Хімічні властивості та джерела надходження

ПЛАН

ВСТУП

Суспільство знає немало прикладів, коли діяльність людини оберталася жахливими наслідками для планети. Парадоксальність ситуації полягає в тому, що людина сама, спочатку вигадує щось і створює його в якості блага. Потім це благо перетворюється на проблему, яку людина вимушена вирішувати. Говорячи звичною мовою, людина створює собі проблеми, а потім відчайдушно бореться з ними, тобто до великого переліку екологічних бід, загрозливих цивілізації, додалася ще одна - небезпека загальнопланетарного отруєння місця нашого існування діоксином.

 Так сталося на початку  сімдесятих років минулого століття  в Італії, коли в невеликому  містечку Севезо побудували хімічний завод, який був допоміжним підприємством, відомій фармацевтичній компанії "Hoffmann - La Roche". Він пропрацював рівно п'ять років, даючи роботу багатьом жителям. Проте в липні 1976 року сталася трагедія, внаслідок чого в атмосферу вирвалася смертоносна хмара, яка зробить руйнівну і згубну дію на жителів міста і місцевості, що оточує його.

Діоксин - це сторонні живим організмам речовини, що поступають в живу і неживу природу з продукцією або відходами деяких технологій. Діоксин не є цільовою продукцією діяльності людини, а лише супроводять її у вигляді мікродомішок. Негативна дія незначних кількостей діоксину на живу речовину планети на тлі дії тисяч і мільйонів тонн інших техногенних викидів багато десятиліть залишалося непоміченим.

 Проте саме мікродомішки діоксину, що характеризується комплексом незвичайних фізико-хімічних властивостей і унікальною біологічною активністю, можуть стати одним з джерел найнебезпечнішого довготривалого зараження біосфери. І ця небезпека незрівнянно серйозніша, ніж зараження природи багатьма іншими речовинами.

1. ТЕХНОГЕННА АВРІЯ

10 липня 1976 року в невеликому італійському містечку Севезо сталася катастрофа. В результаті  аварії на місцевому хімічному заводі по виробництву трихлорфенола, в повітря вирвалося величезна отруйна хмара, що містить більше 2 кг діоксинів - одних з найбільш токсичних речовин на землі. Основною причиною став збій в процесі виробництва, в реакторі різко підвищився тиск і температура, і стався витік смертоносного газу. Витік тривала дві-три хвилини, утворилася біла хмара, яка рознеслася з вітром і поширирилась на південний схід і розтягнулося над містом. Потім вона почало опускатися і покривати землю туманом. З неба, подібно снігу, сипалися дрібні частинки хімікатів, а повітря наповнився їдким хлороподобным запахом. Тисячі людей охопили напади кашлю, нудоти, з'явилася сильна біль в очах і головний біль. Керівництво заводу вирішило, що стався всього лише невеликий викид трихлорфенола, який в мільйон разів менш токсичний, ніж діоксини. Керівники заводу надали детальний звіт про подію лише 12 липня. А між тим, все це час нічого не підозрюючи люди продовжували вживати в їжу овочі та фрукти, як виявилося пізніше, з забрудненої діоксинами місцевості.

Трагічні наслідки того, що сталися в повній мірі почали проявлятися з 14 липня. Сотні людей, які отримали серйозні отруєння, опинилися в лікарнях. Шкіра постраждалих покрилася екземою, рубцями і опіками, вони мучилася від блювоти і сильного головного болю. У вагітних жінок, спостерігався надзвичайно високий відсоток викиднів. А лікарі, покладаючись на інформацію компанії, лікували хворих від отруєння трихлорфенолом,. Почалася масова загибель тварин. Вони отримували смертельні дози отрути набагато швидше, ніж люди, з-за того що вони пили дощову воду і їли траву, в яких містилися великі дози діоксину. В цей же день було проведено нараду мерів міст Севезо і недалеко розташованого Меду, на якому був прийнятий план першочергових дій. На наступний день було прийнято рішення про спалення всіх дерев, а також врожаю фруктів та овочів, зібраних на забрудненій території.

Район ураження був розділений на 3 зони: зони «А» (80,3 га, щільність зараження 580 мкг/м2) з якої було евакуйовано все населення протягом 19 днів, з зон «В» і «С» (сумарна площа 296,4 га; щільність зараження 3 і 0,9 мкг/м2 відповідно) - діти та вагітні жінки.

Тільки через за 5 днів в хімічної лабораторії Швейцарії було встановлено, що в результаті витоку, в атмосферу було викинуто велику кількість діоксинів. Про забруднення місцевості діоксинами сповістили всіх тутешніх лікарів, було встановлено заборону на вживання в їжу продуктів з забрудненого регіону.

24 липня почалася евакуація  жителів з найбільш забруднених  територій. Ця зона була обгороджена  колючим дротом, і навколо неї  були розставлені поліцейські  кордони. Після цього туди увійшли  люди в захисних комбінезонах, для знищення решти тварин  і рослин. Вся рослинність в  найбільш забрудненій зоні була  випалена, додатково до 25 тисяч померлим  тваринам було вбито ще 60 тисяч.

Вся рослинність в околицях Севезо, включаючи посіви, виявилася спаленої, як при пожежі, а сама земля стала небезпечною для людей і худоби на цілі десятиліття. Найбільш забруднені ділянки досі не відповідають нормам, що забезпечує здорове людське існування. На землях фермерів знадобилося зняти грунт на глибину до 20 см, щоб зменшити рівень діоксину в орному шарі. Заражена земля об'ємом 200 тис. м3 була переміщена, похована і замінена свіжим грунтом. Довелося забити і знищити 78 тис. дрібних тварин, близько 700 голів великої худоби і знищити велику кількість зараженого зерна і сіна.

Гладкі поверхні будівель обмивалися під тиском з застосуванням розчинників, а обштукатурені стіни і дерев'яні підлоги скоблились. Багато поверхні згодом покривалися шаром фарби або синтетичного лаку. Підлоги, шпалери, фурнітура та об'єкти, які не можна було очистити, знищувалися.

Високозаражені відходи, в тому числі вміст  реактора було направлено до Швейцарії для знищення. На кошти компанії «ICMESA» був підготовлений проект для знезараження заводу, який передбачав спорудження величезного бетонного моноліту з включенням в нього зараженого будівлі і демонтаж (розбирання) хімічного обладнання. Переміщення і транспортування високозаражених матеріалів проводилося контейнерним і пакетними способами, як це робиться з ядерними відходами. Багато заражених матеріалів було поміщено у поліетиленові мішки для подальшого захоронення.

Севезо згодом був названий італійської Хіросімою. Це перший випадок розповсюдження діоксину на такий щільно заселеної території. Наслідки аварії в Севезо більш трагічні, ніж після землетрусу. При землетрусі будинки валяться, але вони можуть бути відновлені, а в Севезо будинку залишилися цілі, але оточені колючим дротом і люди не можуть повернутися в свої рідні місця.

Адміністрація компанії «ICMESA» піддалася різкій критиці за те, що не змогла передбачити можливість виникнення неконтрольованої реакції і не вжила необхідних заходів обережності. В ході офіційного розслідування особливу увагу було зосереджено на хімічних і токсикологічних аспектах аварії, в той час як технологічні питання, особливо хіміко-технологічні були практично втрачені. З-за цього залишилися нез'ясованими дійсні причини виникнення неконтрольованої реакції. Знадобилися роки, щоб зрозуміти можливий механізм протікання такої реакції. Використання сильно перегрітої пари в системі обігріву призвело до критичного нагрівання верхнього шару кінцевої суміші в реакторі до температури, при якій починається неконтрольована реакція. Однак детальний механізм цього процесу і до теперішнього часу до кінця не з'ясований.

Техногенна катастрофа в Севезо показала певну безпорадність науки, технологій, організацій, урядів і місцевої влади перед небезпеками, пов'язаними з індустріальної діяльністю людини.

Аварія в Севезо, пов'язана з зараженням грунту діоксином і поразкою їм людей, була найбільшою в світі. Всі спроби видалити і остаточно поховати отрути досі не привели до успіху. 200 тис.т орної землі піднято і засипано в мішки, але вони досі тимчасово зберігаються в колишній школі Севезо, разом з трупами 81 тисячі тварин. В даний час виникають серйозні труднощі з подальшим знешкодженням, так як спалення не приведе до нейтралізації в них отрути. За оцінками фахівців-екологів, дію діоксину буде проявлятися ще протягом двох-трьох десятиліть, оскільки ця речовина здатна тривалий час зберігати свою токсичність.

2. ПРОБЛЕМА ДІОКСИНІВ

Діоксин є групою хімічно пов'язаних з'єднань, які є стійкими забрудниками довкілля. Він присутній в довкіллі всюди у світі і накопичуються в харчовому ланцюзі, в основному, в жирових тканинах тварин. Більше за 90% дії  діоксину на людей відбувається через харчові продукти, головним чином через м'ясо і молочні продукти, рибу і молюски. У багатьох країнах діють програми по здійсненню моніторингу за продовольчим постачанням.

Діоксин високо токсичний і можуть викликати проблеми в області репродуктивного здоров'я і розвитку, поразки імунної системи, гормональні порушення і ракові захворювання. У зв'язку з тим, що діоксин є присутнім всюди, усі люди піддаються фоновій дії, яка, як вважається, не чинить дії на здоров'я людей. Проте, із-за високо токсичного потенціалу необхідно робити зусилля із зниження нинішнього рівня фонової дії.

Відвертання або зниження рівня дії на людей якнайкраще досягається шляхом проведення заходів, орієнтованих на джерела, тобто шляхом здійснення строгого контролю за промисловими процесами для максимально можливого зменшення утворення діоксину.

Діоксин входить до складу "брудної дюжини" - групи небезпечних хімічних речовин, відомих як стійкі органічні забрудники.  Діоксин викликає особливе занепокоєння у зв'язку з їх високим токсичним потенціалом. Потрапивши в організм людини, діоксин довгий час зберігається в нім завдяки своїй хімічній стійкості і здатності поглинатися жировими тканинами, в яких вони потім відкладаються. Період їх напіврозпаду в організмі оцінюється в 7-11 років. У довкіллі діоксин має тенденцію накопичуватися в харчовому ланцюзі. Концентрація діоксину збільшується у міру дотримання по харчовому ланцюгу тваринного походження.

1. ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА ДЖЕРЕЛА НАДХОДЖЕННЯ

Хімічна назва діоксину - 2,3,7,8 - тетрахлородибензопара діоксин (ТХДД). Назва "діоксин" часто використовується для сімейства структурно і хімічно пов'язаних поліхлорованих дибензо-пара-диоксинов (ПХДД) і поліхлорованих дибензофуранов (ПХДФ). Деякі діоксиноподібні поліхлоровані біфеніли (ПХБ) з схожими токсичними властивостями також входять в поняття "діоксин". Виявлені 419 типів з'єднань, що відносяться до діоксину, але лише 30 з них мають значну токсичність, а найтоксичнішими є ТХДД.

Молекула діоксину плоска і відрізняється високою симетрією. Розподіл електронної густини в ній такий, що максимум знаходиться в зоні атомів кисню і хлору, а мінімум в центрах бензолових кілець. Ці особливості будови і електронного розподілу обумовлюють екстремальні властивості молекули діоксину.

Діоксин – кристалічна речовина з високою температурою плавлення (305°С) і дуже низькою летючістю, що погано розчиняється у воді (2x10-8% при 25°С) і краще - в органічних розчинниках. Він відрізняється високою термічною стабільністю: його розкладання відбувається лише при нагріванні вище 750°С, а ефективно здійснюється при 1000°С.

Діоксин – хімічно інертна речовина. Кислотами і лугами він не розкладається навіть при кип'ятінні. В характерні для ароматичних сполук реакції хлорування, він вступає тільки в дуже жорстких умовах і у присутності каталізаторів. Заміщення атомів хлору на інші атоми або групи атомів, молекули діоксину здійснюють лише в умовах вільно радикальних реакцій. Деякі з цих перетворень, наприклад взаємодія з натрій-нафталіном і відновне дехлорування при ультрафіолетовому опромінюванні, використовуються для знищення невеликих кількостей діоксину. При окисленні в безводних умовах, діоксин легко віддає один електрон і перетворюється на стабільний катіон-радикал, який, проте, легко відновлюється водою в діоксин з виділенням дуже активного катіон-радикала НО+. Характерною для діоксину є його здатність до утворення міцних комплексів з багатьма природними і синтетичними поліциклічними зв′язками.        

        Діоксини  – універсальні отрути, що вражають  все живе навіть в малих  концентраціях. По рівню токсичності  вони перевершують убивчі отрути  на зразок  синильної кислоти, але при цьому не розкладаються  в навколишньому середовищі десятки  років, нагромаджуються у верхньому  шарі грунту і потрапляють в організм людини в основному з їжею, водою і повітрям. Причому для діоксинів не існує «порогу дії»: навіть одна молекула здатна спровокувати ненормальну клітинну діяльність і викликати ланцюг реакцій, що порушують функції організму. Токсичність  діоксину така, що його гранично допустима концентрація мізерна: 10-12 грам (0,0000000000001 г) на кілограм речовини або літр рідини.