Сотниченко А. И., Оханов В.В. /20.01.2016/

Среди наиболее типичных представителей стойких органических загрязнителей (СОЗ) необходимо выделить 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин, который чаще называют ТХДД (TCDD), или просто — диоксин (dioxin), и все понимают, о чём речь.

ТХДД благодаря деятельности человека широко распространён в окружающей среде и представляет собой самый токсичный из всех известных СОЗ. В своё время его по аналогии с Т-2 микотоксином военные пробовали использовать в качестве боевого отравляющего вещества. Пытались также использовать диоксин и в качестве лекарственного средства для лечения онкологических заболеваний.

ТХДД позволяет продемонстрировать как замещение атомов водорода в молекуле органического соединения может драматическим образом влиять на его свойства. Это относится практически ко всем СОЗ. Так, в качестве структурного прародителя ТХДД можно рассматривать дибензо-пара-диоксин, структурная формула которого представлена ниже:

Это умеренно гидрофобное вещество (Log Pow = 4,30) с низкой токсичностью (LD₅₀ = 1220 мг/кг, крысы, per os) и растворимостью в воде на уровне 900 мг/л. Замена 4 атомов водорода в этой молекуле на атомы хлора закономерно приводит к значительному увеличению липофильности (Log Pow = 6,75), резкому снижению растворимости в воде — до 20 нг/л и увеличению токсичности в 25000 раз (LD₅₀ = 50 мкг/кг, крысы, per os).

В природе существует 75 различных хлорпроизводных дибензо-п-диоксина. Самими токсичными из них являются 2,3,7,8-ТХДД и 1,2,3,7,8-пентахлордибензо-п-диоксин (ПеХДД). Ещё три гексахлор производных в 10 раз, гептахлор производное в 100 раз, а октахлор — в 1000 раз менее токсичны, чем ТХДД. Остальные 69 изомеров хлорпроизводных дибензо-пара-диоксина имеют значительно меньшую токсичность.

Токсичность ТХДД при однократном введении ЛД⁵⁰, мг / кг*

* ЛД50 - обозначение, принятое в токсикологии для дозы, вызывающей 50% летальных исходов. 
** Летальная концентрация.

Можно видеть, что морская свинка в 180 раз более чувствительна к действию диоксина, чем мышь, такой же грызун. Следует отметить особенно высокую токсичность диоксина для эмбрионов по сравнению со взрослыми курами. Разница — в 1000 раз. Принимая во внимание, что концентрация диоксина, из-за биоаккумуляции, как и других СОЗ, в тканях позвоночных постоянно увеличивается с возрастом, то неудивительно, что выводимость инкубационных яиц и качество молодняка снижается с возрастом родительского стада.

О диоксине заговорили после ряда промышленных аварий, непродуманного использования промышленных отходов и применения американской армией во время Вьетнамской войны дефолианта «Agent Orange", изготовленного по упрощённой технологии, в котором диоксин содержался в качестве побочной технологической примеси. Когда стали очевидны массовые клинические проявления диоксиновых отравлений, политики, военные и научная общественность занялись изучением свойств этого опасного вещества и поисками его источников.

Достаточно быстро выяснилось, что диоксин образуется в многочисленных технологических процессах, в которых присутствует хлор или его производные, а также при горении любых органических соединений, содержащих хлор. Также было установлено, что диоксин представляет собой чрезвычайно стойкое в химическом плане соединение, практически не подвергается метаболическим превращениям в системе метаболизма ксенобиотиков позвоночных, плохо растворяется в воде, но хорошо сорбируется на мелких твёрдых или жидких частицах липофильных веществ и в таком состоянии может переноситься на большие расстояния. С тех пор принято считать, что основным средством распространения диоксина является пыль.

О степени загрязнённости окружающей среды диоксинами в развитых странах можно судить по некоторым видам продукции животного происхождения из разных стран. Например, рыбная мука и рыбий жир, произведенные в Европе содержат в 8-9 раз больше диоксинов, чем те же продукты, произведенные в Чили или Перу (Тихоокеанский бассейн).

Параллельно с изучением источников диоксина в окружающей среде изучали пути поступления диоксина и диоксиноподобных соединений в организм человека. Агенство по охране окружающей среды США (US Environment Protection Agency) в одном из своих докладов за 1993 год указало эти пути. Среди источников, которые суммарно обеспечивали более 95% поступления диоксина в организм человека были выделены 10 наиболее значимых. Они представлены на следующем графике.

На рисунке представлены данные не только о полихлорированных дибензодиоксинах, но и об их ближайших «родственниках» — полихлорированных дибензофуранах, столь же широко распространённых в окружающей среде. Растительные продукты, из-за их весьма незначительного вклада, были исключены из рассмотрения. Очевидно, что более 95% всех диоксинов поступает с продукцией животноводческого сектора. Причём, более 65% — с говядиной, молоком и молочными продуктами. Аналогичным образом выглядит картина для большинства СОЗ.

Похожая картина наблюдали исследователи из Нидерландов при рассмотрении основных путей поступления диоксинов в организм детей в возрасте от 2 до 6 лет.

Здесь очевидно смещение в сторону молочных продуктов, что естественно для детской диеты.

Причина, по которой говядина оказывается в 3 раза более зараженной, чем птица или свинина вполне объяснима. Дело в том, что в промышленном свиноводстве и птицеводстве животные содержатся в закрытых помещениях, оборудованных системами очистки воздуха, а в качестве источника пищи применяют комбикорма. Крупный рогатый скот (КРС) большую часть года проводят на открытых пастбищах, а в холодное время года откармливается сенажом и силосом. Комбикорма обычно используют только на последних стадиях выращивания скота специализированных мясных пород.

Как упоминалось выше, в качестве основного источника загрязнения кормов на фоновом уровне рассматривается пыль, частицы которой содержат диоксин. Пыль способна переносится на большие расстояния и оседать на зелёных частях растений, которые поедаются скотом и заготавливаются в виде сена или силоса.

Ниже представлены данные о распределении диоксинов почве и в рисе, произрастающем на этой почве.

Из данных таблицы очевидно, что наибольшее количество диоксина содержится на внешних частях растения. В шелухе, которая покрывает рисовое зерно, концентрация диоксина в 345 раз выше, чем в зерне.

Для других зерновых также было показано, что зерно, которое служит основой любого комбикорма, обычно содержится значительно меньшее количество диоксина и других СОЗ по сравнению с травой, сеном или силосом на единицу сухой массы. С другой стороны, травяные рационы менее калорийны, чем комбикорма, поэтому коэффициент конверсии корма у КРС может достигать 6-9 кг/кг. Кроме того, КРС уступает по скороспелости свиньям, а тем более, птице, что существенно увеличивает сроки откорма до 14-18 месяцев. Дойные коровы до отправки «на колбасу» проживают ещё дольше — 3 - 5 лет. Совокупность этих факторов приводит к более высокой степени загрязнения мяса КРС диоксином и другими СОЗ.

В эту схему хорошо укладываются данные о содержании диоксина в обычных куриных яйцах и т. н. яйцах «органик» от кур на свободном выпасе. В яйцах с обычной птицефабрики содержание диоксина было значительно ниже (в 5-10 раз), чем в «фермерских» яйцах.

Можно предположить, что данные о преимущественном поступлении диоксина, других СОЗ и ПАУ в организм человека с продуктами животноводства внесли свой определяющий вклад в заключение экспертов ВОЗ из МАИР об особой опасности мясных продуктов для человека.

Рекомендуемая литература

1. Shiu, W.Y., Doucette, W., Gobas, A.P.C., Andren, A. and Mackay, D. // Physical-Chemical Properties of Chlorinated Dibenzo-p-dioxins // Environ. Sci. Technol. (1988 ) 22: 651-658.
2. А. Вакулка // Снова о диоксинах // «Химия и жизнь – XXI век» (2011) № 11
3. А. Галкин, П. Бениш // Диоксины в кормах - глобальная угроза и проблемы международной торговли // Материалы 6 Международной конференции "Комбикорма 2012", Москва, 6-7 февраля, 2012
4. Л.А. Фёдоров, Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспектива, Москва, "Наука" (1993) 226 с.
5. Furst, P., Beck, H., and Theelen, R.M.C. // Assessment of human intake of PCDDs and PCDFs from different environmental sources // Toxic Substances Journal, (1992) 12, 133-150.
6. Health assesment document for polychlorinated dibenzo-p-dioxins: Final Report EPA-600/8-84/014F. Cincinatti: US EPA, Office of Health and Environmental Assesment (1985) 609 p.
7. Gierthy JF, Bennett JA, Bradley LM, Cutler DS // Correlation of in vitro and in vivo growth suppression of MCF-7 human breast cancer by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin // Cancer Res. (1993) Jul 1;53(13):3149–3153.
8. Alexander I. Sotnichenko, Sergey E. Severin, Galina A. Posypanova et al. // Water-soluble 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin complex with human a-fetoprotein: properties, toxicity in vivo and antitumor activity in vitro // FEBS Letters (1999) 450, 49-51.
9. А.И. Сотниченко, С.Е. Северин, Н.Б. Фельдман и др. // Изучение противоопухолевой активности водорастворимого комплекса 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина с a-фетопротеином человека in vivo // Аллергия, астма и клин. иммунология (2001) №1, стр.8-11.
10. Revich B, Aksel E, Ushakova T, Ivanova I, Zhuchenko N, Klyuev N, Brodsky B, Sotskov Y // Dioxin exposure and public health in Chapaevsk, Russia // Chemosphere (2001) May-Jun;43(4-7):951–966.