Группа веществ, называемых «диоксинами», регулярно оказывается в центре внимания общественности.

В последний раз это произошло в 2010 г, когда в организме рабочих одного из предприятий в Дортмунде, занимающегося переработкой отработанных трансформаторов, были обнажены ПХБ и диоксины высокой концентрации, этом же году стало известно о том, что содержащий примеси диоксина жир входил в состав корма для животных, которых люди употребляют в пищу, что вызвало резонанс в масштабах всей страны, заставив потребителей, фермеров, органы власти и политиков на несколько

недель затаить дыхание.

Биомониторинг - контроль содержания вредных веществ и продуктов их метаболизма в организме человека, а также, в более широком смысле, их биохимического к биологического вреда - хорошо подходит для оценки степени воздействия и риска. В начале 1990-х в крови людей и женском грудном молоке были обнаружены следовые количества диоксинов.

Диоксин - что это?

Полихлорированные дибензо-р-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), часто сокращенно называемые «диоксинами», относятся к классу хлорсодержащих ароматических эфиров и диэфиров. По структуре различают 75 отдельных соединений (конгенеров) ПХДД и, соответственно, 135 -ПХДФ, отличающиеся друг от друга числом а юмов хлора, а также их расположением друг относительно друга. ПХДД/Ф обозначают в соответствии с замещающими атомами хлора или систематической нумерацией ИЮПАК. Из большой группы этих очень сходных по строению соединений непосредственно токсичны только те семь ПХДД и десеять ПХДФ, в которых замещающие атомы хлора имеются как минимум в положениях 2, 3, 7 и 8. Наряду с этим существуют четыре полихлорированпых бифенила (ПХБ) с заместителями не в орто-положениях и восемь моно-ортозамещенных ПХБ, обладающих сходным токсическим действием вследствие структурного сходства с ПХДД и называемых диоксиноподобными ПХБ (см. рис. 1).

Рис. 1 Структурные формулы

2.3,7,8-тетрахлоридбензо-р-диоксина

2,3,4,7,8-пснтахлоридбензофурана и

3,3',4,4',5-пентахлорбифенила (# 126)

Эквиваленты токсичности

Действие отдельных ПХДД/Ф-конгенеров и диоксиноподобных соединений очень сильно варьирует. Для грубой оценки риска, связанного с воздействием сложных смесей ПХДД/Ф и ПХБ, была разработана концепция эквивалентов токсичности. Эта концепция исходит из сходного и аддитивного действия веществ и основана преимущественно на результатах исследований ферментативной индукции, острой токсичности, канцерогенности и репродуктивной токсичности. Каждому соединению соответствует так называемый коэффициент эквивалентной токсичности (ОТ), служащий мерой токсичности данною вещества по отношению к токсичности 2,3,7,8-тетраХДД, при этом для оценки токсичности последнего используют коэффициент 1. Умножая количество вещества на соответствующий ОТ и складывая взвешенные значения, можно выразить количество вещества через силу токсического действия, равную токсическому действию соответствующего количества 2.3,7,8-те-траХХД. Рассчитанные значения обозначают как токсические эквиваленты (ТЭ).

Исторический обзор

Промышленное электрохимическое производство хлора стало возможным в конце 19-го века, когда появились необходимые для этого генераторы. В это же время хлор начали применять в промышленности, и возникло первое производство хлорорганических соединений. Довольно скоро стало очевидным исключительно вредное воздействие хлорорганических соединений на организм человека. Так в 1899 г впервые была описана картина хлорною акне заболевания рабочих, занятых на электрохи­мическом производстве хлора. Тогда подобного рода случаи наблюдались часто, однако их причина оставалась неясной. Теперь уже известно, что заболевание обусловлено не самим хлором, а содержащими его соединениями и их накоплением в организме. Судя по тому, что заболевание развивается у членов семьи больного, не имевших непосредственного контакта с вредными веществами, последние способны переноситься.

После   второй   мировой   войны   были описаны многочисленные случаи хлорного

акне в результате воздействия хлорсодержащих соединений па рабочем месте. Однако часто такие случаи не предавались гласности. Взаимосвязь между 2,3,7,8-тетраХДД и хлорным акне или токсичностью хлорсодержащею диоксина стала очевидной только в середине 1950-х гг.

Всплеск общественного внимания к диоксину возник в связи с распылением американскими войсками дефолианта «Agent Orange» (Агент Оранж), содержащего 2,3,7,8-тетраХДД, в ходе операции «Ranch Hand» во Вьетнаме с 1962 по 1970 гг. Из-за употребления рисового масла, загрязненного преимущественно ПХБ и ПХДФ. в 1968 г в Японии более 1800 человек стали жертвами заболевания, получившего название болезни Юшо («масляной болезни»). И, наконец, в 1976 г в компании ICMESA в Ссвсзо, Северная Италия, произошла катастрофа, получившая всемирную известность: из-за выхода из-под контроля процесса синтеза трихлорфенола в атмосферу было выброшено более 2 кг 2,3.7.8- тетраХХД

Ситуация с загрязнением в настоящее время

В настоящее время в индустриальных странах Запада дальнейшее поступление хлор-содержащих соединений в окружающую среду незначительно, однако их накопленные остатки могут иметь значительные последствия. Важными первичными источниками ПХДД/Ф в воздухе являются литейные и металлообрабатывающие производства, заводы по сжиганию отходов, предприятия, сжигающие топливо, а также сжигание топлива для бытовых нужд.

Из-за повсеместного распространения ПХДД/Ф они в незначительных концентрациях присутствуют в различных средах, воздействуя на население в целом, причем степень вреда зависит от пути поступления в организм: оральный ингаляционный -чрескожный (в порядке уменьшения значимости). ПХДД/Ф способны накапливаться в пищевой цепи, при этом наибольшее значение имеют следующие цепи; «воздух —∙ наземные растения —наземные животные —человек» и «вода —» водные организмы —∙человек». При этом почти всегда избирательно накапливаются конгенеры с замещающими атомами хлора в положениях 2, 3, 7, 8. Основным источником попадания этих веществ в организм вследствие фонового загрязнения окружающей среды является употребление в пищу продуктов животного происхождения.

Методы анализа

Анализ проб крови на диоксины включает следующие стадии: экстракция, очистка, газохроматографическое разделение и качественное и количественное определение с помощью масоспектрометрии. При этом самой трудоемкой стадией является выделение диоксина из материала пробы. На этой стадии необходимо полностью отделить содержащиеся в следовой концентрации анализируемые соединения от мешающих анализу веществ, таких как липиды и другие компоненты человеческой крови. Это осуществляют с помощью нескольких согласованных стадий разделения хроматографией на колонках с модифицированным силикагелем и активированным углем. В конечном итоге молекулы, содержащиеся в исходной пробе цельной крови объемом 50 мл, концентрируют в нескольких микролитрах.

Затем полученный экстракт анализируют с помощью капиллярной газовой хроматографии (КГХ) и масоспектрометрии высокого разрешения (МСВР). Газовая хроматография позволяет почти полностью разделить 210 различных конгенеров па основании их температуры кипения и структурных свойств. После хроматографического разделения, продолжающегося около часа, продукты поступают- в масс-спектрометр, где ионизируются, ускоряются в магнитном поле и разделяются по массе. Затем происходит регистрация ионов, сигнал переводится в цифровую форму и записывается подсоединенной компьютерной системой.

«Диоксины» идентифицируют по времени удержания в газовом хроматографе, а также по соотношению изотопов нескольких характерных масс. Для количественного определения силу сигнала этих фрагментов сравнивают с силой сигнала меченых изотопом «диоксинов», известное количество которых было добавлено к образцу крови перед анализом. После этого в результат определения концентрации обычно вносят поправку на липиды или объем крови и представляют его в виде численного значении. Mace-спектрометрия высокого разрешения позволяет определять крайне низкие концентрации диоксинов — менее 1 пг (0.000000000001 г) на грамм липидов крови.

Характер и тенденции фонового загрязнения

Из-за длительного периода полувыведен и; диоксинов- до нескольких лет-их непрерывное поступление с пищей даже в самых низких концентрациях приводит к накоплению в человеческом организме с характерной картиной аккумуляции отдельных конгенеров. В крови людей обнаруживают почти исключительно соединения с замещающими атомами хлора в положениях 2. 3, 7, 8. Конпентраци: ПХДД возрастает с увеличением числа атомом хлора в молекуле, а в случае ПХДФ - снижается от пентаХДФ к октаХДФ. Основных компонентом является октаХДД.

С возрастом концентрация различны конгенеров растем поэтому содержание диоксинов в крови пожилых людей явно выше чем у молодых (см. рис. 2). К этому следует добавить, что благодаря мерам снижению выбросов в Германии в последние годы концентрация этих веществ в окружающей ере де сильно уменьшилась, что также отражается на их содержании в организме людей. Например, из рис. 3 видно, что за последни 20 лет концентрация диоксина в грудном молоке снизилась примерно на 80%.

Таким образом, индивидуальная оцени концентрации диоксина в крови возможна только с учетом момента проведена исследования и возраста человека. Как и случае с другими параметрами, значимым считаются концентрации диоксина, которые в пересчете на суммарный параметр ТЭ или концентрации отдельных конгенеров превышают 95-й процентиль фонового загрязнения. Вариации состава конгенеров часто бывают типичными для той или иной формы воздействия, позволяя в точности, как на основании отпечатков пальцев, сделать заключение об источнике поступления этих веществ.

Факторы, влияющие на фоновое загрязнение

В зависимости от того, где произошел контакт с диоксинами на рабочем месте или в результате загрязнения помещения (основные источники: средства защиты древесины, длительно сохраняющие эластичность герметики и т. п.), воздействие при этом оказывают определенные, как правило, одни и те же факторы. В первую очередь это - характер питания. Однако значительную роль могут играть и другие факторы. Например, грудное вскармливание в определенной степени приводит к удалению вредных веществ из организма матери с молоком и, одновременно, переходу их в организм младенца. Снижение содержания ПХДД/Ф и ПХБ в организме матери сопровождается снижением концентрации этих веществ у нее в крови (см. рис. 2). К прочим факторам, достойным упоминания, относятся курение, индекс массы тела, колеба­ния массы тела, собственно поступление с молоком (см. выше), а также поступление и окружающей среды (материалов жилища).

Рис.2 Влияние возраста и кормления грудью на содержание ПХДД/Ф и ПХБ в крови

Рис.3 Тенденция изменения содержания диоксинов со временем

Источник: журнал «Labor&more»