Polychlorovaný dibenzofuran

Tyto polychlorované-furany nebo PCDF jsou rodina chemických molekul. Existuje 135 sloučenin. Liší se od dioxinů přítomností jednoho atomu z kyslíku do centrálního kroužku ( furan ) obklopen dvěma cykly , že se benzen . Některé z nich jsou pro člověka toxické.

V molekule zobrazené výše jsou 4 atomy vodíku substituovány atomy chloru. Obecně řečeno, v polychlorovaných molekulách dibenzofuranu může existovat 2 až 8 substitucí.

Původ a formace

• Velmi stabilní a extrémně bioakumulovatelné PCDF jsou impozantní znečišťující látky, extrémně perzistentní, které se hromadí v životním prostředí a v potravinových řetězcích až k lidem.
• Nejedná se o molekuly syntetizované pro určitý účel (pesticidy, chladivo ...), ale o nežádoucí sloučeniny, které se tvoří za určitých podmínek.
• Jejich školení je v zásadě spojeno s lidskými, průmyslovými a domácími činnostmi.

Zahřívání určitých prekurzorů (PCB, polychlorfenolů ) za přítomnosti kyslíku nad 300  ° C poté vede hlavně k tvorbě furanů (zpravidla zahřívání všech organických molekul za přítomnosti zdroje chloru a molekulárního kyslíku) může vyvolat tvorbu dioxinů a furanů).

Příklady:

1. Nehody v závodech vyrábějících deriváty organochloru (nejznámější z nich je nehoda Seveso v roce 1976, viz katastrofa Seveso )
2. Požáry skladů, budov a vozidel (často obsahující PVC ).
3. Nevyhovující spalovny domácího nebo průmyslového odpadu (celkem 60%)
4. Difúzní zdroje: výfukové plyny, motorové oleje, vytápění domácností (dřevo, uhlí, plyn)
5. Potenciální nádrže: dřevo ošetřené pentachlorfenolem (PCP), elektrické transformátory obsahující PCB, kal z čistíren odpadních vod používaný k aplikaci na půdu, kontaminované půdy a sedimenty

Způsob požití

• Průměrná expozice populace je více než 95% prostřednictvím potravin, zejména požitím živočišných tuků (mléko a mléčné výrobky, maso, ryby)
• Nehodami během úniku dioxinů / furanů do atmosféry / prostředí.
• Jsou hydrofobní  : PCDF uvolňované do vodního prostředí se váží na organické částice a vstupují do tukových tkání vodních organismů. Proto se o nich říká, že jsou lipofilní .
• PCDF se silně váží na půdy a mohou zůstat vázány po dlouhou dobu, aniž by se rozložily, jejich nebezpečnost pochází ze skutečnosti, že jakmile vstoupí do buňky , je velmi obtížné je zničit.

Mechanismus akce

Každé buněčné jádro je chráněno obranným systémem, aby se zabránilo vstupu nežádoucích molekul do DNA a interference s ní . V cytoplazmě se dioxin / furan váže na Ah receptor (aryl uhlovodík). Asociace Ah-dioxin poté vytvoří komplex s proteinem Arnt umožňující vstup do jádra a aktivuje takzvané „dioxin-senzitivní“ oblasti. To má za následek produkci proteinů tvořících toxickou reakci. Buňky a další orgány jsou velmi ovlivněny. Toxicita je proto chronická (její působení pokračuje), nepřímá a závisí na typu postižených buněk / orgánů.

Toxicita

• Dioxiny a PCDF s atomy chloru v pozicích 2, 3, 7 a 8 jsou považovány za nejtoxičtější. Z nich je 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (T4CDD) nejnebezpečnější formou známou jako TCDD , nejstudovanější a nejznámější a slouží jako standard pro stanovení toxicity jiných dioxinů a PCDF.
• Tyto toxické ekvivalence faktory jsou použity pro expresi ve standardizované formě toxicitu dioxiny a furany, určit toxický ekvivalent 2,3,7,8-T4CDD.
• Toxický ekvivalent dioxinů a furanů bez atomu chloru v polohách 2, 3, 7 a 8 je nulový
• TE jsou založeny na měření odezvy ryb.

Účinky

• Specifický karcinogenní účinek PCDF ve srovnání s dioxiny je stále diskutován
• Funkční poruchy, imunologické změny
• Zapojení mužského nebo ženského reprodukčního systému (během prenatální expozice).

Analýza dioxinů / furanů

• Techniky identifikace a měření dioxinů jsou složité a závisí na povaze vzorku, který má být analyzován.
• Extrahujte dioxiny vhodnými rozpouštědly, čisticími operacemi, separací, s vědomím, že je třeba je hledat v měřítku pikogramu .
• Zařízení drahé a relativně neobvyklé. Náklady na identifikaci a měření dioxinů jsou velmi vysoké: 750 až 1 500  EUR podle prostředí, které má být analyzováno (cena je vysvětlena trváním procesu analýzy včetně extrakčních úprav).
• Proces

1. Je třeba oddělit: existuje velké množství izomerů a ne všechny izomery mají stejnou toxicitu.

Sloučeniny jsou aktivní v extrémně nízkých dávkách na živé bytosti (detekční limity řádově ppt, část na bilion nebo nanogram / kilogram, na ppq, část na kvatrilion nebo pikogram / kilogram)

1. Hmotnostní spektrometrie  : kvalitativní a kvantitativní analýzy se provádějí spojením plynové chromatografie na kapilární koloně s vysokým rozlišením (HRGC) s hmotnostní spektrometrií s vysokým rozlišením s přihlédnutím k poměru 35Cl / 37Cl
2. Kvantifikace izotopovým ředěním  : kvantifikuje se značeným standardem (uhlík 13, deuterium ), vytvoří se kalibrační křivka, specificky se stanoví chlor 2,3,7,8

Meze detekce se snižují snížením šumu (díky vysokému rozlišení) nebo snížením extrakčního objemu.

Reference

1. Van den Berg, M. a kol. (World Health Organization - WHO), Toxic Equivalency Factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for Humans and Wildlife, Environmental Health Perspectives, svazek 106, číslo 12,prosince 1998, str. 775 - 791.
2. Metoda 1613 Tetra-prostřednictvím okta-chlorovaných dioxinů a furanů izotopovým ředěním HRGC / HRMS
3. Izomerní analýza PCDD / PCDF v odpadu spalovny odpadu společností GC - MS / Ms Adrian M.Cunli.e, Paul T. Williams Chemosphere 62 (2006) 1846-1855
4. Optimalizace ionizačních podmínek pro stopovou analýzu PCDD / PCDF pomocí iontové pasti MS / MS Yukio Kemmochi *, Kaori Tsutsumi, Ken-ichi Futami Chemosphere 46 (2002) 1451 - 1455