US EPA O DIOKSYNACH (1)
W ostatnim czasie dotarł do nas raport Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (US EPA) nt. dioksyn - najsilniejszej trucizny, jaką stworzył człowiek. Wstępną wersję tego raportu znaliśmy dotychczas z omówienia, które ukazało się w ZB (Dioksyny groźniejsze niż przypuszczano, Peter Montague, PhD, s. 60, ZB nr 6, czerwiec 1994). Od tego numeru będziemy publikować fragmenty kolejnej poprawionej wersji (nadal nie ostatatecznej) tego największego, najpełniejszego i najaktualniejszego opracowania nt. dioksyn. Będziemy omawiać źródła, z których pochodzą, przyczyny ich powstawania, skutki, jakie wywołują u człowieka.
Publikacja materiałów amerykańskiej EPA, a więc pochodzących z niepodważalnego źródła, powinna zadowolić krytyków wszelkiej maści, zarzucającym częstokroć ekologom brak profesjonalizmu i demagogię w podejściu do problemu dioksyn. Mam nadzieję, że raport EPA rozwieje też mity, jakie pojawiły się ostatnio wokół zagadnienia powstawania dioksyn w procesach naturalnych: podczas kompostowania i w procesach gnilnych na składowiskach (por. omawiany już w ZB tekst Witolda Nierzwińskiego w Gdańskim Biuletynie Proekologicznym (nr 11/94) i artykuł Marka Siemińskiego w "Ekologii i Zdrowiu" (nr 9-10/42-43).
Wiem, że niektórzy dowodzą, iż znaczne stężenie dioksyn w środowisku pozwala na budowę kolejnych urządzeń je wytwarzających (np. spalarni). Są to zapewne te same osoby, które chciały budować kolejne huty i koksownie na Śląsku, z katastrofy w Czarnobylu wyciągnęły wniosek, że można budować kolejne elektrownie atomowe, a rosnącą ilość zanieczyszczeń komunikacyjnych uważają za argument za budową autostrad.
Dla ułatwienia lektury podaję znaczenia użytych skrótów:
ˇ CDDs to chlorowane dibenzo-p-dioksyny;
ˇ CDFs to chlorowane dibenzofurany;
ˇ CDD/Fs to jedne i drugie razem;
ˇ PCBs to polichlorowane bifenyle;
ˇ "dioksyny" to, w poniższym tekście, wszystkie typy dioksyn i furanów łącznie;
ˇ TEQ (toxic equivalent) to równoważniki toksyczności charakteryzujące poszczególne dioksyny; najbardziej trująca dioksyna TCDD ma największy równoważnik i jest on równy 1;
ˇ g TEQ oznacza całkowitą masę wszystkich dioksyn w gramach w przeliczeniu na TCDD z uwzględnieniem współczynników toksyczności, np. 10 g dioksyny XCDD o współczynniku toksyczności 0,1 odpowiada 1 g TEQ.
(...)
II.2. Źródła
Badania pochodzących z przeszłości ludzkich tkanek wykazują znacznie niższą niż obecnie zawartość CDD/F (Ligon i inni, 1989). Badania osadów dennych w jeziorach w pobliżu ośrodków przemysłowych w Stanach Zjednoczonych wykazały, że ilość dioksyn i furanów była stosunkowo niska, aż do 1920 roku (Czuczwa i inni, 1984; Czuczwa i Hites, 1985; Smith i inni, 1992). Badania te ukazują wzrost stężenia CDD/F po roku 1920, aż do mniej więcej roku 1970. Od tego czasu zaobserwowano spadek stężenia tych substancji. Ani wzrost, ani późniejszy spadek koncentracji dioksyn, nie mogą być wyjaśnione zmianami w procesach naturalnych, odpowiadają natomiast zmianom w produkcji chlorofenoli (Czuczwa i Hites, 1984). Na tej podstawie można stwierdzić, że główną przyczyną obecności dioksyn i dioksynopodobnych substancji w środowisku jest działalność człowieka. W tym dziale przedstawiono zasadnicze teorie tworzenia i emisji tych związków, a także główne źródła, z których pochodzą.
II.2.1. Teorie tworzenia podczas spalania
Emisję CDDs i CDFs do środowiska z procesów spalania można wyjaśnić za pomocą trzech podstawowych, wzajemnie się nie wykluczających, teorii: (1) zanieczyszczeniem surowców, (2) tworzeniem z prekursorów i (3) tworzeniem de novo (od początku - pr). Teorie te można w zarysie opisać następująco:
1. Surowce używane do spalania zawierają CDDs i CDFs. Część z nich nie poddaje się działaniu wysokiej temperatury w czasie procesu spalania lub termicznej obróbki i po ich zakończeniu jest odprowadzana przez komin. Mechanizm ten nie jest uważany za główną przyczynę emisji dioksyn (w przeciwieństwie do dwóch poniższych), ale faktycznie najlepiej wyjaśnia emisję jednej z grup dioksynopodobnych związków - PCBs.
2. CDDs/CDFs tworzą się w wyniku termicznego rozpadu i rekompozycji cząsteczek prekursorów. Prekursorami są chlorowane węglowodory aromatyczne, mające budowę chemiczną zbliżoną do dioksyn. Do prekursorów, które dotychczas zidentyfikowano, zalicza się m.in. polichlorowane bifenyle (PCBs), chlorowane fenole (CPs) i chlorowane benzeny (CBs). Uważa się, że formowanie CDDs/CDFs następuje po kondensacji i zaadsorbowaniu prekursora na powierzchni cząstek pyłu. Znajdujące się na powierzchni cząstek pyłu centra aktywne umożliwiają zajście reakcji chemicznych, w wyniku których tworzą się dioksyny. Zaobserwowano, że reakcje te są katalizowane (przyspieszane) przez atomy chloru osadzone na cząstkach pyłu. Stwierdzono, że niezbędnym warunkiem dla zajścia opisanych procesów jest temperatura pomiędzy 250 a 450 oC, i że w innych warunkach termicznych dioksyny nie będą powstawać. Teoria "prekursorów" koncentruje się na obszarach procesu spalania odległych od strefy wysokotemperaturowej, a więc oddalonej od płomienia i komory spalania. Są to miejsca, w których spaliny powstałe w wyniku spalania materii organicznej ulegają ochłodzeniu podczas wędrówki przez kocioł, wymienniki ciepła, urządzenia do oczyszczania spalin i/lub komin. (Miejsce, w którym gazy zostają schłodzone do temperatury poniżej 450 oC, zależy oczywiście od drogi jaką muszą pokonać. Zwykle następuje to już po przejściu przez urządzenia filtrujące - w kominie lub u jego wylotu. - pr)
3. CDDs/CDFs tworzą się de novo w tym samym obszarze procesu spalania, co w powyższym opisie, czyli w tak zwanej strefie chłodnej. Zgodnie z tą teorią CDDs/CDFs tworzą się cząstek, których struktura nie wykazuje większego podobieństwa do struktury molekularnej CDDs i CDFs. Ogólnie rzecz biorąc substancje te nie są prekursorami i mogą nimi być zarówno produkty petrochemiczne, tworzywa sztuczne chlorowane (PCW) i niechlorowane (polistyren), jak i drewno, celuloza, węgiel, koks, sadza i chlorowodór. Tworzenie dioksyn wymaga obecności donora chloru (cząsteczki, która przekaże atom chloru tworzącej się dioksynie) i powstania produktu pośredniego, który będzie prekursorem dioksyny. Różnica pomiędzy tą, a powyższą teorią jest taka, że teoria 2. opisuje tworzenie CDDs/CDFs w obecności prekursorów zawartych w spalanym materiale, natomiast teoria 3. opisuje ich tworzenie z substancji, które nie uważa się za prekursory, ale które mogą reagować tworząc prekursory, a następnie (ewentualnie) cząsteczki dioksynopodobne. (c.d.n.)
Z powyższych informacji można wyciągnąć kilka interesujących wniosków:
1. Dioksyny tworzą się także w warunkach naturalnych (prawdopodobnie np. podczas pożarów), jednak za obecne poziomy ich stężeń odpowiedzialny jest głównie człowiek.
2. Dioksyny tworzą się we wszystkich procesach termicznych z udziałem materii organicznej i chloru. Wyeliminowanie chloru z procesów przemysłowych (co jest np. postulatem Greenpeace'u) zapobiegłoby tworzeniu dioksyn.
3. Do syntezy dioksyn podczas spalania nie jest niezbędny tzw. chlor organiczny (czyli związany w związkach organicznych, np. PCW). Wystarczy sól kuchenna (chlorek sodu).
4. Dioksyny nie tworzą się w procesach naturalnych przemian materii organicznej, np. podczas kompostowania, procesów gnilnych na składowiskach lub procesów trawiennych w organizmie.
5. W spalarniach odpadów dioksyny tworzą się po ochłodzeniu produktów spalania, a zazwyczaj także po przejściu przez urządzenia oczyszczające. Podnoszenie temperatury płomienia, w celu obniżenia ilości powstających dioksyn, okazuje się niejednokrotnie nieskuteczne.
6. Ilość powstających dioksyn można obniżyć zmniejszając stężenie drobnego pyłu (pyłu zawieszonego) w emitowanych gazach, gdyż pył ułatwia syntezę CDDs/CDFs. Jednak dokładne odpylanie jest bardzo kosztowne, a całkowite wyeliminowanie pyłu jest praktycznie niemożliwe. (pr)
