Диоксины и полигалогенированные углеводороды как контаминанты продуктов питания

Период полураспада диоксинов  в природе превышает 10 лет. Таким  образом, различные объекты окружающей среды являются надежными хранилищами этих токсикантов.

ПГУ отличаются уникальной биологической активностью, распространяются в окружающей среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения. Они хорошо растворимы в органических растворителях и практически нерастворимы в воде, обладают высокой адгезионной способностью, что способствует их накоплению и миграции в виде комплексов с органическими веществами и поступлению в воздух, воду и пищевые продукты.

В настоящее время признано недопустимым присутствие диоксинов  в продуктах питания, воздухе и питьевой воде. Достичь же этого практически невозможно, поэтому в большинстве развитых стран различными службами контроля и охраны окружающей среды и здоровья человека установлены нормы допустимого поступления диоксинов в организм человека, а также ПДК или уровни их содержания в различных средах (воздухе, воде, почве и т. д.).Согласно рекомендациям ВОЗ ДСД диоксинов для человека составляет 10 нг/кг.

 

 

 

3 Диоксины и полициклические ароматические углеводороды — потенциально опасные загрязнители пищевых продуктов

 

При попадании в окружающую среду диоксины интенсивно накапливаются в почве, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям, особенно в жиросодержащих объектах. В организм человека диоксины поступают в основном с продуктами питания (98-99 % от общей дозы) /3/.

Основными источниками поступления  диоксинов и родственных соединений из окружающей среды в организм человека являются продукты питания, питьевая вода, а также грудное молоко матери /2/.

В каждом последующем звене  пищевой цепи концентрация полихлорированных  бифенилов повышается, поэтому наибольшее количество этих веществ концентрируется в организмах хищников. В организм человека ПГУ поступают в основном с пищевыми продуктами, прежде всего с мясом, молоком и животными жирами. В растительных жирах диоксины практически отсутствуют, так как растения не способны усваивать липофильные вещества/2/.

Диоксины и другие ПГУ  могут накапливаться в продуктах, особенно в жирах, не разрушаются при кулинарной и тепловой обработке, сохраняя токсическое действие. Так как ПГУ могут перемещаться на большие расстояния, проблема диоксинов и диоксиноподобных соединений имеет глобальный характер, и в ее решении должны быть задействованы все страны /2/. Особое внимание следует уделить проблеме содержания поли-хлорированных дифенилов и диоксинов в грудном молоке, что является фактором риска для здоровья детей раннего и старшего возраста /3/.

 В связи с опасностью  накопления в организме детей  диоксинов, поступающих с молоком  и молочными продуктами, в том числе с грудным молоком, Всемирной организацией здравоохранения разработана международная программа исследований по этой проблеме/2/.

 Среди основных продуктов  опасные концентрации этих веществ обнаруживаются в мясе, молочных продуктах и рыбе. Следует отметить способность диоксинов накапливаться в коровьем молоке, где их содержание в 40-200 раз выше, чем в тканях животного. Источниками диоксинов могут быть картофель, морковь, другие корнеплоды, так как основная часть диоксинов кумулируется в корневых системах растений, и только 10 % — в наземных частях. Человек массой тела 70 кг получает с пищей в течение дня в среднем 0,35 нг/кг ТХДД.

Допустимая суточная доза (ДСД) для человека согласно рекомендации ВОЗ — 10 нг/кг.

ДСД является отправной точкой для нормирования содержания диоксинов  в различных продуктах питания  и воде. Максимально допустимые уровни (МДУ) их содержания в основных группах  пищевых продуктов составляют, нг/кг (в пересчете на ТХДД):

- молоко (в пересчете на жир) — 5,2;

- рыба (съедобная часть) — 11,0, в пересчете на жир — 88,0;

- мясо (съедобная часть) — 0,9, в пересчете на жир — 3,3;

- пищевые продукты — 0,036;

- вода объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения — 20 нг/л /3/.

 

4 Методы борьбы с диоксиновыми загрязнениями

 

В последнее десятилетие  в развитых странах выполняются  масштабные, дорогостоящие и очень  тщательные работы по уничтожению ранее  произведенной и ставшей ненужной диоксиногенной продукции. Это относится, например, к остаткам гербицида "agent orange" после прекращения его  использования (США), ПХБ после его  запрета (Япония) или выведения из оборота (США) и т.д.

Разработаны также многочисленные методы обеззараживания почв и уничтожения  отходов диоксиногенных технологий, основанные на различных принципах - физических, химических, биологических, а чаще - комбинированные. Достижения в области термических и низкотемпературных методов дегалогенирования и  деструкции диоксинов систематизированы  и обобщены в многочисленных печатных сообщениях, обсуждены на научных  конференциях. Эффективные и экономичные  способы обеззараживания почв и  отходов; химической промышленности от диоксинов разработаны в США, а также в ряде других стран - Германии, Италии, Франции.

Наиболее эффективными считаются  термические технологии, при которых  основным является тепловое воздействие (нагревание или окисление при  температурах порядка 1000°С):

- сжигание в стационарной  вращающейся печи;

- сжигание в передвижной  вращающейся печи;

- уничтожение с помощью  ИК-нагрева;

- уничтожение в высокоэффективном  электрическом реакторе (fluid wall destruction);

- окисление суперкритической  водой;

Проверена эффективность  многих нетермических методов обеззараживания  объектов, в том числе их комбинированных  вариантов:

- химическое дехлорирование;

- химическое разрушение  с помощью RuO4, пероксида водорода, озона и других мощных окислителей;

- химическое разрушение  с помощью хлориодидов;

- фотодеструкция;

- гамма-радиолиз;

- комбинированные методы  с использованием фотодеструкции (термическая десорбция, УФ-фотолиз  и т.д.);

- иологическое разрушение;

- методы извлечения (сорбция,  экстракция и т.д.);

- стабилизация-фиксация.

Термические технологии уничтожения.

Среди термических технологий, использующих высокотемпературное  сжигание, применяют один из видов  нагрева - прямое пламя от сжигания отходов с добавлением топлива, ИК-излучение, электрические печи или  плазменные горелки. В низкотемпературных технологиях сжигания отходов также  используются четыре типа энергии: электромагнитное волновое воздействие, сжигание без  открытого пламени, сжигание в пламени  при низких температурах, бесконтактный  нагрев с помощью теплообменников.

Технически наиболее проработанными и экологически самыми эффективными считаются методы высокотемпературного сжигания во вращающейся печи. Создано  несколько стационарных и мобильных  установок для термообработки во вращающейся печи зараженных диоксинами почв, а также твердых и жидких отходов.

Химические технологии уничтожения.

Предложено несколько  химических способов обеззараживания  от ПХДД и родственных соединений. Они включают дехлорирование, окисление  и озонолиз, восстановление, хлоролиз и т.д.

Наиболее обещающим явилось  дехлорирование хлорорганических соединений и, в частности, диоксинов, находящихся  в отходах, а также извлеченных  из зараженной почвы, путем их сплавления APEG (alkali polyethylene glycolates). Реактив APEG - это  полимерный продукт, образующийся при  взаимодействии этиленгликоля с  молекулярной массой порядка 400, с твердыми КОН или NaOH. Он является сильнейшим нуклеофильным агентом, способным  при 90-100°С (особенно в присутствии  ДМСО, резко усиливающего его нуклеофильные  свойства) на 99,41-99,81% разрушать галогенорганические  соединения до эфиров и спиртов и  соответствующих щелочных галогенидов (продукты разрушения диоксинов с  помощью APEG нетоксичны). Эффективность  разрушения высокотоксичных 2.3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТХДФ пока несколько ниже (96,24-98,6%).

Разработан ряд методов, позволяющих окислить диоксины и  родственные соединения различного рода окислителями. Так, в некаталитических условиях окисление диоксинов кислородом протекает при температуре выше 500°С. Кроме того, разрабатываются  катализаторы, позволяющие проводить  окисление при температурах ниже 100° С.

Биологические технолгии  разрушения.

Разработки биологических  методов разрушения диоксинов в  почвах и различного рода отходах  ведутся в нескольких направлениях. Пока ни один из них не может быть признан достаточно эффективным, чтобы занять место на практике. Однако наметилось несколько обещающих направлений.

Одно из них - это метод  кометаболизма, разрушение субстрата  с помощью энзима. Этим способом может быть достигнуто частичное  или полное удаление структурноподобных вредных веществ. Так, например, из грибка белой гнили fungus Phanerochacte chrysosporium выделен  энзим, способный к разрушению лигнина, содержащего в своих молекулах  диоксиноподобные (но не хлорированные) звенья. Это наиболее эффективная  из известных окислительных энзимных систем широкого спектра действия. Грибок оказался способным к разрушению многих хлорорганических соединений, в том числе ДДТ, линдана, ПХБ  и диоксинов до нетоксичных продуктов. Грибок проверен на обеззараживании in situ зараженных почв и обработке водных растворов в реакторе. Он может  найти также применение, например, при частичном обеззараживании  высокоопасных кубовых остатков. Однако скорость биодеструкции диоксинов  этими организмами пока недостаточна.

В качестве своеобразного  метода экстракции ПХБ из водных растворов  можно рассматривать способ их биоконцентрирования  водорослями некоторых типов. Как  оказалось, они способны извлекать  ПХБ из воды на 80-100%, в результате чего концентрация ПХБ в сухом  веществе водорослей достигает 200 ppt при  его содержании в воде не выше 40 мг/л.

Делаются попытки с  помощью методов генной инженерии  приспособить микроорганизмы, обитающие  в почвах и на свалках, к разрушению диоксинсодержащих отходов /4/.

 

5 Пути решения проблемы безопасности пищевых продуктов с точки зрения контаминации их полигалогенированными углеводородами

 

Пути решения проблемы — создание сети станций контроля диоксинового фона окружающей среды (организация  мониторинга диоксиновых загрязнений); выявление источников генерации  диоксинов в самом регионе  и источников их поступления извне; организация мер, направленных на устранение источников (изменение технологий, очистка зараженной местности, пресечение потока продукции, содержащей диоксины, и т. д.) /2/.

В 2005 году была принята инструкция по мониторингу дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов в продуктах питания и определению потребляемой суточной дозы. В которой определяется основные методологические подходы к ведению мониторинга, этапы его проведения, требования к отбору проб; рекомендует метод количественного анализа диоксинов и фуранов, методику определения потребляемой суточной дозы; содержит сведения о токсическом эквиваленте наиболее токсичных конгенеров ПХДД/ПХДФ. Инструкция разработана для органов государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения Республики Беларусь для использования в практике предупредительного и текущего санитарного надзора за качеством и безопасностью продуктов питания .

Проведение мониторинга  продовольственного сырья при отборе его непосредственно на сельскохозяйственных предприятиях по производству продовольственного сырья (молочно-товарные фермы) и предприятиях, осуществляющих хранение продовольственного сырья (овощехранилища), имеет следующие преимущества:

- возможность предотвращения  поступления диоксинов и фуранов  в организм животных и предотвращение производства загрязненного продовольственного сырья;

- возможность выявления  источников диоксинов и фуранов  в продовольственном сырье и пищевых продукты.

Однако, принимая во внимание имеющиеся данные о зависимости концентрации ПХДД/ПХДФ от технологии обработки и приготовления пищи, миграции их из упаковочных материалов, можно отметить следующие недостатки метода:

- невозможность прогнозировать  уровень загрязнения в конечном  продукте питания после его промышленной переработки;

- невозможность оценки  вклада в диоксиновую нагрузку  на организм всего спектра потребляемых продуктов питания (включая импортируемые);

- невозможность расчета потребляемой суточной дозы диоксинов и фуранов, потребляемых населением.

Применение такого подхода  к мониторингу может быть рекомендовано:

- для обнаружения точечных источников выбросов диоксинов и фуранов;

-для выявления причин загрязнения отдельных продуктов питания;

- контроля эффективности мероприятий по снижению выбросов диоксинов и фуранов;

- как дополнение к мониторингу пищевых продуктов.

Проведение выборочного  мониторинга продуктов питания, производимых из выращенного отечественного и импортируемого сырья, пищевых продуктов позволяет оценить загрязненность диоксинами и фуранами продуктов питания, формирующих потребительскую корзину жителей республики.