Контроль за содержанием токсикантов в природных средах и сельскохозяйственной продукции

Содержание:

Введение                                                                                                         3

1. Обзор литературы

1.1 Химико-токсикологическая характеристика диоксинов и диоксиноподобных веществ                                                                                              5

1.2 Источники поступления и миграция диоксинов и диоксиноподобных веществ.                                                                                                        9

1.3 Поведение диоксинов и диоксиноподобных веществ в почве            12

1.4 Содержание и накопление высокохлорированных канцерогенов в водных организмов                                                                                             14

1.5 Токсичность для животных и птиц                                                        16

1.6 Токсичность для человека                                                                       18

1.7 Влияние диоксинов на растительные  организмы                                 22

1.8 Поведение токсиканта в окружающей среде                                        24                                       

2 Целесообразные пути и меры  снижения опасного действия диоксинов  на объекты биосферы                                                                                  

2.1 Нормативное регулирование                                                             28

2.2 Технология обеззараживания                                                             31

2.3 Совершенствование технологий                                                         32

2.4 Уничтожение отходов производства                                                  33

2.5 Очистка объектов                                                                                35

2.6 Захоронение диоксинсодержащих  отходов                                      35

3 Контроль за содержанием  токсикантов в природных средах  и сельскохозяйственной продукции                                                                           35

3.1 Мониторинг      

3.2 Выбор системы наблюдения  за поллютантом в Амурской области   36                                                                                              

Заключение                                                                                                   37         

Список использованной литературы                                                        38

 

 Введение

В настоящее время  невозможно представить ни один вид  человеческой деятельности, прямо или  косвенно не связанный с влиянием на организм химических веществ, количество которых представляет десятки тысяч и продолжает непрерывно расти.

Ведущие токсикологи  с обоснованным беспокойством и  тревогой отмечают, что бурное развитие химической промышленности, внедрение химических технологий во многие отрасли  народного хозяйства и сферу быта создают химическое загрязнение среды обитания и серьёзную угрозу здоровью населения, приводят к значительным экономическим потерям (заболевания и гибель животных, экологически связанных с человеком, например рыб, ухудшение пищевых свойств сельскохозяйственных растений и многое другое).

Прогрессирующее загрязнение  окружающей среды различными видами органических и неорганических примесей является последним стимулом для  развития токсикологических исследований. Одним из наиболее токсических соединений считается диоксин, спектр его воздействия на биологические системы чрезвычайно широк. Эффекты воздействия диоксинов на организмы проявляется на молекулярном, клеточном, тканевом и организменном уровнях. Проблема опасности и последствий контактов людей с диоксинами носит общепланетарный характер (Цырлов, 1990).

В своей курсовой работе, я изучила воздействие на окружающую среду таких поллютантов, как диоксины и диоксиноподобные вещества.

Целью курсовой работы является выяснение опасности загрязнения диоксинами, путей поступления токсикантов в окружающую среду. Токсичность диоксинов и диоксиноподобных вещест для почвенной биоты, рыб и водных организмов, птиц и зверей, человека. Также рассматривается влияние токсикантов на растительные организмы, их поведение в природных средах и живых организмах.

Большое значение в курсовой работе я уделяю рассмотрению целесообразные путей по снижению токсического действия диоксинов на объекты биосферы. В завершении своей курсовой работы, я указываю на важность глобального рассмотрения проблемы загрязнения диоксинами.

   1 Обзор литературы

          1.1 Химико-токсикологическая характеристика диоксинов и диоксиноподобных веществ.

Диоксины – это вещества, чуждые живой природе, ксенобиотики, суперяды, супертоксиканты, поступающие в экосистемы с продуктами или отходами многочисленных производств. Ввиду исключительно высокой токсичности их еще относят к так называемой "грязной дюжине".

Диоксины и родственные соединения непрерывно генерируются цивилизацией в последние полвека, выбрасываются в природную среду и накапливаются в ней. Этот процесс не знает ни пределов насыщения, ни национальных границ. В настоящее время ситуация такова, что концентрация диоксинов в гидросфере и литосфере может достичь критических значений, и поражение живого вещества может принять необратимый характер.(Крайнов И.П., Скоробогатов В.М.,2007).

Диоксин опасен по двум причинам. Во-первых, являясь наиболее сильным синтетическим ядом, он отличается высокой стабильностью, долго сохраняется в окружающей среде, эффективно переносится по цепям питания и таким образом длительное время воздействует на живые организмы. Во-вторых, даже в относительно безвредных для организма количествах диоксин сильно повышает активность узкоспецифических монооксигеназ печени, которые превращают многие вещества синтетического и природного происхождения в опасные для организма яды. Поэтому уже небольшие количества диоксина создают опасность поражения живых организмов имеющимися в природе обычно безвредными ксенобиотиками (Витер В.Н., 2008).

К диоксинам – полихлордибензодиоксинам (ПХДД) относится большая группа ароматических трициклических соединений, содержащих от одного до восьми атомов хлора. Кроме этого существуют две группы родственных химических соединений – полихлордибензофураны (ПХДФ) и полихлорбифенилы (ПХБ), которые присутствуют в окружающей среде, продуктах питания и кормах наряду с диоксинами.

В настоящее время  выделено 75 ПХДД, 135 ПХДФ и 209 ПХБ. Из них токсичны только 7 диоксинов, 10 фуранов и 12 бифенилов. Они являются высокотоксичными соединениями, обладающими мутагенными, канцерогенными и тератогенными свойствами. (Каплин В.Г., 2006).

Диоксины относятся  к ядам беспорогово действия, т.е. ничтожно малое количество этих веществ представляет опасность для живых организмов.

Основными представителями  диоксинов являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД), 2,3,7,8-тетрахлордибензофуран (ТХДФ).

По показателю онкотоксичности  наиболее опасен ТХДД, избранный за единицу для построения шкалы токсичности остальных диоксинов (Д) ( таблица 1). В структуру ТХДД входит два бензольных кольца  с различной степенью хлорирования, связанные между собой двумя атомами кислорода. ТХДД представляет собой самое ядовитое из всех известных искусственно созданных соединений. ТХДД ядовитей цианистого калия в 67 тыс. раз и стрихнина в 500 раз. Смертельная доза ТХДД для человека составляет около 0,03 млн^-1 г на 1 кг массы тела. Из – за липофильности ТХДД может накапливаться в жировых отложениях организма, где его содержимое может превысить содержание в природной среде  в 100 – 20 000 раз. (Каплин В.Г., 2006).

 

 

 

Таблица 1 – Эквиваленты  токсичности (ЭТ) ПХДД и ПХДФ (Каплин В.Г.,2006)

Изомеры	ЭТ(ДЕ)	Изомеры	ЭТ
2,3,7,8-Cl4ДД	1	2,3,7,8-Cl4 ДФ	0,1
1,2,3,7,8-Cl5ДД	0,1	1,2,3,7,8-Сl5ДФ	0,1
1,2,3,4,7,8-Cl6ДД	0,1	2,3,4,7,8-Cl5 ДФ	0,1
1,2,3,6,7,8-Cl6ДД	0,1	1,2,3,4,7,8-Cl6 ДФ	0,1
1,2,3,4,6,7,8-Cl7ДД	0,01	1,2,3,6,7,8-Cl6 ДФ	0,1
1,2,3,4,6,7,8,9-Cl8ДД	0,001	1,2,3,7,8,9-Cl6 ДФ	0,1

 

У ТХДФ онкотоксичность в 10 раз  меньше, чем у ТХДД, а его токсичность, выраженная в эквивалентах токсичности (ЭТ), равна 0,1. Такая шкала простирается от 1 до 0. Суммарную токсичность диоксинов определяю как Т= ∑ [Д]_i * [ЭТ]_i. ЭТ диоксиновых больше ЭТ фурановых и много больше ЭТ бифениловых хлорпроизводных (ПХБ). Содержание же этих веществ в окружающей среде обратное:

[ПХД] > [ПХДФ] > [ПХДД].

Структура полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ) также содержит два бензольных кольца с различной степенью хлорирования, соединённых между собой одним атомом кислорода и связью С – С.

Полихлорированные бифенилы (ПХБ) во многом сходны с ПХДД и ПХДФ. Основу структуры бифенилов представляют два бензольных кольца, связанные  обычной химической связью. Период полураспада этих соединений в природной среде  составляет от 10 до 100 лет. Токсичность ПХБ заметно возрастает с увеличением  содержания в них хлора.

Диоксины устойчивы  к высоким температурам (таблица 2). Так, температура разложения 2,3,7,8-ТХДД около 1200 ^оС. Устойчивы к действию кислот и щелочей, обладают высокой растворимостью в жирах. Способны к нуклеофильному замещению и гидролизу в сильнощелочных, спиртовых растворах при нагревании, т.е гидролиз – основной путь метаболизма Д в живых организмах.

Таблица 2 – Физико-химические характеристики полихлордибензодиоксинов (ПХДД) (Фёдоров, 1993)

Соединение	Температура плавления, оС	Растворимость в воде, нг/л	Давление паров
			РsL	lg Kow
1-Сl-ДД	105,5	417000	1,0 * 10-1	5,30
2-Cl-ДД	89,0	278000	8,58* 10-2	4,94
2,3-Сl2-ДД	164,0	14900	9,25* 10-3	4,70
2,7-Сl2-ДД	210,0	3750	8,11* 10-3	6,39
2,8-Сl2-ДД	151,0	16700	2,47* 10-3	4,70
1,2,4-Сl3-ДД	129,0	8410	1,07* 10-3	6,45
1,2,3,4-Сl4-ДД	190,0	630	6.4* 10-6	5,77
1,2,3,6-Сl4-ДД	219,0	320	5,81* 10-5	7,13
1,2,3,7-Сl4-ДД	175,0	420	1,0* 10-6	8,18
2,3,7,8-Сl4-ДД	305,0	19,3	5,79* 10-5	7,02
1,2,3,4,7-Сl5-ДД	196,0	118	4,31* 10-6	7,44
1,2,3,4,7,8-Сl6-ДД	273,0	4,42	1,45* 10-6	7,79
1,2,3,4,6,7,8-Сl7-ДД	265,0	2,4	1,77* 10-7	8,20
Cl8-ДД	332	0,4	1,19* 10-7	8,60

Диоксин – бесцветное кристаллическое вещество с t^о плавления 305^оС. Хорошо растворяется в органических растворителях, что определяется их гипофильной (гидрофобной) природой.

Так, растворимость диоксина составляет (мг/л):

• 720 в хлорбензоле;
• 570 в бензоле;
• 370 в хлороформе;
• 110 в ацетоне;
• 50 в н – октаноле;
• 10 в метаноле.

Диоксины практически  нерастворимы в воде. Ведут себя как идеальный газ; обладают высокой сорбционной и высокой адгезионной способностью. В неживой природе очень медленно испаряются с поверхности. (Мосина Л. В., 2000).

Для диоксинов не существует ПДК, эти вещества токсичны при любых  концентрациях. Как основной принят показатель онкотоксичности Д. Расчёт допустимой суточной дозы (ДСД) ведётся  так, чтобы за 70 лет жизни в организм не поступило больше 2 · 10^-2 мг Д или 10^-11 г/кг в день, их содержание в воде не должно превышать 2 · 10^-11 г/л. Содержание диоксинов в пищевых продуктах определяется их жирностью. Больше всего диоксинов в жирных сортах рыбы и мяса, масле, сырах.

Для расчёта допустимой суточной дозы (ДСД) диоксинов в разных странах пользуются различными критериями, В Европе в качестве основного критерия токсичности диоксинов принимают его онкогенность (способность вызывать раковые заболевания), в США – иммунотоксичность (снижение иммунной системы). Согласно рекомендации ВОЗ ДСД  для человека – 10 нг/кг. Аналогичный уровень принят в России.

 

 

1.2 Источники поступления и миграция диоксинов и диоксиноподобных веществ.

Диоксин — синтетический  яд. Он образуется при температурах от 250 до 800 градусов, как побочный продукт многих производств, в основном тех, где используется хлор. Это металлургические заводы, предприятия бумажной и химической промышленности, фабрики по производству пестицидов, мусоросжигательные заводы. Диоксины попадают в окружающую среду и в результате техногенных катастроф, когда горят неорганические вещества, содержащие хлор (пластмасса, бутылки, оплетка кабелей и т. д.). Из источника загрязнения диоксины и диоксиноподобные вещества попадают в воздух, а затем в почву, где они могут оставаться долгое время на глубине 2 — 5 см, постепенно поглощаясь растениями. Опасность состоит в том, что они никуда не исчезают, а постепенно накапливаются во всех звеньях пищевой цепочки, пока не дойдут до человека. Из растений — в мясо и молоко животных, из воды — в рыбу и морепродукты, что наглядно демонстрирует рисунок 1.  Любое звено пищевой цепочки может внести свою долю в общую «копилку диоксина» каждого человека. Большую часть этого вещества, около 95%, мы просто съедаем. (Шумяковский, 2001)