2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin | |||
---|---|---|---|
| |||
Všeobecné | |||
Systematický název |
2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-[ b , e ]1,4-dioxin | ||
Zkratky |
2,3,7,8-TCDD TCDD |
||
Tradiční jména |
Dioxin, 2,3,7,8-tetrachlordibenzo- para - dioxin, 2,3,7,8-tetrachlordibenzodioxin. |
||
Chem. vzorec | C12H4CI4O2 _ _ _ _ _ _ _ | ||
Fyzikální vlastnosti | |||
Stát | tvrdé bezbarvé krystaly | ||
Molární hmotnost | 321,971 ± 0,018 g/ mol | ||
Hustota | 1,83 g/cm³ | ||
Tepelné vlastnosti | |||
Teplota | |||
• tání | 305 °C | ||
• rozklad | >800 °C | ||
Tlak páry | 2,0E−6 ± 1,0E−6 mmHg | ||
Chemické vlastnosti | |||
Rozpustnost | |||
• ve vodě | 0,02 µg/l [1] | ||
• v chlorbenzenu | 720 mg/l | ||
Klasifikace | |||
Reg. Číslo CAS | 1746-01-6 | ||
PubChem | 15625 | ||
Reg. číslo EINECS | 217-122-7 | ||
ÚSMĚVY | Clc2cc1Oc3c(Oc1cc2Cl)cc(Cl)c(Cl)c3 | ||
InChI | InChI=1S/C12H4Cl4O2/c13-5-1-9-10(2-6(5)14)18-12-4-8(16)7(15)3-11(12)17-9/h1- 4HHGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | 3500000 HP | ||
CHEBI | 28119 | ||
ChemSpider | 14865 | ||
Bezpečnost | |||
Limitní koncentrace | méně než 0,5 pg/ m3 | ||
LD 50 |
0,5 mcg/kg (morče, p.o.), 20 mcg/kg (krysa, p.o.), 115 mcg/kg (králík, p.o.). |
||
Toxicita | Extrémně toxický, mutagenní , karcinogenní , silný teratogen . | ||
piktogramy GHS | |||
NFPA 704 | jeden čtyři 0 | ||
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak. | |||
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzodioxin nebo TCDD , (někdy nesprávně označovaný jednoduše jako dioxin ) je organická bifunkční sloučenina, polychlorovaný dibenzo - p -dioxin (PCDD) je jednou z nejtoxičtějších látek antropogenního původu. Při pokojové teplotě je to bezbarvá pevná látka bez zápachu.
Ve větší míře vzniká TCDD v důsledku antropogenních procesů probíhajících při poměrně vysokých teplotách (přes 200 °C), jako jsou: spalování paliva , ropných produktů a zejména spalování domovního odpadu, odpadků, produkce organochlorové pesticidy (chlorfenoly, chlorfenoxyoctové kyseliny, jejich deriváty, estery, soli) [2] , výroba buničiny a papíru aj. V mnohem menší míře vzniká v důsledku přírodních (přírodních) procesů, jako jsou lesní požáry . Chemicky inertní, velmi odolný vůči destrukci díky poměrně dlouhému poločasu rozpadu (v půdě je to 10 let a více), vysoce znečišťující životní prostředí ( perzistentní organická polutant , perzistentní látka), biologicky nerozložitelný, xenobiotický a kontaminant . Má tendenci se hromadit v potravních řetězcích , čímž představuje vážnou hrozbu nejen pro lidské zdraví a život, ale i pro celý ekosystém .
Silný mutagen , prokázaný karcinogen ( Seznam karcinogenů IARC. Kategorie 1 ) [3] , má výrazný teratogenní účinek, snižuje aktivitu imunitního , endokrinního a reprodukčního systému.
Proslul po použití „ defoliantu “ agenta Orangea ve vietnamské válce (operace s kódovým označením „Ranch Hand“ , anglicky Ranch Hand ), kontaminovaného dioxiny , z nichž většina byl TCDD [4] .
Hlavními zdroji tvorby TCDD jsou lidské aktivity spojené především s výrobou organochlorových sloučenin a spalováním odpadů. Přírodní zdroje se na produkci této sloučeniny podílejí nevýznamně, jsou mnohonásobně menší než zdroje antropogenní.
Herbicidy a defolianty odvozené od chlorofenoxyoctových kyselin (2,4,5-T, sylvex, 2,4-D a některé další) používané v chemické válce proti Severnímu Vietnamu se také ukázaly být silným zdrojem TCDD do životního prostředí.
Cíle amerického chemického válečného úsilí ve Vietnamu, s kódovým názvem „ Operace Ranch Hand “, byly stejné jako v jiných epizodách herbicidních válek – demaskovat partyzány NLF jejich postřikem nad deštnými pralesy a ničením úrody. V letech 1962 až 1971 bylo v Jižním Vietnamu aplikováno celkem 14 různých herbicidních přípravků, z nichž sedm bylo smícháno.
Celkem bylo během bojových akcí postříkáno 24 tisíc tun herbicidu 2,4,5-T (v kyselém vyjádření), obsahujícího dle oficiálních údajů cca 167-170 kg TCDD (91 % z tohoto množství připadlo na lesy a zbytek - pro plodiny) [5] [6] [7] .
10. července 1976 odpoledne došlo v malém městě v severní Itálii - Seveso ke katastrofě způsobené člověkem v podniku ICMESA ( zkráceně z italského Industrie Chimiche Meda Società Azionaria ), který vlastní švýcarská skupina společností Hoffmann-La. Roche . Podnik vyráběl 2,4,5-trichlorfenol (2,4,5-TCP). Při nehodě došlo k uvolnění mraku obsahujícího asi 2 kg dioxinů (jehož základem bylo TCDD). Jedovatý mrak zahalil město a padal v podobě mlhy. Oblast 1500 hektarů byla silně znečištěna. Na tomto území žilo více než 35 tisíc lidí [8] [9] [10] .
V roce 1972 došlo v blízkosti města Verona na jihozápadě Missouri k uzavření závodu chemicko-farmaceutické společnosti NEPACCO, která se specializovala na výrobu antiseptického hexachlorofenu z 2,4,5-T a formaldehydu [11 ] [12] .
Kromě toho byla NEPACCO součástí skupiny společností Hoffman-Taff, která vyrábí nechvalně známý herbicid Agent Orange používaný pro vojenské účely ve Vietnamu [11] . Důvodem uzavření byly tragické události ve Francii spojené se smrtelnou otravou 32 dětí práškem obsahujícím vysoké dávky hexachlorofenu [11] a následný úplný zákaz výroby tohoto antiseptika Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv ( FDA ). Během inspekce starého zařízení NEPACCO ve Veroně, nyní zcela vlastněného Syntex Agribusiness, CDC objevilo starou nádrž naplněnou 4 300 galony (≈ 16 300 litrů) dna stále na dně s koncentrací TCDD přes 340 ppm. Vzhledem k nedostatku spaloven v okolí závodu ve Veroně bude řádná likvidace zbytků dna dokončena až v roce 1979. I když spalování bylo v té době nejlepší metodou ničení dioxinů, bylo to také velmi drahé. Při hledání levnějších alternativ uzavřela NEPACCO servisní smlouvu s Independent Petrochemical Corporation (IPC). IPC, společnost zabývající se dodávkami chemikálií, však měla jen malé znalosti o likvidaci odpadu. K vyřešení problému se našel vynalézavý podnikatel Russell Martin Bliss, který navrhl originální způsob recyklace, na který se přenesla veškerá práce. Většinu tekutého odpadu přesunul na svou farmu, kde jej smíchal s recyklovaným motorovým olejem. Výsledný produkt dokonale snižoval koncentraci prachu ve vzduchu, zabraňoval jeho vzlínání a zůstával na zemi. Blissův vynález se brzy začal často používat, a to díky vysoké protiprašné účinnosti. Kromě toho měl vlastní stáj a věnoval se dostihům. Poprvé se test jeho protiprachové směsi odehrál právě na závodišti Shenandoah. Rozstřikování směsi mělo za následek nejen účinné snížení prašnosti, ale také vážné následky. Několik dní po postřiku začali ptáci padat mrtví z trámů stodoly a u koní se začaly objevovat vředy a vypadávání srsti. Majitelé závodních tratí a stájí Piatt a Hempel obvinili z incidentů Bliss, kteří vinu odmítli a tvrdili, že materiál, který stříkal, nebyl nic jiného než starý motorový olej. Měsíc po postřiku Shenandoah byla Bliss najata, aby spravovala arénu ve stájích Timberline poblíž Jefferson City, Missouri. Dvanáct koní zemřelo a dětem chyceným v aréně byla diagnostikována chlorakné, kožní onemocnění spojené s otravou dioxiny. V roce 1972 City of Times Beach najalo Bliss, aby nastříkala protiprachovou směs na jejich 23 mil prašných cest (kvůli nedostatku financí nebylo město schopno vydláždit silnice). Během čtyř let Bliss za 2 400 dolarů nastříkal na městské silnice asi 160 000 galonů (více než 650 000 litrů) použitého oleje. V roce 1982 zjistila EPA v půdě vysoké hladiny TCDD a koncem roku došlo ke katastrofálnímu zatopení města, které přispělo k rozšíření dioxinu do širokého okolí. Počátkem roku 1983 bylo rozhodnuto o úplné evakuaci města a odstranění kontaminované půdy. Do roku 1985 byly téměř všechny domy zbourány a ke zpracování vyvezeno více než 240 tisíc tun zeminy. Bylo také rozhodnuto vybudovat na území bývalého města spalovnu odpadu. Výstavba spalovny odpadu začala v červnu 1995. Po vybudování spálilo přes 265 000 tun materiálů kontaminovaných dioxiny z celého státu. Čištění dioxinů v Missouri bylo dokončeno v roce 1997 za cenu asi 200 milionů $.
V 60. letech minulého století v Ufě ve výrobním sdružení Khimprom (závod je v současnosti opuštěný) došlo v dílně č. 19 na výrobu chlorofenoxyoctových herbicidů k několika haváriím ( 2,4 -D (převládá), 2,4 ,5-T a jejich soli) obsahující vedlejší produkty, z nichž hlavním byl TCDD. Nehody měly za následek porážku pracovníků závodu s těžkou otravou, chlorakné a smrtí. Území dílny bylo také kontaminováno a stále představuje velké nebezpečí. Ale navzdory nehodám, ke kterým došlo, se 2,4,5-TCP nadále vyráběl v dílně č. 5 [13] .
Množství TCDD, které znečistilo území závodu, se odhaduje na více než 2000 kg. Většina z toho byla pohřbena v kalových nádržích. Obrovským nebezpečím pro město je pronikání TCDD z kalových nádrží do podzemních vod, které mohou prosakovat propustnými vrstvami až nahoru, a tím toxinu umožnit únik do svrchních vrstev půdy a atmosféry.
Moderní chemická výroba je jedním z hlavních emitorů TCDD (přes 98 %). TCDD (z velké části ve směsi dioxinů) může vznikat téměř ve všech procesech výroby organochlorových produktů, syntézy chloru (elektrolýza NaCl), bělení buničiny a rafinace ropy .
Voda, jako produkt, který lidé zvláště široce používají k nejrůznějším účelům, může být také kontaminována dioxiny. V zásadě, jak již bylo zmíněno, k tvorbě dioxinů může docházet díky technogennímu chloru a přírodním zdrojům fenolu , tedy huminovým a fulvovým kyselinám, ligninům a dalším organickým látkám přírodního původu, vždy přítomným ve vodních zdrojích. Příkladem je řeka Amudarja , která je vážně znečištěná fenoly bez zjevného umělého zdroje. Mezi přírodní látky tohoto druhu lze zařadit i nechlorovaný dibenzofuran a dibenzo-p-dioxin, které lze při úpravě vody přeměnit na PCDD a PCDF .
Příkladem extrémního nárůstu hladiny dioxinů v pitné vodě mohou být události, ke kterým došlo v Ufě v letech 1989-1990. a poté se stala známou jako největší ekologická katastrofa v SSSR - fenolová katastrofa . Rozbor vzorků vody odebraných 21.4.1990, tzn. 3-4 týdny po zahájení akcí byla provedena ve Vědeckém centru pro vývoj a zavádění moderních metod molekulární diagnostiky (NCMD, Moskva). Byly zjištěny následující koncentrace dioxinů (v ng/l), které překračovaly mez detekce použitého zařízení, a proto byly zaznamenány.
Místo odběru vzorků | Celkové dioxiny (ng/l) | Obsah TCDD (ng/l) |
---|---|---|
Území PO "Ufakhimprom" | 26,92 | osm |
R. Ufa (jižní příjem vody) | 38.4 | 7.6 |
Horní zóna č. 2 strojovny | 17 | 7.4 |
Vodní sloupec na ulici. Achmetova | 13,78 | ~ 1.15 |
V bývalém SSSR v té době existovala pouze jedna norma - obsah dioxinů v žádné vodě by neměl překročit 0,26 pg / l.
Odhady ukázaly, že i 3-4 týdny po začátku událostí byl obsah dioxinů ve vodě tisíckrát vyšší než přípustné úrovně v té době:
TCDD je pevná bezbarvá krystalická látka, bez zápachu, nerozpustná ve vodě , snadno rozpustná v chlorbenzenu (720 mg/l), benzenu (570-600 mg/l), chloroformu (370 mg/l), mírně rozpustná v polárních organických rozpouštědlech , ethanol (< 10 mg/l). Má vysoké body tání > 300 °C a body varu (rozklad) > 800 °C (vratný proces). V současnosti se považuje za spolehlivě prokázané, že při teplotách od 750 do 900°C dochází především k tvorbě 2,3,7,8-TCDD, přičemž k jeho efektivní destrukci dochází až v teplotním rozmezí 1200-1400° C.
TCDD má nízkou těkavost, tlak par při T = 298 K (25 °C) je menší než 1,71 × 10-6 mm Hg. Chemicky inertní, velmi stabilní; není ovlivněn roztoky kyselin a zásad , nepodléhá oxidaci kyslíkem . Ve vodě může částečně hydrolyzovat za vzniku aktivnějších sloučenin.
TCDD je extrémně toxická látka ( LD50 jsou uvedeny v tabulce) s polytropním (mnohonásobným) účinkem na zvířata a lidi.
Zvíře | Střední hodnoty LD 50 v mg/kg |
---|---|
Krysy (orálně) | 0,02 |
morče | 0,0005 |
Křeček | 1.12 |
králík (orálně) | 0,115 |
Opice (ústně) | 0,07 |
Průměrná letální dávka pro člověka, získaná výpočtem, je 0,05–0,07 mg/kg při jednorázovém perorálním podání [14] . Toxické účinky TCDD se projevují a lze je vizuálně pozorovat (poškození sliznic, vlasové linie, kůže, otoky obličeje, krku atd.) již při koncentracích nižších než 100 ng/kg.
Údaje o akutní toxicitě pro dioxiny byly získány od zvířat. Chronický účinek byl studován jak na zvířatech, tak na lidech, kteří byli postiženi z toho či onoho důvodu – při nehodách, při přímém kontaktu s herbicidy při zemědělských pracích nebo při vojenských operacích apod. Známé jsou i speciální pokusy na dobrovolnících.
TCDD postihuje především játra , endokrinní a reprodukční orgány. Snižuje imunitu , vykazuje imunosupresivní vlastnosti. Způsobuje mutace, terato- a karcinogenezi. Díky své vysoké rozpustnosti v nepolárních látkách ( lipidech ) se může hromadit ( kumulovat ) v buňkách tukové tkáně ( adipocyty ), a tím pomalu otravovat organismus. Tato vlastnost je charakteristická tím, že TCDD se z těla prakticky nevylučuje (průměrný poločas molekul TCDD z lidského těla je cca 15-17 let).
Při přímém kontaktu s obnaženou kůží způsobuje okamžité poškození - chlorakné, s těžkou degenerací tkání a tvorbou dlouhodobých pustul se strupy. Chlorakné je známkou nejen lokálního, kožního, ale i systémového poškození organismu.
TCDD se do lidského těla dostává převážně alimentární cestou, tzn. s jídlem jím kontaminovaným. Dosud neexistuje žádná specifická léčba intoxikace TCDD, ale existuje terapie zaměřená na zmírnění příznaků způsobených expozicí dioxinu. Navzdory tomu je stále neúčinný.
TCDD proniká do cytoplazmy živé buňky, kde se váže na specifický protein, Ah-receptor (zkr . Aryl hydrocarbon receptor ) [15] [16] [17] . Vzniklý proteinový komplex TCDD-Ah-receptor je transportován do buněčného jádra , kde snadno alkyluje (nebo spíše aryluje) nativní molekuly DNA . V procesu alkylace dochází ke stimulaci určitých lokusů DNA, jejichž geny jsou zodpovědné za expresi izoforem cytochromu P450 (Ah receptor je transkripčním faktorem mnoha genů). Některé izoformy cytochromu, jmenovitě CYP1A1 a CYP1B1 , jsou estrogenové 2- a 4-hydroxylázy , které katalyzují tvorbu 2- a 4-katechoestrogenů, v daném pořadí. Reakční produkty (katechoestrogeny), kromě výrazného estrogenního účinku, mají silné mutagenní (způsobují změny až destrukci (zničení) struktury DNA) a karcinogenní vlastnosti.
TCDD je tedy vysoce specifický pro Ah receptor a vykazuje silný indukční účinek (silný induktor i při zanedbatelných koncentracích (méně než 10 -9 nmol/l)) ve vztahu k některým izoformám cytochromu P450, což způsobuje jejich nadměrnou expresi, následně zodpovědný za procesy mutageneze a karcinogeneze .
Koncem 70. let bylo zjištěno, že pracovníci v zemědělství vystavení chlorfenolům a fenoxyherbicidům obsahujícím dioxiny měli 6krát zvýšené riziko vzniku sarkomu měkkých tkání. O něco později se objevily četné zprávy o případech sarkomů měkkých tkání u pracovníků zapojených do výroby 2,4,5-TCP a herbicidu 2,4,5-T a vystavených dioxinu. U těchto osob byl navíc opakovaně hlášen statisticky významný nárůst četnosti zhoubných novotvarů různých orgánů a tkání, např. gastrointestinálního a dýchacího traktu, tlustého střeva, nosu apod. Řada prací naznačuje poměrně jasnou korelaci mezi expozicí fenoxy herbicidům a chlorfenolům na jedné straně a rozvojem maligních lymfomů na straně druhé. Přesto zůstává dodnes mnoho otázek diskutabilních, zejména otázka, zda jsou přímou příčinou karcinogenních účinků u lidí samotné fenoxyherbicidy nebo dioxiny, které nesou.
TCDD může přímo i nepřímo ovlivnit lidský imunitní systém. Má imunosupresivní (supresivní imunitu) účinek a má také škodlivý účinek na fyziologicky spojený s imunitním systémem - systém krvetvorby (hematopoéza). I při zanedbatelných koncentracích způsobuje potlačení imunitního systému a narušuje schopnost těla přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí. To vede k prudkému potlačení duševní a fyzické výkonnosti [18] .
Superkumulativní povaha TCDD se projevuje extrémně rychlými toxickými účinky, ke kterým dochází při zavedení nového množství látky. Každý nový příchod molekul TCDD je toxičtější než ten předchozí. Tento účinek se vyskytuje u lidí, kteří jsou dlouhodobě (chronicky) vystaveni nízkým dávkám TCDD (méně než 1 µg/kg).
Obraz otravy nízkými dávkami TCDD, který je mnohem účinnější než akutní, je nebezpečný zejména pro země se „ špinavými “ technologiemi výroby a použití produktů. V nich z důvodu chybějící jakékoli kontroly ze strany úředních orgánů údaje o příjmu dioxinů do živých organismů potravou, vzduchem a vodou jednoduše nejsou k dispozici. Výsledkem je, že výsledek lze odhalit pouze v podobě údajů o zdravotním stavu populace v pozdní fázi hromadné otravy, kdy už prakticky nelze nic dělat.
Pokud jde o dynamiku toxicity dioxinů během jejich metabolismu, poznamenáváme, že jeden čas se zdálo, že proces je zcela jasný. U savců jsou identifikovány hlavně dva metabolity TCDD:
2,3,7-trichlor-8-hydroxybenzo- p - dioxin
1,3,7,8-tetrachlor-2-hydroxybenzo- p - dioxin
Studium metabolismu řady PCDD obsahujících ve své kostře jeden až čtyři atomy chloru umožnilo zjistit, že jeden a dva atomy chloru jsou nahrazeny hydroxylem, a to v laterální poloze. To znamená, že nukleofilní substituce (hydroxylace) musí být doprovázena detoxikací dioxinů. Bylo skutečně prokázáno, že toxicita hydroxylovaných metabolitů 2,3,7,8-TCDD je nejméně o 2 řády nižší než toxicita samotného dioxinu. Důležité je také to, že metabolity 2,3,7,8-TCDD se bioakumulují a po vytvoření komplexů s kyselinou glukuronovou se snadno vylučují z těla žlučí nebo močí. Skutečné procesy jsou však mnohem složitější. Zejména byly zjištěny známky zvýšení imunosupresivního účinku metabolitu. Mezi další rysy interakce 2,3,7,8-TCDD s živými organismy je třeba poznamenat, že rychlost a směr metabolismu mohou záviset na biologických vlastnostech organismu. Ukázaly se zejména rozdíly ve směru a rychlosti biotransformace ve své studii u psů a krys in vivo , i když tento rozdíl je spíše kvantitativní. Závažné rozdíly byly zjištěny v metabolismu 2,3,7,8-TCDD v hepatocytech morčat a králíků.
TCDD je extrémně pomalu metabolizován jaterními monooxygenázami závislými na cytochromu P-450. Konkrétně v lidských játrech je rychlost metabolismu této sloučeniny přibližně 10-60 pmol/h*g tkáně.
Analýzy související se stanovením TCDD, PCDF a příbuzných sloučenin vyžadují použití speciálních místností vybavených tak, aby splňovaly velmi přísné bezpečnostní požadavky. Vzhledem k vysoké toxicitě dioxinů je nutné, aby analytické přístroje určené pro jejich analýzu nebyly používány k jiným účelům [19] .
Preventivní opatření začínají odběrem vzorků. Zejména vzorky vzorků životního prostředí v infikovaných oblastech se odebírají v montérkách. V laboratoři se veškeré analytické práce provádějí v digestoři. Odpadní voda je smíchána s nízkovroucími alkoholy a vystavena UV záření po dobu několika dní. Zbytky vzorků opouštějící chromatografy nebo GC/MS pumpy procházejí aktivním uhlím nebo probublávají olejem nebo vysokovroucími alkoholy .
Slovníky a encyklopedie | |
---|---|
V bibliografických katalozích |