Поліхлорбіфеніл

Визначення і властивості

Поліхлорбіфеніли (ПХБ) (polichlorobifenyls) – це синтетичні продукти хлорування біфенілу (рис. 4.1). На сьогодні відомо 210 ізомерів, що містять змінні кількості атомів хлору в різних позиціях. Почина-

ючи з 1930 р. біфеніли синтезуються в промислових масштабах. У торгівлі зустрічаються препарати, які містять поєднання ізомерів з такими назвами: арохлор (arochlor) (США), фенохлор (phenochlor) (Франція), фенхлор (fenchlor) (Італія). Виробники до назви додають цифри, що позначають вміст хлору. Наприклад, торговельний препарат "арохлор 1260" містить суміш поліхлорбефенілів (цифри 12) і близько 60 % хлору (цифри 60). Окрім ПХБ – поліхлортрифеніли (ПХТ). На рис. 4.2 подано структурні формули можливих ізомерів ПХТ.

Рис. 4.1. Структура біфенілу із зазначеними місцями заміщення атомами хлору

Рис. 4.2. Структурні формули ізомерів ПХТ

З-поміж фізико-хімічних властивостей ПХБ і ПХТ привертають до себе увагу такі, як негорючість, термостійкість, низька густина випарувань, висока діелектрична константа і хімічна пасивність.

Вищезазначені властивості були причиною різноманітного застосування розгляданих сполук, їх використання як діелектриків в трансформаторах і конденсаторах, як мастил, як засобів охолодження при обробці шляхом обрізання, як пластифікаторів фарб, паперу і самоклеючих основ.

Біфеніли в навколишньому середовищі

З огляду на численне застосування світове виробництво біфенілу (до того, як його розпочали обмежувати) складало близько 1 млн т на рік. Вважається, що використовується тільки 25 % річної продукції, а 75 % потрапляє на смітники, спричиняючи забруднення навколишнього середовища.

Головним джерелом забруднення довкілля ПХБ є процеси випарування пластифікаторів, а також спалення відходів. Поліхлорбіфеніли і поліхлортрифеніли в атмосфері швидко зазнають адсорбції на суспендованих часточках пилу, які їх транспортують у повітрі, або разом з опадами переносяться на поверхню Землі. Перенос повітряним шляхом у цьому випадку відіграє значну роль – ПХБ, ПХТ було знайдено навіть в Антарктиді. У ґрунті біфеніл зазнає дуже повільних реакцій біодеградації з періодом напіврозпаду близько 5 років.

До вод, окрім опадів, ПХБ і ПХТ потрапляють разом із промисловими стоками, а також із залишками фарб, що їх використовують для фарбування човнів і кораблів. У водах ідентифіковано 60 різних ізомерів. Сполуки з одним або з двома атомами хлору є легко леткими, піддаються деградації і в зв'язку з тим у водному середовищі виступають у незначних кількостях. Ізомери, що містять три або чотири атоми хлору, є відносно добре розчинними, в той час як ізомери з 5, 6, 7 атомами хлору є важко розчинними. Ці сполуки легко адсорбуються на часточках суспензій і разом з ними седиментують. Різна розчинність і здатність до адсорбції окремих ізомерів має значення під час очищення води і стоків. Частина біфенілів, адсорбованих на часточках суспензій, усувається в технологічних процесах, розчинені ізомери не усуваються. Не вдалося, наприклад, застосувати мікроорганізми для розкладу й усунення ПХБ in situ, незважаючи на позитивні результати лабораторних експериментів. Пояснення цього факту можна шукати в змінності умов у водному і водно-ґрунтовому середовищі, а також в конкурентній дії мікроорганізмів у суміші різних ізомерів (табл. 4.7).

Таблиця 4.7

Діапазон концентрацій поліхлорбіфенілів в різних елементах навколишнього середовища

Ізомери біфенілу, що залишилися у водній масі, акумулюються організмами, які живуть у водах. Ступінь акумуляції ПХБ залежить, з одного боку, від кількості жирової тканини, а з іншого боку, від позиції, яку певний організм посідає в ланцюжку харчування. Концентрація ПХБ у жировій тканині може бути навіть в 10 млн разів вище, ніж у воді, в якій жив цей організм. Оскільки вміст жирової тканини риб, наприклад, оселедця, змінюється залежно від пори року – від 1 % (навесні) до 10 % (восени), то варто очікувати сезонних змін концентрацій акумульованих біфенілів у тканинах оселедця. Найвищі концентрації ПХБ на рівні 5-10 мг/кг ваги тіла зафіксовано у ссавців (тюленів, китів).

Включення біфенілів до ланцюжку харчування пояснює їхню присутність у продуктах харчування. У пробах соняшникової і вершкової олії, маргарину, м'яса зафіксовано присутність ПХБ на рівні концентрацій нижче 0,1 мг/кг. Частина ПХБ у продуктах харчування може походити з паперового картонного упакування (м'який картон пом'якшується біфенілами). Вважається, що денне попадання біфенілу з продуктами харчування у промислових районах знаходиться на рівні 5-100 рг, при цьому попадання ПХБ з водою не перевищує 1 µг.