Диоксины. Диоксины– это группа органических веществ, которую в последние годы считают наиболее экологически опасной. В группу диоксиноподобных соединений входят супертоксиканты – универсальные клеточные яды, поражающие всё живое. Пик выброса их пришёлся на 60-70-е годы ХХ века. Диоксины не производятся промышленно, они образуются при производстве других химических веществ: например, при синтезе гексахлорфенолов, гербицидов и др. Источниками диоксинов являются также сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной, металлообрабатывающей, электронной, радиопромышленности и др., использующих для обеззараживания хлорорганические растворители. Кроме того, они попадают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей, при хлорировании питьевой воды, горении древесины, сжигании галогенсодержащих и бытовых отходов и т.д. Загрязнения среды возникают и при промышленных авариях. Известна авария в г. Севезо (Италия) в 1976 г. с большим выбросом диоксинов в результате нарушения правил захоронения отходов. Исследователи Миланского университета наблюдали 37 тыс. жителей этого города – среди них был зарегистрирован 891 случай рака.
Диоксины способны воздействовать на репродуктивную систему человека. У рабочих, занятых в производстве хлорфенолоксигербицидов, отмечается импотенция, а у их жён – повышенная частота выкидышей. Сегодня мы не знаем и не представляем реальных масштабов диоксиновой опасности. Они относятся к классу полихлорированных полициклических соединений. Под этим названием объединено более 200 веществ ─ дибензодиоксинов и дибензофуранов. Основным элементом диоксинов является хлор, кроме того, они содержат кислород, углерод и водород. Диоксины являются типичными и очень стойкими ксенобиотиками, т.е. веществами, неприемлемыми для живых организмов. Они способны легко проникать в ядро клетки живых организмов, вызывая, с одной стороны, ускоренное разрушение гормонов, витаминов, лекарств и др., а с другой ─активизацию канцерогенов, нейротоксичных ядов и даже превращение многих безвредных соединений в чрезвычайно токсичные. Видимо, этим объясняется крайне высокая чувствительность пораженного диоксином организма к стрессовым воздействиям физической, химической, биологической природы, также и к психическим факторам. При хроническом отравлении малыми дозами отмечается дискомфорт, снижается трудоспособность, появляется авитаминоз и развитие иммунодефицита, происходит нарушение нервной и психической деятельности и репродуктивных функций. Опасностьдиоксинов как веществ, относящихсяк разряду супертоксикантов, приобрела общепланетарные масштабы. Угрозу человечеству от этой группы веществ можно сравнить с последствиями применения ядерного оружия. Особенно опасны для окружающей среды и человека главным образом тетразамещенные диоксины –2,3,7,8-ТХДД (тетрахлорбензо-n-диоксин), который входит в состав пестицидов комплексного действия в качестве микропримеси. Наиболее важные химические характеристики – их чрезвычайная стабильностьв сильнокислых и щелочных растворах, высокая устойчивость к окислителям. Период полураспада диоксинов в почве составляет около 10 лет, в воде –1 - 2 года. Диоксины прочно связываются с частицами почвы, поэтому плохо вымываются нисходящими токами воды. Их подвижность резко снижается с увеличением содержания в почве органического вещества, они концентрируются в основном в наиболее активном слое почвы, на глубине от 5 до 15 см.
Накопление диоксинов осуществляется главным образом по пищевым цепям. Большинство этих веществ легко попадают в живые организмы через желудочно-кишечный тракт, а также кожные покровы. Они очень медленно выводятся из живого организма, а из организма человека практически не выводятся. Даже при очень малых концентрациях диоксины вызывают нарушение адаптационной способности у организмов к изменяющимся условиям внешней среды, что приводит к резкому подавлению жизнедеятельности, особенно сильно действуют при поступлении в организм человека через пищевую цепь.
Данные вещества наиболее активно концентрируются в организмах рыб и дойных коров, а с рыбной продукцией, молоком и мясом диоксины попадают в организм человека. В молоке коров, содержащихся на фермах, расположенных вблизи мусоросжигательных печей, химических, целлюлозно-бумажных и металлургических заводов, аккумулируется повышенное количество диоксинов. Вблизи этих объектов ими загрязняются корма и вода.
Диоксины — яды беспорогового действия (считаются сильными канцерогенами), поэтому они не должны присутствовать ни в продуктах питания, ни в воздухе, ни в питьевой воде населенных пунктов. Однако достичь этого практически невозможно, когда в биосфере уже их циркулирует огромное количество.
Суточное попадание в организм этих соединений не должно превышать 0,1 пг/кг массы тела (1 пг = 10–12 г). Принято считать непригодными для проживания человека районы, где содержание данных веществ выше 1 мкг Дэ в 1 кг почвы.
В России, по данным НИИ человека и гигиены окружающей среды имени А.Н. Сысина РАМН, только 15 % горожан проживают на территориях с допустимым уровнем загрязнения атмосферы. Наряду с другими факторами это приводит к дефициту кислородного обеспечения организма, в первую очередь детского, что оказывается на нормальной деятельности всех его систем, особенно иммунной, которая определяет в основном уровень как острой, так и хронической заболеваемости. Загрязнением атмосферы обусловлено около 20 – 30 % общих заболеваний населения промышленных центров. На состоянии здоровья населения промышленных центров отражается неблагоприятное влияние на окружающую среду предприятий основных отраслей промышленности (табл.8.2).
Бенз(а)пирен. Количество увеличивающихся онкологических заболеваний населения объясняется значительным воздействием на здоровье человека факторов окружающей среды. Среди органических веществ, загрязняющих природную среду, широкое распространение получили полициклические ароматические углеводороды, в их числе 3, 4 – бенз(а)пирен (БП). Бенз(а)пирен обладает высокой активностью и считается индикатором загрязнения окружающей среды полициклическими ароматическими углеводородами. Поступление БП и других представителей этой группы в окружающую среду связано в основном с хозяйственной деятельностью человека. Это вещество образуется при неполном сгорании топлива и при некоторых видах термической переработки органического сырья, протекающих при температуре +400–6000С (коксование углей, крекинг нефти и т.д.).
Бенз(а)пирен в некоторых случаях может попасть в почву при поливе возделываемых культур сточными водами коксохимических и нефтеперерабатывающих предприятий. Важными источниками загрязнения БП считается автотранспорт, при этом загрязняется не только пашня, но и другие угодья, а точнее произрастающие на них культуры. Выделяемый с выбросами
Таблица 8.2.Загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями и возможные нарушения здоровья человека (по И.П. Герасимому)
| Загрязнители | Нарушение здоровья человека |
| Тепловые электростанции | |
| Пыль, зола, содержащая свободный оксид кремния и соединения практически всех металлов, в том числе мышьяка, ванадия, ртути, свинца Мышьяк, ванадий, ртуть, свинец Сажа, являющаяся носителем смолистых веществ, в том числе бнз(а)пирена Сернистый ангидрид, оксид серы | Уменьшение вентиляционной способности и ёмкости лёгких, повреждение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. Фибриозные изменения в лёгких. Накопление в организме диоксида кремния, силикоз. Повышенная смертность от рака легких и кишечника Раздражение и повреждение кожи. Отравления. Абсорбция солей мышьяка в желудочно-кишечном тракте, лёгких и коже. Раздражение слизистой оболочки верхних дыхательных путей, повышение заболеваемости тонзиллитом, ринитом, отёки верхних дыхательных путей. Снижение гемоглобина. Раздражение кожных покровов. Повышенное содержание мышьяка в волосах Повышение заболеваемости раком лёгких Общее отравление организма, проявляющееся в изменении состава крови, поражения органов дыхания, повышении восприимчивости к инфекциям, нарушения обмена веществ, повышении артериального давления у детей. Ларингит, бронхит, конъюнктивит, ринит, ринофарингит, эмфизема, бронхопневмония, астма, аллергические реакции, острые заболевания верхних дыхательных путей и системы кровообращения. При кратковременном загрязнении – раздражение слизистой оболочки глаз, слезотечение, затрудненное дыхание, головные боли, тошнота, рвота. Повышение уровней общей заболеваемости и смертности. Повышенная утомляемость, ослабление мышечной силы, снижение памяти, замедление восприятия, ослабление |
Продолжение табл. 8.2
| Загрязнители | Нарушение здоровья человека |
| Тепловые электростанции | |
| Оксиды азота | функциональной способности сердца, изменение бактерицидности кожи Резкое раздражение легких и дыхательных путей, возникновение в них воспалительных процессов, образование метгемоглобина, понижение кровяного давления |
| Автомобильный транспорт | |
| Углеводы, в том числе бенз(а)пирен | Раздражение дыхательных путей, появление тошноты, головокружения, сонливость, эйфории, расстройства дыхания и кровообращения. Действие на электрическую активность головного мозга. Понижение иммунологической активности организма, возникновение авитаминоза у детей, злокачественные новообразования. Блокирование гемоглобина в крови с образованием карбогемоглобина и снижением способности крови к переносу кислорода из лёгких к тканям тела. Приступы коронарной недостаточности, стенокардии и даже инфаркт миокарда. При концентрации карбоксигемоглобина 3 – 4 % - нарушение зрительного восприятия, повреждение нервной системы. Нарушение обменных процессов организма, функционального состояния центральной нервной системы (психические отклонения, угнетения тканевого дыхания). У пешеходов в часы пик общее недомогание, психомоторные нарушения, функциональные расстройства мозга. Резкое раздражение лёгких и дыхательных путей и возникновение в них воспалительных процессов, образование метгемоглобина, понижение кровяного давления, головокружение, потеря сознания, рвота, одышка; в случае диоксида азота – кашель, насморк, слюноотделение. У детей – снижение дыхательной функции, повышение респираторной заболеваемости. Раздражение слизистой оболочки глаз, хронические изменения в лёгких и воспалительные процессы в них, |
Продолжение табл. 8.2
| Загрязнители | Нарушение здоровья человека |
| Автомобильный транспорт | |
| Пыль, бенз(а)пирен | комбинации с действием микроорганизмов – ускорение развития лёгочных опухолей. Головная боль, быстрая утомляемость. Свинцовая интоксикация (если он есть как присадка в бензине), вплоть до летального исхода. Неврологические расстройства. У детей – замедленный рост, анемия, гиперактивность, характеризующаяся повышенной моторной активностью, повышенной раздражительностью, вялостью. Тонкие и грубые нарушения моторных функций: неправильная походка, нарушение равновесия, мышечная слабость. Такие дети отстают в учёбе Заболевания верхних дыхательных путей, глаз, пневмокониоз (силикоз), рак. |
| Предприятия по производству асфальта | |
| Пыль, сажа, содержащая бенз(а)пирен, пары битумов, сернистых газ | Повышенная заболеваемость раком |
| Предприятия по производству пестицидов | |
| Пары ртути, мышьяк, фосген, синильная кислота, кадмий, свинец, селен, гексахлоргексан, хлор, бензол, карбофос, метафос, хлорбензол | Повышение заболеваемости верхних дыхательных путей: хронический тонзиллит, фарингит, ринит, гиперемия слизистой оболочки носа, зева, глотки, отёк слизистой верхних дыхательных путей. Повышенная заболеваемость раком органов дыхания, лёгких, лимфатической системы |
автотранспорта в атмосферу БП оседает на поверхность почвы и принимает активное участие в физико-химических и биологических процессах, протекающих в окружающей среде. Вблизи дорог формируются значительные зоны загрязнения. БП переносится на расстояние 3–25 км от источников выброса, загрязнение территории этим веществом в основном носит региональный характер.
Очень высокая стойкость БП и его производных в окружающей среде ведёт к постоянному накоплению в почве, воде, воздухе и других объектах природы. Загрязнение почвы приводит к аккумуляции БП в тканях растений. Однако в почве присутствуют микроорганизмы, способные разрушать данное вещество с помощью окислительных ферментов, поэтому существует действенный путь биологической очистки почвы, загрязненной бенз(а)пиреном. Фоновое количество БП в почвах колеблется в пределах 0,2–12,8 мкг/кг почвы.
Одной из мер снижения содержания бенз(а)пирена в растительной продукции считается промывание её в течение
30 мин горячей проточной водой. При этом снижается его содержание в 1,5 – 2 раза по сравнению с исходным содержанием.
Полихлорбефинилы (ПХБ).Полихлорированные бефинилы (акрохлоры, канифоли, соволы, фенохлоры, хлорофены) нашли широкое применение с конца 20-х гг. ХХ в. Они используются в качестве улучшающего компонента для масел, смазок, гидравлических жидкостей, адгезинов и типографических красок, также их применяют при производстве пластмасс и в электропромышленности. Мировое производство ПХБ превышает 4 млн т в год. Из этого объема лишь 53 % ПХБ производятся и используются в закрытых технологических системах, выпуск которых можно контролировать. 400 тыс. т из общей массы бенифенилы в той или иной форме циркулируют в глобальной экосистеме.
На открытом воздухе период полураспада ПХБ может составлять
10–100 лет, в почве примерно ─5 лет. ПХБ выявлены в организме рыб, морских животных, птиц, в маргарине, материнском молоке и в жировых тканях человека. У человека ПХБ вызывает поражение печени, селезёнки и почек, помутнение хрусталика глаз, изменение пигментации и нервные расстройства. Токсичное действие ПХБ усиливается при взаимодействии с ДДТ. Воздействие ПХБ на человека возникает обычно при отсутствии надлежащих мер безопасности в процессе работы с химической продукцией. Это может происходить при изготовлении трансформаторов, конденсаторов и других электротехнических устройств. Медиками установлено, что голодание и охлаждение стимулирует кратковременное, но значительное повышение содержания ПХБ в крови, что может стать причиной повреждения печени. Кардинальное решение проблемы защиты окружающей среды от ПХБ – использование его только в замкнутых производственных системах (циклах).
Регуляторы роста растений. Регуляторы роста растений – это химические соединения с высокой биологической активностью. Их применяют в небольших количествах (от 1 мг/га до 1 кг/га), для того чтобы повлиять на рост и жизнедеятельность растений, для облегчения уборки урожая, улучшения его качества и сохранности. Регуляторы роста делятся на природные и синтетические. Природные регуляторы ─ это соединения, присущие растениям и выполняющие роль фитогормонов (абцизовая кислота, ауксины, гиббереллины, цитоксины, этилен и др.). Названные соединения не опасны для человека, поскольку в процессе эволюции у него выработались механизмы их биотрансформации. Синтетические регуляторы производят химическим или микробиологическим путём. В основном они являются малостойкими веществами с периодом полураспада около одного месяца. Установлено, что синтетические регуляторы изменяют процесс синтеза белка, приводящий к появлению дефектных белков. Ученые не исключают их отрицательное воздействие на организм человека, что связано с нарушением внутриклеточного обмена и образованием токсичных соединений. Остаточное содержание в продовольственном сырье и в готовых пищевых продуктах питания этих веществ может способствовать проявлению супертоксичных свойств.
Лекарственные средства. Пищевые продукты загрязняются различными лекарственными веществами, применяемыми для лечения и профилактики заболеваний животных, регуляции беременности, улучшения усвояемости кормов, ускорения роста, сохраняемости продуктов и т.д. Некоторые из этих веществ достаточно долго сохраняются в продуктах животноводства, а затем попадают в организм человека, представляя угрозу для его здоровья. Особенно опасны антибиотики, нитрофураны, сульфаниламидные и гормональные препараты. Остаточное содержание антибиотиков в пищевых продуктах вызывают аллергические реакции, дисбактериоз и подавление ферментов.
Всемирной организацией здравоохранения предложены нормативы по содержанию антибиотиков в продуктах животноводства (табл. 8.3).