Джей Берресон - Пуговицы Наполеона. Семнадцать молекул, которые изменили мир
В 1968 году произошел трагический случай, продемонстрировавший прямое воздействие ПХД на здоровье человека. Заболели 1300 жителей японского острова Кюсю: они отравились маслом из рисовых отрубей, в которое случайно попали ПХД. Первичные признаки отравления включали в себя хлоракне, а также нарушение зрения и дыхания. Долгосрочный эффект заключался в пятнадцатикратном повышении частоты пороков развития у новорожденных детей и рака печени. В 1977 году США запретили сливать ПХД-содержащие отходы в общие стоки. Производство ПХД было окончательно запрещено в 1979 году после того, как многочисленные исследования продемонстрировали их опасность для здоровья человека и состояния планеты. Несмотря на законы, контролирующие использование ПХД, тысячи тонн этих веществ по-прежнему находятся в употреблении или ожидают безопасного уничтожения, при этом продолжая проникать в окружающую среду.
Хлор в пестицидах: от блага до бича
Другие хлорсодержащие соединения попали в окружающую среду не случайно, а были целенаправленно внесены в землю в составе пестицидов. Этот процесс происходил во многих странах, на протяжении многих лет и в крупном масштабе. Самые эффективные синтетические пестициды содержат хлор. Сначала считалось, что лучшими пестицидами являются самые стабильные, которые не разлагаются в окружающей среде. В таком случае результат однократного применения может длиться несколько лет. Так и оказалось, но удалось предсказать не все долгосрочные последствия применения пестицидов. Хлорсодержащие пестициды сослужили человечеству важную службу, но в некоторых случаях вызвали неожиданные и очень неблагоприятные последствия.
Несоответствие между пользой и вредом легче всего проиллюстрировать на примере такого хлорсодержащего соединения, как ДДТ. Это сокращенное название дихлордифенилтрихлорэтана — производного 1,1-дифенилэтана.
1 1,1-Дифенилэтан
Дихлордифенилтрихлорэтан, или ДДТ
Впервые ДДТ был синтезирован в 1874 году. Но в качестве инсектицида его стали применять только в 1942 году в рамках дезинфекционных мероприятий по предотвращению заболеваемости сыпным тифом, а также для остановки распространения малярийных комаров. На юге Тихого океана американские солдаты широко применяли “клоповые бомбы” — баллончики с аэрозолем ДДТ. Это создавало двойную нагрузку на окружающую среду, поскольку в воздухе оказывался не только ДДТ, но и ХФУ.
Уже к 1970 году, когда объем производства ДДТ составил три миллиона тонн, стали появляться данные, указывавшие на неблагоприятное влияние этого соединения на окружающую среду, а также на появление устойчивых к нему видов насекомых. Влияние ДДТ на обитателей дикой природы, в частности, на таких хищных птиц, как орлы, соколы и ястребы, связывают не столько с самим веществом, сколько с основными продуктами его распада. И ДДТ, и продукты его распада являются жирорастворимыми соединениями, которые накапливаются в тканях животных. У птиц продукт распада ДДТ ингибирует действие фермента, поставляющего кальций для яичной скорлупы. Поэтому птицы, подвергшиеся действию ДДТ, откладывают яйца с очень тонкой скорлупой, которая лопается преждевременно. Уже в конце 40-х годах было отмечено резкое снижение численности орлов, соколов и ястребов. Нарушение равновесия между полезными и вредными насекомыми, о котором писала в 1962 году Рэйчел Карсон в книге “Безмолвная весна”, в значительной степени было связано с неумеренным использованием ДДТ.
Во время Вьетнамской войны (1962–1970) над лесами Юго-Восточной Азии были развеяны миллионы литров дефолианта — “агента оранж” (смеси хлорсодержащих гербицидов 2,4-Д и 2,4,5-Т), который уничтожал листву деревьев, скрывавшую партизан.
2,4-Д
2,4,5-Т
Сами эти вещества не очень токсичны, однако 2,4,5-Т содержит примесь побочного продукта, который стал причиной множества случаев пороков развития, рака, заболеваний кожи, нарушений иммунитета и многих других проблем, которые до сих пор преследуют жителей Вьетнама. Химическое название ответственного за эти ужасы вещества — 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин. Часто его называют просто диоксином, хотя это неверно: диоксины — это целая группа веществ, далеко не все из которых опасны.
2,3,7,8-тетрахлордибензоксидиоксин, или диоксин
Диоксин считается самым ядовитым среди всех созданных человеком ядов, хотя он в миллион раз менее токсичен, чем самый ядовитый природный яд — ботулинический токсин. В 1976 году на химическом предприятии в итальянском городе Севезо произошел взрыв, в результате которого в воздух попало некоторое количество диоксина. Последствия аварии для местного населения и животных были ужасными: хлоракне, пороки развития, рак. Обсуждения в прессе, последовавшие после этой трагедии, напугали людей и убедили их в том, что все диоксины являются чрезвычайно опасными.
К таким же неожиданным последствиям, как применение дефолианта, привело использование чрезвычайно популярного в 50-х и 60-х годах XX века антисептика гексахлорофена. Это вещество добавляли в мыло, шампуни, лосьоны после бритья, дезодоранты, жидкости для полоскания рта и многие аналогичные продукты.
Гексахлорофен
Гексахлорофен также входил в состав материалов, использовавшихся для производства товаров для детей: подгузников, талька и других гигиенических средств. Исследования, проведенные в 1972 году на лабораторных животных, показали, что гексахлорофен вызывает нарушение работы мозга и нервной системы. В конечном итоге гексахлорофен был запрещен к использованию в составе детских товаров и гигиенических средств, отпускаемых без рецепта. Однако поскольку это вещество чрезвычайно эффективно действует против определенных видов бактерий, его назначают для борьбы с угревой сыпью, а хирурги используют его для обработки рук перед операцией.
Усыпляющие молекулы
Но не все хлорорганические соединения оказались опасными для здоровья человека. Гексахлорофен оказался хорошим антисептиком, а другая маленькая хлорсодержащая молекула произвела революцию в медицине. До середины XIX века хирургические операции осуществлялись без наркоза (правда, иногда в пациентов вливали определенную дозу алкоголя — в надежде, что это ослабит агонию). Говорят, что некоторые хирурги перед операцией тоже слегка выпивали, чтобы превозмочь себя и причинить пациенту неизбежную боль. Однако в октябре 1846 года зубной врач из Бостона Уильям Мортон успешно продемонстрировал применение эфира в качестве средства для наркоза при проведении хирургической операции. Новость о том, что эфир позволяет проводить хирургические операции без боли, распространилась очень быстро, и вскоре начался поиск других веществ, которые можно было бы использовать для анестезии.
Шотландский врач и профессор медицины и акушерства в Университете Эдинбурга Джеймс Юнг Симпсон придумал забавный способ тестирования веществ, являвшихся кандидатами в анестетики. Рассказывают, что он просил принять участие в тестировании гостей, приходивших к нему на ужин. Очевидно, что хлороформ CH3Cl, впервые синтезированный в 1831 году, тестирование прошел. После успешного эксперимента Симпсон появился в столовой в окружении своих гостей, все еще находившихся в слегка заторможенном состоянии. Симпсон не стал терять время и вскоре начал применять хлороформ на своих пациентах.
Хлороформ
Эфир (диэтиловый эфир)
Хлороформ в качестве анестетика имеет ряд преимуществ перед эфиром: он действует быстрее, лучше пахнет и требуется в меньшей концентрации. Кроме того, после наркоза пациенты приходят в себя быстрее и легче. А еще эфир очень легко воспламеняется. Он образует взрывоопасную смесь с кислородом, так что малейшая искра, даже от соударения двух медицинских инструментов, может стать причиной взрыва.
Наркоз под действием хлороформа очень скоро начал применяться в хирургической практике. Даже при том, что некоторые пациенты умирали, риск считался невысоким. В те времена к хирургическому вмешательству прибегали только в крайнем случае, а пациенты нередко умирали от болевого шока, так что уровень смертности от наркоза считался вполне приемлемым. Хирургические операции тогда были короткими (это было важно, поскольку они делались без наркоза), так что пациенты подвергались действию хлороформа недолго. Во время Гражданской войны в Америке хирурги провели в полевых условиях почти семь тысяч операций, при этом, благодаря использованию хлороформа, во время операций умерло менее сорока человек.
