов в московском воздухе при гайдаровщине сопровождали каждый скачок цен на бензин: городские службы экономили на вывозе мусора с помоек, и дворники его жгли на кострах. А в городском мусоре полно хлорвиниловой упаковки...

История человечества знает множество случаев появления в биосфере больших количеств потенциально опасных веществ. Воздействие этих чужеродных соединений (ксенобиотиков) на живые организмы иногда было причиной трагических последствий, примером которых может служить история с инсектицидом ДДТ. Еще большую печальную известность приобрел диоксин, появившийся в окружающей среде ряда стран Запада в 50-60-е годы, а также в Южном Вьетнаме во время химической войны, которую вели США в период с 1961 по 1972 г.

Диоксином в органической химии называют шестичленный гетероцикл, в котором два атома кислорода связаны двумя двойными углерод-углеродными связями.

В токсикологии под термином "диоксин" понимают производное этого соединения, а именно 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксин, который является представителем обширной группы чрезвычайно опасных ксенобиотиков из числа полихлорированных полициклических соединений.

Особо опасные вещества из числа полихлорированных ароматических соединений с конденсированными циклами. Попадая в организм, они активируют (индуцируют) синтез железосодержащих ферментов - цитохромов P-450, что обычно приводит к нарушению обмена веществ и поражению отдельных органов и тканей. Обладая высокой симметрией, такие соединения способны длительное время существовать в организме.

Диоксин - один из самых коварных ядов, известных человечеству. В отличие от обычных ядов, токсичность которых связана с подавлением ими определенных функций организма, диоксин и подобные ему ксенобиотики поражают организм благодаря способности сильно повышать (индуцировать) активность ряда окислительных железосодержащих ферментов (монооксигеназ), что приводит к нарушению обмена многих жизненно важных веществ и подавлению функций ряда систем организма.

Диоксин опасен по двум причинам. Во-первых, сохраняется в окружающей среде, эффективно переносится по цепям питания и таким образом длительное время воздействует на живые организмы. Во-вторых, даже в относительно безвредных для организма количествах диоксин сильно повышает активность узкоспецифичных монооксигеназ печени, которые превращают многие вещества синтетического и природного происхождения в опасные для организма яды. Поэтому уже небольшие количества диоксина создают опасность поражения живых организмов имеющимися в природе обычно безвредными ксенобиотиками.

Даже из приведенного беглого описания очевидно, как важна и сложна проблема защиты от этого опасного ксенобиотика. Поэтому в США, где в окружающую среду внесено значительное количество диоксина, на изучение этой проблемы только федеральным правительством выделяется ежегодно 5 млн. долл.

С 1971 г. проблема диоксина и родственных ему соединений регулярно обсуждается в США на специальных конференциях, которые в последнее время проводятся ежегодно, как международные форумы ученых заинтересованных стран. Внимание к этой проблеме нашло отражение и в обильной научной литературе о диоксине. За последние 10-12 лет широко рассмотрены научные аспекты этой проблемы. Все, что удалось узнать о диоксине, свидетельствует о чрезвычайной опасности этого вещества для человека, особенно в условиях хронического отравления, и позволяет сформулировать основные задачи, вставшие перед человечеством в связи с появлением этого ксенобиотика в природе. Вместе с тем проблеме диоксина присущи еще и социальные, политические и военные аспекты. Именно поэтому в некоторых странах Запада, и особенно в США, сознательно пытаются затушевать отдельные стороны проблемы, не придавая огласке сведения, раскрывающие опасность этого яда для человечества, используя результаты некорректных опытов для выработки суждений о диоксине и т.д.

ШЕСТВИЕ ДИОКСИНА ПО ПЛАНЕТЕ

После публикации работ К. Шульца можно было ожидать, что заводы по производству трихлорфенола будут закрыты либо будут разработаны новые технологические схемы получения этого продукта, не допускающие накопления в нем столь сильного яда. Однако этого не только не произошло, но и, вопреки здравому смыслу, дальнейшие публикации о физиологической активности и путях образования диоксина и тетрахлордибензофурана просто прекратились. Одновременно почти перестали поступать сообщения о случаях поражения людей трихлорфенолом и его производными, хотя именно в этот период, как стало известно позже, они были наиболее частыми. В то же время производство трихлорфенола и продуктов его переработки по старой технологической схеме 50-х годов в странах Запада, и особенно в США, существенно расширилось, сохранился высокий уровень потребления этой опасной продукции и непрерывно возрастал ее экспорт.

Биоцидные, инсектицидные и гербицидные препараты на основе 2,4,5-трихлорфенола поступили во многие страны Американского континента, в некоторые страны Африки и Юго-Восточной Азии, в Австралию и Океанию. Вместе с ними в почвы и акватории, города и поселки обширных районов мира непрерывно вносился диоксин. Особенно большие его количества поступали со сточными водами в окружающую среду районов, где размещались заводы, производящие трихлорфенол. Результаты этой деятельности не замедлили сказаться: в конце 60-х - начале 70-х годов в США были зарегистрированы многочисленные случаи массового поражения домашней птицы и даже потомстве диких животных.

Позже было показано, что гербициды типа 2,4,5-Т, поступавшие в 60-е годы на внутренний и внешний рынки США, содержали диоксин в концентрации от 1 до 100 частей на млн, т. е. в количествах, которые превышают допустимые десятки, сотни и даже тысячи раз. Если считать, что используемые в мирных целях продукты переработки трихлорфенола содержали всего лишь 10 ррm диоксина, то и в этом случае за десятилетие, прошедшее после установления причин токсичности этой продукции, в окружающую среду США вместе со многими тысячами тонн пестицидов внесены сотни килограммов этого яда. Близкое этому количество диоксина появилось и на территории стран, импортировавших эту продукцию из США.

ЧТО ИЗВЕСТНО О СВОЙСТВАХ ДИОКСИНА

Строение, физические и химические свойства. Молекула диоксина плоская и отличается высокой 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 - кристаллическое вещество с высокой температурой плавления (305^oС) и очень низкой летучестью, плохо растворяющееся в воде (при 25^oС) и лучше - в органических растворителях. Он отличается высокой термической стабильностью: его разложение отмечается лишь при нагревании выше 750^oС, а эффективно осуществляется при 1000^oС.

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, диоксин является его способностью к образованию прочных комплексов со многими природными и синтетическими полициклическими соединениями.

ДИОКСИН И ЕГО СЛЕДЫ ВО ВЬЕТНАМЕ

Еще в 1970 г. на международной конференции в Орсэ (Франция) вьетнамские ученые сообщили об отмеченной ими связи между поражениями людей гербицидными рецептурами армии США и хромосомными аберрациями, заболеваемостью первичным раком печени, количеством врожденных уродств и аномалий беременностей.

Они объяснили это мутагенным, канцерогенным и тератогенным действием гербицидов, примененных в химической войне во Вьетнаме, на людей. К этому времени в опытах на животных уже было продемонстрировано тератогенное действие 2,4,5-Т и установлено, что его причиной является присутствующий в гербициде диоксин. Несмотря на это, сообщение вьетнамских ученых было встречено с недоверием. Более того, именно после этих событий официальные круги США начали интенсивно формировать версию о безвредности диоксина.

Прошли годы. Усилиями прогрессивных ученых развеяны домыслы о безвредности диоксина. В опытах на животных убедительно показаны все коварные особенности его действия на теплокровных. Однако эти данные, по мнению официальных кругов США, не могут быть распространены на человека без прямых доказательств.

Особенно тяжелый след оставляет горе многих вьетнамских женщин, потерявших величайшую радость жизни - возможность иметь здоровых и уверенных в счастливом будущем детей. Поэтому невольно испытываешь смешанное чувство недоумения, гнева и стыда за беззастенчивый, грубый обман общественного мнения, когда читаешь беззаботные рассуждения некоторых "ученых" Запада, стремящихся любыми путями обосновать отсутствие эмбриотоксических, тератогенных и мутагенных эффектов диоксина на человека. Некоторые из таких "ученых" пытались отстаивать эту версию и на состоявшемся в январе 1983 г. международном симпозиуме в г. Хошимине, посвященном отдаленным последствиям химической войны США во Вьетнаме.

На симпозиуме собралось более 120 человек из 21 страны мира. Их вниманию было представлено около 70 докладов, в том числе более 30 сообщений вьетнамских ученых, с фактическими данными о последствиях длительного и массированного применения гербицидов на население и природу пораженных районов. После всестороннего обсуждения представленных материалов участники симпозиума пришли к единодушному мнению (и это нашло отражение в заключительном документе симпозиума), что и через 10 лет после окончания химической войны ее отрицательное воздействие на человека и природу все еще продолжается, что даже в настоящее время еще трудно оценить все аспекты, масштабы и продолжительность ее отдельных последствий.

В заключительных документах симпозиума отмечено, что флора, фауна и почвы многих районов Южного Вьетнама претерпели сильные изменения. Большую часть тропических лесов война превратила в саванны, территории которых в ряде районов и сейчас расширяются; многие прибрежные мангровые леса полностью уничтожены, и их спонтанное восстановление потребует многих сотен лет; потеряно плодородие на больших массивах пахотных земель.

В заключительном документе симпозиума впервые констатировано, что диоксин оказывает мутагенное, канцерогенное и тератогенное действие на животных и отмечены вьетнамские данные, показавшие наличие подобных эффектов у пораженных во время войны людей. Подчеркнуто, что аномалии, приобретенные пораженными людьми, могут передаваться по наследству, что последствия поражения связаны с хромосомными аберрациями и вызывают врожденные аномалии у детей, пузырный занос и хорионэпителиому (цистообразную и злокачественную дегенерацию хориона) у женщин, а приобретенные аномалии могут проявиться даже через многие годы после поражения.

Эти формулировки, включенные в документ после жарких дебатов, дают почти полное представление о действии диоксина на человека; при этом в документе сказано, что "наиболее сильные последствия на население оказало применение во время войны рецептуры "орандж эйджент", содержащей высокотоксичный, стабильный в окружающей среде диоксин".

Основой для приведенных выше положений заключительного документа симпозиума стали данные, полученные учеными Вьетнама. Согласно этим данным, у пораженных гербицидами людей количественные и качественные изменения хромосом встречаются намного чаще (иногда в десятки раз), чем у людей контрольной группы (при этом наблюдаемые аномалии такие же, как у жителей Хиросимы, пострадавших во время атомной бомбардировки). Частота заболеваемости пораженных людей первичным раком печени во время войны возросла в три раза и все еще остается высокой. В семьях, где муж и жена либо только жена или только муж подвергались воздействию гербицидов или проживали на пораженной ими территории, резко повысилось количество врожденных аномалий у детей. Среди врожденных уродств отмечали самые разнообразные формы: от недоразвития головы до осложненных такими дефектами аномалий, как отсутствие носа, глаз, ушей, заячья губа, укороченные конечности; от простой до осложненной водянки головного мозга; от синдактилизма (сращивание пальцев на конечностях) до отсутствия некоторых частей тела, например предплечья, верхней челюсти, брюшной стенки. Многие из этих аномалий ранее не наблюдались ни в одном районе земного шара. У пораженных гербицидами женщин особенно часты аномалии беременности, случаи пузырного заноса и хорионэпителиомы. Причем, если медленно у нового поколения вьетнамских женщин число аномалий беременности снижается, то случаи пузырного заноса и хорионэпителиомы все еще прогрессируют.

Как показали вьетнамские ученые, отмеченные последствия химической войны во всех случаях связаны с применением "орандж эйджент" и были всегда более сильными и часто встречаемыми среди контингентов населения, проживающих в сильно пораженных районах. Эти данные однозначно указывают на причины поражения и являются серьезным предупреждением человечеству о тех ужасах, к которым ведет, накопление диоксина в природе.

Из всех загрязнений эти стоят особняком. Это о них, диоксинах, говорят и пишут "химический СПИД", "суперяды", "монстры-невидимки", "химическая коса". За 10 лет войны во Вьетнаме американцы распылили всего 176 кг диоксина (микропримесь отравляющих веществ "Эйджент орандж"). Последствия сказываются до сих пор. Известны 75 различных соединений, называемых диоксинами, но наиболее известный среди них - 2, 3, 7, 8-тетрахлордибензо-пара-диоксин (ТХДД), который и является самым распространенным и самым сильным ядом. Эксперименты на животных показали, что в определенных дозах ТХДД смертелен. Он вызывает массу различных эффектов, в том числе рак, врожденные дефекты, поражения печени и вилочковой железы, а также подавление иммунной системы.

Эффективно накапливаясь в организме, диоксины могут вызывать отдаленные последствия хронического отравления малыми дозами. Причем диоксины весьма устойчивы по отношению к физическим и химическим воздействиям, выдерживают температуру в 800 гр. по Цельсию, а время их полураспада в организме человека составляет 5-6 лет, а в почвах - от 10 до 15 лет.

Диоксины образуются как побочный продукт на предприятиях хлорорганического синтеза, целлюлозно-бумажных комбинатах, цветной металлургии при горении органических материалов, сжигании промышленных и бытовых отходов, а образовавшись, высвобождаются, улетучиваясь в атмосферу, из которой потом вымываются осадками. С другой стороны, диоксиновые яды присутствуют в пестицидах, гербицидах, которые, в свою очередь, отравляют угодья, растения и пищевые продукты. Содержатся диоксины и в готовой продукции (бумага, линолеум, полихлорвиниловые изделия). Образуются диоксины, увы, и при хлорировании питьевой воды.

Список используемой литературы

1. Измалков В.Н., Измалков А.В. «Безопасность и риск при техногенных воздействиях». М: МЧС, 1995 г.

2. Обеспечение безопасности жизнедеятельности: под ред. В.Я.Сюнькова. М; Центр инноваций в педагогике, 1995 г.