Що робить HCB таким небезпечним ScienceBlog
На даний момент повідомлення проходить через усі засоби масової інформації і викликає велику невизначеність: вимірювання забруднюючих речовин виявили підвищений рівень гексахлорбензолу (HCB) у деяких зразках молока з карінтійського öорцшицталя. Скандал, як називають його деякі ЗМІ, який схвалюють численні коментатори? Доступні на сьогодні результати досліджень, безумовно, (поки) не дозволяють зробити висновок, що існує довгостроковий ризик для жителів öортшицталя або для споживачів його продукції.
Оскільки я десятиліттями займався "долею" чужорідних речовин у біосфері, я хотів би зупинитися на тому, що є, мабуть, найсерйознішою проблемою гексахлорбензолу (ГХБ), а саме на його дуже високій стійкості в біосфері. Більше інформації про саму HCB, її появу (у тому числі в їжі), накопичення її в організмах та пов’язані з цим ризики для здоров’я, а також офіційні звіти та вказівки - ЄС та США - можна знайти в кінці статті (звіти англійською мовою, безкоштовне завантаження ).
Що таке гексахлорбензол (HCB)?
Простіше кажучи: проста невелика молекула (C 6 Cl 6 - молекулярна маса 284 D), бензол, який має всі 6 положень свого кільця, зайнятого атомами хлору (рис. 1).
Біла, відносно летюча речовина утворюється хлоруванням бензолу; він практично не розчиняється у воді, але в 500 000 разів краще розчиняється в неводних системах, таких як олії, жири та, загалом, органічні розчинники.
HCB - дуже стійка хімічна сполука. Деградація в атмосфері (через радикальні реакції, фотоліз) надзвичайно повільна (періоди напіврозпаду близько декількох років), як це відбувається в біологічних системах (див. Нижче). В результаті HCB накопичується в навколишньому середовищі.
Використання HCB та проблеми зі здоров’ям
До початку 1980-х років гексахлорбензол надмірно застосовувався у всьому світі. HCB служив насамперед як високоефективний фунгіцид - тобто Як засіб проти грибкової атаки: У сільському господарстві було досягнуто значних проривів, зокрема проти вогню пшеничного каменю; для цього використовували насіння, одягнені в HCB, які могли містити приблизно 1 г речовини на кг. HCB також використовували як фунгіцид у деревних консервантах. HCB широко використовувався в промисловості: наприклад, як добавка для ПВХ (полівінілхлориду - наприклад, для покриття підлоги) та ізоляційних матеріалів, у виробництві графітових анодів, піротехнічних виробів та багато іншого.
У другій половині 1950-х років існували серйозні ознаки того, що HCB може завдати серйозної шкоди здоров'ю: У Південно-Східній Анатолії група населення використовувала насіння, приготовані з надто великою кількістю HCB (2 кг HCB/1000 кг) і роками їли хліб, який вони виробляли з отриманих культур. На той час захворіло близько 4000 людей, переважно порфірією (Porphyria cutanea tarda - PCT) - органами-мішенями була печінка: шкіра, кістки та щитовидна залоза - і близько 10% дорослих померло. Концентрації ГХБ у грудному молоці, які, очевидно, були занадто високими, призвели до надзвичайно високої смертності (95%!) У дітей до 2 років.
За підрахунками, люди роками споживали 50-200 мг HCB (0,7-2,9 мг/кг маси тіла). Навіть через десятиліття вони все ще страждали від наслідків ГХБ. (Для порівняння: щоденне споживання, яке ми вважаємо допустимим сьогодні, становить 0,01 мкг/кг (Мікрограм/кг) маса тіла, тобто більш ніж у 100 000 разів нижче.)
На щастя, ще ніде такої катастрофи не сталося.
Як результат, опитування населення проводились у багатьох місцях - у всьому світі. Перш за все, важливо було встановити ризик людей, які мешкали в околицях галузей, що займаються виробництвом, використанням та утилізацією хлорованих сполук, і які в деяких випадках там також працювали. Вимірюючись рівнями HCB в сироватці крові, було виявлено деякі дуже високі навантаження HCB (наприклад, у Flix/Іспанія концентрації в сироватці становили 93 - 223 мкг/л). Однак дані про стан здоров’я, зібрані різними групами, були досить неоднозначними: ряд даних вказував на те, що вплив ГХБ мало або зовсім не впливав на відповідні клінічні параметри, інші дані свідчать про зв’язок із пошкодженням печінки, м’язів, щитовидної залози тощо.
Для аргументів щодо шкідливості HCB використовувались (і будуть використовуватися і надалі) чіткі дані експериментів на тваринах (від мишей, щурів, собак до мавп), а також експериментів in vitro з культурами клітин. Проблема в цьому полягає в тому, що дози ГХБ, що використовувались у цих експериментах, були в рази вищими, ніж дози, які були визнані катастрофічними у східній Анатолії.
Зниження викидів HCB
З огляду на ризики, пов'язані з HCB, виробництво HCB було в основному припинено, а його сільськогосподарське використання було заборонено Європейським Співтовариством у 1981 році.
У 2001 році 151 держава підписала світову заборону на 12 сполук хлору ("брудна дюжина"), включаючи ГХБ, у Стокгольмській конвенції про охорону здоров'я та навколишнього середовища. Це суттєво зменшило проблему з ГХБ, але не повністю усунуло її (рис.
HCB все ще присутній у навколишньому середовищі - на нижчому рівні:
- Він виникає практично у всіх процесах горіння, які відбуваються в присутності вуглецю та хлору (обидва всюдисущі елементи біосфери). Особливо високі концентрації - кілька грамів HCB на тонну матеріалу - можуть виникати при спалюванні стічних вод або полівінілхлориду (ПВХ).
- HCB є побічним продуктом при виробництві хлорованих розчинників та пестицидів.
- HCB присутній на забруднених ділянках ґрунту.
Проблема стійкості ГХБ
Основною причиною небезпеки HCB є його стійкість.
Як і у випадку з іншими дрібними, ліпофільними (жиророзчинними) молекулами, для HCB не є проблемою потрапляння цілих організмів через ліпідний шар клітинної мембрани. Оскільки клітина всередині багата ліпідвмісними структурами, а також різними білками, з якими можуть зв’язуватися жиророзчинні молекули, їх накопичення відбувається в клітині. Це також стосується ГХБ.
Оскільки збільшення накопичення чужорідних речовин суттєво погіршить/пошкодить функцію клітинних білків і структур, клітини містять набір ферментів, які перетворюють майже всі чужорідні речовини в сполуки, які менше накопичуються і, таким чином, виводяться з клітин. Для більшості чужорідних речовин - наприклад, також для більшості ліків - достатньо кількох представників із так званого сімейства цитохрому P450 (CYP). Вони зв’язують відповідну чужорідну речовину та окислюють її. Це створює продукт (метаболіт), який здебільшого є менш розчинним у жирі та більш розчинним у воді. Однак це може окислюватися ще більше разів, поки навряд чи знайде жодного зв'язуючого партнера всередині клітини через дуже низьку ліпофільність.
У випадку з HCB існують також ферменти (CYP1A1, CYP1A2, CYP3A4), які можуть зв’язувати речовину (рис. 3). Однак їм дуже важко атакувати вуглецево-хлорні зв’язки в молекулі, щоб окислити молекулу. Відповідно, такі окислення відбуваються надзвичайно повільно. Якщо більше HCB надходить ззовні, а еквівалентна кількість не може залишити клітину, речовина накопичується все більше і більше в клітинах. (Це також стосується інших поліхлорованих речовин, таких як діоксини.)
Неможливість перетворити HCB у менш розчинні у жирі речовини однаково стосується мікроорганізмів, рослин, грибів та тварин. Відповідно, дуже довгий час (періоди напіврозпаду від декількох років до десятиліть) забруднюються ділянки HCB розпадаються організмами, що живуть у ґрунті.
HCB потрапляє з води в мешкаючих там тварин і накопичується, з повітря та ґрунту у рослин, з повітря та їжі у мешканців землі. Ми поглинаємо забруднений HCB матеріал скрізь через харчовий ланцюг.
Деградація HCB вивчалась у багатьох видів - вона всюди дуже повільна.
Існують лише непрямі дані від людей. Оцінки рівня елімінації (періодів напіввиведення) коливаються від 2 до 3 років до 6 років і більше. Здається важливим: HCB не розподіляється рівномірно по організму, більша частина його мігрує - як могло бути інакше - з кровообігу в жирову тканину. Хоча HCB у крові зазвичай нижче 1 нг/мл (нанограмів на мілілітр), він також може досягати декількох 100 нг/мл у жировій тканині. (При втраті ваги HCB тоді все частіше з’являється в крові та органах.)
Тож вам доведеться боятися ГХБ?
Зі зменшенням викидів HCB (рис. 2) спостерігається також відповідне зменшення HCB в нашому організмі, хоча і повільно, але тим самим так само драматично. HCB зменшився як у ґрунті, так і в харчовому ланцюзі. Вимірювання, проведені в Німеччині, показують, наприклад, що між 1983 і 1998 рр. Спостерігалося зниження HCB на 90% у жировій тканині людини.
На основі досліджень на моделях на тваринах були розраховані рекомендації щодо допустимих добових норм споживання (значення ДТА) для людей. Він базувався на найнижчому, просто помітному ефекті на тварину, а потім - дуже обережно - з урахуванням коефіцієнта безпеки 1000, щоб врахувати ризик можливої канцерогенності та гормональних пошкоджень:
Відповідно, тривалий щоденний прийом 0,01 мкг/кг маси тіла (в середньому 0,70 мкг на дорослу людину) не повинен призводити до проблем зі здоров’ям.
На питання про те, яка їжа з регіону, зараженого HCB, і скільки її можна вживати, слід відповісти, використовуючи значення DTA.
Нам доведеться продовжувати жити з ГХБ - він, зрештою, виникає, хоча і в невеликих кількостях, також природними причинами. Він і надалі буде виявлятися в наших тілах.
література
- Рекомендація Наукового комітету з обмеження професійного впливу гексахлорбензолу (SCOEL/SUM/188; 12. 2013) http://www.ser.nl/documents/82398.pdf
- J. Barber та співавт. 2005: Гексахлорбензол - Джерела, екологічна доля та характеристика ризику.http://www.eurochlor.org/media/1495/sd9-hexachlorobenzene-final.pdf
- Звіт Європейського Союзу за 2011 рік щодо залишків пестицидів у продуктах харчування (опублікований 27 червня 2014 року, замінює попередню версію). EFSA Journal 2014; 12 (5): 3694.
У звіті представлені результати контрольної діяльності, пов’язаної із залишками пестицидів у продуктах харчування, проведеної у 2011 році у 29 європейських країнах