Как диоксины рождаются в атмосфере

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Все наши читатели знают, что такое диоксины, или слышали о них. Диоксинами называют полихлорпроизводные дибензодиоксина. Эти долгоживущие вещества, способные накапливаться в природе, очень ядовиты. Один из наиболее токсичных, в каком-то смысле даже эталон, — это 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (2,3,7,8-ТХДД, или TCDD):

Все ядовитые вещества химики и экологи стараются держать под контролем и нормировать их содержание в окружающей среде, иначе — беда. В 1976 году такая беда случилась в Италии на химическом заводе компании «Живодан» в городе Меда в Ломбардии. Здесь производили ароматику, в том числе 2,4,5-трихлорфенол, который шел на производство бактерицида гексахлорофена. Побочным продуктом этого процесса, особенно при повышенных температурах, был 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин, тот самый TCDD (см. формулу выше). И вот произошла утечка этого вещества.

Токсичное облако в виде тумана накрыло в основном город Севезо. Спустя несколько дней жители загрязненных территорий начали жаловаться на симптомы химического отравления. Жителей пришлось эвакуировать. Непосредственно после аварии никто не погиб, но в дальнейшем здравоохранение зафиксировало всплеск онкологических заболеваний.

Вот почему крайне важно выявлять и держать под контролем все источники опасных диоксинов — и природные, и рукотворные. Известно, что диоксины образуются в процессе горения. А есть ли другие источники?

Исследователи из Чжэцзянского университета в Ханчжоу (Китай) изучили, как ведут себя в атмосфере летучие хлорорганические соединения (CVOC), такие как монохлорбензол, дихлорметан и перхлорэтилен. Эти вещества широко используют в промышленности и сельском хозяйстве. Встречаются они и в бытовой химии, например в красках и лаках, чистящих средствах и морилках. Через эти продукты, а также через свалки и мусоросжигательные заводы CVOC попадают в окружающую среду. Что с ними там происходит? Превращаются ли они в другие химические вещества в результате естественных процессов? Ученые решили получить ответы на эти вопросы.

Я уже сказала, что диоксины и дибензофураны могут образоваться при горении органики, даже древесины. Вот китайские ученые и решили проверить, существуют ли в атмосфере условия, которые допускают эти реакции. Ученые предположили, что катализаторами таких процессов могут служить оксиды железа и алюминия в атмосфере, а источником энергии — солнечная радиация.

Исследователи проверили эту гипотезу в лабораторных экспериментах и полевых испытаниях и пришли к выводу, что хлорированные органические вещества могут превращаться в атмосфере в токсичные диоксины. Этот фотохимический процесс протекает при каталитическом содействии частиц оксида железа (α-Fe₂O₃) и алюминия (γ-Al₂O₃), содержащихся в пыли и взвешенных частицах в атмосфере. При этом сначала образуются фенолы, которые впоследствии хлорируются (Angewandte Chemie International Edition).

Кроме того, дальнейшие испытания показали, что пыль оксида железа, загрязненная диоксинами, повреждает легочную и мозговую ткань мышей.

Вот так китайские исследователи обнаружили еще один источник опасных диоксинов, о котором до сих пор не подозревали. Видимо, в свете новых открывшихся обстоятельств придется пересматривать оценку рисков, связанных с диоксинами.