Polychloriertes Dibenzofuran

Die polychlorierten Furane oder PCDF sind eine Familie chemischer Moleküle. Es gibt 135 Verbindungen. Sie unterscheiden sich von Dioxinen durch die Anwesenheit eines einzelnen Atom von Sauerstoff in den mittleren Ring ( Furan ) , umgeben von zwei Zyklen das Benzol . Einige von ihnen sind für den Menschen giftig.

In dem oben gezeigten Molekül sind 4 Wasserstoffatome durch Chloratome substituiert. Im Allgemeinen kann es in polychlorierten Dibenzo-Furan-Molekülen 2 bis 8 Substitutionen geben.

Herkunft und Entstehung

• Sehr stabil und äußerst bioakkumulativen , PCDF sind gewaltige Schadstoffe, extrem persistent, die in der Umwelt und entlang Nahrungsketten akkumulieren, bis hin zum Menschen.
• Hierbei handelt es sich nicht um für einen bestimmten Zweck synthetisierte Moleküle (Pestizide, Kältemittel ...), sondern um unerwünschte Verbindungen, die unter bestimmten Bedingungen gebildet werden.
• Ihre Ausbildung ist im Wesentlichen mit menschlichen, industriellen und häuslichen Aktivitäten verbunden.

Das Erhitzen bestimmter Vorläufer (PCB, Polychlorphenole ) in Gegenwart von Sauerstoff über 300  ° C führt dann hauptsächlich zur Bildung von Furanen (in der Regel zum Erhitzen organischer Moleküle in Gegenwart einer Chlor- und molekularen Sauerstoffquelle) kann die Bildung von Dioxinen und Furanen induzieren ).

Beispiele:

1. Unfälle in Anlagen zur Herstellung von Organochlor-Derivaten (der bekannteste davon ist der Seveso-Unfall von 1976, siehe die Seveso-Katastrophe )
2. Lager-, Gebäude- und Fahrzeugbrände (häufig mit PVC ).
3. Nicht konforme Verbrennungsanlagen für Haushalts- oder Industrieabfälle (insgesamt 60%)
4. Diffuse Quellen: Abgase, Motorenöle, Haushaltsheizung (Holz, Kohle, Gas)
5. Mögliche Reservoire: mit Pentachlorphenol (PCP) behandeltes Holz , PCB-haltige elektrische Transformatoren, Klärschlamm für Landanwendungen, kontaminierte Böden und Sedimente

Art der Einnahme

• Die durchschnittliche Exposition der Bevölkerung durch Lebensmittel beträgt mehr als 95%, insbesondere durch Aufnahme von tierischen Fetten (Milch und Milchprodukte, Fleisch, Fisch).
• Durch Unfälle während der Freisetzung von Dioxinen / Furanen in die Atmosphäre / Umwelt.
• Sie sind hydrophob  : PCDFs, die in Gewässer freigesetzt werden, binden sich an organische Partikel und gelangen in das Fettgewebe von Wasserorganismen. Deshalb sollen sie lipophil sein .
• PCDFs binden stark an Böden und können über lange Zeiträume gebunden bleiben, ohne sich zu zersetzen. Ihre Gefährlichkeit beruht auf der Tatsache, dass sie nach dem Eintritt in eine Zelle sehr schwer zu zerstören sind.

Aktionsmechanismus

Jeder Zellkern ist durch ein Abwehrsystem geschützt, um zu verhindern, dass unerwünschte Moleküle in die DNA eindringen und diese stören . Im Zytoplasma bindet Dioxin / Furan an den Ah-Rezeptor (Arylkohlenwasserstoff). Die Ah-Dioxin-Assoziation bildet dann mit dem Arnt-Protein einen Komplex, der den Eintritt in den Kern ermöglicht und sogenannte „dioxinempfindliche“ Bereiche aktiviert. Dies führt zur Produktion von Proteinen, die die toxische Reaktion darstellen. Die Zellen und andere Organe sind stark betroffen. Die Toxizität ist daher chronisch (ihre Wirkung setzt sich fort), indirekt und hängt von der Art der betroffenen Zellen / Organe ab.

Toxizität

• Dioxine und PCDFs mit Chloratomen in den Positionen 2, 3, 7 und 8 gelten als am giftigsten. Von diesen ist 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (T4CDD) die gefährlichste Form, die als TCDD bekannt ist , die am meisten untersuchte und bekannteste und dient als Standard für die Feststellung der Toxizität. Andere Dioxine und PCDF.
• Die toxischen Äquivalenzfaktoren werden verwendet, um die Toxizität von Dioxinen und Furanen in standardisierter Form auszudrücken und ein toxisches Äquivalent von 2,3,7,8-T4CDD zu bestimmen.
• Das toxische Äquivalent von Dioxinen und Furanen ohne Chloratom an den Positionen 2, 3, 7 und 8 ist Null
• TEs basieren auf der Messung der Reaktion von Fischen.

Auswirkungen

• Die spezifische krebserzeugende Wirkung von PCDFs im Vergleich zu Dioxinen wird noch diskutiert
• Funktionsstörungen, immunologische Veränderungen
• Beteiligung des männlichen oder weiblichen Fortpflanzungssystems (während der vorgeburtlichen Exposition).

Dioxin / Furan-Analyse

• Die Techniken zur Identifizierung und Messung von Dioxinen sind komplex und hängen von der Art der zu analysierenden Probe ab.
• Extrahieren Sie die Dioxine durch geeignete Lösungsmittel, Reinigungsvorgänge, Trennung, in dem Wissen, dass sie im Maßstab des Pikogramms gesucht werden sollten.
• Gerät teuer und relativ ungewöhnlich. Die Kosten für die Identifizierung und Messung von Dioxinen sind sehr hoch: 750 € bis 1500  € je nach zu analysierender Umgebung (Preis erklärt durch die Dauer des Analyseprozesses einschließlich Extraktionsbehandlungen).
• Prozess

1. Notwendigkeit der Trennung: Es gibt eine große Anzahl von Isomeren und nicht alle Isomere haben die gleiche Toxizität.

Die Verbindungen sind in extrem niedrigen Dosen bei Lebewesen aktiv (Nachweisgrenzen in der Größenordnung von ppt, Teil pro Billion oder Nanogramm / Kilogramm, pro ppq, Teil pro Quatrillion oder Pikogramm / Kilogramm).

1. Massenspektrometrie  : Die qualitativen und quantitativen Analysen werden durch Kopplung der Gaschromatographie an einer hochauflösenden Kapillarsäule (HRGC) mit der hochauflösenden Massenspektrometrie unter Berücksichtigung des Verhältnisses von 35Cl / 37Cl durchgeführt
2. Quantifizierung durch Isotopenverdünnung  : Mit einem markierten Standard (Kohlenstoff 13, Deuterium ) quantifiziert , eine Eichkurve erstellt, das Chlor 2,3,7,8 spezifisch bestimmt

Die Erkennungsgrenzen werden durch Verringern des Rauschens (dank hoher Auflösung) oder Verringern des Extraktionsvolumens gesenkt.

Verweise

1. Van den Berg, M. et al. (Weltgesundheitsorganisation - WHO), Toxic Equivalency Factors (TEFs) für PCBs, PCDDs, PCDFs für Menschen und Wildtiere, Environmental Health Perspectives, Band 106, Ausgabe 12,Dezember 1998, p. 775 - 791.
2. Methode 1613 Tetra- bis Octa-chlorierte Dioxine und Furane durch Isotopenverdünnung HRGC / HRMS
3. Isomere Analyse von PCDD / PCDF in Müllverbrennungsanlagen durch GC - MS / Frau Adrian M.Cunli.e, Paul T. Williams Chemosphere 62 (2006) 1846 - 1855
4. Optimierung der Ionisationsbedingungen für die Spurenanalyse von PCDD / PCDF mit Ionenfalle MS / MS Yukio Kemmochi *, Kaori Tsutsumi, Ken-ichi Futami Chemosphere 46 (2002) 1451 - 1455