Biodiversity International Journal

De term dioxine verwijst naar een groep chemische verbindingen met bepaalde vergelijkbare structuren en biologische kenmerken.1 dioxine is de algemene naam voor 2,3,7,8-tetrachloordibenzo-para-dioxine (TCDD), maar wordt ook gebruikt voor de structureel en chemisch verwante polychloordibenzo-para-dioxinen (PCDD ‘s), dibenzofuranen (PCDF’ s) en coplanaire polychloorbifenylen (PCB ‘ s). Er zijn 75 PCDD congeneren, 135 PCDF en 209 PCB., Zeven PCDD ’s en 10 PCDF’ s met substituties op de 2,3,7 en 8 posities worden als toxisch beschouwd en 11 PCB ‘ s hebben dioxineachtige toxiciteit. Dioxineverbindingen ontstaan niet opzettelijk, maar worden onbedoeld gevormd door een aantal menselijke en natuurlijke activiteiten. Deze activiteiten omvatten verbranding en verbranding, bosbranden, chloorbleken van pulp en papier, bepaalde soorten chemische productie en verwerking en andere industriële processen.2 Er bestaan vele vormen van dioxine. Eén vorm, 2,3,7,8-tetra-chloordibenzo-p-dioxine (2,3,7,8-TCDD) wordt beschouwd als de meest toxische vorm., Het is ook de meest bestudeerde vorm. Toxische equivalenten (teq ‘ s) worden gebruikt om de toxiciteit van 16 andere vormen ten opzichte van 2,3,7,8-TCDD te beschrijven. Persistente, bioaccumulerende en toxische chemicaliën (PBT ‘ s) zijn stoffen die zich kunnen opbouwen tot niveaus die schadelijk kunnen zijn voor de menselijke en ecologische gezondheid. Deze verontreinigingen kunnen lange afstanden afleggen in de atmosfeer en kunnen gemakkelijk van land naar lucht en water bewegen. Bioaccumulatie is de accumulatie van chemische stoffen in organismen uit het omringende milieu door absorptie, ingestie en inhalatie.,3 dioxinen lossen gemakkelijker op of worden meer aangetrokken door olie-of vetverbindingen dan water. Hierdoor komen ze vaker voor bij dieren met lichaamsvet, bodems en sedimenten dan in water. Hetzelfde geldt voor andere wilde dieren. Dioxine bereikt de top van de voedselketen. Dioxine was de belangrijkste toxische component van Agent Orange, werd gevonden in Love Canal in Niagara Falls, NY en vormde de basis voor evacuaties op Times Beach, MO en Seveso, Italië (Tabel 1).,

Source and origin of dioxins

The majority of toxic dioxin is and has been derived from industrial chlorination processes, incineration of municipal waste and production of certain herbicides., De toxiciteit van andere dioxinen en chemische stoffen zoals PCB ‘ s die als dioxine werken, wordt gemeten in relatie tot TCDD. Dioxine wordt gevormd als een onbedoeld bijproduct van vele industriële processen waarbij chloor wordt gebruikt, zoals afvalverbranding, productie van chemicaliën en pesticiden en bleken van pulp en papier. Dioxine wordt gevormd door het verbranden van chemische verbindingen op basis van chloor met koolwaterstoffen. De belangrijkste bron van dioxine in het milieu is afkomstig van verschillende soorten afvalverbrandingsinstallaties en ook van brandvaten in de achtertuin., Dioxinevervuiling is ook verbonden met papierfabrieken die chloorbleken gebruiken in hun proces en met de productie van polyvinylchloride (PVC) kunststoffen en met de productie van bepaalde gechloreerde chemicaliën zoals veel pesticiden. De belangrijkste bronnen van dioxine zitten in ons dieet. Aangezien dioxine in vet oplosbaar is, bioaccumuleert het en klimt het omhoog in de voedselketen. Een Noord-Amerikaan die een typisch Noord-Amerikaans dieet eet, zal 93% van zijn dioxineblootstelling ontvangen van vlees en zuivelproducten (23% is afkomstig van melk en zuivel alleen; de andere grote bronnen van blootstelling zijn rundvlees, vis, varkensvlees, gevogelte en eieren)., Bij vissen bioaccumuleren deze toxines in de voedselketen, zodat het dioxinegehalte in vissen 100.000 keer hoger is dan in het omringende milieu. Dioxine komt vrij door papierfabrieken, metaalsmelterijen, vele chemische fabrieken, Vele pesticidefabrieken en alle verbrandingsinstallaties.

Dioxinevorming in cementovens

de lange verblijftijd en de hoge temperatuur in de cementoven in vergelijking met verbrandingsinstallaties voor stedelijk afval leiden tot een zeer geringe hoeveelheid PCDD ’s / PCDF’ s., PCDD’s / PCDF’ s en andere bestanddelen van gevaarlijk afval kunnen in cementovens op de juiste wijze worden vernietigd indien zij rechtstreeks aan de brander worden toegevoegd.4 Het merendeel van het onderzoek naar de vorming van dioxinen in cementovens wijst erop dat deze verbindingen voornamelijk worden gevormd in de koelere delen van de processen, met inbegrip van het voorverwarmings-gebied (rode kleurenzone) en het naverwarmings-gebied (blauwe kleurenzone). De vernietiging van gevaarlijk afval in cementovens, waaronder gechloreerde koolwaterstoffen, is door veel onderzoekers geanalyseerd en heeft een vernietigingsefficiëntie van meer dan 99,99% opgeleverd.,5,6 door de hoge temperatuur in cementovens worden alle organische stoffen vernietigd, waardoor de vorming van dioxinen in cementovens kan worden toegeschreven aan de voorverwarmingszone en de post-voorverwarmingszone. In de voorverwarmingsregio (rood) wordt rauwe maaltijd toegevoegd, verwarmd met het hete gas uit de draaioven en wordt in deze regio gebrand. De temperatuur in dit gebied varieert van ongeveer 250-850°C met het onderste deel van de pre-verwarmingszone bij hogere temperatuur en het bovenste deel bij lagere temperatuur., Het ruwe meel kan vele deeltjesoppervlakken vormen, die de oppervlakte gekatalyseerde vorming van PCDD/Fs kunnen vergemakkelijken.7 tegelijkertijd kan het onderste gedeelte van de voorverwarmingszone de homogene gasfasevorming vergemakkelijken en het bovenste gedeelte kan bijdragen tot de heterogene vorming van dioxinen. Het organische materiaal dat in het rauwe meel aanwezig is, vervluchtigt in de voorverwarmingszone en komt beschikbaar in de gasstroom. Meestal is er voldoende chloor aanwezig in de rauwe maaltijd om de vormingsreacties van de gechloreerde organische verbindingen (chloorfenolen, chloorbenzeen enz.,) nodig voor PCDD / Fs formaties.8 het ruwe gas (ovengas), kan koolstofresten bevatten en afgezet op oppervlakken van de wanden van air pollution control devices (APCD) blauwe kleur regio. De temperatuur en de zuurstofconcentratie kunnen ook verantwoordelijk zijn voor de vorming van dioxinen in APCD. APCD zoals elektrostatische precipitator (ESP) wordt gebruikt in de cementindustrie om de deeltjes uit het rookgas te verwijderen. Deze deeltjes kunnen sommige dioxinen op hun oppervlakken adsorberen.

in moderne ovens met voorverwarming is de emissie lager vanwege de lagere temperatuur van APCD., De ruwe gassen uit de draaiovens gaan door de voorverwarmer dan door ruwe molen droger om de rauwe maaltijd te verwarmen, in APCD en stapelen gas. Deze operationele modus verlaagt de warmgastemperatuur en verhoogt de mogelijkheid voor adsorptie van PCDD ‘s/f’ s in APCD. Als gevolg van lagere temperatuur en adsorptie van PCDD ‘s/PCDF’ s, wordt een laag dioxinegehalte in stapelgas gedetecteerd. Aan de andere kant tonen sommige studies aan dat er meer kansen zijn voor de vorming van dioxinen in APCD, als gevolg van adsorptie van koolstofstructuren en temperatuurprofiel bijna 250-350°C. 9

Karstensen et al.,,6 identificeerde de volgende belangrijkste bronnen voor de dioxine-uitstoot in cementovens:

1. Raw maaltijd, met van nature voorkomende PCDD/Fs
2. PCDD/Fs gevormd in de voorverwarmer zone

• PCDD/Fs geassocieerd met cementovenstof (CKD), afkomstig van de ESP.

Cementovenstof (CKD) dat geadsorbeerde dioxinen bevat, verzameld en opnieuw in het proces gebracht samen met ruw meel. Karstensen et al., 6 voorgesteld dat er Regio tussen ESP en voorverwarmingsgebied waar PCDD’s / f’ s geproduceerd en aanwezig zijn in zowel gasvormige als geadsorbeerde vorm., Zodra dioxines worden geproduceerd, zullen ze circuleren tussen gasvormige en deeltjes geadsorbeerde vorm.10 in de cementindustrie kan de vorming van dioxinen dan ook worden toegeschreven aan de reeds aanwezige dioxinen in het ruwe meel en de combinatie van homogeen en heterogeen mechanisme in de voorverwarmer-en naverbrandingszone voor de vorming van PCDD ‘s/PCDF’ s is significant.11 homoloog profiel of congeneerpatroon van dioxinen binnen elke homoloog groep kan worden gebruikt om de belangrijkste bronnen en vormingsroutes te identificeren die in een specifiek geval verantwoordelijk zijn voor de vorming van dioxinen., Homoloog profiel geeft de informatie over de relatieve verhoudingen van mono tot Oct-gechloreerde verbindingen en eenvoudig beschreven als een enkel getal dat de gemiddelde graad van chlorering aangeeft. De chloreringsgraad varieert tussen 1 en 8, waarbij 8 de PCDD of PCDF aangeeft als OCDD of OCDF. Sommige studies tonen aan dat het homoloog profiel verschilt als er veranderingen zijn in brandstofsamenstelling en verbrandingsomstandigheden.,

dioxine en gezondheid

de mogelijke gezondheidsrisico ‘ s als gevolg van de kankerbevorderende, immunomodulerende en teratogene activiteiten van dioxinen bij knaagdieren hebben aanleiding gegeven tot bezorgdheid over hun aanwezigheid in de menselijke voedselketen. Het lipofiele karakter van dioxinen leidt tot hogere concentraties in het vet van dierlijke en visproducten en de uitscheiding ervan via de melkafscheiding bij melkvee kan leiden tot relatief hoge concentraties dioxineverontreiniging in vetrijke zuivelproducten., Oppervlaktecontaminatie van plantaardig voedsel en bodem als gevolg van depositie van atmosferische emissies kan ook een belangrijke directe bron van dioxineopname voor vee zijn en daardoor een indirecte bron van dioxine voor mensen. Ondanks talrijke epidemiologische studies is niet onomstotelijk vastgesteld dat dioxine problematisch is voor de mens. Bepaalde beheerspraktijken, zoals het snoeien van vet uit vlees, het consumeren van magere zuivelproducten en het gewoon koken van voedsel, kunnen de blootstelling aan dioxineverbindingen aanzienlijk verminderen. Het EPA-rapport bevestigde dat dioxine een gevaar voor kanker is voor mensen., In 1997 publiceerde het International Agency for Research on Cancer (IARC), onderdeel van de Wereldgezondheidsorganisatie, hun onderzoek naar dioxinen en furanen en kondigde op 14 februari 1997 aan dat de meest krachtige dioxine, 2,3,7,8-TCDD, nu wordt beschouwd als een groep 1 carcinogeen, wat betekent dat het een bekende menselijke carcinogeen is. Naast kanker kan de blootstelling aan dioxine ook ernstige voortplantings-en ontwikkelingsproblemen veroorzaken, waarbij de niveaus 100 keer lager liggen dan die welke verband houden met de gevolgen van de kanker., Dioxine staat bekend om zijn vermogen om het immuunsysteem te beschadigen en hormonale systemen te verstoren. De blootstelling aan dioxine is in verband gebracht met geboorteafwijkingen, onvermogen om zwangerschap te handhaven, verminderde vruchtbaarheid, verminderd aantal zaadcellen, endometriose, diabetes, leerstoornissen, onderdrukking van het immuunsysteem, longproblemen, huidaandoeningen, verlaagde testosteronniveaus en nog veel meer.

een zeer groot deel van de dioxine is afkomstig van menselijke bronnen., Dioxine begon zich op te hopen in het milieu rond 1900 toen de oprichter van Dow Chemical (Midland, Michigan) een manier uitvond om tafelzout te splitsen in natrium-en chlooratomen, waardoor voor het eerst grote hoeveelheden vrij chloor beschikbaar kwamen. Dioxine is op verrassend veel manieren giftig voor de mens en het grote publiek wordt niet voldoende beschermd tegen schadelijke effecten door een traditionele veiligheidsmarge. Chloracne was de eerste ziekte die gepaard ging met blootstelling aan dioxine, voor het eerst beschreven in 1897., Chloracne verscheen als een beroepsprobleem in de jaren 1930 onder werknemers van pesticiden en onder werknemers die industriële chemicaliën genaamd PCB ‘ s (polychloorbifenylen) vervaardigd. Dioxine werd echter pas rond 1960 als de oorzaak van chloracne geïdentificeerd. (Dioxine was een ongewenste verontreiniging van de pesticiden en PCB ‘ s.) Chloracne produceert huiderupties, cysten en puisten als een zeer slecht geval van tieneracne; behalve dat de zweren kunnen voorkomen over het hele lichaam en in ernstige gevallen kan duren voor vele jaren.,

mannelijk lichaam heeft geen andere manieren om van dioxine af te komen dan het te laten afbreken volgens zijn chemische halfwaardetijden. Vrouwen daarentegen hebben twee manieren om uit hun lichaam te komen:

1. het passeert de placenta in het opgroeiende kind;
2. het is aanwezig in de vette moedermelk, die ook een Blootstellingsroute is die de zuigeling doseert, waardoor borstvoeding voor niet-veganistische/vegetarische moeders vrij gevaarlijk is (Figuur 1).

figuur 1 Dioxineherbeoordeling door EPA.,

A teq is een dioxine-toxisch Equivalent, berekend door alle toxische dioxinen en furanen te bekijken en te meten in termen van de meest toxische vorm van dioxine, 2,3,7,8-TCDD. Dit betekent dat sommige dioxines/furanen slechts als een halve TEQ kunnen tellen als het half zo giftig is als 2,3,7,8-TCDD. Onderzoekers van het National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) vonden verlaagde niveaus van testosteron (mannelijk geslachtshormoon) circuleren in het bloed van dioxine-blootgestelde mannelijke werknemers. Andere geslachtshormoonniveaus bij deze mannen werden ook beà nvloed., De lichaamslasten die een toename van diabetes lijken te veroorzaken variëren van 99 tot 140ng / kg. Zo is de gemiddelde Amerikaan, met een lichaamsbelasting van 13ng/kg, een factor 8 Onder het laagste niveau waarvan wordt gedacht dat het een diabetesrisico oplevert. Dioxine is een verbazingwekkend veelzijdig en krachtig gif.

EPA12 karakteriseert 2,3,7,8-TCDD als een carcinogeen agens voor de mens op basis van het bewijskracht van dier-en humane studies en karakteriseert andere dioxineachtige verbindingen, d.w.z., andere dioxineachtige gechloreerde dibenzo-p-dioxinen en gechloreerde dibenzofuranen en dioxineachtige polychloorbifenylen; als waarschijnlijk kankerverwekkend voor de mens. Het Amerikaanse Ministerie van Volksgezondheid en Menselijke Diensten heeft vastgesteld dat het redelijk is te verwachten dat 2,3,7,8-TCDD kanker kan veroorzaken.13 Het International Agency for Research on Cancer stelde vast dat 2,3,7,8-TCDD een bekend carcinogeen bij de mens is.,Mogelijke effecten op de menselijke gezondheid die gepaard gaan met hormoonontregeling kunnen zijn: borstkanker en endometriose bij vrouwen, testiculaire en prostaatkanker bij mannen, abnormale seksuele ontwikkeling, verminderde mannelijke vruchtbaarheid, verandering in de functies van de hypofyse en de schildklier, onderdrukking van het immuunsysteem en neurogedragseffecten.Hoewel geboorteafwijkingen zijn waargenomen bij dieren (dieren in ontwikkeling zijn bijzonder gevoelig) die zijn blootgesteld aan hogere dan achtergrondniveaus van 2,3,7,8-TCDD, kunnen menselijke geboorteafwijkingen als gevolg van blootstelling aan dioxinen momenteel niet worden bevestigd.,13

dioxine toxiciteitsbeoordeling

het onderzoek werd uitgevoerd door Latchoumycandaan & Mathur16 om te onderzoeken of behandeling met vitamine E testis van ratten beschermt tegen oxidatieve stress veroorzaakt door 2,3,7,8-tetrachloordibenzo-p-dioxine (TCDD). Mannelijke ratten van de Wistar-stam kregen TCDD toegediend in doses van 1, 10 en 100ng per kg lichaamsgewicht. per dag gedurende 45 dagen. Andere groepen dieren kregen gelijktijdig TCDD (1, 10 en 100ng per kg lichaamsgewicht. per dag) en vitamine E (20mg per kg lichaamsgewicht. per dag) gedurende 45 dagen., Bij dieren die TCDD toegediend kregen en bij dieren die gelijktijdig TCDD en vitamine E toegediend kregen, was er geen significante verandering in lichaamsgewicht. Toediening van TCDD verminderde het gewicht van de testis, epididymis, zaadblaasjes en ventrale prostaat. De dagelijkse spermaproductie daalde bij de dieren die TCDD toegediend kregen van de controlewaarden van 22,19+ / -2,67 tot 13,10+/-3,16 x 106. Er was een significante afname van de activiteiten van superoxide dismutase, catalase, glutathionereductase en glutathionperoxidase met gelijktijdige verhoogde niveaus van waterstofperoxide en lipideperoxidatie., Gelijktijdige toediening van TCDD en vitamine E vertoonde geen significante veranderingen in het gewicht van de testis, epididymis, zaadblaasjes en ventrale prostaat. De dagelijkse spermaproductie bleef onveranderd bij de dieren die gelijktijdig TCDD en vitamine E toegediend kregen.de activiteiten van antioxidantenzymen en de niveaus van waterstofperoxide en lipideperoxidatie veranderden niet bij de dieren die gelijktijdig TCDD en vitamine E toegediend kregen. deze resultaten suggereren dat toediening van TCDD oxidatieve stress in testis induceert en vitamine E een beschermend effect kon geven tegen door TCDD geïnduceerde oxidatieve stress.,

de toxiciteit van TCDDis gemedieerd door activering van de aryl koolwaterstofreceptor (AhR), een orphan receptor die behoort tot de basis helix-loop-helix Per-ARNT-Sim familie van transcriptiefactoren. TCDD en verwante chemische producten binden met hoge affiniteit aan AhR, leidend tot zijn translocatie in de kern en dimerisatie met de Ahr nucleaire translocator (ARNT). Dit heterodimere complex bindt vervolgens dioxineresponselementen in de promotors van doelgenen en regelt hun transcriptionele expressie.,18 muizen waarbij de AhR genetisch is verwijderd vertonen geen duidelijke toxische reacties die typisch worden waargenomen na blootstelling aan TCDD, 19-24 waaruit blijkt dat AhR-activering nodig is om de toxiciteit van TCDD te bemiddelen.