Диоксины — класс токсичных хлорорганических соединений¶
Диоксины — группа хлорсодержащих ароматических органических соединений, относящихся к классу устойчивых загрязнителей окружающей среды (persistent organic pollutants, POPs). К ним относят 75 хлорированных производных дибензо-п-диоксина, 135 хлорированных производных дибензофурана и 209 полихлорированных бифенилов (ПХБ). Наиболее токсичным представителем класса является 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8-ТХДД), один из самых сильных известных ядов синтетического происхождения.
¶Химические свойства
Диоксины — это планарные молекулы, состоящие из двух бензольных колец, соединённых двумя атомами кислорода. Степень хлорирования молекул варьируется от одного до восьми атомов хлора. Чем больше хлора в молекуле, тем устойчивее соединение к разрушению.
Основные физико-химические характеристики:
- Температура плавления 2,3,7,8-ТХДД — 305 °C;
- Температура кипения — около 450 °C;
- Растворимость в воде крайне низкая (около 0,0002 мг/л);
- Растворимость в органических растворителях высокая;
- Удельная летучесть очень низкая — диоксины испаряются из воды и почвы практически не переходят в атмосферу, а переносятся с частицами пыли;
- Устойчивость к гидролизу, фотолизу и биологическому разрушению очень высока — период полураспада в почве составляет от 9 до 15 лет, в донных отложениях — до 100 лет.
Диоксины не имеют ни цвета, ни запаха. Их молекулы обладают высокой липофильностью, что обуславливает накопление в жировой ткани живых организмов (биокумуляцию).
¶Образование и источники загрязнения
Диоксины образуются как в процессах горения, так и в ряде химических производств.
¶Техногенные источники
Основным источником диоксинов в окружающей среде является сжигание отходов. К ним относятся:
- Мусоросжигательные заводы;
- Предприятия по переработке хлорсодержащих отходов;
- Производство целлюлозы и бумаги (при отбеливании хлором);
- Металлургические производства (особенно переплавка меди и алюминия);
- Производство некоторых пестицидов;
- Неконтролируемое сжигание бытовых отходов.
Диоксины также образуются при горении транспортных средств и в теплоэнергетике. В России основными источниками считаются мусоросжигательные комплексы, предприятия химической промышленности и объекты переработки отходов.
¶Природные источники
В небольших количествах диоксины образуются при лесных и торфяных пожарах, а также в процессах вулканической деятельности. Их вклад в общий уровень загрязнения значительно меньше техногенного.
¶Токсикология
Диоксины относятся к чрезвычайно опасным веществам. Токсичность 2,3,7,8-ТХДД в 1000 раз превышает токсичность цианистого калия. Смертельная доза для человека при однократном приёме оценивается в 1–2 мг на кг массы тела.
¶Механизм действия
Токсическое действие диоксинов реализуется через связывание с арильным рецептором (AhR) — белком, который регулирует транскрипцию генов. Комплекс «диоксин-AhR» проникает в ядро клетки и нарушает синтез белков, что приводит к широкому спектру биологических эффектов.
¶Основные эффекты
- Иммунотоксичность — подавление иммунитета, повышение восприимчивости к инфекциям;
- Канцерогенность — диоксины отнесены МАИР (Международным агентством по изучению рака) к группе 1 канцерогенов;
- Гепатотоксичность — поражение печени, включая хлоракне;
- Репродуктивная токсичность — нарушение фертильности, тератогенные эффекты;
- Эндокринные нарушения — влияние на гормональный статус;
- Нейротоксичность — когнитивные нарушения.
Характерный признак острого отравления диоксинами — хлоракне: тяжёлое кожное заболевание, впервые описанное у работников химических производств в начале XX века.
¶Исторические случаи отравления
Наиболее известные случаи массового отравления диоксинами:
| Событие | Год | Обстоятельства |
|---|---|---|
| Отравление в Севезо (Италия) | 1976 | Выброс 2,3,7,8-ТХДД с химического завода, пострадали около 20 000 человек |
| Загрязнение реки Агушая (Удмуртия, СССР) | 1988 | Сброс загрязнённых отходов, отравление скота и местных жителей |
| Отравление Виктора Ющенко (Украина) | 2004 | Намеренное отравление диоксинами |
| Загрязнение в Бхопале (Индия) | 1984 | Катастрофа на заводе пестицидов с образованием диоксинов |
В СССР одним из первых исследователей диоксиновой проблемы был профессор В. А. Филиппов, начавший работы в 1970-х годах.
¶Нормирование и контроль
В России предельно допустимые концентрации диоксинов в объектах окружающей среды устанавливаются санитарными нормами. СанПиН 2.1.3684-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» регулирует допустимые уровни диоксинов в почве, воде, воздухе и пищевых продуктах.
В 2001 году принята Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях, к которой присоединилась и Россия. Конвенция обязывает страны сокращать выбросы диоксинов и ПХБ.
¶Способы уменьшения выбросов
Основные методы снижения диоксиновых выбросов:
- Технологические — установка фильтров и систем очистки газов, снижение температуры горения, катализаторы разложения диоксинов на катализаторах (например, ванадий-молибденовых);
- Организационные — контроль процессов сжигания, запрет на неконтролируемое сжигание отходов;
- Биологические — использование микроорганизмов, способных разрушать диоксины (биоремедиация).
В России действует национальный план реализации Стокгольмской конвенции, предусматривающий меры по сокращению диоксиновых выбросов на промышленных предприятиях.
Источники:
- Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (2001)
- СанПиН 2.1.3684-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»
- Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): документы по диоксинам и их влиянию на здоровье
- Международное агентство по изучению рака (МАИР/ IARC): монографии по канцерогенности диоксинов
- Филиппов В. А. «Диоксины: проблемы токсикологии»
- Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации»
