Влияние диоксинов на организм человека

Введение 

     В последние четверть  века  к  обширному  перечню  экологических  бед, угрожающих цивилизации, добавилась ещё  одна  –  опасность  общепланетарного отравления среды нашего обитания диоксином и родственными соединениями.

     Диоксин  и многочисленная  группа  диоксиноподобных  веществ –   это чужеродные живым организмам вещества (ксенобиотики), поступающие в  живую  и неживую природу с  продукцией  или  отходами  многочисленных  технологий.  В отличие  от  множества  других  ксенобиотиков,   например   хлорорганических пестицидов, диоксины никогда не  являлись  целевой продукцией  человеческой деятельности,  а  лишь  сопутствовали  ей  в  виде  микропримесей.   Поэтому негативное воздействие микропримесей диоксинов на живое вещество планеты на фоне  действия  тысяч  и  миллионов  других  техногенных   выбросов   многие десятилетия оставались незамеченными. Однако именно микропримеси  диоксинов, характеризующихся   комплексом   необычных   физико-химических   свойств   и уникальной биологической  активностью,  могут   стать  одним  из  источников опаснейшего долговременного заражения биосферы. И эта опасность  несравненно более серьезна, чем заражение природы многими другими  веществами,  например хлорорганическими пестицидами.

     Обнаружение у женщин ряда европейских стран  диоксинов в грудном молоке побудило ВОЗ организовать специальный комитет по диоксинам,  который провёл ряд исследований, посвященных распространению данных  веществ  в  окружающей среде. Полученные результаты  были  неутешительными  и  позволили  прийти  к выводу  о  широкомасштабном распространении  диоксинов  и диоксиноподобных веществ с постепенным и постоянным их накоплением в биологических системах.

     Диоксин и родственные соединения  непрерывно  и во  всё возрастающих масштабах генерируются цивилизацией в последние полвека,  выбрасываются в природную среду и накапливаются в ней. Этот процесс  не  знает  ни  пределов насыщения, ни национальных границ. В настоящее время  ситуация  такова,  что концентрация диоксинов в гидросфере и литосфере может достичь критических значений и поражение живого вещества может принять необратимый характер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Экологическая опасность диоксинов 

     В последнюю четверть века к обширному  перечню экологических бедствий, угрожающих цивилизации, добавилось ещё  одно: опасность общепланетарного отравления среды нашего обитания диоксинами и им родственными соединениями.

     Диоксины - абсолютно уникальные вещества. Специально их никто не производит, они образуются как побочные продукты высокотемпературных химических реакций с участием хлора и попадают в окружающую среду с продукцией или отходами многих технологий. Данные ксенобиотики (вещества, являющиеся чужеродными естественной среде и человеку) представляют собой группу химических соединений, характеризующуюся наличием хлора, связанного с атомами углерода.

     В большую группу диоксинов и диоксиноподобных соединений входят как сами трициклические ароматические соединения: полихлорированные дибензо-p-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), так и полихлорированные бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других веществ, содержащих в своей молекуле атомы хлора.

     Отличительной чертой представителей этих соединений является черезвычайно высокая устойчивость к химическому и биологическому разложению; они способны сохраняться в окружающей среде, концентрироваться в биомассе и переноситься по пищевым цепям. Эти вещества являются супертоксикантами, универсальными клеточными ядами, поражающими всё живое.

     В настоящее время строго доказано, что диоксины имеют исключительно техногенное происхождение, хотя и не являются целью ни одной из существующих ныне технологий. Поступление диоксинов в окружающую среду происходит преимущественно в виде микропримесей, поэтому на фоне других техногенных выбросов их негативное воздействие на живое вещество планеты долгое время оставалось незамеченным.

     Однако  из-за необычайных физико-химических свойств и уникальной биологической  активности они могут стать одним  из основных источников опасного долговременного  заражения биосферы. К сожалению, диоксины и диоксиноподобные вещества непрерывно и во все возрастающих количествах генерируются цивилизацией в последние пол-века,выбрасываются в окружающую среду и накапливаются в ней. В настоящее время ситуация такова, что концентрация диоксинов еще не достигла критического значения, но при отсутствии специальных мер грозит принять необратимый характер.

В широком  смысле химики трактуют диоксины как оксиды веществ, образующиеся во время различных технологических процессов, обычно связанных с высокими температурами и в присутствии хлора. Основные причины эмиссии диоксинов в биосферу, прежде всего, использование высокотемпературных технологий хлорирования и переработки хлорорганических веществ и, особенно, сжигание отходов производства. Наличие в уничтожаемом мусоре повсеместно распространенного поливинилхлорида и других полимеров, различных соединений хлора способствует образованию в дымовых газах диоксинов. Другой источник опасности – целлюлозно-бумажная промышленность. Отбеливание целлюлозной пульпы хлором сопровождается образованием диоксинов и ряда других опасных хлорорганических веществ. К примеру, производство и применение 1 млн тонн хлорной продукции дает не менее 1 тонны диоксинов.

     Сильные выбросы их происходят при сжигании твердых бытовых отходов. Одна печь подобного назначения в течение  года выбрасывает от 1 до 100 г диоксинов, основное количество которых выделяется с газами. Объемы выбросов загрязнителя возрастают при наличии в уничтожаемом мусоре поливинила (ПВ) и других полимеров, органических и неорганических соединений хлора. Поэтому новая стратегия борьбы с загрязнением среды диоксинами основана на сборе отдельных компонентов мусора с выделением уничтожаемых частей, вторичного сырья и пищевых отходов – для получения компостов и биогумуса. Выбросы диоксинов происходят также при сжигании моторных топлив и разнообразных материалов, содержащих в качестве присадок, пластификаторов и добавок хлор- или броморганические вещества.

     Диоксины тяжелее воздуха, а значит, оседают на почве и попадают в легкие и желудки с пылью или пищей.

     В дикой природе диоксины не образуются.

     Диоксины образуются в качестве побочного продукта при производстве гербицидов хлорфенольного ряда (прежде всего, производных 2,4-дихлорфеноксиуксусной и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислот, а также их эфиров).

     Аномально высокие токсичные свойства диоксинов связаны со строением этих соединений, с их специфическими химическими и физическими свойствами:

• практически не растворимы в воде;

• до температуры 900°C на диоксины не действует термическая обработка;

• период их полураспада в окружающей среде приблизительно 1 год;

• попадая в организм человека или животных, накапливаются в жировой ткани и очень медленно разлагаются и выводятся из организма (период полувыведения из организма человека составляет до 30 лет).

• нейтрализуется в лабораторных условиях методами дехлорирования, например, нафтолятом натрия.

     Также причина токсичности диоксинов заключается в способности этих веществ точно вписываться в рецепторы живых организмов и подавлять или изменять их жизненные функции. Диоксины, подавляя иммунитет и грубо вмешиваясь в процессы деления и специализации клеток, провоцируют развитие онкологических заболеваний. Вторгаются диоксины и в сложную отлаженную работу эндокринных желез. Вмешиваются в репродуктивную функцию, резко замедляя половое созревание и нередко приводя к женскому и мужскому бесплодию. Они вызывают глубокие нарушения практически во всех обменных процессах, подавляют и ломают работу иммунной системы, приводя к состоянию так называемого «химического СПИДа».

     В пораженном организме происходит, с  одной стороны, разрушение ионов, нейромедиаторов, витаминов, метаболитов и лекарств, с другой – биоактивизация предшественников мутагенов, канцерогенов, нейротоксических ядов, а также превращение в высокотоксичные производные множества сравнительно безопасных синтетических и природных соединений.

     Недавние  исследования подтвердили, что диоксины вызывают уродства и проблемное развитие у детей.

     Диоксин относится к типу ядов, накапливающихся в клетке и тканях организма. Поэтому каждая последующая его порция быстрее поглощается организмом, вызывая еще более сильные токсические эффекты. Следовательно, диоксин крайне опасен при хроническом отравлении малыми дозами. Более того, этот яд особенно сильно поражает генофонд популяций аэробных организмов, разрушая механизмы адаптации и защиты от воздействия высшей среды.

     Диоксин, попадая в почву, где находятся другие, менее токсические элементы, ядовитые продукты, отличающиеся быстрым распадом и т.п., воздействует на экосистемы, и этот процесс приобретает лавинообразный характер. Возникает беспрецедентная ситуация, когда одно биологически активное вещество образует бесчисленное множество синергических пар с разнообразными органическими и неорганическими соединениями, обладающих различными механизмами действия на организм. Особенно опасен этот яд длительным периодом скрытого действия. К тому же, очень сложно определить признаки поражения диоксином: они зависят от дозы, возрастных особенностей организма и его состояния.

     В организм человека диоксины проникают несколькими путями: 90 процентов – с водой и пищей через желудочно-кишечный тракт, остальные 10 процентов – с воздухом и пылью через лёгкие и кожу. Эти вещества циркулируют в крови, откладываясь в жировой ткани и липидах всех без исключения клеток организма. Через плаценту и с грудным молоком они передаются плоду и ребенку.

     В настоящее время идёт поиск генетической модификации некоторых видов  бактерий с целью улучшить их способности  к поглощению диоксинов.

     Также в настоящее время для определения  содержания диоксинов применяют хромато-масс-спектрометрию и анализ с помощью биотестов (CALUX).

     Впервые об опасности диоксинов широко заговорили в 1971 г. в США. Один предприимчивый гражданин решил опрыскать свой ипподром отходами с ближайшего химического завода, чтобы не росла трава до скачек. Вместе с травкой умерли птички, лошади, а людей пришлось госпитализировать с острыми отравлениями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Источники диоксинов 

     Источники возникновения и пути проникновения  их  в  живую  и  неживую природу весьма разнообразны.

     Серьезных доказательств накопления каких-либо  существенных  количеств этих ксенобиотиков в донных отложениях рек и озёр,  образовавшихся  до  1940 г.,  т.е.  до  начала  масштабного   производства   гербицидов   на   основе феноксиуксусных кислот, не найдено. Не обнаружено и серьёзных  доказательств биогенного   образования   диоксинов   III-VI   или   их    предшественников непосредственно в живой природе.

     В настоящее время считается  строго  доказанным,  что  диоксины  имеют исключительно техногенное происхождение, хотя и не являются целью  ни  одной из существующих технологий. Их  появление  в  окружающей  среде  обусловлено развитием разнообразных технологий, главным образом в  послевоенный  период, и в основном  связано  с  производством  и  использованием  хлорорганических соединений  и  утилизацией  их  отходов.  Во  всяком  случае,  ни  в  тканях эскимосов,  замёрзших  400  лет  назад,  ни  в  тканях  чилийских  индейцев, мумифицированных 2800 лет назад, диоксины  не  обнаружены  даже  в следовых количествах.

     По    хозяйственно-территориальным    признакам    источники    удобно подразделять на локальные и диффузионные  (пространственно  распределённые), а по темпам накопления в окружающей среде и  объектах  живой  природы  –  на регулярные и экстремально-залповые. 
 

     3 Воздействия диоксинов на здоровье человека  

     Кратковременное воздействие на человека высоких  уровней диоксинов может привести к патологическим изменениям кожи, таким как хлоракне и очаговое потемнение, а также к изменениям функции печени. Длительное воздействие приводит к поражениям иммунной системы, формирующейся нервной системы, эндокринной системы и репродуктивных функций. В результате хронического воздействия диоксинов у животных развиваются некоторые типы рака. В 1997 году Международное агентство ВОЗ по исследованию рака (МАИР) сделало оценку ТХДД. На основе данных о животных и эпидемиологических данных о людях ТХДД был классифицирован МАИР как "известный человеческий канцероген". Однако ТХДД не оказывает воздействия на генетический материал, и существует такой уровень воздействия, ниже которого риск развития рака становится незначительным.

     В связи с повсеместным распространением диоксинов все люди подвергаются его воздействию и имеют определенный уровень диоксинов в организме, который приводит к так называемой нагрузке на организм.

     Нынешнее  обычное фоновое воздействие, в  среднем, не имеет последствий для  здоровья человека. Однако из-за высокого токсического потенциала этого класса соединений необходимо принимать меры для снижения уровня фонового воздействия. 
 
 
 

     3.1 Чувствительные подгруппы  

     Наиболее  чувствителен к воздействию диоксина развивающийся плод. Новорожденный ребенок с быстро развивающимися системами органов может также быть более уязвимым перед определенными воздействиями. Некоторые люди или группы людей могут подвергаться воздействию более высоких уровней диоксинов из-за своего питания (например, жители некоторых частей мира, употребляющие в пищу много рыбы) или своего рода деятельности (например, работники целлюлозно-бумажной промышленности, мусоросжигательных заводов, свалок опасных отходов помимо многих других). 

     3.2 Профилактика и контроль воздействия диоксинов  

     Надлежащее  сжигание загрязненных материалов является наилучшим доступным методом  профилактики и контроля воздействия  диоксинов. С помощью этого метода можно также уничтожать отработанные масла на основе ПХБ. В процессе сжигания требуются высокие температуры – свыше 850°С. Для уничтожения больших количеств загрязненных материалов необходимы еще более высокие температуры – 1000° и выше.

     Наилучшим путем предотвращения или снижения уровня воздействия диоксинов на людей является принятие мер, ориентированных на источник, например, строгий контроль промышленных процессов для максимально возможного снижения уровня выделяемых диоксинов. Это является обязанностью национальных правительств, однако, признавая важность такого подхода, Комиссия "Кодекс Алиментариус" приняла в 2001 году Кодекс практики по мерам, ориентированным на источник, для уменьшения загрязнения пищевых продуктов химикатами (CAC/RCP 49-2001) и в 2006 году – Кодекс практики для предотвращения и снижения уровня загрязнения пищевых продуктов и кормов диоксинами и диоксиноподобными ПХБ (CAC/RCP 62-2006).

     Более 90% случаев воздействия диоксинов на людей происходит через пищевые продукты, главным образом, через мясные и молочные продукты, рыбу и моллюсков. Следовательно, решающее значение имеет защита пищевых продуктов. Один из подходов, как уже указывалось выше, включает принятие ориентированных на источник мер для уменьшения выбросов диоксина. Необходимо не допускать вторичного загрязнения пищевых продуктов в пищевой цепи. Решающее значение для производства безопасных пищевых продуктов имеют надлежащие средства управления и практика во время первичного производства, обработки, распределения и продажи.

     Необходимы  системы мониторинга за загрязнением пищевых продуктов, не допускающие  превышение приемлемых уровней. Национальные правительства должны контролировать безопасность пищевых продуктов  и принимать меры для охраны здоровья населения. В случае подозрения на загрязнение  страны должны иметь планы действий в чрезвычайных обстоятельствах  для выявления, задержания и утилизации загрязненных кормов и пищевых продуктов. Население, подвергшееся воздействию, необходимо обследовать с точки  зрения уровня воздействия (например, измерить уровень загрязнителей  в крови или материнском молоке) и его последствий (например, установить клиническое наблюдение для выявления  признаков плохого состояния  здоровья).

     Что должны делать потребители для снижения риска воздействия?

     Удаление  жира с мяса и потребление молочных продуктов с пониженным содержанием  жира может уменьшить воздействие  диоксиновых соединений. Сбалансированное питание (включающее фрукты, овощи и злаки в надлежащих количествах) также позволяет избежать чрезмерного воздействия диоксина из какого-либо одного источника. Эта долговременная стратегия направлена на уменьшение нагрузки на организм и имеет особую значимость для девушек и молодых женщин, так как способствует уменьшению воздействия на развивающийся плод, а затем на находящегося на грудном вскармливании ребенка. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Токсичность 

     Биологическая активность  диоксинов  обычно  выражается  концентрацией субстрата,  вызывающей  50%-ное  повышение активности  цитохрома  Р-448  от максимально возможного. Разработан ряд других  способов  оценки  токсических свойств диоксинов – по индукции бензпирен-гидроксилазы (7-этоксирезоруфин-О- деэтилазы) в микросомах печени, по потере веса  тела  (увеличению  отношения веса печени и всего тела), по степени атрофии тимуса.

     По-видимому, первые сообщения об острой токсичности  именно диоксина, в частности 2,3,7,8-Hal4-ДД, относятся к 1957 г. Люди,  осуществлявшие  синтез I и 2,3,7,8-ТБДД,  получили  поражение и были  госпитализированы.  Позднее сообщалось и о других случаях острого поражения исследователей от I.

     После  получения  первых  данных  о  высокой   токсичности   некоторых диоксинов  III  и IV  и их  бромсодержащих аналогов  V  и VI   появились многочисленные     работы,     посвященные     систематическому     изучению токсикологических  особенностей  этих  веществ,  в  том  числе  их   острой, подострой и хронической токсичности.

     Данные  по  острой  токсичности  диоксинов   получены   на   животных.

     Хроническое  действие  исследовано  как  на  животных,  так  и   на   людях, оказавшихся пораженными по тем или иным причинам – при авариях,  при  прямом контакте с гербицидами на  сельскохозяйственных  работах  или  же  в  период военных действий и т.д. Известны и специальные опыты на добровольцах.

5 Допустимые безопасные  уровни содержания диоксинов в окружающей      среде. 

     Отправной  точкой  для  нормирования  содержания  этих  соединений   в различных продуктах питания, воде и почве является ДСД (допустимая  суточная доза в пг на кг массы тела). В мировой практике  приняты следующие ДСД:  в Нидерландах – 4 пг/кг, Германии – 1 пг/кг, Канаде – < 10 пг/кг,  Дании – 5 пг/кг, в США рекомендована 1 пг/кг, в Скандинавских странах – <  5  пг/кг, рекомендация ВОЗ – 10 пг/кг, в Японии – 100 пг/кг. Исходя из этого,  в ряде стран  были  разработаны  максимально  допустимые  уровни  (МДУ)  содержания диоксинов в продуктах питания. Допустимая суточная доза диоксинов  в России установлена на уровне 10  пг/кг  массы тела  человека.  Уровни  допустимого содержания  диоксинов  (в пересчете на  2,3,7,8-ТХДД)  в питьевой   воде, грунтовых водах, поверхностных водах в местах водозабора –  20  пг/л (N142- 9/105 от 05.06.91, утв. МЗ СССР).  Этим  же  документом  установлены уровни допустимого содержания диоксина (в пересчете на 2,3,7,8-ТХДД) для следующих основных групп продуктов: молоко и молочные продукты (в пересчете на жир)  – 5,2 нг/кг; рыба и рыбопродукты (съедобная часть) – 11,0 нг/кг;  в пересчете на жир – 88,0 нг/кг; мясо и мясопродукты – мясо (съедобная часть)  – 0,900 нг/кг в пересчете на жир – 3,3 нг/кг.

     В промышленно развитых странах в  связи с  принятием  диоксиновых  норм выделено несколько групп риска:

- жители  территорий  вблизи  мусоросжигательных  печей,  целлюлозно-бумажных,  металлургических,  химических  и   нефтеперерабатывающих заводов;

- дети, потребляющие по необходимости много молока;

         - жители местностей с высоким потреблением рыбы;

         - работники,   подвергающиеся   воздействию   диоксинов   в   рамках

        профессиональной деятельности. 
 
 

Заключение 

     Имеющиеся данные позволяют считать, что воздействие  диоксинов   на  человека  носит общепланетарный характер.  Это,   по   существу,

тотальный яд.

     Размер  угрозы человечеству от этой группы  веществ  можно  сравнить  с последствиями  применения  ядерного  оружия.  В  частности,   эти   вещества являются  одним  из   важнейших   факторов,   индуцирующих   прогрессирующее ухудшение  генофонда  ряда  человеческих  популяций.   В   особенности   это относится к тем странам, где опасность  воздействия  диоксинов  на  биосферу ещё  не  осознана  достаточно   остро   и   не   переплавилась   в   систему противодействующих мероприятий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список использованных источников:

1. Косарев В.В., Жестков А.В., Лотков В.С. Влияние диоксинов  на  иммунную

   систему  человека // Экология человека, 1999. -№2.-С. 30-32.

2. Экос, 2000. -№1-2.-С. 7.

3.  Журков  В.С.,  Юрченко В.В.,  Сычева  Л.П.   Генотоксические   эффекты

   хлорированных   дибензо-(п)-диоксинов  у человека  //  Токсикологический

   вестник, 1998. -№5.-С. 2-6.

4. Журков В.С., Катосова Л.Д., Платонова В.И., Ревазова  Ю.А.,  Ревич  Б.А.

Анализ хромосомных  аберраций в лимфоцитах крови  женщин,   контактирующих с

   диоксинами // Токсикологический вестник, 2000. -№2.-С. 2-6.

5. www.wikipedia.ru