Диоксины — класс токсичных хлорорганических соединений¶

Диоксины — группа хлорсодержащих ароматических органических соединений, относящихся к классу устойчивых загрязнителей окружающей среды (persistent organic pollutants, POPs). К ним относят 75 хлорированных производных дибензо-п-диоксина, 135 хлорированных производных дибензофурана и 209 полихлорированных бифенилов (ПХБ). Наиболее токсичным представителем класса является 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8-ТХДД), один из самых сильных известных ядов синтетического происхождения.

¶Химические свойства

Диоксины — это планарные молекулы, состоящие из двух бензольных колец, соединённых двумя атомами кислорода. Степень хлорирования молекул варьируется от одного до восьми атомов хлора. Чем больше хлора в молекуле, тем устойчивее соединение к разрушению.

Основные физико-химические характеристики:

• Температура плавления 2,3,7,8-ТХДД — 305 °C;
• Температура кипения — около 450 °C;
• Растворимость в воде крайне низкая (около 0,0002 мг/л);
• Растворимость в органических растворителях высокая;
• Удельная летучесть очень низкая — диоксины испаряются из воды и почвы практически не переходят в атмосферу, а переносятся с частицами пыли;
• Устойчивость к гидролизу, фотолизу и биологическому разрушению очень высока — период полураспада в почве составляет от 9 до 15 лет, в донных отложениях — до 100 лет.

Диоксины не имеют ни цвета, ни запаха. Их молекулы обладают высокой липофильностью, что обуславливает накопление в жировой ткани живых организмов (биокумуляцию).

¶Образование и источники загрязнения

Диоксины образуются как в процессах горения, так и в ряде химических производств.

¶Техногенные источники

Основным источником диоксинов в окружающей среде является сжигание отходов. К ним относятся:

• Мусоросжигательные заводы;
• Предприятия по переработке хлорсодержащих отходов;
• Производство целлюлозы и бумаги (при отбеливании хлором);
• Металлургические производства (особенно переплавка меди и алюминия);
• Производство некоторых пестицидов;
• Неконтролируемое сжигание бытовых отходов.

Диоксины также образуются при горении транспортных средств и в теплоэнергетике. В России основными источниками считаются мусоросжигательные комплексы, предприятия химической промышленности и объекты переработки отходов.

¶Природные источники

В небольших количествах диоксины образуются при лесных и торфяных пожарах, а также в процессах вулканической деятельности. Их вклад в общий уровень загрязнения значительно меньше техногенного.

¶Токсикология

Диоксины относятся к чрезвычайно опасным веществам. Токсичность 2,3,7,8-ТХДД в 1000 раз превышает токсичность цианистого калия. Смертельная доза для человека при однократном приёме оценивается в 1–2 мг на кг массы тела.

¶Механизм действия

Токсическое действие диоксинов реализуется через связывание с арильным рецептором (AhR) — белком, который регулирует транскрипцию генов. Комплекс «диоксин-AhR» проникает в ядро клетки и нарушает синтез белков, что приводит к широкому спектру биологических эффектов.

¶Основные эффекты

• Иммунотоксичность — подавление иммунитета, повышение восприимчивости к инфекциям;
• Канцерогенность — диоксины отнесены МАИР (Международным агентством по изучению рака) к группе 1 канцерогенов;
• Гепатотоксичность — поражение печени, включая хлоракне;
• Репродуктивная токсичность — нарушение фертильности, тератогенные эффекты;
• Эндокринные нарушения — влияние на гормональный статус;
• Нейротоксичность — когнитивные нарушения.

Характерный признак острого отравления диоксинами — хлоракне: тяжёлое кожное заболевание, впервые описанное у работников химических производств в начале XX века.

¶Исторические случаи отравления

Наиболее известные случаи массового отравления диоксинами:

В СССР одним из первых исследователей диоксиновой проблемы был профессор В. А. Филиппов, начавший работы в 1970-х годах.

¶Нормирование и контроль

В России предельно допустимые концентрации диоксинов в объектах окружающей среды устанавливаются санитарными нормами. СанПиН 2.1.3684-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» регулирует допустимые уровни диоксинов в почве, воде, воздухе и пищевых продуктах.

В 2001 году принята Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях, к которой присоединилась и Россия. Конвенция обязывает страны сокращать выбросы диоксинов и ПХБ.

¶Способы уменьшения выбросов

Основные методы снижения диоксиновых выбросов:

• Технологические — установка фильтров и систем очистки газов, снижение температуры горения, катализаторы разложения диоксинов на катализаторах (например, ванадий-молибденовых);
• Организационные — контроль процессов сжигания, запрет на неконтролируемое сжигание отходов;
• Биологические — использование микроорганизмов, способных разрушать диоксины (биоремедиация).

В России действует национальный план реализации Стокгольмской конвенции, предусматривающий меры по сокращению диоксиновых выбросов на промышленных предприятиях.

Источники:

• Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (2001)
• СанПиН 2.1.3684-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»
• Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): документы по диоксинам и их влиянию на здоровье
• Международное агентство по изучению рака (МАИР/ IARC): монографии по канцерогенности диоксинов
• Филиппов В. А. «Диоксины: проблемы токсикологии»
• Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации»