Апр 01 2002

Стойкие органические загрязнители: диоксины

Опубликовано в 07:26 в категории Сбор и утилизация отходов

УДК 547

Стойкие органические загрязнители: диоксины

И.П. Крайнов, В.М. Скоробогатов

Межведомственный экологический центр НАН

и Минэкоресурсов Украины, г. Харьков

 

В последние годы внимание исследователей, правительств и общественности привлекают диоксины.

Диоксины – полихлорированные трициклические ароматические соединения, содержащие кислород. Наиболее токсичными и изученными являются полихлордибензо-пара-диоксины, менее изучены полихлордибензофураны:

х+у= 1 – 8

I II

В каждой из структур количество атомов хлора может варьироваться от 1 до 8. Кроме того, имеются изомеры, различающиеся положением атомов хлора в кольцах. В результате существует 75 соединений со структурой I и 135 соединений со структурой II. Число диоксиноподобных соединений достигает десятков тысяч.

Наиболее токсичны диоксины, латеральные позиции молекул которых полностью замещены галогенами. Самая высокая токсичность по отношению к наиболее чувствительному виду - морским свинкам - выявлена у 2,3,7,8-тетрахлордибензо-n-диоксина (ТХДД).

Количественное и даже качественное определение диоксинов в природных объектах является чрезвычайно сложной, трудоёмкой и дорогой аналитической задачей. Стоимость каждого анализа на диоксины составляет от 500 до 3000 долларов. Сложности связаны с очень малым содержанием этих соединений в образцах, обычно порядка 10-12-10-15 г/г, и наличием в пробах множества изомеров и гомологов с очень близкими физико-химическими свойствами.

Любая методика определения включает этапы: отбор проб и их гомогенизацию, экстракцию, введение меток или стандартов, очистку, концентрирование, идентификацию и определение, обработку и представление результатов.

Для анализа пригоден по существу единственный метод - газовая или газо-жидкостная хроматография/масс-спектрометрия. Достоверные аналитические данные могут быть получены лишь в стационарных специализированных лабораториях. Стоимость комплекса необходимого оборудования составляет 1,5-2 млн дол. К концу ХХ века в мире имелось не более 50 лабораторий, сертифицированных ВОЗ для анализа диоксинов.

Результаты изучения воздействия ТХДД на подопытных животных показывают, что это вещество обладает высокой токсичностью для млекопитающих, причём видовая чувствительность при хроническом действии более выражена, чем при остром. Проявление кумулятивного действия ТХДД возрастает с уменьшением величины повторно вводимой дозы.

Последствия воздействия ТХДД на организмы сильно зависят от многих факторов, включая вид, линию, возраст и пол исследуемых животных. В таблице приведены данные об острой токсичности ТХДД при однократном пероральном или внутрижелудочном введении для различных видов.

Виды животных

LD50, мкг/кг

Время

наступления гибели, сутки

Растворы в

растительных маслах

Суспензия в 0,3%-ном водном растворе детергента \’\'Бридж-35\’\’

Морские свинки

Хомячки

Собаки

Свиньи

0,6-19

1157-5051

-

-

0,3-1,5

-

23200-49400

4700-8000

5-42

2-47

9-36

14-21

Однако по данным экспертов ВОЗ, чёткие и стойкие системные последствия не описаны (за исключением болезни хлоракне), несмотря на многочисленные клинические и ретроспективные наблюдения.

Главные источники диоксинов: производство и применение гербицидов на основе 2, 4, 5-трихлорфеноксиуксусной кислоты (2, 4, 5-Т); производство и применеие 2, 4, 5-трихлорфенола; производство и применение бактерицидных составов на основе гексахлорофена; неадекватные технологии удаления промышленных хлорсодержащих отходов.

В 1988 г. при исследовании гексахлорофена, выпускавшегося на Рубежанском ПО \’\'Краситель\’\’ (Луганская область), было обнаружено, что содержание ТХДД в нем составляло от 1 до 102 мг/кг в зависимости от формы выпуска препарата. В том же году производство и применение гексахлорофена в СССР было запрещено, причём, предусматривалось изъятие из оборота и ликвидация всей имеющейся в стране продукции, содержащей этот препарат. Данных о фактическом исполнении этих решений нет.

Гербицид 2,4,5-Т официально был запрещён в 1973 г., но производство 2, 4, 5-трихлорфенола продолжалось, как минимум, до 1987 г. Тогда же анализы 2,4,5-трихлорфенола на присутствие ТХДД, показали, что в зависимости от партии, содержание этого диоксина колебалось от 0,99 до 30 мг/кг.

Вероятно, пестициды выпускавшиеся на основе моно-, ди- и трихлорфенолов (дихлорпроп, хлорметафос, нитрофен, бифенокс, эрбон и другие) могли содержать в качестве примесей значительные количества диоксинов. Их многолетнее использование в сельском хозяйстве и послужило главной причиной глобального распространения диоксинов.

Ещё один важный канал поступления диоксинов в окружающую среду – отходы в том или ином виде содержащие галогены.

Ликвидация галогенорганических отходов производится обычно либо путем их захоронения, либо сжигания. Однако захоронение опасных отходов может считаться лишь временной и вынужденной мерой при отсутствии альтернативы, поскольку даже специально оборудованные полигоны не могут полностью исключить перенос загрязнителей в окружающую среду.

Наиболее распространенным методом удаления галогенорганических отходов является их сжигание. Измерения показали, что выбросы диоксинов из печей для сжигания бытовых и промышленных отходов могут достигать тысяч нг/м3 отходящих газов, хотя содержание наиболее токсичные ТХДД и ТХДФ составляет не более 10-15 %.

Образование диоксинов наиболее вероятно в интервале температур 250-500° С. Выбросы диоксинов из печей определяются не термодинамическими, а кинетическими факторами: эти устойчивые соединения не успевают полностью прореагировать с кислородом за время пребывания в горячей зоне. При недостаточно быстром охлаждении отходящих газов диоксины могут образоваться в результате вторичных реакций.

Согласно экологическим стандартам ЕС, в отходящих газах установок по сжиганию отходов ПДК диоксинов должно составлять не более 0,1нг/м3 в пересчёте на ТХДД. Поэтому, те же стандарты требуют, чтобы сжигание отходов, содержащих более 1 % галогенов, производилось при температурах не ниже 1100° С при 100 %-ном начальном избытке кислорода. Время пребывания газов в реакционной зоне должно составлять не менее 2с. Такие условия осуществимы лишь в самых современных мусоросжигательных печах, сооружение которых требует значительных капитальных затрат. Поэтому необходимо рассматривать альтернативные технологии.

До сих пор неизвестны нормы предельно допустимого суточного потребления диоксинов человеком. Убедительные данные о безвредных уровнях воздействия также отсутствуют, хотя норма допустимого суточного потребления, установленная в бывшем СССР в 1991 г., составляет 10 пг/кг/сутки при поступлении в течение всей жизни. В других европейских странах эта норма колеблется от 1 (Германия) до 10 пг/кг/сутки (Италия). В соответствии с последними рекомендациями ВОЗ эта норма должна составлять 1 - 4 пг/кг/сутки.

Острая токсичность ТХДД и других диоксинов для человека не известна, и самый важный вопрос - действие их на человека – до сих пор остаётся открытым. Тем не менее, можно предполагать, как это делается в классической токсикологии, что человек и отдельные виды животных обладают сравнимой чувствительностью к диоксинам, так что воздействие этих соединений следует уменьшить до возможного минимума.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.