Dioksyny i inne toksyczne związki chemiczne

Aby mówić o związkach toksycznych warto uświadomić sobie, co oznacza określenie toksyczny. Według typowej definicji toksyczność to cecha związków chemicznych sprawiająca, że maja one właściwości do bezpośredniego trucia organizmów żywych. Zgodnie z tak sformułowanym twierdzeniem, można uznać wszystkie substancje za trujące. Przy spożywaniu w zbyt dużych ilości danego związku chemicznego, można doprowadzić do zatrucia.

Często stosuje się tzw. skalę LD50, służącą do porównywania właściwości toksycznych związków chemicznych. LD50 (to skrót od angielskiego wyrażenia Lethal dose – dawka śmiertelna) oznacza dawkę, przy której w warunkach laboratoryjnych uległo śmierci 50 % z poddawanych testowi osobników. Trucizną, czyli substancja powodującą śmierć lub objawy chorobowe może być zarówno ciecz, gaz, jak i ciało stałe. Niektóre z tych trucizn są wyjątkowo trwałe, a utrzymujące się ich wysokie stężenie oddziałuje na organizmy żywe. Mogą być wchłaniane drogą oddechową, pokarmową lub przez skórę. Poprzez błony śluzowe dostają się do organów wewnętrznych. Wśród tych substancji można wyróżnić m.in.:

- Dioksyny

Dioksynami nazywa się grupę związków chemicznych, których cząsteczki zbudowane są z dwóch pierścieni benzenowych, połączonych ze sobą za pomocą jednego lub dwóch atomów tlenu.  Ze względu na ilość łączących oba pierścienie atomów tlenu, dioksyny można podzielić na dwa szeregi:

- dibenzenodioksyny – to związki, w których pierścienie benzenowe połączone są dwoma atomami tlenu

- dibenzenofurany – ich pierścienie benzenowe łączone są jednym atomem tlenu.

Ponadto, do pierścieni benzenowych mogą być dołączone atomy chloru. Ich ilość przypadająca na jedną cząsteczkę związku waha się w granicach od 1 do 8. W rezultacie istnieje ok. 210 różnych dioksyn.

Spośród tych 200 dioksyn za toksyczne uznaje się 17 z nich. Z badań laboratoryjnych prowadzonych na zwierzętach wynika, iż dioksyny należą do jednych z najbardziej kancerogennych substancji istniejących na świecie. Po dostaniu się do organizmu zwierzęcego, w tym także ludzkiego, uszkadzają narządy wewnętrzne, m.in. wątrobę, płuca, nerki, rdzeń kręgowy, korę mózgową. Innym objawem zatrucia są zmiany w procesie tworzenia hemoglobiny. Działanie dioksyn jest powolne, lecz niezwykle skuteczne.

Łatwo rozpuszczają się i akumulują w tkance tłuszczowej, z której są usuwane w wyniku bardzo powolnych przemian. Pierwszym objawem zatrucia dioksyną jest charakterystyczna wysypka, oporna na leczenie antybiotykowe i mogąca się utrzymywać nawet 10 lat. Ocenia się, że w wyniku zanieczyszczenia środowiska dioksynami coraz częściej rodzą się dzieci z poważnymi wadami genetycznymi.

Toksyczne dioksyny mogą powstawać jako produkty uboczne wielu procesów przemysłowych.

Mogą się tworzyć w efekcie spalania odpadów komunalnych, w tym odpadów szpitalnych. Źródłem dioksyn są także pralnie chemiczne, przemysł metali, produkcja chloru metodą elektrolityczną. Ponadto mogą się znajdować w środkach ochrony roślin oraz w środkach do impregnowania drewna.

Stanowią produkt uboczny produkcji pestycydów i herbicydów – substancji używanych w celu ochrony roślin. Dlatego też najłatwiej o zatrucie dioksynami drogą pokarmową. Niewątpliwie człowiek jest narażony na szkodliwe działanie tych substancji. Do zatrucia może dojść przez spożycie roślin, uprzednio spryskanych herbicydami zanieczyszczonymi dioksynami lub drogą oddechową poprzez wdychanie powietrza, w którym zawarte są dioksyny pochodzące ze spalania odpadów komunalnych.

O toksyczności dioksyn może świadczyć katastrofa ekologiczna, jaka wydarzyła się we włoskim mieście Seveso, w zakładach „ICMESA”. W jej wyniku zmarło ok. 60 osób, a teren wokół tych zakładów został skażony na wiele lat. Obecnie nie nadaje się ani do uprawy roślin, ani do zamieszkania przez ludzi.

- Cyjanowodór oraz cyjanki:

Cyjanowodór (HCN), zwyczajowo jest nazywany kwasem pruskim. To substancja występująca w postaci lotnej cieczy, o charakterystycznym zapachu migdałów. Jest używany w produkcji barwników, w analizie chemicznej, a także jako gaz bojowy. Za toksyczność tego związku odpowiadają aniony CN^- (cyjankowe), z tego względu trujące są także sole tego kwasu. Cyjanki łatwo tworzą związki kompleksowe o wyjątkowej trwałości. Ich toksyczność polega na łatwości łączenia się z atomami metali, głównie żelaza i miedzi, będącymi składnikami enzymów. W wyniku zablokowania czynności enzymów dochodzi do poważnych zmian w funkcjonowaniu organizmu, często prowadząca do śmierci.

- Siarkowodór:

Siarkowodór (H₂S) , inaczej nazywany sulfonem to bezbarwny duszący gaz, charakteryzujący się ostrym, duszącym zapachem. Znajduje zastosowanie w analizie chemicznej, a także w syntezach organicznych, do produkcji gumy oraz w papiernictwie i chłodnictwie. Do organizmu ludzkiego dostaje się droga oddechową. Blokuje mechanizmy enzymatyczne wszystkich komórek powodując upośledzenie podstawowych ich funkcji, a w rezultacie - ich obumarcie.

- Chlor:

Chlor (Cl₂) to żółtozielony gaz o charakterystyczny, ostrym i duszącym zapachu, łatwo drażni błony śluzowe. Jego podstawowe zastosowanie to środek odkażający i dezynfekujący. Używa się go także do bielenia, osuszania. Wykorzystując jego właściwości utleniające stosuje się go do uzdatniania wody. Ponieważ chlor jest silnym utleniaczem, po dostaniu się do organizmu może utlenić niektóre enzymy powodując ich dezaktywację.

Inne silne trucizny, które stanowią ważne składniki dla różnych gałęzi przemysłu:

- Fosgen:

Fosgen, czyli dichlorek karbonylku (COCl₂) to związek chemiczny, który w warunkach standardowych jest bezbarwnym, trudno rozpuszczalnym w wodzie gazem. Niegdyś substancję tą używano jako gaz bojowy, czyli środek o działaniu trującym i duszącym. Dziś jest używany jako substrat w syntezie barwników, farmaceutyków oraz kauczuku.

- Amoniak:

Amoniak (NH₃) jest substancją bezbarwną. Występuje w stanie ciekłym, ma  ostrą i duszącą woń. Używa się go do produkcji nawozów sztucznych, tworzyw, a także w chłodnictwie. Stanowi główny substrat w przemysłowej metodzie otrzymywania kwasu azotowego (V).

- Disiarczek  węgla:

Disiarczek węgla (CS₂) – siarczek węgla (IV) to ciecz o żółtawym zabarwieniu lub bezbarwna. Jest substancja łatwopalną. Używa się go jako rozpuszczalnika oraz do produkcji jedwabiu wiskozowego.

- Bromek metylu:

Bromek metylu (CH₃Br), stosuje się go do wyrobu  insektycydów.

- Tlenek etylenu:

Tlenek etylenu, inaczej epoksyetan, stanowi substrat do produkcji 1,2-etanodiolu.

- Chloroetanol:

Chloroetanol jest substancją używaną do produkcji tworzyw sztucznych.

- Akrylonitryl:

Akrylonitryl używa się obecnie do wyrobu włókien sztucznych.

- Dwuchlorek siarki:

Dwuchlorek siarki (S₂Cl₂), jest używany głównie w przemyśle cukrowniczym, ale także, podobnie jak chlorek fosforu, podczas syntezy barwników.

- Izocyjanian metylu:

Izocyjanian metylu (CH₃NCO), to substancja, która znajduje zastosowanie przy produkcji insektycydów i poliuretanów.

- Fluorowodór:

Fluorowodór (HF) – jest bezbarwną cieczą lub gazem (T_top wynosi ok. 19 ºC), łatwo rozpuszcza się w wodzie. Stosuje się go do produkcji kwasu fluorowodorowego, niezbędnego przy obróbce szkła, fluoru, w syntezie związków fluoroorganicznych tzw. freonów, które  wykorzystuje się m.in. w technice chłodniczej, a także w petrochemii.