Polyklorerte dibenzofuran

De polyklorerte-furaner eller PCDF er en familie av kjemiske molekyler. Det er 135 forbindelser. De skiller seg fra dioksiner ved nærværet av et enkelt atom av oksygen inn i den sentrale ring ( furan ) omgitt av to sykluser i benzen . Noen av dem er giftige for mennesker.

I molekylet vist ovenfor er 4 hydrogenatomer substituert med kloratomer. Generelt, i polyklorerte dibenzo-furan-molekyler, kan det være 2 til 8 substitusjoner.

Opprinnelse og dannelse

• Svært stabile og ekstremt bioakkumulerende , PCDF er formidable forurensninger, ekstremt vedvarende, som akkumuleres i miljøet og langs næringskjeder, opp til mennesker.
• Dette er ikke molekyler syntetisert for et bestemt formål (plantevernmidler, kjølemiddel ...), men uønskede forbindelser, som dannes under visse betingelser.
• Treningen deres er i hovedsak knyttet til menneskelige, industrielle og innenlandske aktiviteter.

Oppvarming i nærvær av oksygen , over 300  ° C av visse forløpere (PCB, polyklorfenoler ) fører da hovedsakelig til dannelse av furaner (som hovedregel oppvarming av organiske molekyler i nærvær av en kilde til klor og molekylært oksygen kan indusere dannelsen av dioksiner og furaner).

Eksempler:

1. Ulykker i produksjonsanlegg for klorderivater (den mest kjente av dem er Seveso-ulykken i 1976, se Seveso-katastrofen )
2. Lager-, bygnings- og kjøretøybranner (inneholder ofte PVC ).
3. Ikke-samsvarende forbrenningsovner til husholdnings- eller industriavfall (totalt 60%)
4. Diffuse kilder: avgasser, motoroljer, oppvarming av husholdning (tre, kull, gass)
5. Potensielle reservoarer: tre behandlet med pentaklorfenol (PCP), elektriske transformatorer som inneholder PCB, kloakkslam brukt til landanvendelse, forurenset jord og sedimenter

Inntaksmetode

• Gjennomsnittlig eksponering av populasjoner er mer enn 95% gjennom mat, spesielt ved inntak av animalsk fett (melk og meieriprodukter, kjøtt, fisk)
• Ved ulykker under utslipp i atmosfæren / miljøet av dioksiner / furaner.
• De er hydrofobe  : PCDFer som slippes ut i vannmiljøer, fester seg til organiske partikler og trenger inn i fettvev i vannorganismer. Dette er grunnen til at de sies å være lipofile .
• PCDF binder seg sterkt til jord og kan forbli bundet i lange perioder uten å spaltes, deres farlighet kommer av at når de kommer inn i en celle , er de veldig vanskelige å ødelegge.

Handlingsmekanisme

Hver cellekjerne er beskyttet av et forsvarssystem for å forhindre at uønskede molekyler kommer inn i og forstyrrer DNA . I cytoplasmaet binder dioksin / furan til Ah-reseptoren (Aryl-hydrokarbon). Ah-dioksinforeningen danner deretter et kompleks med Arnt-proteinet som tillater inngang i kjernen og aktiverer såkalte "dioksinfølsomme" områder. Dette resulterer i produksjon av proteiner som utgjør den toksiske responsen. Cellene og andre organer er sterkt påvirket. Toksisiteten er derfor kronisk (dens virkning fortsetter), indirekte og avhenger av hvilken type celler / organer som er berørt.

Toksisitet

• Dioksiner og PCDFer med kloratomer i posisjon 2, 3, 7 og 8 anses å være de mest giftige. Av disse er 2,3,7,8-tetraklordibenzo-p-dioksin (T4CDD) den farligste formen kjent som TCDD , den mest studerte og mest kjente, og fungerer som en standard for å etablere toksisitet. Andre dioksiner og PCDF.
• De toksiske ekvivalensfaktorene brukes til å uttrykke toksisiteten til dioksiner og furaner i standardisert form for å bestemme en giftig ekvivalent på 2,3,7,8-T4CDD.
• Den toksiske ekvivalenten av dioksiner og furaner uten kloratom i posisjon 2, 3, 7 og 8 er null
• TE er basert på å måle fiskens respons.

Effekter

• Den spesifikke kreftfremkallende effekten av PCDFs sammenlignet med dioksiner er fortsatt diskutert
• Funksjonsforstyrrelser, immunologiske endringer
• Involvering av det mannlige eller kvinnelige reproduktive systemet (under prenatal eksponering).

Dioksiner / furaner analyse

• Teknikkene for å identifisere og måle dioksiner er komplekse og avhenger av arten av prøven som skal analyseres.
• Ekstraher dioksinene med passende løsningsmidler, rensingsoperasjoner, separasjon, vel vitende om at det er på skalaen til pikogrammet at de skal søkes.
• Apparat dyrt og relativt uvanlig. Kostnadene for identifisering og måling av dioksiner er veldig høye: 750 € til 1500  € i henhold til miljøet som skal analyseres (pris forklart av varigheten av analyseprosessen inkludert ekstraksjonsbehandlinger).
• Prosess

1. Behov for å skille: det er et stort antall isomerer, og ikke alle isomerer har samme toksisitet.

Forbindelsene er aktive ved ekstremt lave doser på levende vesener (påvisningsgrenser i størrelsesorden ppt, del per billion, eller nanogram / kilogram, per ppq, del per kvatrillion eller pikogram / kilogram)

1. Massespektrometri  : de kvalitative og kvantitative analysene utføres ved å koble gasskromatografi med høy oppløsning kapillær kolonne (HRGC) og massespektrometri med høy oppløsning, med tanke på forholdet 35Cl / 37Cl
2. Kvantifisering ved isotopfortynning  : kvantifisert med en merket standard (karbon 13, deuterium ), en kalibreringskurve produseres, kloren 2,3,7,8 bestemmes spesifikt

Deteksjonsgrenser senkes ved å redusere støy (takket være høy oppløsning) eller redusere ekstraksjonsvolum.

Referanser

1. Van den Berg, M., et al. (Verdens helseorganisasjon - WHO), Giftige ekvivalensfaktorer (TEF) for PCB, PCDD, PCDF for Humans and Wildlife, Environmental Health Perspectives, Volume 106, issue 12,desember 1998, s. 775 - 791.
2. Metode 1613 Tetra- gjennom oktaklorerte dioksiner og furaner ved isotopfortynning HRGC / HRMS
3. Isomerisk analyse av PCDD / PCDF i avfallsforbrenningsglass av GC - MS / Ms Adrian M.Cunli.e, Paul T. Williams Chemosphere 62 (2006) 1846 - 1855
4. Optimalisering av ioniseringsbetingelsene for sporanalyse av PCDD / PCDF med ionefelle MS / MS Yukio Kemmochi *, Kaori Tsutsumi, Ken-ichi Futami Chemosphere 46 (2002) 1451 - 1455