2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina

2,3,7,8-​Tetraclorodibenzodioxina
General

Nombre sistemático
2,3,7,8-​Tetraclorodibenzo-​[ b , e ]1,4-​dioxina
abreviaturas 2,3,7,8-TCDD
TCDD
nombres tradicionales Dioxina,
2,3,7,8-Tetraclorodibenzo- para - dioxina,
2,3,7,8-Tetraclorodibenzodioxina.
química fórmula C 12 H 4 Cl 4 O 2
Propiedades físicas
Estado cristales incoloros duros
Masa molar 321,971 ± 0,018 g/ mol
Densidad 1,83 g/cm³
Propiedades termales
La temperatura
 •  fusión 305°C
 • descomposición >800°C
Presion de vapor 2,0E−6 ± 1,0E−6 mmHg
Propiedades químicas
Solubilidad
 • en agua 0,02 µg/l [1]
 • en clorobenceno 720mg/l
Clasificación
registro número CAS 1746-01-6
PubChem
registro Número EINECS 217-122-7
SONRISAS   Clc2cc1Oc3c(Oc1cc2Cl)cc(Cl)c(Cl)c3
InChI   InChI=1S/C12H4Cl4O2/c13-5-1-9-10(2-6(5)14)18-12-4-8(16)7(15)3-11(12)17-9/h1- 4HHGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N
RTECS HP3500000
CHEBI 28119
ChemSpider
La seguridad
Concentración límite menos de 0,5 pg/m 3
LD 50 0,5 mcg/kg (conejillo de indias, p.o.),
20 mcg/kg (rata, p.o.),
115 mcg/kg (conejo, p.o.).
Toxicidad Extremadamente tóxico, mutágeno , cancerígeno , teratógeno fuerte .
Pictogramas SGA Pictograma "Calavera y tibias cruzadas" del sistema CGSPictograma del entorno SGA
NFPA 704 Diamante de cuatro colores NFPA 704 una cuatro 0
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
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La 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina o TCDD , (a veces denominada incorrectamente simplemente dioxina ) es un compuesto orgánico bifuncional, la dibenzo- p -dioxina policlorada (PCDD) es una de las sustancias más tóxicas de origen antropogénico. A temperatura ambiente, es un sólido incoloro e inodoro.

En mayor medida, la TCDD se forma como resultado de procesos antropogénicos que ocurren a temperaturas relativamente altas (superiores a 200 °C), tales como: la combustión de combustibles , productos derivados del petróleo y, en particular, la combustión de desechos domésticos, basura, la producción de pesticidas organoclorados (clorofenoles, ácidos clorofenoxiacéticos, sus derivados, ésteres, sales) [2] , producción de pulpa y papel, etc. En mucha menor medida, se forma como resultado de procesos naturales (naturales), como los incendios forestales . Químicamente inerte, muy resistente a la destrucción debido a una vida media bastante larga (en suelo esta cifra es de 10 años o más), altamente contaminante del medio ambiente ( contaminante orgánico persistente , sustancia persistente ), no biodegradable, xenobiótico y contaminante . Tiende a acumularse en las cadenas alimentarias , por lo que representa una grave amenaza no solo para la salud y la vida humana, sino para todo el ecosistema .

Un fuerte mutágeno , un carcinógeno comprobado ( IARC List of Carcinogens. Category 1 ) [3] , tiene un pronunciado efecto teratogénico , reduce la actividad de los sistemas inmunológico , endocrino y reproductivo.

Ganó notoriedad después del uso del " defoliante " del Agente Naranja en la Guerra de Vietnam (operación cuyo nombre en código es "Ranch Hand" , inglés  Ranch Hand ), contaminado con dioxinas , la mayoría de las cuales era TCDD [4] .

Fuentes

Las principales fuentes de formación de TCDD son las actividades humanas, principalmente asociadas con la producción de compuestos organoclorados y la incineración de desechos. Las fuentes naturales hacen una contribución insignificante a la producción de este compuesto, son muchas veces más pequeñas que las fuentes antropogénicas.

Guerra de Vietnam

Los herbicidas y defoliantes derivados de los ácidos clorofenoxiacéticos (2,4,5-T, sylvex, 2,4-D y algunos otros) utilizados en la guerra química contra Vietnam del Norte también demostraron ser una poderosa fuente de TCDD en el medio ambiente.

Los objetivos del esfuerzo de guerra química de EE . UU. en Vietnam, cuyo nombre en código es " Operación Ranch Hand ", eran los mismos que en otros episodios de las guerras de herbicidas: desenmascarar a las guerrillas del FLN rociándolas sobre las selvas tropicales y destruyendo cultivos. Se aplicaron un total de 14 formulaciones de herbicidas diferentes en Vietnam del Sur entre 1962 y 1971, de las cuales siete fueron mixtas.

En total, durante las hostilidades se rociaron 24 mil toneladas del herbicida 2,4,5-T (en términos de ácido) que contenían, según datos oficiales, aproximadamente 167-170 kg de TCDD (91% de esta cantidad cayó sobre bosques, y el resto - para cultivos) [5] [6] [7] .

Desastre en Seveso

En la tarde del 10 de julio de 1976, en una pequeña ciudad del norte de Italia, Seveso , ocurrió un desastre provocado por el hombre en la empresa ICMESA ( abreviado del italiano  Industrie Chimiche Meda Società Azionaria ), propiedad del grupo suizo de empresas Hoffmann-La Roche . La empresa producía 2,4,5-triclorofenol (2,4,5-TCP). El accidente resultó en la liberación de una nube que contenía alrededor de 2 kg de dioxinas (cuya base era TCDD). Una nube tóxica cubrió la ciudad, cayendo en forma de niebla. Un área de 1500 hectáreas estaba fuertemente contaminada. Más de 35 mil personas vivían en este territorio [8] [9] [10] .

Contaminación por dioxinas en Times Beach

En 1972, cerca de la ciudad de Verona, ubicada en el suroeste de Missouri, se produjo el cierre de la planta de la empresa químico-farmacéutica NEPACCO, que se especializaba en la producción del antiséptico hexaclorofeno a partir de 2,4,5-T y formaldehído [11 ] [12] .

Además, NEPACCO era parte del grupo de empresas Hoffman-Taff que produce el infame herbicida Agente Naranja utilizado con fines militares en Vietnam [11] . El motivo del cierre fueron los trágicos acontecimientos en Francia asociados con el envenenamiento fatal de 32 niños con polvo que contenía altas dosis de hexaclorofeno [11] y la posterior prohibición total de la producción de este antiséptico por parte de la Administración de Alimentos y Medicamentos ( FDA ). Durante una inspección de una antigua instalación de NEPACCO en Verona, ahora propiedad exclusiva de Syntex Agribusiness, los CDC descubrieron un tanque viejo lleno con 4300 galones (≈ 16 300 litros) de fondos que aún estaban en el fondo con una concentración de TCDD de más de 340 ppm. Debido a la falta de incineradores en las inmediaciones de la planta de Verona, la eliminación adecuada de los residuos del fondo no se completará hasta 1979. Aunque la incineración era el mejor método para destruir las dioxinas en ese momento, también era muy costosa. En busca de alternativas de menor costo, NEPACCO celebró un contrato de servicios con la Corporación Petroquímica Independiente (IPC). Sin embargo, IPC, una empresa de suministro de productos químicos, tenía poco conocimiento sobre la eliminación de desechos. Para resolver el problema, se encontró al emprendedor ingenioso Russell Martin Bliss, quien propuso un método original de reciclaje, al que se transfirió todo el trabajo. Trasladó la mayor parte de los desechos líquidos a su finca, donde los mezcló con aceite de motor reciclado. El producto resultante redujo perfectamente la concentración de polvo en el aire, evitando que se elevara y permaneciera en el suelo. El invento de Bliss pronto comenzó a ser utilizado con frecuencia, debido a su alta eficacia antipolvo. Además, tenía su propio establo y se dedicaba a las carreras de caballos. Por primera vez, la prueba de su mezcla antipolvo se realizó precisamente en el hipódromo de Shenandoah. La pulverización de la mezcla resultó no solo en una reducción efectiva del polvo, sino también en graves consecuencias. Unos días después de la fumigación, las aves comenzaron a caer muertas de las vigas del establo y los caballos comenzaron a desarrollar úlceras y pérdida de cabello. Los propietarios de hipódromos y establos, Piatt y Hempel, culparon a Bliss por los incidentes, quien se declaró inocente y afirmó que el material que roció no era más que aceite de motor viejo. Un mes después del rocío de Shenandoah, Bliss fue contratada para manejar una arena en Timberline Stables, cerca de Jefferson City, Missouri. Doce caballos murieron y los niños atrapados en la arena fueron diagnosticados con cloracné, una enfermedad de la piel asociada con el envenenamiento por dioxina. En 1972, la ciudad de Times Beach contrató a Bliss para rociar una mezcla antipolvo en sus 23 millas de caminos de tierra (debido a la falta de fondos, la ciudad no pudo pavimentar los caminos). En el transcurso de cuatro años, por $2,400, Bliss roció alrededor de 160,000 galones (más de 650,000 litros) de aceite usado en las calles de la ciudad. En 1982, la EPA encontró altos niveles de TCDD en el suelo y, al final del año, hubo una inundación catastrófica en la ciudad, lo que contribuyó a la propagación de dioxinas en una amplia área. A principios de 1983, se tomó la decisión de evacuar completamente la ciudad y retirar el suelo contaminado. Para 1985, casi todas las casas fueron demolidas y se sacaron más de 240 mil toneladas de tierra para su procesamiento. También se decidió construir una planta de incineración de residuos en el territorio de la antigua ciudad. La construcción de la planta incineradora de residuos comenzó en junio de 1995. Una vez construido, quemó más de 265.000 toneladas de materiales contaminados con dioxinas de todo el estado. La limpieza de dioxinas de Missouri se completó en 1997 a un costo de alrededor de $200 millones.

Accidentes en la Asociación de Producción de Ufahimprom

En los años 60 del siglo pasado en Ufa , en la asociación de producción de Khimprom (la planta actualmente está abandonada), ocurrieron varios accidentes en el taller No. 19 para la producción de herbicidas clorofenoxiacéticos ( 2,4-D (prevalece), 2,4 ,5-T y sus sales) que contenían subproductos, el principal de los cuales era TCDD. Los accidentes resultaron en la derrota de los trabajadores de la planta con intoxicación severa, cloracné y muerte. El territorio del taller también fue contaminado y aún representa un gran peligro. Pero, a pesar de los accidentes ocurridos, se siguió produciendo 2,4,5-TCP en el taller N° 5 [13] .

La cantidad de TCDD que contaminó el territorio de la planta se estima en más de 2000 kg. La mayor parte fue enterrada en tanques de lodos. Un gran peligro para la ciudad es la penetración de TCDD desde los depósitos de lodo hacia las aguas subterráneas, que pueden filtrarse a través de capas permeables hacia la parte superior, lo que permite que la toxina se escape hacia las capas superiores del suelo y la atmósfera.

Producciones industriales

La producción química moderna es uno de los principales emisores de TCDD (más del 98%). TCDD (en gran medida en una mezcla de dioxinas) se puede formar en casi todos los procesos de producción de productos organoclorados, síntesis de cloro (electrólisis de NaCl), blanqueo de pulpa y refinación de petróleo .

El agua, como producto especialmente utilizado por las personas para una amplia variedad de propósitos, también puede estar sujeta a la contaminación por dioxinas. Básicamente, como ya se mencionó, la formación de dioxinas puede ocurrir por cloro tecnogénico y fuentes naturales de fenol , es decir, por ácidos húmicos y fúlvicos, ligninas y otras sustancias orgánicas de origen natural, siempre presentes en las fuentes de agua. Un ejemplo es el río Amu Darya , que está gravemente contaminado con fenoles en ausencia de una fuente evidente hecha por el hombre. Las sustancias naturales de este tipo también pueden incluir dibenzofurano y dibenzo-p-dioxina no clorados, que pueden convertirse en PCDD y PCDF durante el tratamiento del agua .

Un ejemplo de un aumento extremo en el nivel de dioxinas en el agua potable pueden ser los eventos que ocurrieron en Ufa en 1989-1990. y luego se hizo conocida como la catástrofe ambiental más grande de la URSS: la catástrofe del fenol . Análisis de muestras de agua tomadas el 21 de abril de 1990, i.e. 3-4 semanas después del inicio de los eventos, se realizó en el Centro Científico para el Desarrollo e Implementación de Métodos Modernos de Diagnóstico Molecular (NCMD, Moscú). Se encontraron las siguientes concentraciones de dioxinas (en ng/l) que excedieron el límite de detección del equipo utilizado y, por lo tanto, se registraron.

El contenido de dioxinas y TCDD en muestras de agua tomadas para análisis
sitio de muestreo Dioxinas totales (ng/l) Contenido de TCDD (ng/l)
Territorio de PO "Ufakhimprom" 26.92 ocho
r Ufa (toma de agua del sur) 38.4 7.6
Zona superior nº 2 de la sala de máquinas 17 7.4
Columna de agua en la calle. Akhmetova 13.78 ~ 1,15

En la antigua URSS, en ese momento solo había una norma: el contenido de dioxinas en cualquier agua no debe exceder los 0,26 pg / l.

Las estimaciones mostraron que incluso 3-4 semanas después del inicio de los eventos, el contenido de dioxinas en el agua era miles de veces más alto que los niveles permitidos en ese momento:

Propiedades físicas y químicas

TCDD es una sustancia cristalina incolora sólida, inodora, insoluble en agua , fácilmente soluble en clorobenceno (720 mg/l), benceno (570-600 mg/l), cloroformo (370 mg/l), ligeramente soluble en disolventes orgánicos polares , etanol (< 10 mg/l). Tiene puntos de fusión altos > 300° C y puntos de ebullición (descomposición) > 800° C (proceso reversible). En la actualidad se considera fehacientemente establecido que a temperaturas de 750 a 900°C se produce principalmente la formación de 2,3,7,8-TCDD, mientras que su destrucción efectiva se produce únicamente en el rango de temperatura de 1200-1400° C.

TCDD tiene baja volatilidad, la presión de vapor a T = 298 K (25° C) es inferior a 1,71 × 10 -6 mm Hg. Químicamente inerte, muy estable; no se ve afectado por soluciones de ácidos y álcalis , no está sujeto a oxidación por oxígeno . En agua, puede hidrolizarse parcialmente, con formación de compuestos más activos.

Toxicología

TCDD es una sustancia extremadamente tóxica ( LD50 se indican en la tabla) con un efecto politrópico (múltiple) en animales y humanos.

Animal Valores medios de DL 50 en mg/kg
Ratas (orales) 0.02
conejillo de indias 0.0005
Hámster 1.12
Conejo (oral) 0.115
Mono (oral) 0.07

La dosis letal promedio para humanos, obtenida por cálculo, es de 0,05 a 0,07 mg/kg para una sola ingesta oral [14] . Los efectos tóxicos del TCDD se manifiestan y pueden observarse visualmente (daño en mucosas, nacimiento del cabello, piel, hinchazón de la cara, cuello, etc.) ya en concentraciones inferiores a 100 ng/kg.

Los datos de toxicidad aguda para las dioxinas se han obtenido de animales. El efecto crónico se estudió tanto en animales como en personas que se vieron afectadas por una razón u otra: en accidentes, en contacto directo con herbicidas en trabajos agrícolas o durante operaciones militares, etc. También se conocen experimentos especiales en voluntarios.

TCDD afecta predominantemente el hígado , los órganos endocrinos y reproductivos. Reduce la inmunidad , exhibe propiedades inmunosupresoras. Provoca mutaciones, terato y carcinogénesis. Debido a su alta solubilidad en sustancias no polares ( lípidos ), puede acumularse (acumularse) en las células del tejido adiposo ( adipocitos ), envenenando lentamente el cuerpo. Esta propiedad se caracteriza por el hecho de que el TCDD prácticamente no se excreta del cuerpo (la vida media promedio de las moléculas de TCDD del cuerpo humano es de aproximadamente 15 a 17 años).

Con el contacto directo con la piel expuesta, causa daño instantáneo: cloracné, con degeneración severa del tejido y formación de pústulas a largo plazo con costras. El cloracné es un signo de daño no solo local en la piel, sino también sistémico en el cuerpo.

TCDD ingresa al cuerpo humano principalmente a través de la ruta alimentaria, i. con alimentos contaminados con ella. Todavía no existe un tratamiento específico para la intoxicación por TCDD, pero existe una terapia dirigida a reducir los síntomas causados ​​por la exposición a las dioxinas. A pesar de esto, sigue siendo ineficaz.

Mecanismo de acción molecular

TCDD penetra en el citoplasma de una célula viva, donde se une a una proteína específica, el receptor Ah (abbr .  Receptor de hidrocarburo de arilo ) [15] [16] [17] . El complejo proteico resultante TCDD-Ah-receptor se transporta al núcleo celular , donde alquila fácilmente (o más bien arila) las moléculas de ADN nativo . En el proceso de alquilación , se estimulan ciertos loci de ADN, cuyos genes son responsables de la expresión de las isoformas del citocromo P450 (el receptor Ah es un factor de transcripción para muchos genes). Algunas isoformas de citocromo, a saber, CYP1A1 y CYP1B1 , son estrógenos 2- y 4-hidroxilasas , que catalizan la formación de 2- y 4-catecoestrógenos, respectivamente. Los productos de reacción (catecoestrógenos), además de un efecto estrogénico pronunciado, tienen fuertes propiedades mutagénicas (provocan cambios hasta la destrucción (destrucción) de la estructura del ADN) y cancerígenas.

Así, TCDD es altamente específico para el receptor Ah y exhibe un poderoso efecto de inducción (un poderoso inductor incluso en concentraciones despreciables (menos de 10 -9 nmol/l)) en relación con algunas isoformas del citocromo P450, provocando su sobreexpresión, que son posteriormente responsable de los procesos de mutagénesis y carcinogénesis .

Propiedades mutagénicas y cancerígenas

A fines de la década de 1970, se descubrió que los trabajadores agrícolas expuestos a clorofenoles y herbicidas fenoxi que contenían dioxinas tenían un riesgo 6 veces mayor de desarrollar sarcoma de tejidos blandos . Algo más tarde, hubo numerosos informes de casos de sarcomas de tejidos blandos en trabajadores involucrados en la producción de 2,4,5-TCP y el herbicida 2,4,5-T y expuestos a dioxina. Además, se ha informado repetidamente en estas personas un aumento estadísticamente significativo en la frecuencia de neoplasias malignas de diversos órganos y tejidos, como el tracto gastrointestinal y respiratorio, colon, nariz, etc. Varios trabajos indican una correlación bastante clara entre la exposición a herbicidas fenoxi y clorofenoles, por un lado, y el desarrollo de linfomas malignos , por el otro. Sin embargo, muchas cuestiones siguen siendo debatibles hasta la fecha, en particular la cuestión de si los propios herbicidas fenoxi o las dioxinas que contienen son la causa directa de los efectos cancerígenos en los seres humanos.

Propiedades inmunosupresoras

TCDD puede afectar directa e indirectamente el sistema inmunológico humano. Al poseer un efecto inmunosupresor (inmunidad supresora), también tiene un efecto dañino sobre el sistema inmunológico asociado fisiológicamente: el sistema de hematopoyesis (hematopoyesis). Incluso en concentraciones insignificantes, provoca la supresión del sistema inmunológico y altera la capacidad del cuerpo para adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes. Esto conduce a una fuerte supresión del rendimiento mental y físico [18] .

Efecto superacumulativo

La naturaleza superacumulativa de TCDD se manifiesta en los efectos tóxicos extremadamente rápidos que ocurren cuando se introduce una nueva cantidad de sustancia. Cada nueva llegada de moléculas TCDD es más tóxica que la anterior. Este efecto se encuentra en personas que tienen una exposición a largo plazo (crónica) a dosis bajas de TCDD (menos de 1 µg/kg) ingeridas.

El cuadro de intoxicación con dosis bajas de TCDD, que es mucho más efectivo que agudo, es especialmente peligroso para países con tecnologías " sucias " para la producción y uso de productos. En ellos, debido a la falta de control por parte de los organismos oficiales, simplemente no se dispone de datos sobre la ingesta de dioxinas en los organismos vivos con los alimentos, el aire y el agua. Como resultado, el resultado solo puede revelarse en forma de datos sobre la salud de la población en una etapa avanzada de envenenamiento masivo, cuando es prácticamente imposible hacer nada.

Metabolismo

Volviendo a la dinámica de la toxicidad de las dioxinas durante su metabolismo, notamos que en un momento parecía que el proceso era bastante claro. En los mamíferos, se identifican principalmente dos metabolitos de TCDD:

El estudio del metabolismo de una serie de PCDD que contienen de uno a cuatro átomos de cloro en su esqueleto permitió descubrir que uno y dos átomos de cloro son reemplazados por hidroxilo, y en posición lateral. Esto significa que la sustitución nucleofílica (hidroxilación) debe ir acompañada de una detoxificación de dioxinas. De hecho, se ha demostrado que la toxicidad de los metabolitos hidroxilados de la 2,3,7,8-TCDD es al menos 2 órdenes de magnitud inferior a la de la propia dioxina. También es importante que los metabolitos de 2,3,7,8-TCDD no se bioacumulen y, después de la formación de complejos con ácido glucurónico , se eliminen fácilmente del cuerpo con la bilis o la orina. Los procesos reales, sin embargo, son mucho más complicados. En particular, se encontraron signos de un aumento en el efecto inmunosupresor del metabolito. Entre otras características de la interacción de la 2,3,7,8-TCDD con los organismos vivos, cabe señalar que la velocidad y la dirección del metabolismo pueden depender de las características biológicas del organismo. Se muestran, en particular, diferencias en la dirección y velocidad de biotransformación en su estudio en perros y ratas in vivo , aunque esta diferencia es más bien cuantitativa. Se encontraron serias diferencias en el metabolismo de 2,3,7,8-TCDD en hepatocitos de cobayos y conejos.

La TCDD se metaboliza muy lentamente por las monooxigenasas hepáticas dependientes del citocromo P-450. En particular, en el hígado humano, la tasa metabólica de este compuesto es de aproximadamente 10-60 pmol/h*g de tejido.

Seguridad

Los análisis relacionados con la determinación de TCDD, PCDF y compuestos relacionados requieren el uso de salas especiales equipadas para cumplir requisitos de seguridad muy estrictos. Debido a la alta toxicidad de las dioxinas, es necesario que los instrumentos analíticos asignados para su análisis no se utilicen para otros fines [19] .

Las precauciones comienzan con el muestreo. En particular, las muestras de muestras ambientales en áreas infectadas se toman en monos. En el laboratorio, todo el trabajo analítico se lleva a cabo en una campana extractora. Las aguas residuales se mezclan con alcoholes de bajo punto de ebullición y se exponen a la radiación ultravioleta durante varios días. Los residuos de muestras que salen de los cromatógrafos o las bombas GC/MS se pasan a través de carbón activado o se burbujean a través de aceite o alcoholes de alto punto de ebullición .

Notas

  1. Registro de 2,3,7,8-Tetraclordibenzodioxina en la Base de Datos de Sustancias GESTIS de la IFA .
  2. Saracci, R.; Kogevinas, M.; Winkelmann, R.; Bertazzi, PA; Bueno De Mesquita, BH; Coggon, D.; Green, LM; Kauppinen, T.; l'Abbé, KA; Littorín, M.; Lynge, E.; Mateos, JD; Neuberger, M.; Osman, J.; Pearce, N. Mortalidad por cáncer en trabajadores expuestos a herbicidas clorofenoxi y clorofenoles  (ing.)  // The Lancet  : revista. - Elsevier , 1991. - Vol. 338 , núm. 8774 . — Pág. 1027 . -doi : 10.1016 / 0140-6736(91)91898-5 .
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