Собо опасные экотоксиканты (стр. 2 )

К характерным кадмиевым болезням горожан относятся гипертония, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность. Для курильщиков добавляется эмфизема легких. Кадмий транспортируется кровью, накапливается в печени почках. Кадмий может вызывать тошноту, рвоту, спазмы в живот головную боль. В тяжелых случаях может быть диарея и нарушается минеральный состав костей и поражаются почки

Медь, Си

Медь необходима организму для нормального обмена веществ. Медь накапливается в печени, почках и мышцах. При дефиците меди в организме может наблюдаться анемия, нарушение клеточного метаболизма, болезнь Вильсона. Употребление с пищей больших количеств меди может приводить к токсикозам (желудочно-кишечные расстройства, повреждения почек). Сульфат меди обладает сильным рвотным действием.

Медь — хороший пример для иллюстрации принципа «ne quid nimis» (ничего слишком). Если в рационе не хватает меди, то одним из симптомов может быть анемия. В тех районах, где в почве мало меди, у животных наблюдаются дефекты костей, слабая пигментация шерсти и нарушение синтеза гемоглобина. Наряду с этим есть случаи медного токсикоза у животных, обитающих на богатых медью почвах и пастбищах. Характерным проявлением отравления медью является заболевание овец, носящее название «седловидность». Было показано, что употребление с пищей большого количества солей меди людьми и животными вызывает токсикоз, к счастью, как правило, обратимый. А вот правильная подкормка медью, особенно свиней, хорошо отражается на росте животных и на их общем состоянии.

Сурьма, Sb

Поступает в организм с пищей, концентрируется в печени, надпочечниках, коже.

Симптомы отравления сурьмой — колики, сильная тошнота, слабость и коллапс, при котором наблюдаются нерегулярное дыхание и понижение температуры кожи. Отравления происходят, также при лечении инфекционных заболеваний, вызванных паразитами, В ходе лечения такими препаратами иногда наблюдались тошнота и рвота (сурьма входит в состав «рвотного камня»), известно несколько случаев внезапной смерти.

Мышьяк, As

Токсичны неорганические соединения мышьяка (соединения трехвалентного мышьяка, оксид мышьяка, арсениты, арсенаты), органические соединения мышьяка и арсин (AsH3 — газ).

Мышьяк присутствует в большинстве пищевых продуктов и почти во всех пресных водах. Он обнаруживается во всех тканях организма человека.

Мышьяк вызывает как острые, так и хронические отравления. Чаще всего отравления происходят при попадании в организм оксида трехвалентного мышьяка (смертельная доза 70-180 мг). Хроническое отравление мышьяком приводит к потере аппетита и снижению веса, желудочно-кишечным расстройствам, пери­ферическим неврозам, конъюнктивиту, гиперкератозу и меланоме кожи, которая нередко переходит в рак. Была отмечена высокая частота возникновения рака кожи в некоторых районах Великобритании, где в питьевой воде содержалось около 12 мг/л мышьяка. В организме мышьяк взаимодействует с другими металлами, в частности, с селеном (о чем мы уже говорили) и кадмием.

В основном мышьяк применяется в сельском хозяйстве и родственных областях. Гербициды, фунгициды, инсектициды, разнообразные консерванты — все они могут содержать мышьяк. К важнейшим сельскохозяйственным ядохимикатам относятся арсенат свинца (один из источников загрязнения табака свинцом и мышьяком), арсенат меди, двойная соль ацетата меди и арсенита меди («парижская зелень»), арсенат натрия и какодиловая кислота. Некоторые из них уже запрещены.

Цинк, Zn

Человеку с пищей необходимо получать цинк, так как он участвует в ряде ферментативных процессов. Наиболее значительную роль из цинксодержащих ферментов играет карбоангидраза. Этот фермент участвует в переносе СО2 кровью и в его высвобождении в легких. Цинк участвует в процессах, происходящих в поджелудочной железе, стабилизируя молекулу инсулина. Он воздействует на сосудистую оболочку глаза, укрепляя сетчатку.

Токсичные дозы солей цинка действуют на желудочно-кишечный тракт, что приводит к острому, но излечимому заболеванию, сопровождающемуся тошнотой, рвотой, истощение желудка, коликами и диареей. Однако следует помнить, что цинку всегда сопутствует кадмий, поэтому возможно, все эта симптомы связаны с токсичностью кадмия. По сравнению другими микроэлементами цинк мало токсичен.

При отравлении цинком (хлористый цинк, цинковый, или белый, купорос, цинковые белила) наблюдаются следующие симптомы: слизистая оболочка рта сморщенная, гиперемированная, иногда беловатая; металлический вкус; слюнотечение; частая упорная рвота беловатыми, а затем кровянистыми массами, раздражение глотки, головная боль, боли в животе, понос, испражнения кофейного цвета, судороги икроножных мышц, коллапс.

Цинк в списке токсичных («тяжелых») металлов, которые нормируются в Европейских нормах для выбросов мусоросжигательных заводов, это также означает, что этот металл токсичен.

Железо, Fe

Железо является необходимым для любого живого организма химическим элементом. В организме железо активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, иммунобиологических реакциях, входя в состав ферментов: 60-70% железа входит в состав гемоглобина. Присутствие в воде повышенного содержания железа изменяет ее цветность, прозрачность, запах и вкус. Вода с повышенным содержанием железа неприятна на вкус, железо в концентрации более 0,05 мг/л придает воде желтоватую окраску, а в концентрации 1 мг/л – металлический вкус.

Таблица 10.5.

Зависимость «концентрация — эффект» при поступлении железа с питьевой водой в организм человека

Концентрация железа в питьевой воде, мг/л	Эффект
38	Сидероз при потреблении воды в течение 15 — 20 лет
4-5	Зуд, сухость, шелушение, реже — раздражение и мелкие высыпания на коже
2,4-5,0	Сухость, шелушение, раздражение и высыпания на коже
1	Зуд, сухость, шелушение, раздражение и мелкие высыпания на коже

Поэтому ПДК железа установлена по органолептическому признаку вредности и составляет 0,3 мг/л.[12, 17]

Соединения железа для людей и теплокровных животных малотоксичны, ЛД50 = 900 мг/кг (для крыс).[39] Наличие в организме механизма регуляции баланса железа не позволяет проявиться его токсическим свойствам. При длительном употреблении воды с содержанием железа более 1,0 мг/л возможно появление сухости, шелушения и раздражения кожи (табл. 10.5.).[3]

В работе [] доказано, что высокий уровень железа в питьевой воде повышает риск развития дефицита цинка (атрибутивный риск 59%) и тяжелых форм поражения кожи (атрибутивный риск 48,9%). Установлено, что в районах с избыточным содержанием железа в питьевой воде, атопический дерматит имеет специфические черты и сопровождается нарушением роста и структуры волос, периоральным, периорбитальным дерматитом, изменением ногтевой пластинки, гнездным облысением, гепатомегалией, реактивными изменениями поджелудочной железы, дисбиозом кишечной микрофлоры, выраженность которых зависит от уровня цинкобеспеченности.

10.2. Диоксины

Что такое «диоксин» или «диоксины»? Это совершенно «неправильное» название целой группы соединений разных химических классов: диоксинов, фуранов и бифенилов. Сходство их в том, что все они относятся к «ароматическим» соединениям, и все они содержат атом хлора. Но, самое главное, они «суперэкотоксиканты» и одинаково действуют на здоровье человека. Есть еще некоторые токсичные вещества, которые действуют так же, их называют «диоксиноподобные соединения» (ДПС). Полное название трех составляющих термина «диоксины» такое: полихлорированные дибензо-пара диоксины (ПХДД), полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) и полихлорированные бифенилы (ПХБ). Очень часто ПХБ выделяют, ставят особняком и говорят «диоксины и ПХБ» или «диоксины/фураны и ПХБ».

Диоксин занимает «почетное» четвертое место среди самых известных веществ. Более того, он на четыре порядка (т. е. в 10 тысяч раз токсичнее боевого отравляющего вещества — диизопропилфторфосфоната (табл.10.6.).

Таблица 10.6.

Токсичность диоксинов и некоторых ядов

Вещество	Вид животного	Минимальная летальная доза, моль/кг веса
Ботулинический токсин	Мышь	3,3 х 10-17
Столбнячный токсин	Мышь	1,1 х 10-15
Дифтерийный токсин	Мышь	4,2 х 10-12
Диоксин	Морская свинка	3,1 х 10-9
Сакситоксин	Мышь	2,4 х 10-8
Тетрадотоксин	Мышь	2,5 х 10-8
Буфатоксин	Кошка	5,2x10-7
Кураре	Мышь	7,2 х10-7
Стрихнин	Мышь	1,5 х 10-6
Мускарин	Мышь	5,2 х 10-6
Диизопропилфторфосфонат	Мышь	1,6x10-5
Цианид натрия	Мышь	3,1 х 10-4

Если пересчитать моли диоксина в граммы, то его смертельна, доза будет примерно 1 х10-9 грамма на килограмм, то есть 70x10-9 граммов на одну морскую свинку, и, следовательно, одного грамма хватит, чтобы умертвить около 30 миллионов несчастных животных. А на сколько людей хватит этого количества?

Именно высокая токсичность диоксина и крайне низкие его концентрации в объектах окружающей среды заставляют нас использовать редко встречающиеся цифровые обозначения:

1кг =1000 г

1 г = 1000 миллиграммов (мг)

1 мг = 1000 микрограммов (мкг)

(10- 3 грамма, в 1000 раз меньше 1 грамма )

1мкг = 1000 нанограммов (нг)

(10-6 грамма, в миллион раз меньше грамма, ррm)

1 нг = 1000 пикограммов (пг)

(10-9 грамма, в миллиард раз меньше грамма, ppb)

1 пг = 1000 фемтограммов (фг)

(10-12 грамма, в триллион раз меньше грамма, ppt)

1 фг (10-15 грамма, в тысячу триллионов раз меньше грамма, ppq)

Латинские буквы ppm, ppb, ppt, ppq означают «одна часть на миллион (биллион, триллион, квадрильон) частей». Поскольку тонна —- это миллион граммов, то загрязнению этой тонны одним граммом диоксина соответствует концентрация ррm. Это очень большая концентрация, к счастью, встречающаяся редко.

Диоксин оказался весьма своеобразным ядом: чувствительность к нему разных животных может различаться в несколько тысяч раз. Минимальная токсичная доза для человека при однократном введении может быть в пределах 0,1-1,0 мкг/кг (К. Stevens. Hum., 1981). По данным других авторов (таблица 10.7.), расчетная средняя смертельная доза диоксина (ЛД50) при однократном поступлении в организм равна 70 мкг/кг массы тела; минимально действующая ориентировочно составляет 1 мкг/кг, что значительно ниже соответствующих доз всех известных синтетических ядов.

Таблица 10.7.

Видовая чувствительность к диоксину

Вид животного	ЛД50, мкг на кг веса
Морская свинка	0,5-2,1
Крыса	22-100
Мышь
Кошка	115
Кролик	10-275
Собака	30-300
Куры	25-50
Хомячок сирийский золотистый
Обезьяна	70
Человек	60-70

Среди множества хлорбифенилов токсичными оказываются только те, которые так же, как диоксин, являются «копланарными», то есть плоскими:— оба кольца могут прокрутиться вокруг связи 1-1', и молекула становится похожа на диоксиновую. Это происходит только при отсутствии атомов хлора в положениях 2,2', 6 и 6'. Таких «плоских» полихлорбифенилов (ПХБ), к счастью, не так уж много, и называют их по номерам, присвоенным им Международной организацией химиков IUРАС. К примеру, 3,3',4,4'-тетрахлор-бифенил (ТХБ) имеет номер 77; номер 126— у 3,3',4,4',5-пента-хлорбифенила (ПнХБ); 3,3',4,4',5,5'-гексахлорбифенилу (ГкХБ) присвоен номер 169. Самый токсичный из них № 000, его токсичность равна 0,1, у № 77 токсичность 0,01, а у № 000 — 0, 005, по сравнению с 2,3,7,8-ТХДД, токсичность которого принята за единицу. У остальных ПХБ токсичность в сотни и тысячи раз меньше, но их опасность состоит в том, что их концентрации зачастую в тысячи раз больше, чем у диоксинов.

При введении одного атома хлора в положение 1 или в положение 2 диоксина образуются две различные молекулы с разными свойствами. Введение одного атома хлора в молекулу фурана даст уже четыре разных вещества, которые называют изомерами. Бифенил даст три изомера. Введение четырех атомов хлора в молекулу диоксина даст уже 22 изомера, но только один из них, тот самый 2,3,7,8-ТХДД, будет токсичным.

Всего существует 210 различных молекул полихлорированных диоксинов и фуранов и 209 полихлорированных бифенилов.

Из 28 пентахлорзамещенных изомеров дибензофурана токсичны только два, и токсичность их отличается в 10 раз. Общий итог таков: имеется 75 различных членов семьи диоксинов, 135 фуранов и 209 полихлорированных бифенилов (ПХБ). Из них токсичны только 7 диоксинов, 10 фуранов и 11 ПХБ.

Таким образом, группа под названием «диоксин»— это 419 различных соединений. Из них 28 чрезвычайно опасны, но по токсичности они сильно различаются — от сверхтоксичного 2,3,7,8-ТХДД до «просто» токсичного октахлордибензофурана или еще менее токсичных ПХБ. К сожалению, в природе, в выбросах промышленных предприятий все они перемешаны в самых различных сочетаниях, что делает проблему их распознавания неимоверно трудной, особенно если учесть, в каких мизерных количествах они встречаются.

Чтобы определить общую токсичность, то есть токсичное выраженную в единицах токсичности 2,3,7,8-ТХДД (напомним: его коэффициент токсичности принят за единицу), надо просто умножить весовое содержание присутствующего в смеси диоксина/фурана на соответствующий фактор (коэффициент) (табл.10.8.). При этом естественно, общая токсичность будет выражаться в тех же единицах, что и для исходной смеси. Такую общую токсичность, соответственно, и называют эквивалентной токсичностью (I-TEQ) или ближе к английскому варианту «токсический эквивалент» (ТЭ) или, точнее, ИТЭ (интернациональный ТЭ)

Таблица 10.8..

Факторы эквивалентной токсичности (WHO-TEFs, 1997) полихлорированных дибензодиоксинов, фуранов и бифенилов

N п/п	Шифр	Структура	I-TEF 1988	WHO-TEF, 1997
1	D4	2,3,7,8-ТХДД	1	1
2	D5	1,2,3,7,8-ПеХДД	0,5	1
3	06(1)	1,2,3,4,7,8-ГкХДД	0,1	0,1
4	D6(2)	1,2,3,6,7,8-ГкХДЦ	0,1	0,1
5	D6(3)	1,2,3,7,8,9-ГкХДД	0,1	0,1
6	D7	1,2,3.4,6,7,8- ГпХДД	0,01	0,01
7	D8	ОХДД	0,001	0,0001
8	F4	2,3,7,8-ТХДФ	0,1	0,1
9	F5(l)	1,2,3,7,8-ПеХДФ	0,05	0,05
10	F5(2)	2,3,4,7,8-ПеХДФ	0,5	0,5
11	F6(l)	1,2,3,4,7,8-ГкХДФ	0,1	0,1
12	F6(2)	1,2,3,6,7,8-ГкХДФ	0,1	0,1
13	F6(3)	1,2,3,7,8,9-ГкХДФ	0,1	0,1
14	F6(4)	2,3,4,6,7,8-ГкХДФ	од	0,1
15	F7(l)	1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ	0,01	0,01
16	F7(2)	1,2,3,4,7,8,9-ГпХДФ	0,01	0,01
17	F8	ОХДФ	0,001	0,0001
18	PCB81	3,4,4',5-ТХБ	0,0001	0,0001
19	PCB 77	3,3',4,4'-ТХБ	0,0005	0,0001
20	PCB 126	3,3',4,4',5-ПеХБ	од	0,1
21	PCB 169	3,3',4,4',5,5'-ГкХБ	0,01	0,01
22	PCB 105	2,3,3',4,4'-ПеХБ	0,0001	0,0001
23	PCB 114	2,3,4,4',5-ПеХБ	0,0005	0,0005
24	PCB 118	2,3',4,4',5-ПеХБ	0,0001	0,0001
25	PCB 123	2',3,4,4',5-ПеХБ	0,0001	0,0001
26	PCB 156	2,3,3',4,4',5-ГкХБ	0,0005	0,0005
27	PCB 157	2,3,3',4,4',5'-ГкХБ	0,0005	0,0005
28	PCB 167	2,3',4,4',5,5'-ГкХБ	0,00001	0,00001
29	PCB 189	2,З, З',4, 4, 5,5'-ГпХБ	0,0001	0,0001

Опасность диоксинов — это производная от токсичности. Крупнейший исследователь диоксиновых поражений людей во Вьетнаме рассказывал, что больше всего его поразило изменение биохимии людей, подвергшихся воздействию диоксинов (экспонированных). Даже если это внешне самые обычные люди, внутри у них что-то изменилось, их организм функционирует не так, как у нас. И реакции на внешние воздействия у них не такие, как у нас, и компенсаторные механизмы, и иммунные ответы — все искажено. Например, при повышении физической нагрузки наша сердечно-сосудистая система (ССС) адекватно реагирует, а у людей, попавших под «Оранжевый агент», нагрузка компенсируется перегрузкой ССС за счет усиленной работы сердца. То есть такой человек может выполнить данную физическую работу, но потратит на это все свои силы.