pod kontrolą

Kszta∏cenie nauczycieli chemii
Dioksyny
pod kontrolà
Dioksyny nale˝à do silnie toksycznie dzia∏ajàcych substancji,
które nie wykazujà natychmiastowego dzia∏ania, lecz wskutek kumulacji
w organizmie ich dzia∏anie mo˝e objawiç si´ dopiero po pewnym czasie.
AGATA SADOWSKA
D
ioksyny to potoczna nazwa chloroorganicznych, aromatycznych zwiàzków
chemicznych, które zawierajà dwa pierÊcienie benzenowe po∏àczone poprzez jeden
atom tlenu (dibenzofurany) lub przez dwa (dibenzodioksyny).
dibenzodioksyna
dibenzofuran
Wspólnà cechà dioksyn jest ich s∏aba rozpuszczalnoÊç w wodzie, a dobra w t∏uszczach,
olejach i ciek∏ych chlorowanych w´glowodorach oraz w niektórych innych rozpuszczalnikach organicznych. Wykazujà stosunkowo
du˝à stabilnoÊç termicznà i odpornoÊç chemicznà na utlenianie, a tak˝e na procesy degradacji biologicznej.
Dioksyny nale˝à do silnie toksycznie dzia∏ajàcych substancji, które nie wykazujà natychmiastowego dzia∏ania, lecz wskutek kumulacji
w organizmie ich dzia∏anie mo˝e objawiç si´
dopiero po pewnym czasie. Nie wszystkie z po-
14
78
lichlorowanych pochodnych w jednakowym
stopniu sà toksyczne. Najsilniejszà truciznà
jest 2,3,7,8-tetrachlorodioksyna (TCDD)
oraz 2,3,7,8-tetrachlorodibezofuran (TCDF),
dwukrotnie mniej toksyczne sà 1,2,3,7,8PCDD i 2,3,4,7,8-PCDF.
Toksyczne dzia∏anie dioksyn polega przede
wszystkim na powolnym uszkadzaniu narzàdów wewn´trznych, takich jak wàtroba, p∏uca,
nerki, rdzeƒ kr´gowy lub kora mózgowa, poniewa˝ zostaje naruszona struktura dzielàcego
si´ DNA. Wykazujà wi´c dzia∏anie mutagenne
– stwierdzono wzrost komórek nowotworowych wàtroby i p∏uc u szczurów i myszy, alergiczne – tràdzik chlorowy, tzw. chloracne oraz
teratogenne – uszkodzenia p∏odu. Mogà te˝
powodowaç zaburzenia p∏ciowe, ze wzgl´du
na oddzia∏ywanie na hormony kobiece, np. estrogeny i zaburzenia pracy jajników. Dioksyny
obni˝ajà zdolnoÊç immunologicznà u ludzi
i zwierzàt sta∏ocieplnych.
Ró˝ne gatunki zwierzàt sà w ró˝nym stopniu wra˝liwe na dzia∏anie dioksyn (TCDD).
Âmiertelnà dawkà dla Êwinki morskiej jest ju˝
1 µg. W tabeli zestawiono wartoÊci dawek
Chemia w Szkole
Kszta∏cenie nauczycieli chemii
TCDD, powodujàcych Êmierç po∏owy osobników danego gatunku (DL50 ), w przeliczeniu na kilogram wagi cia∏a.
Zwierz´
DL50 (µg/kg)
Êwinka morska
1
szczur (samica)
22
szczur (samiec)
45
ma∏pa
70
mysz
114
królik
115
pies
>300
˝aba
>500
Stopniowe dawkowanie TCDD wywo∏uje
nieodwracalne zmiany w organizmie, ma∏e
dawki prowadzà do zaniku rozrodczoÊci,
wi´ksze dzia∏ajà teratogennie, zaÊ du˝e powodujà zaburzenia embrionalne. Jest to spowodowane specyficznà cechà czàsteczki
TCDD, która wp∏ywa na dzia∏anie enzymów,
syntez´ nukleotydów, kwasów nukleinowych
i procesy ich replikacji.
Ze wzgl´du na powolne dzia∏anie dioksyn
skutki uszkodzeƒ mogà si´ pojawiaç, zw∏aszcza u cz∏owieka, dopiero po kilku lub kilkunastu latach od momentu przyj´cia toksycznych dawek.
Stwierdzono, ˝e 80% dioksyn trafia do
organizmu ludzkiego za poÊrednictwem
t∏uszczów zwierz´cych (mi´so, ryby, wyroby
mleczarskie), ze wzgl´du na ich lepszà rozpuszczalnoÊç w t∏uszczach ni˝ w wodzie, przy
czym ponad po∏owa znajduje si´ w∏aÊnie
w mleku i jego przetworach.
Ska˝enie Êrodowiska i negatywne oddzia∏ywanie na zwierz´ta i ludzi odnotowano pod
koniec lat 60. w Finlandii i Ameryce Po∏udniowej – masowe wymieranie ptaków na obszarach, gdzie stosowano Êrodki ochrony roÊlin,
w Kalifornii – lwów morskich, a w Szwecji padanie fok i norek. Poczàtkowo zagro˝eƒ tych
nie kojarzono z dzia∏aniem dioksyn, ale kolejne katastrofy ekologiczne by∏y ju˝ szeroko komentowane w Êrodkach masowego przekazu.
Jednà z nich by∏o pot´˝ne ska˝enie terenów
Wietnamu, które nastàpi∏o w latach 1961-1975
2/2005
w wyniku u˝ycia bojowych Êrodków roÊlinobójczych. Innà – masowe zatrucia ludzi w Japonii
w 1968 r. i na Tajwanie w 1979 r. wskutek spo˝ycia oleju wytwarzanego z otràb ry˝owych zawierajàcych polichlorowane bifenyle. W 1976
roku katastrofa ekologiczna dotkn´∏a W∏ochy,
gdzie w wyniku awarii, w zak∏adach chemicznych ICMESA, do atmosfery trafi∏o kilkaset
ton 2,4,5-trichlorofenolu zanieczyszczonego
TCDD.
Dioksyny przedostajà si´ do Êrodowiska
g∏ównie poprzez produkcyjnà i technologicznà dzia∏alnoÊç cz∏owieka. Powstajà podczas
spalania odpadów i Êmieci w niekontrolowanych i nieodpowiednich warunkach, zw∏aszcza tworzyw sztucznych, g∏ównie tych zawierajàcych chlor, jak równie˝ podczas spalania
w´gla i oleju, spopielania opon oraz przy
produkcji papieru (wybielanie chlorem).
Wchodzà tak˝e w sk∏ad wielu odpadów przemys∏owych, g∏ównie przemys∏u chemicznego
i petrochemicznego. Dostajà si´ do Êrodowiska równie˝ wskutek produkcji i stosowania
Êrodków ochrony roÊlin (pestycydy i herbicydy), które sà pochodnymi kwasu 2,4,5-trichlorofenoksyoctowego.
ObecnoÊç dioksyn stwierdza si´ w glebie,
w wodzie, a tak˝e w odciekach wydostajàcych
si´ z nieodpowiednio przygotowanych wysypisk Êmieci przemys∏owych i komunalnych.
Od XIX wieku poziom dioksyn w glebie,
w próbkach pobranych w Wielkiej Brytanii,
wzrós∏ blisko trzykrotnie, ale ich obecnoÊç
wykryto równie˝ w osadach morskich u wybrze˝y Japonii, pochodzàcych sprzed 8000 lat.
Jest to zwiàzane z faktem, ˝e procesy termiczne, takie jak po˝ary lasów i ∏àk, wybuchy wulkanów czy stosowanie otwartego ognia przez
cz∏owieka od wielu lat by∏y i sà êród∏ami emisji dioksyn do Êrodowiska. Oznacza to, ˝e z tymi zwiàzkami cz∏owiek styka si´ ju˝ od wielu
lat. Niebezpieczeƒstwo stanowi ciàg∏y wzrost
produkowanych odpadów, który jednoczeÊnie
pociàga za sobà wzrost iloÊci dioksyn wprowadzanych do Êrodowiska naturalnego.
Wyró˝nia si´ cztery podstawowe êród∏a
emisji dioksyn:
przestarza∏e technologie produkcji alkiloi arylohalogenoorganicznych po∏àczeƒ
79
15
Kszta∏cenie nauczycieli chemii
chloru oraz wszystkich tych po∏àczeƒ, do
otrzymywania których sà stosowane halogeny i rozpuszczalniki oraz katalizatory zdolne do przyspieszania syntezy dioksyn, (m.in.
w Êciekach i osadach poprodukcyjnych)
a tak˝e podczas utylizacji odpadów, w trakcie której nie sà przestrzegane re˝imy technologiczne i przepisy bezpieczeƒstwa;
awarie zwiàzane z niekontrolowanym
wprowadzaniem do Êrodowiska produktów lub pó∏produktów przemys∏u chemicznego, petro- i karbochemicznego, celulozowo-papierniczego, metalurgicznego;
emisje z zak∏adów likwidujàcych odpady
przemys∏owe i komunalne w procesach
termicznych (spalanie, piroliza i spalanie
w plazmie);
gazy z silników spalinowych.
W latach 70. rozpocz´to wi´c intensywne
dzia∏ania, majàce na celu zbadanie struktury
i w∏aÊciwoÊci polichlorowanych dibenzenodioksyn, ich êróde∏ i przyczyn powstawania
oraz skutków oddzia∏ywania na organizmy ˝ywe. Przystàpiono równie˝ do badaƒ nad ograniczaniem ich emisji i opracowaniem sposobów rozk∏adu i usuwania tych zwiàzków.
Przyjmuje si´, ˝e wskutek dzia∏ania ró˝nych
czynników czas po∏owicznego rozpadu TCDD
w Êrodowisku wynosi 3-5 lat, zaÊ praktycznie
ca∏kowity jej rozpad w glebie na g∏´bokoÊci
15 cm nast´puje dopiero po 14 latach. Szczególnie du˝y wp∏yw na degradacj´ dioksyn wykazuje promieniowanie nadfioletowe. Proces
ten zachodzi zdecydowanie szybciej w przypadku, gdy powietrze nie jest zanieczyszczone.
Stàd potrzeba oczyszczania atmosfery i zwi´kszania dost´pu Êwiat∏a s∏onecznego. Degrada-
L ITERATURA
[1] Alloway B. J., Ayres D. C.: Chemiczne podstawy
zanieczyszczania Êrodowiska. Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa 1999.
[2] Falandysz J.: Zwiàzki chloroorganiczne
w Êrodowisku. Zagro˝enie zdrowia. „Roczniki
PZH” 1995, 47, s. 41-57.
[3] Makles Z., Âwiàtkowski A., Grybowska S.:
Niebezpieczne dioksyny. Arkady, Warszawa 2001.
16
80
cj´ dioksyn w Êrodowisku powodujà równie˝
mikroorganizmy (typu Arthrobacter czy Phanerochaete chrysosporium – bia∏e grzyby gnilne)
niszczàce pierÊcienie w´glowodorowe, jednak
jest to proces bardzo powolny.
Do najskuteczniejszych sposobów ograniczania emisji i redukcji produkcji dioksyn
u êród∏a nale˝y wprowadzanie czystych technologii w spalarniach, w których stosuje si´ fizyczne i chemiczne metody rozk∏adu oraz katalizatory do niszczenia dioksyn. Jednym
z nich jest katalizator opracowany przez Hanspaula Hagenmeiera, chemika z Uniwersytetu w Tübingen (Niemcy). G∏ównà cz´Êç tego
katalizatora (65% masy) stanowi dwutlenek
tytanu, a pozosta∏à tlenki wanadu i wolframu.
Mo˝e on dzia∏aç bez regeneracji przez 3 lata.
U˝ycie takiego katalizatora powoduje, ˝e
produktami spalania chlorowanych dioksyn
sà CO2 , H2 O i chlorowodór, przy czym nie powstaje wolny, toksyczny chlor.
Stwierdzono, ˝e w nowoczesnych spalarniach przemys∏owych, szpitalnych i komunalnych, wyposa˝onych w takie technologie i katalizatory emisja dioksyn do Êrodowiska jest
niewielka. Stàd w krajach Unii Europejskiej
obowiàzujà ju˝ odpowiednie systemy nakazujàce kontrol´ i ograniczanie emisji dioksyn, jak równie˝ kontrol´ produktów ˝ywnoÊciowych pod kàtem ich zawartoÊci, co staje
si´ tak˝e zadaniem krajów ubiegajàcych si´
o wejÊcie do UE. Mgr AGATA SADOWSKA
jest dyplomowanym nauczycielem chemii w Zespole Szkó∏ Nr 4
im. Stefana „Grota” Roweckiego w Mràgowie.
[4] Grochowalski A.: Dioksyny a Êrodowisko.
Historia, dzieƒ dzisiejszy i perspektywy.
II Ogólnopolskie Sympozjum DioksynyCz∏owiek-Ârodowisko. Kraków, 19-20.09.1996.
Politechnika Krakowska.
[5] Mizerski W.: Czy dioksyn nale˝y si´ baç?
Wydawnictwo Adamantan, Kurier Chemiczny
Nr 1-3/ 96 (31).
Chemia w Szkole