Контроль за содержанием токсикантов в природных средах и сельскохозяйственной продукции

Источники возникновения  диоксинов разнообразны. Известны попытки  объяснить картину появления  диоксинов в биосфере только лишь лесными и степными пожарами. Это оказалось упрощенным, хотя сама по себе идея их возникновения в процессах пожара весьма плодотворна.

В настоящее время  считается строго доказанным, что  диоксины имеют исключительно техногенное  происхождение, хотя и не являются целью  ни одной из существующих технологий. Их появление в окружающей среде обусловлено развитием разнообразных технологий, главным образом, в послевоенный период, и в основном связано с производством и использованием хлорорганических соединений и утилизацией их отходов. Во всяком случае, ни в тканях эскимосов, замёрзших 400 лет назад, ни в тканях чилийских индейцев, мумифицированных  2800 лет назад, диоксины не обнаружены даже в следовых количествах. (Федоров Л.А., 1993).

С

Рисунок 1 – Поступление  диоксинов и передача их по пищевым  цепям(Шумяковский,2001)

По хозяйственно – территориальным признакам источники удобно подразделять на локальные и диффузным (пространственно распределённые), а по темпам накопления в окружающей среде и объектах живой природы – на регулярные и экстремально – залповые.

Диффузные источники диоксинов с точки зрения загрязнения окружающей среды диоксинами представляются особенно опасными. Это обусловлено двумя причинами: во – первых, изомерно – гомологическим разнообразием поступающих в окружающую среду ксенобиотиков, а во – вторых, чрезвычайной трудностью обнаружения опасности до того, как она себя проявит.

Типов пространственно  распределённых источников чрезвычайно  много. Перечислю некоторые из тех, что принципиально возможны и уже попали в поле зрения специалистов:

- лесные пожары (леса, обработанные хлорфенольными пестицидами);

- хлорирование питьевой  воды;

- выхлопы автомобилей;

- работа домашних печей,  использующих «техногенную» древесину  (пропитанную пестицидами и иными галогенорганическими веществами);

- обработка сельскохозяйственных  угодий диоксинсодержащими гербицидами, или гербицидами, способными превращаться  в диоксины непосредственно в живой и неживой природе и т.д.

Что касается источников, способствующим основным поступлениям диоксинов в живую и неживую природу, то возможно выделить три основные группы:

1. Функционирование несовершенных, экологически небезопасных технологий производства продукции химической, целлюлозно-бумажной, металлургической и иной промышленности. Для всех них характерны диоксинсодержащие отходы и сточные воды в период регулярной деятельности, а также большие дополнительные выбросы диоксинов в случае аварийной обстановки.
2. Использование химической и иной продукции, содержащей примеси диоксинов и образующей их в процессе использования или же в случае аварии.
3. Несовершенство и небезопасность технологий уничтожения, захоронения или же утилизации бытового мусора, отходов химических и иных производств.

Нельзя забывать и  о субъективных моментах. Пути проникновения  диоксинов в сферу быта могут зависеть и от подхода к обеспечению экологической безопасности, культивируемого тем или иным государством. Другими словами, в одних странах диоксины могут быть опасны при контакте всего населения с продукцией, а в других, где применяются более интенсивные очистные операции, - лишь при контакте с отходами производства. (Федоров Л.А., 1993).

Можно заключить, что  в России предстоит большая работа в области идентификации и  нормирования диоксинов. Принятый в  настоящее время норматив по воде труднообъясним с гигиенических позиций, так как это продукт ежедневного и практически неконтролируемого потребления.

1.3 Поведение диоксинов и диоксиноподобных веществ в почве

Одним из важнейших депо диоксинов является почва, куда они  поступают от различных источников загрязнения. В почве диоксины прочно связываются с почвенными частицами, главным образом в верхнем 15-см. слое, причём наибольшее их содержание отмечается на глубине 5 – 10 см. (Мосина Л.В., 2000). Диоксины довольно медленно вымываются дождями, причём много медленнее, чем ДДТ. В целом подвижность в ней диоксинов снижается с ростом в ней органической компоненты. Роль почвы в дальнем транспорте диоксинов, как правило, незначительна. Она является, скорее, местом их сбора и сохранения. Не исключён горизонтальный транспорт в рамках поверхностной эрозии. В принципе, испарение из почвы ПХДД существует, и это основной путь горизонтального распространения диоксинов. Однако осуществляется оно чрезвычайно медленно. Теоретические и экспериментальные данные указывают, что количественно поток испаряющегося из почвы 2,3,7,8-ТХДД определяется величиной 6 · 10^-8 кг/дм².

Получены данные многолетнего изучения вертикального распределения диоксинов в почве. Развита математическая модель, описывающая вертикальный транспорт низколетучих органических соединений в почвенном слое. Предположили, что это диффузный процесс, регулируемый температурой. Модель была использована для описания скорости транспорта диоксина 2,3,7,8-ТХДД в почве. Как оказалось, рассчитанная скорость удовлетворительно совпадает с реально наблюдаемой на полигоне базы ВВС Эглин (США), для которого характерно отсутствие растворителей и тому подобных курьеров, резко изменяющих характер процесса. Диоксин от места расположения движется чрезвычайно медленно, причём вверх и вниз с одинаковой скоростью. Реально за 12 лет диоксин преодолел расстояние 12 см.

Склонность к образованию  прочных молекулярных комплексов в  органической фазе почв приводит к необычным путям вертикальной и горизонтальной миграции диоксинов в литосфере, сильно зависящим от почвенно-климатических особенностей и условий нахождения.

Уже известно немало случаев  вертикальной миграции диоксинов в  литосфере, что определяет вероятность загрязнения ими водоносных слоёв почвы. Речь в данном случае идёт о миграционной способности диоксинов в почвах, загрязнённых органическими растворителями, нефтепродуктами и т.д.

В связи с экологической  опасностью, связанной с загрязнением окружающей среды диоксинами, введены ограничения на пригодность почв, заражённых диоксинами, (таблица 3).

 

 

 

Таблица 3 – Пригодность почв, заражённых диоксинами (по нормам ЕРА). (Фокин, Коломиец, 1985)

 

Возможность использования	Концентрация диоксинов (ppb)
Непригодные для проживания	1
Использование под промышленное строительство	0,25
Использование в сельском хозяйстве	0,01

 

1.4 Содержание и накопление высокохлорированных канцерогеннов в водных организмах

Ущерб, наносимый ПХБ природным экосистемам был осознан не сразу. Между тем гидрофобность, липофильность и персистентность ПХБ обуславливает большое время их пребывания в окружающей среде и возможность их бионакопления. Впервые сообщение о высоком содержании ПХБ в жировых тканях балтийского тюленя и сельди было опубликовано в 1966 г. Поэтому в 1970-х годах не только в США, но и во многих других странах мира производство и импорт ПХБ были или полностью запрещены, или взяты под полный контроль. В частности, в рамках Международной Хельсинской конференции 1974 г. все страны бассейна Балтийского моря прибегли к таким мерам. Тем не менее, по современным оценкам, в экосистеме Балтийского моря в настоящее время содержится более 250 т полихлорированных бифенилов, основная часть которых находится в донных отложениях (таблица 4). По данным таблицы 4 наибольшее количество ПХБ содержится  в донных илистых отложениях и морской воде. Зообентос, по – сравнению с рыбами и  планктоном  также содержит больше ПХБ.

Согласно недавним полученным данным среднее содержание ПХБ в мышечной ткани балтийской сельди составляет 570 нг/г. Отмечалось, что концентрации хлорорганических пистецидов в абиотических средах и в организмах гидробионтов Балтийского моря в последнее десятилетие постепенно уменьшаются, однако содержание в них ПХБ остаётся неизменным. (Роотс, 1996)

Способность морских  организмов накапливать ПХБ оценивалась  по арохлору 1242. В лабораторных экспериментах были установлены следующие коэффициенты биоконцентрирования для некоторых индикаторных видов:

Диатомеи 1100                  Устрица              8100

Краб          4600                  Ушастый окунь 71400

Таблица 4 - Средние концентрации, общее количество и распределение ПХБ в Балтийском море (Роотс, 1992)

Объект	Единицы           измерения	Средние           концентрации	Общее                содержание, т
Морская вода Взвеси	нг/л нг/г сухой массы	4,2 1500	88,0 32,0
Донные              отложения песчаные илистые	то же	30                                                                                                                     150	21,7   108,6
Планктон Зообентос Рыбы	нг/г сухой массы то же	400 70 200	0,06 1,96 0,36

 

В водных экосистемах по мере перехода от низших звеньев трофических цепей к высшим наблюдается накопление высокохлорированных канцерогенов. Например, изучение поведения ПХБ в антарктических экосистемах показало преобладание в морской воде низкохлорированных конгенеров с двумя – тремя атомами хлора в молекуле. Однако в рыбах на их долю приходилось всего лишь примерно 20 % общего содержания всех конгенеров. В жире тюленя Уэдделла (высший трофический уровень) около 75% уже составляли конгенеры с шестью – семью атомами хлора. (Исидоров В. А., 1999).

В последние годы было установлено, что полихлорированные дибензо- n- диоксины и дибензофураны циркулировали в окружающей среде всегда, поскольку в небольших количествах образуются при горении древесины. Свидетельство тому служит их присутствие в донных отложениях с возрастом более 100 лет из некоторых озёр Северной Америки и Европы. Однако интенсивное их накопление совпало с началом бурного развития промышленного производства хлорорганических соединений. К числу главных загрязнителей водных объектов ПХДД и ПХДФ относятся предприятия лесохимической и целлюлозно-бумажной промышленности. ПХДД и ПХДФ были обнаружены в донных отложениях вблизи предприятий бумажной промышленности, и в живых организмах (лосось). По некоторым оценкам, за всю историю своего существования предприятия лесохимической промышленности Швеции и Финляндии сбросили в воды Балтийского моря около 300 г ПХДД и ПХДФ. (Исидоров В. А., 1999).

 

1.5 Токсичность для животных и птиц

Отравление диоксинами

В последние годы, в  развитых капиталистических странах  проведены мониторинговые исследования по определению степени контаменации диоксинами тканей животных. ЛД₅₀ при однократном введении внутрь ТХДД для самцов морских свинок, наиболее чувствительных из всех млекопитающих к диоксинам, составляет 0,6 мкг/кг массы тела, для самок – 2,0, для белых мышей 114 – 184, для белых крыс – 22 – 45, для обезьян – около 70 мг/кг. Особенно чувствительны к ТХДД куры и цыплята. Куры, соприкасавшиеся с диоксином, утрачивали способность отличать зерно от гальки. В экспериментальных условиях у кур, особенно цыплят, при попадании с кормами ТХДД на уровне 0,2 – 0,5 мкг/кг массы животного развивается отечная болезнь, проявляющаяся особым угнетением, одышкой, снижением продуктивности.

При хронической интоксикации ТХДД в экспериментальных условиях у лабораторных животных не удаётся установить характерных морфологических изменений в органах и тканях подопытных животных. Указывается на дегенеративные изменения в печени и почках, точечные кровоизлияния под эпи – и эндокардом, у кур – скопление жидкости в брюшной полости и околосердечной сумке, набухание слизистых оболочек. (Ветеринарная …, 2002)

Постановка прижизненного  и посмертного диагнозов при  отравлении диоксинами в производственных условиях представляет большие трудности. Случаев массовой гибели сельскохозяйственных животных, в том числе и птиц, в зонах с повышенным уровнем загрязнения окружающей среды диоксинами, отмечено не было. (Ветеринарная …, 2002)

Отравление  полихлорированными бифенилами

По токсичности ПХБ  для теплокровных животных относятся  ко второму – четвёртому классам опасности с ЛД₅₀ для лабораторных животных при однократном введении внутрь от 500 до 5000 мг/кг.

Наиболее чувствительны  к ПХБ птицы. Молодые фазаны при ежедневном введении им внутрь ПХБ (аэрохлор 1254) в капсулах в дозе 210 мг на одну голову в день погибают на 1 – 9-й день, при дозе 20 мг – на 39 – 54-й день, при дозе 10 мг на одну голову в день – на 40 – 50-й день. Минимальная токсическая доза ПХБ, при которой отмечалось снижение прироста живой массы у цыплят. Находилась на уровне 20 мг\кг корма. Установлено также, что ПХБ в этой дозе при длительном поступлении с кормами снижают яйценоскость у кур – несушек и отрицательно влияют на выводимость цыплят. (Оксенгендлер Г.И., 1991).

Минимальная токсическая  доза для свиней ПХБ при длительном поступлении с кормами, находится на уровне 40 – 50 мг/кг корма, однако имеются сообщения о том, что некоторые виды ПХБ при их ежедневном поступлении с кормами в дозе до 250 мг/кг повышают прирост живой массы у свиней.