Какво прави HCB толкова опасен?

В момента съобщение преминава през всички медии и създава голяма несигурност: измерванията на замърсителите са установили повишени нива на хексахлорбензол (HCB) в някои проби от мляко от каринтийския Görtschitztal. Скандал, както го наричат някои медии - аплодирани от многобройни коментатори? Наличните досега резултати от изследванията със сигурност не позволяват (все още) да се направи извод, че съществува дългосрочен риск за жителите на долината Görtschitz или за потребителите на нейните продукти.

Тъй като от десетилетия се занимавам със "съдбата" на чуждите вещества в биосферата, бих искал да разгледам може би най-сериозния проблем на хексахлорбензола (HCB), а именно много високата му устойчивост в биосферата. Повече подробности за самия HCB, неговата поява (включително в храната), натрупването му в организмите и свързаните с тях рискове за здравето, както и официални доклади и насоки - от ЕС и САЩ - можете да намерите в края на статията (Доклади на английски, безплатно изтегляне ).

Какво е хексахлоробензен (HCB)?

Казано по-просто: обикновена малка молекула (C 6 Cl 6 - молекулно тегло 284 D), бензен, който има всичките 6 позиции на своя пръстен, заети от хлорни атоми (Фигура 1).

Бялото, относително летливо вещество се получава чрез хлориране на бензен; практически е неразтворим във вода, но се разтваря 500 000 пъти по-добре в неводни системи като масла, мазнини и като цяло органични разтворители.

Фигура 1. Химична структура на хексахлорбензола (HCB)

HCB е много стабилно химично съединение. Разграждането в атмосферата (чрез радикални реакции, фотолиза) е изключително бавно (полуживоти от порядъка на няколко години), както е в биологичните системи (виж по-долу). В резултат на това HCB се натрупва в околната среда.

Използване на HCB и здравословни проблеми

До началото на 80-те години хексахлорбензолът се използва прекомерно по целия свят. HCB служи предимно като високоефективен фунгицид - т.е. Като средство срещу гъбични атаки: В селското стопанство са постигнати големи пробиви, включително срещу ракия от житен камък; за тази цел са използвани семена, облечени с HCB, които могат да съдържат до около 1 g от веществото на kg. Като фунгицид, HCB се използва и в консерванти за дърво. HCB е широко използван в индустрията: i.a. Като добавка към PVC (поливинилхлорид - например за подови настилки) и изолационни материали, при производството на графитни аноди, пиротехнически продукти и много други.

През втората половина на 50-те години имаше сериозни индикации, че HCB може да причини сериозни увреждания на здравето: В Югоизточна Анадола група от населението е използвала семена, приготвени с твърде голямо количество HCB (2 кг HCB/1 000 кг) и години наред ядяха хляба, който произвеждаха от получените култури. По това време се разболяха около 4000 души, главно от порфирия (Porphyria cutanea tarda - PCT) - целевите органи бяха черният дроб: кожа, кости и щитовидна жлеза - и около 10% от възрастните починаха. Концентрациите на HCB в кърмата, които очевидно са били твърде високи, са довели до изключително висока смъртност (95%!) При деца под 2-годишна възраст.

Смята се, че хората са консумирали 50-200 mg HCB (0.7-2.9 mg/kg телесно тегло) дневно в продължение на години. Дори десетилетия по-късно те все още страдаха от последствията на HCB. (За сравнение: дневният прием, който според нас е допустим днес, е 0,01 µg/kg (Микрограм/кг) телесно тегло, т.е. повече от 100 000 пъти по-ниски.)

За щастие подобна катастрофа не се е случвала никъде другаде.

В резултат на това имаше проучвания на населението на много места - по целия свят. Преди всичко беше важно да се установи рискът от хора, които живеят в близост до индустрии, участващи в производството, употребата и обезвреждането на хлорирани съединения и които понякога бяха заети и там. Измерените от HCB серумни нива са отчасти могат да се наблюдават доста високи нива на HCB (например в Flix/Испания серумните концентрации са били 93-223 µg/l). Данните за здравето, събрани от различни групи, обаче бяха доста двусмислени: редица данни показват, че излагането на HCB не оказва никакво или има само много малко влияние върху съответните клинични параметри, други данни показват връзки с увреждане на черния дроб, мускулите, щитовидната жлеза и др.

За аргументите относно вредността на HCB бяха използвани (и ще продължат да бъдат използвани) ясни данни от експерименти с животни (от мишки, плъхове, кучета до маймуни), както и от експерименти in vitro с клетъчни култури. Проблемът с това е, че дозите на HCB, използвани в тези експерименти, са били в пъти по-високи от дозите, които се оказаха катастрофални в източна Анадола.

Намаляване на емисиите на HCB

С оглед на рисковете, свързани с HCB, производството на HCB беше до голяма степен прекратено и използването му в селското стопанство беше забранено от Европейската общност през 1981 г.

През 2001 г. 151 държави подписаха световната забрана за 12 хлорни съединения („мръсната дузина“) - включително HCB - в Стокхолмската конвенция за защита на здравето и околната среда. Това значително намали проблема с HCB, но не го отстрани напълно (Фигура 2).

HCB все още присъства в околната среда - на по-ниско ниво:

Той възниква на практика при всички горивни процеси, които протичат в присъствието на въглерод и хлор (и двата повсеместни елемента на биосферата). Особено високи концентрации - няколко грама HCB на тон материал - могат да възникнат при изгаряне на утайки от отпадъчни води или поливинилхлорид (PVC).
HCB е страничен продукт при производството на хлорирани разтворители и пестициди.
HCB присъства в замърсени места в почвата.

Фигура 2. Емисията на хексахлорбензол е намаляла значително, но не е изчезнала напълно

Проблемът за персистирането на HCB

Основната причина HCB да е опасна е неговата устойчивост.

Както при другите малки, липофилни (мастноразтворими) молекули, за НСВ не е проблем да проникне в цели организми през липидния слой на клетъчната мембрана. Тъй като вътрешността на клетката е богата на липидосъдържащи структури и различни протеини, към които мастноразтворимите молекули могат да се свържат, те се натрупват в клетката. Това важи и за HCB.

Тъй като нарастващите натрупвания на чужди вещества биха влошили значително увреждането/увреждането на функцията на клетъчните протеини и структури, клетките съдържат набор от ензими, които превръщат почти всички чужди вещества в съединения, които се натрупват по-малко и по този начин се екскретират - елиминират - от клетките. За повечето чужди вещества - също и за повечето лекарства, например - са достатъчни няколко представители от така нареченото семейство цитохром P450 (CYP). Те свързват съответното чуждо вещество и го окисляват. Това създава продукт (метаболитът), който е предимно по-малко разтворим в мазнини и по-разтворим във вода. Това обаче може да бъде окислено по-нататък - докато почти не намери свързващ партньор вътре в клетката поради много ниската си липофилност.

В случай на HCB има и ензими (CYP1A1, CYP1A2, CYP3A4), които могат да свържат веществото (Фигура 3). За тях обаче е много трудно да атакуват въглерод-хлорните връзки в молекулата, за да окислят молекулата. Съответно такива окисления протичат изключително бавно. Ако повече HCB постъпва отвън, без еквивалентни количества да могат да напуснат клетката, веществото се натрупва все повече в клетките. (Това се отнася и за други многократно хлорирани вещества, като диоксини.)

Фигура 3. В резултат на много бавно превръщане на HCB (зелено) в по-малко разтворими мазнини продукти (жълто) има несъответствие между приема и елиминирането и HCB се натрупва все повече и повече.

Липсата на способност за превръщане на HCB в по-малко разтворими в мазнини вещества се отнася еднакво за микроорганизмите, растенията, гъбите и животните. Съответно, отнема много време (периоди на полуразпад от няколко години до десетилетия), за да замърсят местата, замърсени с HCB, от организми, обитаващи почвата.

HCB попада в животните, живеещи там, от водата и се натрупва, от въздуха и почвата в растенията, от въздуха и храната в земните обитатели. Ние поглъщаме замърсени с HCB материали навсякъде по хранителната верига.

Разграждането на HCB е проучено при много видове - навсякъде е много бавно.

Има само косвени данни от хора. Оценките за степента на елиминиране (полуживот) варират от 2-3 години до 6 години и повече. Изглежда важно: HCB не се разпределя равномерно в организма, по-голямата част от него мигрира - как би могло да бъде иначе - от кръвообращението в мастната тъкан. Докато HCB в кръвта обикновено е под 1ng/ml (нанограми на милилитър), той също може да бъде до няколко 100ng/ml в мастната тъкан. (При загуба на тегло HCB след това се появява все повече в кръвта и в органите.)

Така че трябва да се страхувате от HCB?

С намаляването на емисиите на HCB (Фигура 2), има и съответно намаляване на HCB в нашия организъм - макар и бавно, но въпреки това по подобен драматичен начин. HCB е намалял в почвата, както и в хранителната верига. Измерванията от Германия показват например, че между 1983 и 1998 г. е имало 90% намаление на HCB в човешката мастна тъкан.

Въз основа на проучванията върху животински модели са изчислени насоки за допустими количества дневен прием (DTA стойност) за хора. Той се основава на най-ниския, просто забележим ефект върху животните и след това - много внимателно - е вграден коефициент на безопасност 1000, за да включва риска от възможна канцерогенност и хормонални увреждания:

Съответно, дългосрочният дневен прием от 0,01 µg/kg телесно тегло (средно 0,70 µg на възрастен) не трябва да води до здравословни проблеми.

На въпроса коя храна от регион, замърсен с HCB и колко от нея може да се консумира, трябва да се отговори, като се използват DTA стойностите.

Ще трябва да продължим да живеем с HCB - в крайна сметка той възниква, дори и в малки количества, по естествени причини. Той ще продължи да се открива в телата ни.

литература

Препоръка от Научния комитет за граници на професионална експозиция за хексахлоробензен (SCOEL/SUM/188; 12. 2013 г.) http://www.ser.nl/documents/82398.pdf
J. Barber et al. 2005: Хексахлоробензен - източници, съдба на околната среда и характеризиране на риска.http://www.eurochlor.org/media/1495/sd9-hexachlorobenzene-final.pdf
Докладът на Европейския съюз за 2011 г. относно остатъците от пестициди в храните (публикуван на 27 юни 2014 г., замества по-ранната версия). EFSA Journal 2014; 12 (5): 3694.

Докладът представя резултатите от контролните дейности, свързани с остатъци от пестициди в храните, извършени през 2011 г. в 29 европейски държави