Химические бумеранги

Химические бумеранги:
здоровье населения и биоразнообразие
В.С. Петросян
Заслуженный профессор МГУ
эксперт ООН по химической безопасности
академик, председатель Секции химии РАЕН
президент Центра «Экология и Здоровье»
ректор Открытого Экологического Университета
Что такое химическая безопасность?
Это когда человек и биота (животные и растения)
не испытывают химических стрессов, т.е. когда
токсикологические и экотоксикологические эффекты
органических, неорганических и металлоорганических
соединений находятся на экологически безопасном уровне,
что позволяет сохранять здоровье населения
и биоразнообразие экосистем
Стойкие органические загрязнители
Стокгольмская конвенция 2001 года определила
меры по уменьшению и ликвидации выбросов и
сбросов двенадцати СОЗ:
1-8) Хлорорганические пестициды: альдрин,
гептахлор, ДДТ, диэльдрин, мирекс,
токсафен, хлордан, эндрин
9-10) Промышленные продукты: ПХБ и ГХБ
11-12) Непреднамеренные загрязняющие
вещества: ПХДД и ПХДФ
Новые стойкие токсичные вещества
(ЮНЕП - ГЭФ)
1-5) Пестициды: атразин, линдан, полихлорфенолы,
хлордекон, эндосульфан
6-14) Промышленные продукты: гексабромбифенил,
КЦХУ, нонил- и октилфенолы, оловоорганические
соединения, перфтороктансульфонат, ПБДЭ,
свинецорганические соединения, фталаты
15-16) Непреднамеренные загрязняющие вещества:
ПАУ и ртутьорганические соединения
Основные источники СОЗ и новых СТВ
•
•
•
•
•
•
Производство: текстиль, хлорированные химикаты,
нефтепродукты и катализаторы, бумага и картон
Термопроизводство: металлургия, кокс, известь,
керамика, стекло, кирпич
Сжигание: уголь, нефть, древесина, промышленные и
коммунальные отходы, биомасса, ил, пластик
Применение: пестициды, ПХБ , красители, отбеливатели
Переработка: металлы, бумага, нефть, растворители
Размещение отходов: устаревшие пестициды, зола
Химические Спутники Земли
и глобальное загрязнение биосферы
Попадая в атмосферу, токсичные вещества
подхватываются ветром и, подобно Спутникам,
совершают близкие и далекие (в том числе,
кругосветные) маршруты, до тех пор, пока не
повстречаются с дождевым, снежным или
пылевым облаком и не выпадут в каком-то
конкретном районе земного шара
Последствия загрязнения
Негативные токсикологические и
экотоксикологические эффекты химических
веществ, загрязняющих атмосферу, воду,
донные отложения, почвы, растения,
животных и человека, установлены
безоговорочно и стали (по крайней мере, в
развитых странах) важнейшим элементом
стратегий национальной безопасности
Основные проблемы
1) Биоаккумуляция СОЗ и тяжелых
металлов в пищевых цепях
2) Загрязнение воздуха в больших городах
3) Качество питьевой воды
4) Загрязнение продуктов питания
5) Свалки химических отходов
6) Эффекты СОЗ на здоровье населения
Содержание хлорорганических экотоксикантов
в печени североамериканской выдры (мкг/кг)
Экотоксиканты
Регион
Калифорния
Аляска
Алеутские острова
ПХБ
ДД
Т
ГХЦГ ПХДД
ПХДФ
190
850
9
0.004
0.001
8
1
6
0.001
не обн.
310
36
5
0.001
0.001
Содержание приоритетных экотоксикантов
в байкальской нерпе (нг/г)
Экотоксиканты ПАУ ДДТ , ДДД
ПХБ
и ДДЭ
Нерпа
Молодая(3 мес)
312-605 2200-4891 1710-3270
Самки (7 лет)
681
7760
12810
Самцы (9 лет)
1762
80740
71074
Устаревшие пестициды
• Проблема актуальна для многих стран мира,
в том числе для Восточной Европы и бывших
республик СССР, где накопилось 150 000 т
устаревших пестицидов, в том числе, в:
Азербайджане – 20000т, Белоруссии – 7000т,
Болгарии – 4000т, Литве – 4500т, Молдове –
6500т, Польше – 60000т, России – 20000т,
Словении – 4000т, Украине – 15000т,
Эстонии – 8000т
ПХБ и гексахлорбензол
Глобальные выбросы в атмосферу оценены для ПХБ
в 74 тонны, а для гексахлорбензола – в 8200 тонн.
Выпадения ПХБ из атмосферы в Балтийское море
оцениваются в 10-15 нг/м2/день. Для Средиземного моря
приводятся данные того же порядка: 1.2-5.6 нг/м2/день.
Самое серьёзное загрязнение водных экосистем произошло
во время войны в Косово, а истинная экологическая
катастрофа произошла на реке Крупа (Словения)
в 1983г в результате сброса отходов при производстве
трансформаторов на фирме «Искра» в гор. Семич
Диоксины и фураны
Глобальные выбросы ПХДД и ПХДФ в
атмосферу оценены на уровне 7 тонн с
содержанием от 1 до 14800 фг /ТЭ/ м3.
Выбросы на почвы в различных странах
от 4 до 30 раз выше. Содержание их в
водных экосистемах не оценивалось.
Старая, но актуальная проблема ПАУ!
Выпадения ПАУ на 3 порядка выше, чем других
ПТВ и достигают 5.2 нг/м2/день. Самые высокие
значения – в прибрежных водах и устьях рек: до
8500 нг/л. В седиментах до 35.2 мг/кг ПАУ
найдены в южной части Балтийского моря.
В восточной части Финского и северной части
Ботнического заливов найдено, соответственно,
17.0 и 20.9 мг/кг ПАУ .
Короткоцепочечные хлорированные
углеводороды
Используются в качестве
антивоспламенителей текстиля,
резины, красок и растворителей.
Легко аккумулируются в водной биоте.
При длительном воздействии токсичны
для морепродуктов.
В Европе допустимая доза содержания
в водных экосистемах – 5 г/л
Нонил- и октилфенолы
Они более 40 лет используются для получения СПАВ,
в качестве пластификаторов, а также стабилизаторов
резины и полимеров.
Их острая токсичность для водорослей,беспозвоночных
и рыб меняется в интервале 7-3000 мкг/л.
В проведённых тестах на хроническую токсичность
нонилфенолов наименьшая для рыб концентрация
ненаблюдаемых эффектов (NOEC) составила 6мкг/л.
Для беспозвоночных этот параметр равен 3.7 мкг/л.
Оловоорганические токсиканты
Используемые, главным образом, в качестве
антиобрастающих покрытий для кораблей и подводных
сооружений, соединения трибутилолова, (С4Н9)3SnX,
липофильны и аккумулируются в водных организмах.
При воздействии малых концентраций ТБО, например,
на устриц факторы биоконцентрации достигают
значений от 1000 до 6000. Малые дозы ТБО
вызывают деформацию раковин устриц и импосекс у
морских улиток. Большие дозы ТБО разрушают
репродуктивную и центральную нервную системы, а
также структуру костей и желчные протоки печени.
Механизм действия на Русских осетров
OO
CH3 ( CH2 )n
CH3 ( CH2 )n
11
8
10
9
(CH2 )m COOH
11-cys-ООН
O2
( CH2 )m COOH
RnMXm
CH3 ( CH2 )n
(CH2 )m COOH
OO H
(R`H)
9-
trans-ООН
(R`OOH)
Перфтороктановая кислота
ПФОК использовалась долгие годы при получении
тефлона, применявшегося в качестве антипригарных
покрытий (в том числе, и для кухонной посуды).
Обнаружение у потребителей такой посуды раковых
заболеваний и разрушения спермы заставило власти
США принудить фирму «Дюпон» отказаться
от производства такой посуды и сегодня уже фирма
«ГринПан» (Бельгия) предлагает новую посуду с
экологически чистым антипригарным покрытием из
наносиликоновых материалов
Полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ)
Производятся с 1960 года в качестве
антивоспламенителей полиуретановой пены в
мебели, матрацах и ковровых покрытиях.
Их находят в высоких концентрациях
в морских птицах и млекопитающих.
Низшие (тетра-, пента- и гекса-) конгенеры
ПБДЭ являются канцерогенами,
эндокринными разрушителями и негативно
влияют на развивающуюся нервную систему
Ртуть в атмосфере
Суммарные выбросы Нg оцениваются
в 250 тонн/год, в том числе при:
процессах сжигания – 185,
производстве стали и чугуна – 10,
производстве цветных металлов – 15,
производстве цемента – 25
и размещении отходов – 15
Экотоксикологические эффекты ртути
Загрязнение почв соединениями ртути на уровне
0.07-3.0 мг/кг вызывает значительное уменьшение
микробиологической активности в пищевых цепях.
Концентрации ртути в яйцах птиц на уровне
0.05-2.0 мг/кг приводят к уменьшению
воспроизводства птиц.
За последние 25 лет в арктических тюленях и китах
произошёл рост содержания соединений ртути
от 2 до 4 раз.
Образование «Метилртути»
Метилирование неорганической ртути в водных
экосистемах осуществляется химически или
микробиологически по схеме:
Hg + CH3X = CH3HgX (X= CH3 или An-)
Токсичность CH3Hg An в 100 000 выше
токсичности неорганических соединений ртути,
а токсичность CH3HgCH3 в 1 000 000 раз выше
токсичности CH3Hg An.
Токсикология соединений ртути
Неорганические соединения ртути
разрушают почки живых организмов,
тогда как метилртуть поражает ЦНС.
Соединения ртути негативно влияют на
репродуктивную функцию, а метилртуть
особенно опасна для зародышей, т.к. легко
проникая через барьер плаценты, поражает
развивающуюся нервную систему
Допустимые дозы ртути в морепродуктах
Европейское законодательство: 0.5-1.0 мг/кг сырого веса
Регулирование потребления морепрдуктов в США:
[CH3Hg] в рыбе (мг/кг )
Потребление рыбы (раз/месяц)
0.12 –0.24
4
0.24 – 0.36
3
0.36 – 0.48
2
0.48 – 0.97
1
0.97 – 1.90
0.5
>1.90
0