Реферат на тему Диоксины - фундаментальный фактор техногенного загрязнения живой и неживой природы

Л.А. Федоров

В последние четверть века к обширному перечню экологических бед, угрожающих цивилизации, добавилась еще одна - опасность общепланетарного отравления среды нашего обитания диоксином и родственными соединениями [1-277).

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 [91,92). Поэтому негативные воздействия 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 [177).

Диоксин и родственные соединения непрерывно и во все 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.

I.1. Рождение проблемы

История знакомства человечества с диоксинами восходит к 30-м годам, когда развитие широкомасштабного производства и применения полихлорфенолов привело к появлению массовых профессиональных заболеваний хлоракне (рецидивирующее воспаление сальных желез) [163,164,169,170), хотя само это заболевание известно с 1899 г. [278).

География распространения хлоракне значительно расширилась в 40-50-е годы в связи с созданием во многих странах крупнотоннажных производств 2,4,5-трихлорфенола (ТХФ), а также производств получаемых из него 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4,5-Т), антибактериального препарата гексахлорфена (ГХФ) и т.д. Описаны многочисленные случаи острого отравления персонала этих производств в процессе эксплуатации, в том числе в результате аварий, первая из которых случилась в США еще в 1949 г. [279). В последующем было показано, что рецидивы хлоракне у многих пораженных проявлялись даже спустя несколько десятилетий после отравления [168,169).

Источник этих поражений был установлен и описан в 1956-1957 г. одновременно несколькими группами исследователей [280-285). Им оказался 2,3,7,8-тетрахлордибензо-n-диоксин (2,3,7,8-ТХДД) I, образующийся в виде микропримеси при промышленном получении 2,4,5-ТХФ [281,282). Поступая с последним в технологические цепи и затем в конечную продукцию (гербициды, антибактериальные препараты и т.д.) и отходы, I приводил, как выяснилось в дальнейшем, не только к заболеваниям хлоракне, но и к другим поражениям, включая острые, подострые и хронические отравления [142,153,155).

Одновременно с диоксином I в качестве хлоракнегенного фактора постулировался и 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран (2,3,7,8-ТХДФ) II [284). Однако особое внимание к себе этот ксенобиотик привлек как микропримесь к полихлорбифенилам (ПХБ), широко используемым в качестве жидких диэлектриков, теплоносителей, гидравлических жидкостей и т.д. Обусловленные ксенобиотиоком II массовые поражения людей (в 1968 г. в Японии [43,178,179,182) и в 1979 г. на Тайване [179-181,286)) были связаны с попаданием ПХБ в рисовое масло, что привело к так называемой болезни Юшо - Ю Ченг (острое поражение печени, сопровождающееся многочисленными побочными эффектами) [178-182).

Было показано также, что 2,3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТХДФ, равно как и многие другие представители полихлорированных дибензо-n-диоксинов (ПХДД) III и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ) IV, имеют сходные токсикологические характеристики, если атомы хлора занимают четыре латеральных 2,3,7,8-положения [287). Всего же гомологов и изомеров, составляющих ряды ПХДД и ПХДФ, в принципе должно быть соответственно 75 и 135 [288).

Наличие микропримесей диоксинов ПХДД и ПХДФ с фрагментами 2,3,7,8-Cl4 в продукции хлорных производств явилось причиной многочисленных поражений людей в различных странах мира в 60-70-е и даже 80-е годы [81,82,85,113,144,235). Их попадание в корм неоднократно наносило ущерб бройлерной промышленности США [289). Поражение людей и длительное заражение диоксинами различных объектов наблюдалось многократно и в непромышленной сфере, например при непродуманной утилизации отходов хлорных производств [119,132-134,218,290-293), при пожарах на электросиловых точках, где сосредоточено большое количество полихлорвиниловых изоляционных материалов или имеются трансформаторы (конденсаторы), заполненные ПХБ, в том числе в смеси с хлорбензолами [85,97,125,127,294).

Установлено также, что не менее, а в ряде случаев и более опасными, чем полихлорированные производные ПХДД и ПХДФ, являются также те из полибром- [295-302) и смешанных полихлорбромсодержащих [301-303) дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов V-VIII, которые имеют фрагмент 2,3,7,8-Hal4. Они образуются в качестве побочных продуктов галогенорганических производств, при сжигании топлив в присутствии соединений брома, а также при переработке или уничтожении промышленных и бытовых отходов.

Важно, однако, подчеркнуть, что кислородными галогенированными трициклами типа III-VIII высокотоксичные диоксины не исчерпываются. В ряде сообщений уже обсуждается высокая биологическая активность серных аналогов ПХДД и ПХДФ [304,305). В частности, установлена высокая токсичность дисерного аналога 2,3,7,8-ТХДД [304). Некоторые из серных производных обнаружены в выбросах мусоросжигательных печей (МСП)[305). Таким образом, в последующие рассмотрения должны включаться S- и S,O-аналоги полигалогенированных дибензо-n-диоксинов, а также S-аналоги дибензофуранов:

Рассмотрение вопроса о структуре центрального цикла диоксиновых соединений показало, что оно допускает серьезные вариации. Так, оказалось, что биологической активностью, характерной для 2,3,7,8-ТХДД и вообще диоксиноподобных веществ, обладают также многие другие ароматические галогенорганические соединения, имеющие фрагмент 2,3,7,8-Hal4. В их числе некоторые трициклические производные, например полихлор-, полибром- и смешанные полихлорбромсодержащие ксантены IX, ксантоны Х и бифенилены XI [306,307), структурно более сложные кватерфенилы [77,79,187) и т.д. Список этот пока не окончен.

Наконец, выяснилось, что к числу биологически активных галогенорганических соединений рассматриваемого типа относится также ряд классов бициклических производных. Среди ПХБ XII, например, найдены изомеры, сравнимые по токсичности с примесными к ним полигалогендибензофуранами IV, VI и VIII [182). В число рассматриваемых соединений входят также ряд полихлоразо- и полихлоразоксибензолов XIII и XIV [171,172,308):

По-видимому, и этот перечень нельзя считать завершенным.

Многие из указанных три- и бициклических соединений диоксинового типа сопутствуют химической и иной продукции, производимой цивилизацией, и представляют опасность для биосферы сами по себе. Однако некоторые из них являются также предшественниками в живой и неживой природе других ксенобиотиков, например особо токсичных веществ 2,3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТХДФ.

Схемы 1 и 2, составленные по уже имеющимся данным, дают некоторое представление о редком по сложности структурном разнообразии всего массива рассматриваемых диоксинов. Легко видеть, что если ретроспектива диоксиновой опасности более или менее поддается пониманию, каким-то обобщениям и оценкам, то в отношении перспектив ситуация не столь оптимистична. Тут цивилизацию может ожидать много неожиданностей.

Совокупность указанных обстоятельств определила довольно острую реакцию, с которой мировое сообщество отнеслось к появлению сравнительно новой экологической опасности, каковой оказалась диоксиновая проблема.

Во второй половине 70-х годов стало ясно, что опасность диоксинов как веществ, относящихся к разряду суперэкотоксикантов, приобрела общепланетарные масштабы. Как следствие в эти годы в химической экологии возник совершенно иной - хемосферный - подход к проблеме. Он рассматривает живые организмы главным образом в аспекте их взаимодействия со всей совокупностью непрерывно влияющих на них химичеcких веществ. В рамках этого подхода оформилась и специальная дисциплина - экотоксикология.

В целом, однако, диоксиновая проблема в силу своей сложности и многообразия сложилась как проблема сугубо междисциплинарная, новые грани которой могут возникать с самой неожиданной стороны. Одно из проявлений именно этого аспекта диоксиновой проблемы - обнаружение диоксинов (1977-1978 гг.) в выбросах МСП [288,363,364).

Это и ряд других обстоятельств подтолкнули западные страны к организации серьезных исследований на международной основе. В 1978 г.[76) и в 1981 г.[79) в США состоялись международные научные конференции, посвященные воздействию галогенированных углеводородов, в особенности соединений диоксинового типа, на здоровье человека. Ряд научных встреч и программ был осуществлен Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) [46), в том числе в рамках Международного агентства по исследованию рака [33). В частности, с 1985 г. действует программа ВОЗ "Диоксин в грудном молоке женщин" [27,28). Масштабную программу работ по оценке диоксиновой проблемы осуществила в 1985-1988 гг. специальная рабочая группа НАТО [50-58,365). Была осознана необходимость международного сотрудничества при утилизации отходов хлорных и иных промышленных производств [47-49).

По-видимому, этапным для диоксиновой проблемы следует считать 1980 г. В этом году в США были изданы книги, посвященные этой проблематике в целом и наиболее полно систематизирующие всю совокупность знаний, накопленных цивилизацией к тому времени [3,77,84). В том же году началось осуществление широкого и планомерного международного сотрудничества по исследованию проблемы диоксина в рамках ежегодных научных конференций "Диоксин и родственные соединения": Рим (Италия) - 1980 г. [62), Арлингтон (США) - 1981 г. [63), Зальцбург (Австрия) - 1982 г. [64), Оттава (Канада) - 1984 г. [65), Байрет (Германия) - 1985 г. [66), Фукуока (Япония) - 1986 г. [67), Лас Вегас (США) - 1987 г. [68), Умеа (Швеция) - 1988 г. [69), Торонто (Канада) - 1989 г. [70), Байрет (Германия) - 1990 г. [71), Триангл Парк (США) - 1991 г. [72), Тампере (Финляндия) - 1992 г. [73).

Участники этих конференций рассматривают и пересматривают все аспекты диоксиновой проблемы как проблемы сугубо междисциплинарной - образование и распространение диоксинов в природе, их опасность для человека и природы, механизм действия диоксинов на живые организмы, пути и способы защиты от диоксинов, в том числе обеззараживания и т.д. В рамках этих конференций действуют также более узко специализированные симпозиумы. В частности, в 1990 г. был подробно проанализирован галогенорганический синтез как один из серьезнейших источников появления и накопления диоксинов в природе. Результаты всех этих конференций опубликованы [62-72).

В последнее же десятилетие актив международного сообщества ученых пополнился двумя принципиальными достижениями, связанными с многоликостью опасности диоксинов. Одно из них - это обоснование идеи суммирования токсических эффектов различных веществ с помощью единого показателя (так называемого диоксинового эквивалента, ДЭ), за основу которого взят 2,3,7,8-ТХДД [24,56,57,70,148). Второе достижение - это разработка и широкое внедрение в аналитическую практику целостной методологии определения микроколичеств диоксиновых соединений на фоне большой макрокомпоненты органических веществ, обращающихся в живой и неживой природе [160,188,191-193,198-202,205,206,210).

Схема 3 дает некоторое представление об основных фактах и событиях, связанных со вторжением диоксинов в жизнь цивилизации.

1872 г. - Впервые синтезирован хлорированный диоксин ОХДД

1948 г. - Болезнь хлоракне признана профессиональным заболеванием (Великобритания)

1948 г. - 2,4,5-Т зарегистрирован в США в качестве пестицида

1949 г. - Первая промышленная авария, связанная с производством 2,4,5-Т и массовым поражением работников 2,3,7,8-ТХДД (фирма "Монсанто", Нитро, США)

1957 г. - Диоксин найден как примесь в гербициде 2,4,5-Т

1957 г. - Впервые синтезированы высокотоксичные диоксины 2,3,7,8-ТХДД и 2,3,7,8-ТБДД

1961-1962 гг. - Диоксиновые поражения при взрывах на производстве 2,4,5-ТХФ (ПО "Химпром", Уфа)

1962-1970 гг. - Дефолиант 2,4,5-Т, содержавший примесь 2,3,7,8-ТХДД, использован во время войны во Вьетнаме

1965-1967 гг. - Массовое поражение работников ПО "Химпром" (Уфа) при производстве гербицида 2,4,5-Т

1970 г. - Сообщение о тератогенности и эмбриотоксичности диоксинов в опытах на животных

1971 г. - Первая научная конференция "Хлордиоксины - источники и судьба" (США)

1971 г. - EPA США исключило использование гербицида 2,4,5-Т для защиты большинства продовольственных культур

1971 г. - Заражение диоксинами большой территории штата Миссури,США (обнаружено в 1982 г.)

1972 г. - В США резко ограничено гигиеническое использование ГХФ, содержащего примесь 2,3,7,8-ТХДД

1976 г. - Взрыв на заводе фирмы ИКМЕСА и заражение окрестностей Севезо (Италия)

1977 г. - Диоксины найдены в выбросах МСП (Нидерланды)

1980 г. - Первая ежегодная международная научная конференция "Диоксины и родственные соединения" (Италия)

1980 г. - Диоксины обнаружены в выхлопных газах автомобилей

1980 г. - Установлен период полураспада диоксина в почве (> 10 лет)

1984 г. - Диоксины найдены в молоке

1985 г. - Диоксины обнаружены в выбросах целлюлозно-бумажной промышленности (Швеция, США)

1992 г. - 12-я ежегодная международная научная конференция "Диоксины и родственные соединения" (Финляндия)

Схема 3. Хронология некоторых событий, относящихся к диоксиновой проблеме

Выполненная исследователями работа имела естественные материальные и организационные следствия. В ряде западных стран - США, Канаде, Великобритании, Германии, Швеции, Японии, Дании и т.д.- комплекс проблем, связанных с диоксинами, занял одно из важнейших мест в государственных экологических и эколого-экономических программах. В этих странах изданы многочисленные официальные справочно-нормативные документы по диоксиновой проблематике [4-25). Изданы также официальные справочные документы международных организаций - ВОЗ, НАТО и т.д.[26-34,50-58).

Лишь в бывшем СССР диоксиновая проблема не заняла пока места, адекватного опасности, которую она представляет для жизни цивилизации. Об этом можно судить, например, по содержанию ежегодных официальных докладов экологических ведомств бывшего СССР и России [366-369). Существование этой проблемы в них не упоминается. Не обсуждается она и в последнем издании, подробно освещающем вопросы химии и технологии галогенорганических соединений [370).

I.3. Общественное внимание

В немалой степени тому, что диоксиновая опасность оказалась в последние два десятилетия в центре внимания международного сообщества, способствовал ряд обстоятельств. В середине 70-х годов опасность заражения биосферы диоксинами обострилась настолько, что стала предметом широкого обсуждения общественностью, в политических кругах, прессе. Эта проблема получила, по существу, такое же общественное звучание, как другие экологические опасности общепланетарного масштаба (радиоактивное заражение биосферы и ядерная зима, разрушение галогенорганическими соединениями озонового слоя планеты, опасность последствий парникового эффекта и т.п.). Однако особенно этому способствовало активное освещение в западной печати материалов двух крупномасштабных событий 60-70-х годов.

Одним из них явилась война армии США во Вьетнаме, во время которой на территории Южного Вьетнама в 1962-1971 гг. было испытано гербицидное оружие и, в частности, применено несколько различных гербицидных рецептур. В рамках этих боевых действий было распылено около 57 тыс. т только рецептуры "agent orange", содержавшей (по официальным данным) в качестве микропримеси около 170 кг 2,3,7,8-ТХДД [120). Появились многочисленные сообщения о массовых поражениях населения [317), а также участников войны - американских [41,121) и австралийских [371). Были обнаружены негативный эффект гербицида и его микропримесей на детородные функции женщин [317), его мутагенное [339), тератогенное [335,336) и эмбриотоксическое [338,340) действие. Была, наконец, осознана опасность отдаленных последствий поражения [86), в особенности подавления деятельности иммунной системы [157,158).

Все это не могло не вызвать в промышленно развитых странах повсеместной тревоги, поскольку компоненты гербицида "agent orange"- бутиловые эфиры двух хлорфеноксиуксусных кислот - 2,4,5-Т XXX и 2,4-Д XXXI, в это время широко и практически без серьезных опасений применялись в сельском хозяйстве. Естественно, они несли с собой микропримеси 2,3,7,8-ТХДД и многих других диоксиноподобных веществ - ПХДД, ПХДФ и т.д.

Обстоятельства, связанные с косвенным участием 2,3,7,8-ТХДД в боевых действиях во Вьетнаме, освещены в литературе достаточно подробно [81-88,120-122). В 1983 г. во Вьетнаме состоялась международная научная конференция на тему "Гербициды в войне. Долговременное действие на окружающую среду и человека". Ученые Вьетнама, а также стран Запада (США, Великобритании, Нидерландов и Швеции) в пленарных докладах рассмотрели многие аспекты проблемы, но в особенности отдаленные последствия негативного воздействия диоксина на человека и биосферу в целом [120). Многочисленная делегация представителей бывшего социалистического содружества (СССР, ЧСФР, ПНР, ВНР, НРБ и т.д.) на пленарных заседаниях не выступала.

Другим событием оказалась промышленная авария, случившаяся в июле 1976 г. в Севезо (Италия) и завершившая собой большую череду событий подобного рода, происшедших в мире с 1949 г. В отличие от других аварий на аналогичных производствах, эта была осложнена тем, что вовлекла в свою сферу многочисленное население, не подозревавшее об опасности и не связанное

непосредственно с производством [42,44,79,111-119). Выбросу сотен тонн 2,4,5-ТХФ, случившемуся на заводе ИКМЕСА в результате аварии, сопутствовал выброс 2,3,7,8-ТХДД и других ксенобиотиков типа ПХДД и ПХДФ. От заражения ядовитым облаком близлежащей территории сильно пострадали не менее 500 человек, воздействию диоксина подверглись несколько тысяч жителей близлежащих поселков, погибли тысячи домашних животных. Считается, что в результате этой аварии было распылено от 2 до 3, а по некоторым оценкам до 5 кг 2,3,7,8-ТХДД. Более точно его количество определить трудно, поскольку аналитические методики 70-х годов не позволяли полностью извлекать диоксин из анализируемых объектов [372). Проблема долговременных последствий, связанных с поражением людей и объектов окружающей среды в районе Севезо, явилась предметом подробного изучения в многочисленных публикациях [44,111-119), а также объектом внимания специальных научных конференций [42,79).

Помимо указанных событий, получивших общепланетарную известность, произошло также много других, менее известных широкой публике случаев массовых поражений людей и заражения территорий. Например, в штате Миссури (США) было распылено на компактной территории от 20 до 40 кг 2,3,7,8-ТХДД [132-134). Аналогичные события происходили в других районах США [284,285), а также в Германии [55,373), Нидерландах [286,287), Швеции [374), Финляндии [375) и т.д. В последнее время начали появляться соответствующие данные, относящиеся к России [376,377).

Все эти явления раскрыли ужасающие перспективы отдаленных последствий глобального заражения биосферы высокотоксичными диоксинами. И они не могли не оказать психологического давления на человечество. Так возникло повышенное внимание промышленно развитых стран к диоксинам как к источнику возможного экологического бедствия, источнику, принципиально более серьезному и неизмеримо более опасному по сравнению с многотоннажными выбросами многих других загрязнителей.

Следует в связи с этим отметить изданную в 1982 г. книгу Хэя "Химическая коса: уроки 2,4,5-Т и диоксина" [85). По существу, в ней впервые диоксиновый аспект введен в общий контекст того острого спора между потребностями жизни и ложно понятыми нуждами индустрии, начало которому было положено двадцатью годами раньше книгой американки Карсон "Безмолвная весна" [378). Эти 20 лет не прошли для человечества бесследно. Книга Карсон во многом лишь прогнозировала ситуацию, как со временем ядовитые химические вещества могут сделать Землю непригодной для жизни. В книге Хэя [85) речь идет уже о самой жизни, потому что именно так может обойтись с людским родом генетическая коса - реальное следствие диоксинового воздействия на биосферу.

Похожие рефераты на эту тему:

Доклад: Анализ лесопользования в Приморском крае Реферат на тему Трансформация донных сообществ в условиях нефтяного загрязнения Реферат на тему Закономерности поведения техногенных элементов в донных осадках на примере Ханкайской геоэкологической системы Реферат на тему Ртуть и другие... Действие химических элементов на организм человека Реферат на тему Критерии устойчивого развития: национальные аспекты Реферат на тему Экологический идеал как фактор повышения устойчивости социоприродной системы Доклад: Новая энергетика - без углерода и кислорода Реферат на тему История атомной энергетики Украины Доклад: Парниковый эффект Доклад: Экологическая доктрина России как основа для социального согласия Реферат на тему Экология Реферат на тему Биосфера и ноосфера В.И. Вернадского Реферат на тему Радиационно опасная Мурманская область России Реферат на тему ГМО и Гомо сапиенс Реферат на тему Мировоззренческая компонента экологического образования Доклад: Россия на пути к Орхусской Конвенции Реферат на тему Место информационной среды в экосистеме человек социум Реферат на тему Взгляд требует опоры Реферат на тему Улучшение экологических показателей автомобильных двигателей Доклад: Заповедник Галичья гора: зеркало ушедших эпох Доклад: Кислотный дождь Реферат на тему Баргузинский заповедник Реферат на тему Биоресурсы Земли Доклад: Актуальные проблемы современной экологии Шпаргалка: Агроэкосистема Доклад: Экологическая проблема: сокращение озонового слоя Реферат на тему Физико-химическая модель генерации и эмиссии метана на донных осадков озера Байкал Реферат на тему Исчезнет ли человек как вид. Реферат на тему Облик энергосбережения Доклад: Об особенностях антропогенного кризиса Реферат на тему Проблемы экологии автомобильного транспорта России Реферат на тему Чистый колодец на своем участке Реферат на тему Синергия экологии и бизнеса Реферат на тему Струйные энергетические технологии Реферат на тему Многоуровневый расчетный мониторинг обращения отходов в городе с использованием ПК "Гарант-отходы" Доклад: Вода, которую мы пьем Курсовая работа на тему Воздействие нефти на гидросферу Земли Реферат на тему Глобальное потепление - "парниковый эффект" Реферат на тему Экологический кризис, два мира в философии и эко-совместимость знаний Доклад: Экология и здоровье ребенка Реферат на тему Биосфера и предотвращение экологической катастрофы Доклад: Геопатогенные зоны Реферат на тему Адаптация к температуре Реферат на тему Влияние транспорта на окружающую среду Реферат на тему Ловушка для животноводов и тяжёлых металлов Реферат на тему Атмосферный воздух Реферат на тему Ресурсы и качество подземных вод Реферат на тему Качество вод водохранилищ Реферат на тему Качество морских вод России Реферат на тему Ресурсы и качество вод озер