Діоксини. Потрапляння до середовища. Поведінка у довкіллі

В Украине нет лабораторий по обнаружению низких концентраций диоксинов. И это  большая проблема, т. к. невозможно контролировать экологическую ситуацию.

4.2. Использование продукции

Использование химической и иной продукции, содержащей примеси диоксинов (или их предшественников) и/или образующей их в процессе использования или же в случае аварий, относят ко второй группе источников способствующих основным поступлениям диоксинов в живую и неживую природу.

Диоксинсодержащая продукция различных производств, оказывающаяся в практическом обороте цивилизации, многообразна:

Выхлопные газы автомобилей – пример использования топлива, сопровождающегося возникновением в процессе сгорания диффузного источника диоксинов. Появление диоксинов в данном случае связано с тем, что увеличение октанового числа бензинов, обычно достигается за счёт введения в них токсических тетраэтил- и тетраметилсвинца, одновременно требует соответствующего технологического противоядия. В этом качестве добавляют дихлор- и дибромэтаны и другие броморганические присадки (уловители копоти). В тех условиях, которые возникают в процессе сгорания топлива, последние, обеспечивая решение прямой задачи, одновременно оказываются предшественниками ряда весьма токсичных веществ, в том числе и диоксинов. В выхлопных газах автомобилей при сжигании 1 кг этилированного бензина, содержащего дихлорэтан, общий ТХДД составил 0,12-3,6 нг, а ТХДФ – 0,04-8,0 нг. Диоксины находят также в выбросах автомобилей, использующих регенированные масла.

Среди продукции, используемой в быту, бумага относится к той, что является не источником, а лишь носителем диоксинов. Диоксины на уровне пг/г найдены в фильтровальной (в том числе в фильтрах для кофе и чая) и упаковочной бумаге, бумажных салфетках, детских пелёнках, косметических тканях и т.д. особенно высоко содержание ПХДД и ПХДФ в бумаге изготовленной из вторсырья.

Бытовое использование бумаги неизбежно сопровождается переходом диоксинов непосредственно в пищу (кофе, молоко, жиры, чай и т.д.), а затем в организм.

Особенно опасно применение диоксинсодержащей бумаги в детских пелёнках, гигиенических тампонах, носовых платках и т.д., поскольку кожные покровы и слизистые ткани эффективно извлекают из неё диоксины.

Вода как продукт, который особенно широко используется людьми для самых различных целей, также может быть подвержена загрязнению диоксинами.

Еще в 1980 г. указывалось, что серьёзным источником новообразования диоксинов в водопроводных коммуникациях может стать процесс обеззараживания питьевой воды путём обработки её молекулярным хлором. Тогда же было показано, как в процессе хлорирования питьевой воды образуются соединения, способные трансформироваться в диоксиновые. Как оказалось, находящиеся в воде гуминовые и фульвокислоты – естественные источники фенольных веществ – в процессе хлорирования преобразуются в 2,4,5-ТХФ, ПХФ и другие хлорфенолы. Опасность для жителей резко усиливается в тех населённых пунктах, где, помимо природных, существуют техногенные источники фенолов. Речь идёт о многочисленных городах, где проникновение в водные источники фенольных соединений, регулярно сбрасываемых промышленными предприятиями, стало постоянно действующим фактором экологической обстановки. Недавно были опубликованы результаты, полученные как в лаборатории, так и непосредственно на станциях водоподготовки, которые полностью подтверждают определённость высказанных опасений. Как оказалось, хлорирование воды молекулярным хлором при обычных температурных условиях даже без специального подбора катализаторов, например железа, приводит к образованию опасно больших количеств ПХДФ и ПХДД.

Носителями ПХДД и ПХДФ являются полихлорированные дифенилы, используемые в качестве диэлектрических жидкостей в трансформаторах и конденсаторах как в больших установках, так и в небольших электрических изделиях, включая дроссельные катушки во флюоресцентных светильниках. Загрязнение окружающей среды, прежде всего атмосферного воздуха, может происходить во время пожаров, при которых горят трансформаторы и конденсаторы, а также при разливе жидкостей в местах накопления демонтированных установок.

В воздух жилых помещений диоксины поступают при сжигании в домовых печах древесины, угля, мазута, особенно при горении поливинилхлорида и пластмасс (например на свалке). В выбросах электростанций, работающих на угле, образуется 1 пг ТХДД/кг и 8 пг ТХДФ/кг золы. Дополнительным источником загрязнения диоксинами воздуха жилищ являются изделия из древесины, предварительно обработанные полихлорированными бифенилами.

При курении сигарет ТХДД не обнаружены, но образуются другие диоксины (ГексаХДД – 4-8 нг/кг; ГептаХДД – 9 нг/кг и ОктаХДД – 20-50 нг/кг).

4.3 Утилизация отходов

К третьей группе источников способствующих основным поступлениям диоксинов в живую и неживую природу относят несовершенные и небезопасные технологии уничтожения, захоронения или же утилизации бытового мусора, отходов химических или иных производств.

              В выбросах в атмосферу из печей сжигания мусора в Англии был обнаружен I в количестве 0,81-204 нг/кг, а ТХДФ – 7,6-282 нг/кг сожжённых отходов, в Швеции – 0,3-0,6 и 4,0-4,5 нг/кг, по данным ВОЗ – 0,1-98 и 12-942 нг/кг соответственно.

По данным литературы средние выбросы в Великобритании содержат ТХДД 570 нг/кг и ТХДФ – 820 нг/кг, а при общем сжигании 2,5 миллионов тонн отходов количество ПХДД и ПХДФ составляют 1,5 и 2,0 кг соответственно. Выбросы из печей сжигания химических отходов в Южном Уэльсе содержали (в нг/м3) ПХДД – 0,01-0,072, ПХДФ – 0,018-0,93, а средние величины составляли соответственно 0,06 и 0,17. В дымовых газах Западной Германии и Бельгии количество ПХДД и ПХДФ были ниже предела обнаружения.

5.Поведение диоксинов в окружающей среде.

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 (рис.10).

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 диоксинов выводится преимущественно механическим путем. Согласно проведенным в США исследованиям, средняя концентрация диоксинов в городских и сельских почвах составляет 13,4 и 4,1 нг I-TEQ/кг почвы, соответственно, т.е. с учетом общей площади и распределения ПХДД/ПХДФ в зависимости от ландшафта количество диоксинов в сельских почвах США составляет 1530 кг I-TEQ, в городских - 250 кг I-TEQ.

Проведенные недавно анализы почв некоторых районов Южного Вьетнама указывают на сравнительно небольшое содержание диоксина в поверхностных слоях и на его появление в концентрации до 30 частей на триллион (30 ppt) в глубинных частях почвы. Это свидетельствует о том, что физический и механический перенос в условиях тропиков способствует эффективному рассеянию яда в природе. Однако это не единственный путь миграции диоксина в биосфере. Существует еще перенос этого яда по цепям питания, который способствует его постоянному накоплению в районах максимального потребления зараженных им продуктов питания, т. е. концентрированию в густонаселенных районах.

Из почв диоксины также могут попадать в атмосферу. При этом основным механизмом является перенос вместе с частицами почвы. На перенос воздухом оказывают влияние скорость ветра, растительный покров, размер и плотность частиц, влажность и другие факторы. Считается, что от 70 до 90 % диоксинов, содержащихся в пыли, осаждающейся в городах, попали в воздух из почвы. Для сельской местности эта величина составляет 20-40 % .

Диоксины попадают в воду при осаждении из атмосферы, с дождевыми стоками и с антропогенными отходами и посредствам возгонки могут переходить в атмосферу, либо попадать в донные осадки.

Считается, что донные осадки являются наиболее эффективными накопителями диоксинов в неживой природе из-за их способности хорошо сорбироваться на органических частицах.                                                                       

В 1990-1993 годах было проведено исследование источников попадания диоксинов в дельту реки Гудзон и установлено, что 76% приносят дождевые стоки, 19% - антропогенные стоки, 4% - осаждение из атмосферы и 1 % - эрозия береговой линии. В семидесятых годах 70% попадало с антропогенными стоками, 15% - с дождевыми стоками, 15% осаждалось из атмосферы и 0,1% - из-за эрозии береговой линии. Общее годовое количество диоксинов в городских дождевых стоках США оценивается в 190 г I-TEQ, из сельскохозяйственных почв в водоемы попадает до 2700 г I-TEQ.

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.

В отличие от растительного мира в животном мире возможно значительное накопление диоксиноподобных веществ и передача их по пищевым цепям. Хотя общее количество диоксиноподобных веществ в биоте относительно невелико, предполагается, что из-за эффекта биоконцентрирования до 95% диоксинов попадает в человеческий организм с пищей. Наибольшее накопление диоксинов происходит в рыбах, что представляет серьезную угрозу для народов, традиционно употребляющих в пищу большое количество рыбы и других морепродуктов; также отмечены случаи поражения нерп и белых медведей .

Считается, что период полувывода диоксинов из человеческого организма составляет около 7 лет. При этом только около 10% диоксина, попавшего в организм млекопитающих, подвергается метаболизму. К продуктам метаболизма 2,3,7,8-ТХДД относят 2-гидрокси-3,7,8-ТрХДД, 2-гидрокси-1,3,7,8-ПХДД и 1,3,7,8-тетрахлор-2-оксидибензо-n-диоксин. Эти вещества в 100 раз менее токсичны, чем исходный диоксин и выводятся из организма в течение суток. Неметаболизировавшийся диоксин накапливается преимущественно в жировых тканях и печени; из организма он выводится преимущественно через желчевыводящую систему. Наиболее быстрый вывод диоксинов из организма происходит во время лактации, но при этом за период грудного вскармливания ребенок получает около 4% от общего количества диоксина, поглощаемого человеком за всю жизнь. С продуктами питания в организм поступает 98%, с воздухом – 2%, питьевой водой - менее 0,01% общего поступления диоксинов. Человек массой 70 кг в течение дня получает ТХДД (в пг/кг) с пищей - 0,35, с воздухом - 0,006 и потребительскими товарами – 0,001. По данным агентства по охране окружающей среды США суточное поступление диоксинов составляет 1 пг/кг. Из продуктов питания поступает 50% диоксинов с мясом, 27% - с молоком, 10% - с рыбой и 11% - с другой пищей. Токсико-кинетические исследования последних лет показали, что они очень медленно выводятся из живых организмов, а из организма человека практически не выводятся. В таблице 3 приведены данные о периоде полувыведения высокотоксичного диоксина 2,3,7,8-ТХДД из живых организмов.

Таблица 3. Период полувыведения диоксина 2,3,7,8-ТХДД из живых организмов