Pełny tekst - Wydawnictwa NIZP-PZH

ROCZN. PZH, 1996, 47, NR 1
JADW IGA A. SZYM AŃSKA
T O K S Y K O L O G IA W Y B R A N Y C H B R O M O P O C H O D N Y C H
AROM ATYCZNYCH
TO X ICO LO G Y O F SELECTED BROM INATED A RO M A TIC COM POUNDS
Zakład Chemii Toksykologicznej, Wydział Farmacji, Akademia Medyczna,
90-151 Łódź, ul. Muszyńskiego 1
Kierownik: prof. dr hab. J.K Piotrowski
W opracowaniu przedstawiono przegląd piśmiennictwa dotyczący metabolizmu
i toksyczności bromopochodnych aromatycznych stosowanych jako środki uniepalniające (zmniejszające palność).
Z ainteresow anie toksykologów brom opodstaw ionym i w ęglow odoram i arom atyczny­
mi datuje się od wczesnych lat siedem dziesiątych, a szczególnie od zdarzenia w M ichi­
gan, gdy omyłkowo do karm y zwierzęcej dodano p reparat zawierający związki brom opochodne arom atyczne [9]. Spowodowało to epidem ię zatruć zwierząt i ludzi.
Polibrom ow ane związki arom atyczne stosowane są od dłuższego czasu w przemyśle
spożywczym, tekstylnym, chemicznym, w medycynie. W opracow aniu tym została szcze­
gólnie wyeksponow ana tem atyka polibrom owanych związków aromatycznych stosow­
anych jako środki uniepalniające, chociaż w tym celu zużywa się tylko 20-30% p ro ­
dukcji organicznych połączeń brom u.
Środki te (flame retardants, fire retardants) dodaw ane są do mas plastycznych,
tekstyliów, drew na, płynów hydraulicznych, lakierów itd. w celu zm niejszenia palności.
Dzięki tym substancjom w czasie pożaru wydziela się mniej ciepła i mniej tlenku węgla.
B rom opochodne środki uniepalniające dodaw ane są do produktów w znacznych
ilościach, np. m ogą one stanow ić 5 - 30% masy produktów z tworzyw sztucznych [8,
10]. M ogą one reagować z podłożem (środki reaktyw ne) np.: tribrom ofenol, pantabrom ofenof, tetrabrom obisfenol i i jego pochodne, lub tylko ulegać zm niejszaniu (środki
addytywne) np.: polibrom obifenyle, etery polibrom obifenylowe, heksabrom obenzen
(Rye. 1) [1].
Produkcja i użycie brom opochodnych środków uniepalniających w ciągu ostatnich
20 lat znacznie wzrosły dla przykładu w U SA osiągnęły ok. 16000 ton rocznie [1],
w Japonii ok. 22000 ton [21], w H olandii ok. 3000 [11]. W latach 90-tych światowa
produkcja samych tylko eterów polibrom odifenylowych (PB D E ) osiągnęła 40000
ton/rocznie [6].
14
J. Szymańska
Nr 1
Rye. 1. Przykłady polibromowanych związków aromatycznych stosowanych jako środki
uniepalniające [1]: A - środki addytywne; В - środki reaktywne.
Fig. 1. Examples of polybrominated aromatic compounds used as flame retardants [1]: A additive; В - reactive
WYSTĘPOWANIE
W ysoko ubrom ow ane związki stosow ane jako środki uniepalniające są związkami
o bardzo m ałej lotności, rozpuszczalności w wodzie, mogą ulegać bioakum ulacji i silnej
absorpcji przez osady rzeczne i morskie.
Nr 1
Toksykologia związków aromatycznych bromopochodnych
15
Z drugiej jed n ak strony związki o mniejszym stopniu ubrom ow ania jako produkty
debrom inacji i metylacji (np. e te r tetrabrom obifenylowy, metylowe pochodne tribrom ofenolu, produkty debrom inacji heksabrom obenzenu) są bardziej lotne, lepiej roz­
puszczalne w w odzie i jeszcze łatwiej ulegają bioakum ulacji niż związki wysoko ubrom owane.
Szerokie zastosow anie środków uniepalniających spowodowało znaczne zanieczy­
szczenie środow iska brom opochodnym i aromatycznymi: większość tych związków lub
ich m etabolitów znajdow ana je st w osadach rzecznych i m orskich, rybach, m ięczakach
i innych zw ierzętach wodnych. Są również doniesienia o występowaniu brom opochod­
nych arom atycznych w tkankach ludzkich.
Najwyższe stężenia om awianych związków występują w osadach dennych i tkankach
tłuszczowych różnych zwierząt. Z badań przeprow adzonych w Japonii, Hiszpanii, Szwe­
cji i U SA wynika, że stężenia P B D E w osadach są generalnie poniżej 100 /xg/kg s.m.
[8, 21]. Np. w Japonii, także w osadach wykryto dim etylotetrabrom obisfenol (m etabolit
T B B F) w stężeniach 0,5 - 140,0 ^ig/kg, a polibrom obenzeny w ilościach 0.1 - 60.0 /xg/kg
s.m. [21]. Jed n ak są miejsca, gdzie wartości te są znacznie wyższe. W Szwecji w jednej
z rzek stw ierdzono ok. 15 mg PBD E/kg, w USA w pobliżu fabryki produkującej PB D E
znaleziono ок. 1 g/kg s.m. osadu [8].
Tabela
I.
Stężenia związków halogenopochodnych w tkance tłuszczowej człowieka [8,21 ]
Concentration of halogenated compounds in human adipose tissue [8,21]
U zwierząt i ludzi brom opochodne związki arom atyczne grom adzą się przede wszyst­
kim w tkankach bogatych w tłuszcze. Przykłady stężeń polibrom obenzenów i PB D E
w ludzkiej tkance tłuszczowej zam ieszczono w tabeli I. W tabeli tej dla porów nania
pod ano także stężenia chloroorganicznych związków. Należy zwrócić uwagę, że stężenia
związków brom oorganicznych są znacznie niższe niż związków chloroorganicznych [23].
W tabeli II p o dano przykłady stężeń PBB i PB D E w tkance tłuszczowej fok i ptaków
w odnych żyjących w różnych rejonach. Najwyższe stężenia tych związków stw ierdzono
w tkankach zwierząt żyjących w rejonie Bałtyku [10]. Były one kilkakrotnie wyższe niż
w tkankach zwierząt z innych rejonów. W tkankach różnych gatunków ryb i małży
stw ierdzono stężenia PB D E w ilościach nie większych niż 100 /Ltg/kg, jednak w rejonach
uprzemysłowionych w Szwecji znajdow ano stężenia sięgające 88 mg/kg tłuszczu [8].
16
Tabela
J. Szymańska
II.
Nr 1
Stężenia polibromobifenyli (PBB) i eterów polibromodifenylowych (PBDE) [10]
Concentration of polybrominated biphenyls and polybrominated diphenyl
ethers [10]
Najwięcej inform acji dotyczących skażenia środowiska pochodzi z U SA i dotyczy
PBB. W latach sześćdziesiątych i na początku siedem dziesiątych PBB były najczęściej
stosowanymi środkam i uniepalniającym i. W 1973 roku w stanie M ichigan (U SA ) do­
szło do znacznego skażenia zwierząt hodowlanych. D o paszy, omyłkowo zam iast p re p a ­
ratu N utri M aster dodano p re p a ra t Fire M aster, zawierający głównie hexabrom obifenyl.
Z atruciu uległo kilka tysięcy sztuk zwierząt hodowlanych, a tym samym została skażona
żywność pochodzenia zwierzęcego. Przyjmuje się, że najbardziej narażone osoby w cią­
gu 230 dni przyjęły z mlekiem 5 - 15 g PBB. W surowicy tych osób stw ierdzano
stężenie PBB w granicach 2 - 2260 /xg/l [9].
Inform acje o zawodowym narażeniu na brom oorganiczne związki ograniczają się
również do U SA i PBB. W tabeli przedstaw iono przykłady stężeń w surowicy i tkance
tłuszczowej osób zatrudnionych w zakładach produkujących PBB [9].
Tabela
I I I . Stężenie PBB w surowicy i tkance tłuszczowej osób zatrudnionych w zakładach
produkujących PBB [9]
Concentrations of PBB in the serum and adipose tissues of workers in PBB
manufacturing plants [9].
Po w ypadku w M ichigan produkcja preparatów zawierających PBB została bardzo
ograniczona i obecnie m a miejsce tylko w jednym zakładzie chemicznym we Francji.
Nr 1
Toksykologia związków aromatycznych bromopochodnych
17
Należy zwrócić uwagę na fakt, że w środowisku wodnym występuje wiele naturalnych
związków brom u. Np. z niektórych gatunków czerwonych glonów wyizolowano brom oterpeny i p roste brom ofenole [5].
PRZEM IA N Y POLIBROM OW ANYCH ŚRODKÓW UNIEPALN IAJĄ CYCH
W środow isku polibrom ow ane środki uniepalniające m ogą ulegać przekształceniu
pod wpływem różnych czynników, np. prom ieniow ania UV, podwyższonej tem peratury
[1, 22, 24].
Pod wpływem światła U V, z takich związków jak H BB, PBB i PB D E m ogą pow ­
stawać mniej ubrom ow ane pochodne. W przypadku H BB powstają mniej ubrom ow ane
benzeny: penta-, tetra- i tribrom obenzeny. T e mniej ubrom ow ane związki stw ierdza się
w osadach rzecznych [21], a także w tkance tłuszczowej człowieka (tab. I) [23]. Jednak
w przypadku człowieka m ogą to być także m etabolity HBB powstające w ustroju [1,
22, 24].
Podwyższona tem p eratu ra (w czasie pożaru, niecałkowitego spalania śmieci, w czasie
pracy urządzeń elektrycznych) m oże powodować przekształcenie om awianych związków
w polibrom ow ane dibenzodioksyny (PB D D ) lub dibenzofurany (PB D F). N a rycinie
2 przedstaw iono praw dopodobny m echanizm powstawania PB D D i P B D F z eterów
polibrom odifenylow ych. Z reguły powstaje m ieszanina izom erów PB D D i P B D F o
różnym stopniu ubrom ow ania. Jeżeli w środowisku znajdują się również związki chloru
to pow stają chloro/brom o D B D i chloro/brom o D BF. Jednak znaczenie toksykologicz­
ne m ają tylko izom ery podstaw ione w pozycjach 2, 3, 7, 8 [8].
Ryc. 2. Prawdopodobne mechanizmy powstawania polibromodibenzofuranów i polibromodibenzodioksyn z eterów polibromodifenylowych [8].
Fig. 2. Possible mechanisms for the formation of polybrominated dibenozofurans and polybrom inated dibenzodioxins from polybromodiphenyl ethers [8].
18
J. Szymańska
Nr 1
PB D D i P B D F m ogą powstawać w czasie pracy różnych urządzeń, np. m onitorów ,
telewizorów. Z przedstaw ionych badań [8] wynika, że PB D D i P B D F wydzielają się
z tych urządzeń w niewielkich ilościach. W ciągu 3 dni badane telewizory em itow ały
1,8 ng PB D F (w tym 1,1 ng 2, 3, 7, 8, T B D F ) i 0,89 ng PB D E.
Em isję PB D D i P B D F badano również w czasie symulowanych pożarów. Największe
stężenia tych związków stw ierdzono w pozostałości po pożarze (1 - 1930 mg/kg).
W dymie stw ierdzono 6 - 1700 ^g /m 3 mieszaniny od m ono- do hexa B D D /B D F [8].
A utorzy opracow ania sugerują, że w czasie rzeczywistych pożarów stężenia PB D D i
PB D F m ogą być znacznie niższe.
T rudn o jest ocenić stopień ryzyka wynikający z narażenia na PB D D i P B D F dlatego,
że większość autorów podaje stężenie mieszanin tych związków, nie w yodrębniając
w artości stężeń najbardziej toksycznych izomerów.
M ETABOLIZM POLIBROM OW ANYCH ŚRODKÓW U N IEPALN IAJA CYCH
Z prac dotyczących m etabolizm u PBB wynika, że główną drogą przem ian tego
związku jest hydroksylacja [9]. Proces ten może przebiegać poprzez tw orzenie epoksy­
dów lub bezpośrednio. Głównym enzymem katalizującym tą reakcję jest m onooksygenaza А Н Н (hydroksylaza węglowodorów arom atycznych). Inną drogą przem ian m oże
być debrom inacja. Wg Z itko i Hutzingera [25] debrom inacji ulegają przede wszystkim
wyżej ubrom ow ane polibrom obifenyle. Są również doniesienia o tw orzeniu przez PBB
z m akrocząsteczkam i kowalencyjnie związanych adduktów . Proces biotransform acji
PBB jest procesem wolnym [7, 9].
R etencja i elim inacja PBB z ustroju były badane głównie dla heksa- i oktabrom obifenyli.
PBB grom adzą się w najwyższych stężeniach w tkance tłuszczowej i tkankach bo g a­
tych w tłuszcze (np. w w ątrobie). W w ątrobie grom adzą się przede wszystkim bardziej
toksyczne hom ologi. PBB przechodzą przez b arierę łożyskową. Stwierdza się je w m leku
m atek w stężeniach 100-krotnie wyższych niż w surowicy [9].
PBB są wydalane głównie z kałem i jest to proces wolny. Półokres w ydalania zależny
jest od rodzaju b adanego hom ologu i gatunku użytego do badania zwierzęcia. Półokres
wydalania z 2, 2’, 4, 4 ’, 5, 5’ - heksabrom obifenylu dla szczurów wynosi ok. 69 tygodni,
a dla m ałp powyżej 4 lat. D la ludzi półokres ten oceniany jest średnio na 8 - 12 lat.
W piśm iennictw ie m ożna znaleźć wartości od 5 do 95 lat [9].
M etabolizm heksabrom obenzenu (H B B ) (Ryc. 3) przebiega również głównie dw om a
drogam i: debrom inacji i hydroksylacji [1, 3, 24]. Proces debrom inacji wydaje się być
główną drogą przem ian HBB. W edług R am ananda i wsp. [16] proces ten m oże prze­
biegać aż do pow stania m onopodstaw ionego benzenu. W edług Yamaguchi i wsp. [24]
Ok. 70% podanej szczurom dawki HBB ulega innym przem ianom niż hydroksylacja.
HBB, podobnie jak PBB grom adzi się głównie w tkance tłuszczowej, a wydala się
przede wszystkim z kałem . Półokres wydalania sumy polibrom obenzenów (H B B +
p enta + tetra -I- tribrom obenzenów ) po podaniu szczurom jednej dawki H BB wynosi
16 dni [24].
M im o szerokiego stosow ania i występowania w środowisku niewiele w iadom o o m e­
tabolizm ie i toksyczności PB D E . N ajpraw dobodobniej, podobnie jak PBB i HBB,
ulegają one p rzede wszystkim hydroksylacji i debrom inacji [6, 8].
Nr 1
Toksykologia związków aromatycznych bromopochodnych
19
Ryc. 3. Główne szlaki metabolizmu heksabromobenzenu [1,3, 24].
Fig. 3. General outline of the metabolism of hexabromobenzene [1, 3, 24].
TOKSYCZNOŚĆ POLIBROMOWANYCH ŚRODKÓW UNIEPALNIAJĄCYCH
T o k s y c z n o ś ć dla z wi e r z ą t
W tabeli IV zebrano w artości DLso dla różnych środków uniepalniających. Są to
związki słabo lub praktycznie nietoksyczne. N atom iast dla 2, 3, 7, 8 - tetrabrom odibenzodioksyny i furanu dawki letalne dla szczura są bardzo niskie i w skrajnych przypad­
kach osiągają 0,01 mg/kg [6-9, 12, 17].
Tabela
I V. DL50 wybranych bromopochodnych aromatycznych [6-9, 12, 17].
DL 50 selected brominated aromatic compounds [6-9, 12, 17].
20
J. Szymańska
Nr 1
Z d anych o toksyczności ostrej p ro d u k tó w d eb ro m in acji H B B w ynika, że n a uw agę
zasłu g u ją di- i trib ro m o b en z en y . P o p o d a n iu m yszom je d n o razo w y ch d aw ek (0,1 - 0,8
D L 50) d ib ro m o b e n z e n ó w (1,2 - i 1,3 dB B ) pojaw ia się silne, n ek ro ty c zn e u sz k o d ze n ie
w ątro b y . R ó w n o leg le ob serw u je się w yczerpyw anie p u li g lu ta tio n u (G S H ) i w zro st
p o zio m u d ia ld eh y d u m alo n o w eg o (M D A ) w w ątro b ie , a w surow icy w zro st aktyw ności
a m in o tra n sfe ra z y alaninow ej (A1AT) i g am m a-g lu ta m y lo tra n sfe ra zy (f-G T ) [20].
W yw o łane 1,2- i 1,3- d ib ro m o b e n z e n a m i u szk o d zen ie w ątro b y i tow arzy szące m u
zm iany b ic h em icz n e są p o d o b n e g o typu i rów nie silne ja k p o p o d a n iu m o n o b ro m o b e n z e n u (B B ) [14,15]. Z izo m eró w trib ro m o b e n z e n u (triB B ) zm iany n ek ro ty c zn e w w ą tro ­
b ie myszy p o je d n o razo w y m p o d a n iu w yw ołuje 1, 2, 4- triB B (n ie p u b lik o w a n e d a n e
a u to ra ). P odaw an y w ielo k ro tn ie (30, 90 k ro tn ie ) szczu ro m w niższych d aw k ach zw iązek
te n p o w o d u je w zrost aktyw ności N A D P H - zależnej red u k ta zy cy to ch ro m u С i p o zio m u
cy to ch ro m u P450 [2], a ta k że słabe w łaściw ości p o rfiro g e n n e [3].
H B B pod aw an y szczurom lub m yszom w daw kach je d n o razo w y ch nie p o w o d u je
n ek ro zy w ątro b y (n iep u b lik o w an e d a n e a u to ra ). N a to m ia st in fo rm ac je d o ty czące to k ­
syczności H B B p o w ielo k ro tn y m p o d aw an iu (30 - 120 k ro tn y m ) są sp rzeczn e. W e d łu g
S m ith a i Francisa [18] je st to silnie p o rfiro g e n n y zw iązek, a w ed łu g Carlsona [3] nie
w ykazuje o n takich w łaściw ości.
In fo rm a c je o toksyczności P B D E zasadniczo o g ran iczają się d o e te ru d e k a rb ro m o d ifen ylow ego (D e D B E ). D e B D E p o w ielokrotnym p o d aw a n iu (14 - 30 k ro tn y m )
zw ierzęto m dośw iadczalnym p o w odow ał u szk o d zen ie w ątroby, śledziony, a p o p o d a n iu
najwyższych daw ek (5% D e B D E w diecie) ow rzo d zen ie żo łąd k a [6]. P rz e p ro w a d z o n o
ta k że b a d a n ie n ad k a n c ero g en n o ścią D e B D E . Z w iązek te n p o d a w a n o d o żo łąd k o w o
m yszom i szczurom . W dw óch ek sp ery m en tac h nie stw ie rd z o n o p o w staw an ia n o w o t­
w orów . N a to m ia st w je d n y m z dośw iadczeń stw ierd zo n o u szczurów n o w o tw o ry w ą­
troby, trzu stk i i le u k em ię [6]. N ie m a dow odów na pow staw an ie p o d w pływ em D e B D E
n o w o tw orów u ludzi.
N ajw ięcej in form acji o toksyczności p olibrom ow an y ch śro d k ó w u n iep aln iający ch
dotyczy PB B .
G łów nym i objaw am i p rzew lekłego za tru cia PB B różnych g atu n k ó w zw ierząt są
zm n iejszen ie m asy ciała, u tra ta ap e ty tu , an e m ia i p o w ięk szen ie w ątro b y [4, 7, 9, 19}.
B a d an ia h isto p ato lo g icz n e w skazują n a ró żn ą toksyczność PB B d la sam có w i sam ic
szczurów . W przy p ad k u z a tru c ia PB B sam ców u szk o d zo n a była w ątro b a , n erk i, p ro s ta ta
i tarczyca, a w p rzy p a d k u sam ic tylko w ątro b a . Po p o d a n iu w ysokich d aw e k PBB,
pow o d u jących zgony zw ierząt, zao b serw o w an o zanik grasicy i śledziony [4]. P B B p o w o ­
d u ją ta k że zm iany sk ó rn e, k tó re pro w ad zą d o sc h o rz en ia zw an eg o trą d z ik ie m c h lo ­
row ym („ c h lo ra c n e ”).
PBB p o w o d u je w zrost aktyw ności enzym ów m ikro so m aln y ch w w ą tro b ie i n e rk a c h
gryzoni [9]. P o p o d a n iu PB B ob serw u je się tak że w zro st w y d alan ia p o rfiry n z m o czem
[4, 9], z a b u rz e n ia w m etab o liźm ie w itam iny A i sterydów . Ww. objaw y z a tru c ia PB B
o b serw o w an o nie tylko u zw ierząt dośw iadczalnych, a ta k że u zw ierząt hodow lan y ch
w sta n ie M ichigan.
R a k o tw ó rc ze d ziała n ie PB B b a d a n e było na m yszach i szczurach, k tórym p o d a w a n o
d o żo łąd k o w o p re p a ra t handlow y F ire -M a ste r FF1. P re p a ra t te n zaw ierał p rz e d e w szyst­
kim h ek sab ro m o b ifen y l i m a łe ilości izom erów p e n ta i h e p ta b ro m o b ife n y lu .
Nr 1
Toksykologia związków aromatycznych bromopochodnych
21
U szczurów obserw ow ano zarów no łagodne jak i złośliwe nowotwory wątroby,
a u myszy tylko nowotwory złośliwe [7].
P odanie wysokich dawek (800 mg/kg) handlowych p reparatów PBB ciężarnym sam i­
com pow odow ało śmierć, upośledzenie wzrostu lub wady w rodzone płodu. M niejsze
dawki nie powodowały wad wrodzonych [7].
Z e wstępnych inform acji o toksyczności polibrom odibenzodioksyn i furanów wynika,
że są to związki o toksyczności zbliżonej do ich chloroanalogów .
Toksyczność
dla
ludzi
Inform acje o toksyczności PBB dla ludzi pochodzą głównie ze stanu M ichigan
(U SA ). P rzebadano 933 farm erów , którzy spożywali skażoną żywność i stw ierdzono u
nich: 1. zm iany skórne (wysypka, rum ień, u tra ta owłosienia); 2. zaburzenia
neurologiczne (nadwrażliwość, depresja, u trata pam ięci) i 3. zaburzenia mięśniowoszkieletowe. Zm iany te obserw ow ano z częstotliwością 2-5 krotnie wyższą niż w grupie
kontrolnej (grupa farm erów ze stanu W isconsin, U SA ) [9].
U osób spożywających żywność skażoną PBB stw ierdzono także wzrost aktywności
A LA T, A spA T , L D H i fosfatazy zasadowej. Zaobserw ow ano również wzrost aktywności
enzymów m ikrosom alnych. U 47% osób przebadanych (142 osoby) stw ierdzono koproporfirynurię lub chroniczną w ątrobow ą porfirię typu A [9]. W e krwi obwodowej far­
m erów ze stanu M ichigan zaobserw ow ano zm niejszoną liczbę T- i B- limfocytów [7,
9], co wskazuje na im m unosupresyjne działanie PBB.
PODSUM OW ANIE
Rozw ażając możliwość skażenia środowiska i zatrucia ludzi związkami polibrom oarom atycznym i należy zwrócić uwagę na:
1. możliwość system atycznego nagrom adzania w łańcuchu pokarm owym PBB
i ew entualnie PB D E , z uwagi na ich długi półokres eliminacji z ustroju człowieka. D la
wykluczenia takiej możliwości istotne jest podjęcie pom iarów stężeń omawianych
związków w tkance tłuszczowej człowieka i różnych elem entach środowiska.
2. wszystkie sytuacje, w których m oże dojść do wytworzenia wysoce toksycznych
związków: dioksyn i furanów. M oże to mieć miejsce w czasie pożarów, nieprawidłowej
utylizacji śmieci, pracy różnego rodzaju urządzeń elektrycznych.
Podstaw ą zapobiegania skutkom biologicznym działania związków polibrom oaromatycznych m usi być rozeznanie co do ich stosowania w produktach wytwarzanych
w kraju i im portow anych do Polski. Należy m ieć również na uwadze wnioski wynikające
ze zdarzenia w M ichigan i upew nić się co do braku możliwości pomyłkowego użycia
preparatów przeciwpalnych.
Stosowane skróty:
BB - monobromobenzen
HBB - heksabromobenzen
PBB - polibromobifenyle
PBD E - etery polibromodifenylowe
D eB D E - eter dekabromodifenylowy
TBBF-A - tetrabromobisfenol A
PBDD - polibromodibenzodioksyna
PBD F - polibromodibenzofuran
J. Szymańska
22
J.A.
Nr 1
Szymańska
TO X ICO LO G Y O F SELECTED BRO M IN A TED A R O M A TIC CO M PO UN D S
Summary
Flame retardants are added to plastic materials, textiles, wood, hydraulic liquids etc. for
reducing their inflammability. These substances reduce the heat and carbon monoxide formation
in case of fire. They are added in high amounts, even up to 30% of product mass (e. g. plastic
material). The production of brom inated flame retardants has been steadily rising in the last
20 years, e. g. in the 1990s the world production of polybromodiphenyl ethers (PB D E) reached
40000 tons annually.
Mainly polybrominated flame retardants are produced, e. g. polybromobiphenyls (PBB),
PBDE, hexabromobenzene (HBB). Their toxicity is low or nil, the D L 50 values are over 1
g/kg. However, when adm inistered in low doses over longer time periods they can cause changes
leading to porphyria.
The information on the toxicity of polybrominated flame retardants for humans is derived
mainly from the accident in Michigan, where PBB contamination of fodder for farm animals
occurred with consequent contamination of food. In consumers of contam inated food cutaneous
changes and neurological and muscular symptoms were noted.
Polybrominated flame retardants can be metabolized and undergo biodegradation mainly
trough debromination. The data on the toxicity of debrom ination products point to di-and
tribromobenzenes, some of which are highly hepatotoxic. In acute poisoning hepatocellular
dam age manifest itself as necrotic changes in experimental animals receiving 0.1-0.8 of D L 50
of di-or tribromobenzene. A fter repeated adm inistration of lower doses the hepatocellular
dam age assumes the features of porphyrogenic injury.
In the environm ent polybrominated flame retardants can be transform ed by various factors
(high tem perature during fire accidents, incomplete incineration of waste) to polybrominated
dibenzodioxins of dibenzofurans whose lethal doses can in extreme cases be 0.001 mg for 1 kg
body weight.
PIŚM IENNICTW O
I. Bergman A.: Brominated flame retardants in global environmental perspective, Proceed­
ings, W orkshop on Brom inated Arom atic Flame R etardants. Skoklester, Sweden, 1989, 13. -2.
Carlson G.P.: Induction of cytochrome P450 by halogenated benzens. Biochem. Pharmacolo.,
1978, 27, 361. -3. Carlson G.P.: Brominated benzene induction of hepatic porphyria. Experientia
1979, 35, 513. -4. Damstra Т., Jurgielski W., Posner H.S., Vouk V.B., Bem keim N.J., Guthrie J.,
Luster М., Falk H.L. : Toxicity of polybrominated biphenyls (PBBs) in domestic and laboratory
animals. Environ. Hlth. Perspect. 1982, 44, 175. - 5. Faulkner D.J.: Naturally - occuring
brom inated compounds, Proceedings, W orkshop on Brominated A rom atic Flame Retardants.
Skloster, Sweden 1989, 57. -6. IARC, Decabromodiphenyl oxide, IA R C M onographs in the
Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. 1990, 48, 73. -7. IARC, Polybrominated biphenyls,
IA R C M onographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Humans. 1986,
41, 261. -8. IPCS, Environmental H ealth Criteria 162, Brominated diphenyl ethers, W HO,
Genewa 1994. -9. IPCS, Environmental H ealth Criteria 152, Polybrominated biphenyls. W HO,
Genewa 1994. - 10. Janson В., Asplund L., Olsson M .: Brominated flame retardants - ubiquitous
environm ental pollutants? Chem osphere 1987, 16, 2343.
I I. Klingenberg A.: Flame retardants in the Netherlands, Proceedings, W orkshop on Bromi­
nated A rom atic Flame Retardants. Skoklester, Sweden 1989, 25. -12. Klinger W., Devereux Т.,
Maranpot R., Fouts J.: Functional hepatocellular heterogenity determ ined by the hepatotoxins
allyl alcoholo and brom obenzene in immature and adult Fischer 344 rats. Toxicol. Appl Phar-
Nr 1
Toksykologia związków aromatycznych bromopochodnych
23
macol. 1986, 83, 108. -13. Koss G., Dóring H., Wurminghausen B., Koransky W. : Metabolic fate
of hexabromobenzene in rats. Toxicol, lett. 1982, 14, 69. -14. Lau S.S., Monks T.J.: The
contribution of bromobenzene to our current understanding of chemically - induced toxicities.
Life Sci. 1988, 42, 1259. -15. Monks T.J., Lau S.S.: Reactive intermediates and their toxicological
significance. Toxicology 1988, 52, 1. -16. Ramanand K., Baiba M.T., Duffy J.: Reductive dehalogenation of chlorinated benzens and toluens under methanogenic. -17. R aport D er bundesminister fiir Umwelt, Polybrominated dibenzodioxins and dibenzofurans (PBDDs/PBDFs) from
flame retardants containing gromine. Bonn, 1989, 23. -18. Smith A.G ., Francis J.E.: Relative
abilities on a molar basis of hexafluoro-, hexafloro- and hexabromobenzenes to decrease liver
uroporphyrinogen decarboxylase activity and cause porphyria in female rats. Res. Comm. Chem.
Pathol. Pharmacol. 1980, 28, 377. -19. Sleight S.D.: Toxicology of the brom inated aromatic
compounds and experiences from the Michigan accident, Proceedings, W orkshop on Brominated
Arom atic Flame Retardants, Skoklester, Sweden 1989, 81. -20. Szymańska J.A., Bruchajzer E.,
Spom y S.: Comparison of hepatotoxicity of 1,2-, 1,3- and 1,4- dibromobenzenes: the dynamics
of changes of selected param eters of liver necrosis in acute poisoning in mice. J. Appl. Toxicol.
- w druku.
21. Watanabe /., Tatsukawa R.: Anthropogenic brominated aromatics in the Japanese envi­
ronm ent. Proceedings, Workshop on Brominated Aromatic Flame R etardants, Skoklester,
Sweden 1989, 63. -22. Yamaguchi Y., Kawano М., Tatsukawa R.: Tissue distribution and excretion
o f hexabromobenzene (HBB) and hexachlorobenzene (HCB) adm inistered to rats. Chem osphere 1986, 15, 453. -23. Yamaguchi Y., Kawano М., Taksukawa R .: Hexabrom obenzene and
its debrom inated compounds in human adipose tissues of Japan, Chem osphere 1988, 17, 703.
-24. Yamaguchi V , Kawano М., Tatsukawa R.: Tissue distribution and excretion of hexabro­
mobenzene and its debrom inated metabolites in the rat. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1988,
17, 807. -25. Zitko V , Hutzinger О.: U ptake of chloro- and bromobiphenyls, hexachloro- and
hexabromobenzene by fish. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1976, 16, 665.
Otrzymano: 1995.09.21