二噁英

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1,4-二氧杂环己二烯
IUPAC名
1,4-dioxin
别名 1,4-戴奥辛
识别
CAS号 290-67-5
性质
化学式 C4H4O2
摩尔质量 84.07 g·mol⁻¹
外观 無色液體
沸点 75°C (348°K)
危险性
欧盟危险性符号
有毒有毒 T
主要危害 易燃、極毒
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
4
0
 
相关物质
相关化学品 二苯并二噁英
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。
雙苯環二噁英鍵線式及原子的編號方式,四氯雙苯環二噁英是雙苯環二噁英的衍生物
各地中文名稱
大陸 二恶英
台灣 戴奧辛
二噁英

二噁英,即1,4-二氧杂环己二烯,是一个单环有機化合物,包含多氯二苯并二噁英(polychlorinated dibenzodioxins ,PCDDs),多氯二苯并呋喃(polychlormated dibenzofuran,PCDF);它们的化学结构相像,常写成PCDD/Fs或俗称为二噁英(dioxins),與多氯聯苯(polychlorinated biphenyl,PCBs)化學組成、毒性相近的碳、氯、苯有機物,一種多鹵代化合物英语Polyhalogenated compound (Polyhalogenated compounds,PHCs) 。它是一種在工業上沒有用處的副產物,一般來說廣義的「二噁英」一詞泛指含有前述結構的衍生化合物,例如常被使用於動物實驗的四氯雙苯環二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD)。二噁英與其衍生化合物的毒性各有不同,另外此類化合物因具脂溶性(liposolubility)之故,會積聚在動物脂肪組織及植物的某些部位。

來源[编辑]

當有機物質在含有的環境下(可以有機氯化物或離子的方式存在)燃燒,就可能會產生二噁英類物質。

在自然環境中,二噁英最主要的來源是透過森林火災而產生;亦有許多種透過人類活動產生的途徑,像是火力發電、焚燒植物聚氯乙烯(PVC)、垃圾焚化及吸煙等等,另外也可以透過非燃燒的環境中產生,例如漂白紙張布料、生產含氯苯酚物質的作業,除了废弃物焚烧外,铁矿石烧结、电弧炉炼钢、再生有色金属生产等行业均属于二恶英污染防治重点行业[1]。垃圾焚化爐的燃烧温度能够达到标准以及正常工作的烟道净化系統就可以保证降低二噁英排放;二手菸(包含吸菸)、露天焚燒稻草、燒紙錢及沒有管理好的汽機車工廠才是人類暴露二噁英的主要來源。

毒理[编辑]

二噁英是一種細胞毒。以TCDD為例,其進入人體後將誘導δ-氨基乙醯丙酸合酶(Aminolevulinic acid synthetase,ALAS)的產生,此酶為血紅素合成的限速酶。過多的ALAS會破壞細胞組織,並可能表現出類似卟啉症的病徵[2]。二噁英可以誘導淋巴細胞凋亡,抑制殺傷性T細胞(cytotoxic T cell,Tc或CTL)的產生並促進免疫抑制因子的高度表達[3],引起免疫系統調節功能障礙。二噁英亦能侵入DNA分子,誘發突變,由此而具有致畸與致癌作用。二噁英在體內不易代謝,可隨排泄物進入環境。

軍事用途[编辑]

斯德哥爾摩國際和平研究所在《化學、生物戰問題》中將二噁英視為一種潛在的軍用毒劑,部分原因如下:

  • 毒性:大多數二噁英類化合物對哺乳動物具有高毒性。以大白鼠為材料的實驗表明,TCDD的毒性與沙林相近 [LD50(TCDD):0.447mg/ LD50(Sarin):0.55mg] 。
  • 診療:病程長,所造成的傷害長期不愈,且無特效藥物。
  • 持久性:性質高度穩定,洗消困難,可長期染毒。
  • 施放:可形成氣溶膠,使用方便。
  • 原料:來源廣泛,但目前產率尚低。

對健康的影響[编辑]

2,3,7,8-四氯二苯并二噁英(TCDD)的结构式

二噁英類化合物中,被認為毒性最強的是2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (以下稱TCDD),因此大部分的動物實驗研究皆使用TCDD做為檢測二噁英類化合物毒性的標準,其餘的二噁英類化合物對人類的影響則尚待確認。 二噁英類化合物具有脂溶性,因此容易進行生物累積作用。以TCDD為例,對哺乳類動物的研究指出雖然存在致死劑量,但不同物種之間可忍受的劑量差異頗大。另外,TCDD雖不具有直接的致突變性與基因毒性[4],但是卻可能透過間接的生理途徑而致癌。由於尚未出現人類因二噁英類化合物急性致死的案例,因此推斷人類接觸的二噁英濃度相對來說為較低劑量,但仍有可能經由生物累積而出現慢性症狀。這種情況下,經由動物實驗與臨床病例推論出的TCDD對人類的健康風險主要有:

  • 氯痤瘡。這是目前唯一可確認且有臨床病例的、人體積存高濃度的二噁英而引發的現象。[5]
  • 癌症。動物實驗顯示TCDD對某些種動物具有高度致癌性,但是要超過某一門檻劑量才會發生。對人類的致癌性目前尚在研究中,不過塞維索事件英语Seveso disaster後的臨床案例顯示高濃度TCDD可能會稍稍增加多發性骨髓瘤白血病的發生機率。[6]
  • 其他在動物實驗中出現的生理症狀包括免疫功能下降、腎功能下降、牙齒發育受阻等等。其中牙齒發育的問題也在塞維索事件中出現病例[7]。另外根據塞維索事件的研究,TCDD尚可能與糖尿病、子宮內膜異位、內分泌失調等有關。[8]

二噁英中毒的歷史案例[编辑]

  • 在1976年義大利塞維索的ICMESA化工廠爆炸事故後導致的高濃度二噁英外洩事件,約2.5公斤的二噁英覆蓋了320公頃的面積,使當地出現約200名受氯痤瘡所苦的患者。這個事件也是被研究的最詳細的二噁英汙染事件,也說明了二噁英可能提高某些癌症的發病率。另外有許多症狀也被懷疑是二噁英汙染所導致,但尚待更多研究分析。[5]
  • 越戰中,美軍曾使用一種強力落葉劑橙劑以去除葉片、曝露出躲在叢林中的越共,目前仍有不少退伍軍人被驗出體內積存過量的二噁英。另外目前發現體內二噁英濃度最高的案例也在越南(雖然主要是由於工作接觸的關係)。雖然脂肪中TCDD濃度高達144000pg/g,但是患者除了受氯痤瘡、抑鬱與月經失調所苦之外,並無其他症狀。[9]
  • 二噁英首次被用作下毒工具是用在2004年的烏克蘭總統候選人尤先科,他於9月開始出現身體不適,至11月被證實中毒,體內被驗出含量大量TCDD,濃度為108000pg/g,這也是首宗人體攝取大量二噁英急性中毒的個案。但除了初期的憂鬱症狀與氯痤瘡外,並無其他臨床症狀。[10]
急性二噁英中毒,臉上生出氯痤瘡 (尤先科 2006年)

消除二噁英的研究[编辑]

在2006年1月16日出版的《自然生物科技杂志》,京都大学微生物学教授村田幸作发表论文[11],指他们的研究利用基因技术,把两种不同品种的鞘脂单胞菌属的基因混合而培育出来的超级细菌,能够吞噬二噁英类化合物,并以前所未有的短时间将之在其体内分解。 此外,部分国家及生产商(例如美国东岸缅因州[12])已减少或停止制造聚氯乙烯产品;并推行减少用塑料袋。尤其在盛放食物器具、婴孩用品玩具及医疗用品禁用聚氯乙烯及相关的含塑料


參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ (中文)关于加强二噁英污染防治的指导意见.
  2. ^ Poland A, Glover E: 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin: A potent inducer of delta-aminolevulinic acid synthetase. Science 179:476-477 (1973).
  3. ^ Fewer CTL, not enhanced NK cells, are sufficient for viral clearance from the lungs of immunocompromised mice. Cell Immunol. 2003 Nov; 226 (1):54-64
  4. ^ Y.P. Dragan, D. Schrenk. Animal studies addressing the carcinogenicity of TCDD (or related compounds) with an emphasis on tumour promotion. Food Additives and Contaminants. 2000, 17 (4): 289–302. doi:10.1080/026520300283360. PMID 10912243. 
  5. ^ 5.0 5.1 P. Mocarelli et al.. Serum concentrations of 2,3,7,8- tetrachlorodibenzo-p-dioxin and test results from selected residents of Seveso, Italy. J. Toxicol. Environ. Health. 1991, 32 (4): 357–366. doi:10.1080/15287399109531490. PMID 1826746. 
  6. ^ Angela Cecilia Pesatori, Dario Consonni, Maurizia Rubagotti, Paolo Grillo and Pier Alberto Bertazzi. Cancer incidence in the population exposed to dioxin after the "Seveso accident": twenty years of follow-up. Environmental Health. 2009, 8: 39. doi:10.1186/1476-069X-8-39. 
  7. ^ S. Alaluusua et al.. Developmental dental aberrations after the dioxin accident in Seveso. Environ. Health Perspect. 2004, 112 (13): 1313–1318. doi:10.1289/ehp.6920. PMC 1247522. PMID 15345345. 
  8. ^ Baccarelli A, Mocarelli P, Patterson DG, et al. Immunologic effects of dioxin: new results from Seveso and comparison with other studies. Environ. Health Perspect. 2002, 110 (12): 1169–73. PMID 12460794. 
  9. ^ A. Geusau, K. Abraham, K. Geissler, M.O. Sator, G. Stingl, E. Tschachler,. Severe 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) intoxication: clinical and laboratory effects. Environ. Health Perspect. 2001, 109 (8): 865–869. doi:10.1289/ehp.01109865. PMC 1240417. PMID 11564625. 
  10. ^ Sorg, R.; Zennegg, M.; Schmid, P.; Fedosyuk, R; Valikhnovskyi, R.; Gaide, O.; Kniazevych, V.; Saurat, J.-H. 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) poisoning in Victor Yushchenko: identification and measurement of TCDD metabolites. The Lancet. 2009, 374 (9696): 1179–1185. doi:10.1016/S0140-6736(09)60912-0. PMID 19660807.  |first1=|first=只需其一 (帮助)
  11. ^ Yuji Aso , Yukiko Miyamoto , Karen Mine Harada , Keiko Momma , Shigeyuki Kawai , Wataru Hashimoto , Bunzo Mikami & Kousaku Murata. Engineered membrane superchannel improves bioremediation potential of dioxin-degrading bacteria. Nature Biotechnology: 188–189. doi:10.1038/nbt1181 (英文). 
  12. ^ http://www.chemicalspolicy.org/downloads/MaineExecOrder2006.pdf