stringtranslate.com

Трибутилолово

Структура оксида трибутилолова : наиболее распространенного соединения трибутилолова, используемого в морских красках.
Биообрастание на корпусе лодки

Трибутилолово ( ТБТ ) — это обобщающий термин для класса оловоорганических соединений, которые содержат группу ( C4H9 ) 3Sn , ярким примером которой является оксид трибутилолова . [1] В течение 40 лет ТБТ использовался в качестве биоцида в противообрастающей краске , обычно известной как краска для днища , наносимая на корпуса океанских судов. [2] Краска для днища улучшает эксплуатационные характеристики и долговечность судна, поскольку она снижает скорость биообрастания , роста организмов на корпусе судна. ТБТ медленно вымывается в морскую среду, где он очень токсичен для нецелевых организмов. Токсичность ТБТ может привести к биоусилению или биоаккумуляции в таких нецелевых организмах, как беспозвоночные, позвоночные и различные млекопитающие. ТБТ также является обесогеном . [ 3] После того, как он привел к гибели местных популяций организмов, ТБТ был запрещен. [4]

Химические свойства

TBT, или трибутилолово, трибутилстаннил или трибутилстанникгидридные соединения являются оловоорганическими соединениями . Они имеют три бутильные группы, ковалентно связанные с атомом олова (IV). [5] Общая формула для этих соединений - (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ) 3 Sn−X . −X обычно представляет собой хлорид −Cl , гидроксид −OH или карбоксилат RCO 2 − , где R представляет собой органильную группу . [6] TBT также известен как эндокринное разрушающее соединение, которое влияет на биологическую активность, такую ​​как рост, размножение и другие физиологические процессы. [7]

Соединения ТБТ имеют низкую растворимость в воде, свойство, которое идеально подходит для противообрастающих агентов. Токсичность ТБТ предотвращает рост водорослей, усоногих раков, моллюсков и других организмов на корпусах судов. [8] При попадании в морскую или водную среду ТБТ прилипает к донным отложениям. ТБТ имеет низкий Log K ow 3,19–3,84 в дистиллированной воде и 3,54 в морской воде, что делает ТБТ умеренно гидрофобным. Соединения ТБТ имеют высокую растворимость в жирах и, как правило, легче впитываются органическими веществами в почвах или отложениях. Биоаккумуляция ТБТ в таких организмах, как моллюски, устрицы и дельфины, оказывает экстремальное воздействие на их репродуктивную систему, центральную нервную систему и эндокринную систему. [9] Однако адсорбция ТБТ в отложениях обратима и зависит от уровня pH в водоеме.

Период полураспада ТБТ составляет одну или две недели в морской воде. [5] Когда он накапливается в отложениях, его период полураспада составляет около 2 лет. ТБТ часто связывается с взвешенными веществами и отложениями, где он может оставаться и высвобождаться до 30 лет. [10] Исследования показали, что 95% ТБТ может высвобождаться из отложений обратно в водную среду. Этот процесс поглощения может усложнить количественное определение ТБТ в окружающей среде, поскольку его концентрация в воде не отражает его доступности. [1]

Использует

Соединения трибутилолова (ТБТ) являются биоцидами . Противообрастающие свойства ТБТ были открыты в 1950-х годах в Нидерландах Ван дер Керком и его коллегами. Он предотвращает оседание микроорганизмов на корпусе судна и отравляет организмы, которые в конечном итоге оседают. К середине 1960-х годов он стал самой популярной противообрастающей краской во всем мире. [4] ТБТ смешивали с красками, чтобы продлить срок службы противообрастающих покрытий, и суда могли продолжать работу в течение более длительного периода времени. Краски обеспечивали топливную экономичность и задерживали дорогостоящий ремонт судов. Он также относительно недорог.

ТБТ также является ингредиентом некоторых дезинфицирующих средств , например, в сочетании с четвертичными аммониевыми соединениями. Кроме того, ТБТ использовался в производстве удобрений, в текстильной и деревообрабатывающей промышленности. Он обладает противогрибковыми свойствами, что делает его полезным как для производства текстиля и консервации древесины, так и для создания биоцидов для совместного использования с удобрениями. [11] Другое применение ТБТ заключается в том, что они использовались в качестве стабилизаторов в таких соединениях, как поливинилхлориды. [12] Благодаря такому использованию ТБТ существует множество потребительских товаров, в которых можно обнаружить следы ТБТ, например, в текстильных тканях, пластиковых полимерах, кремнии и многом другом.

Токсичность

Эффекты противообрастающей краски выходят за рамки организмов, которые она призвана убивать. Отравляя усоногих рачков, водоросли и другие организмы в нижней части пищевой цепи, биоаккумуляция ТБТ увеличивается со временем, затрагивая все больше и больше донных животных водной пищевой сети, которые в основном являются беспозвоночными и подвержены влиянию ТБТ. Существует небольшое биоусиление ТБТ, которое было продемонстрировано в нижней части морской пищевой цепи (т. е. планктонные организмы, беспозвоночные и рыбы). Однако биоусиление ТБТ в более крупных морских животных, таких как морские млекопитающие, является спорным. [13] Токсичные эффекты у некоторых видов возникают при 1 нанограмме на литр воды. Загрязнение воздуха ТБТ не было замечено или не считалось достаточно значительным, чтобы повлиять на окружающую среду. В воде фотодеградация и микроорганизмы могут расщеплять ТБТ и выщелачивать в отложения почвы. [12]

Биоаккумуляция и биоусиление

Поскольку ТБТ чаще всего используется в качестве биообрастающего агента, он биоаккумулируется в морской фауне, такой как моллюски, причем его уровни выше в организмах и отложениях в районах с высокой морской активностью, таких как порты и гавани, и вокруг них. [12] Биоаккумуляция увеличивается со временем, что приводит к биоусилению в организмах, находящихся выше в пищевой цепи, хотя биоусиление не столь значительно по размеру. [14] Поскольку ТБТ может оставаться в окружающей среде до 30 лет из-за частого связывания со взвешенными материалами и отложениями, он может оставаться в экосистеме в течение очень долгого времени. Это означает, что биоаккумуляция легко происходит в морской среде, что может привести к очень большому количеству накопления ТБТ, особенно в более мелких организмах в нижней части пищевой цепи, что, в свою очередь, имеет различные последствия для здоровья.

Беспозвоночные

Воздействие оловоорганических соединений вызывает развитие мужских дополнительных половых органов у самок переднежаберных брюхоногих моллюсков. Это явление было названо imposex. Было показано, что TBT влияет на развитие беспозвоночных . Морские улитки, такие как моллюск ( Nucella lapillus ), часто использовались в качестве индикаторного вида . [15] У брюхоногих моллюсков нормальный процесс развития дополнительных половых органов зависит от ретиноидов, что было доказано эффектом 9cisRA на мужские пенисы. TBT имитируют эндогенный лиганд рецептора ретиноида X (9cisRA) и, таким образом, активируют сигнальные каскады, которые зависят от ретиноидной кислоты, способствуя росту женского пениса. [16] [17] [18] [19]

Было много теорий относительно того, почему моллюски подвержены влиянию TBT. Например, в предыдущей литературе утверждалось, что TBT вызывает ингибирование ароматазы, что приводит к повышению уровня тестостерона и, следовательно, вызывает импозантность. [20] Было высказано предположение, что TBT нарушает эндокринную систему, ингибируя молекулу цитохрома P450. Среди его бесчисленных функций P450 преобразует андроген, который имеет свойства мужского гормона, в эстроген, который имеет свойства женского гормона. Было высказано предположение, что высокая концентрация андрогена приводит к маскулинизации самок. [21] Другим индикаторным видом является Chironomus riparius , вид некусачих мошек , который использовался для проверки воздействия TBT на развитие и размножение при сублетальных концентрациях, обнаруженных в морской среде. Было обнаружено, что более высокие концентрации ТБТ увеличивают популяцию самок, и результаты интересны, поскольку в отличие от маскулинизации стенгоглассовых брюхоногих моллюсков, феминизация имела место. [6]

Позвоночные

Позвоночные страдают от воды, загрязненной ТБО, а также от потребления организмов, которые уже были отравлены. Oryzias latipes , обычно называемая японской рисовой рыбой , использовалась в качестве модельного позвоночного организма для проверки эффектов ТБО на стадиях развития эмбриона. Было отмечено, что скорость развития замедлялась ТБО в зависимости от концентрации, и что возникали аномалии хвоста. Иллюстрируя проникновение ТБО в пищевую цепочку, одно исследование показало, что большинство образцов полосатого тунца дали положительный результат на наличие ТБО. Тунец из вод вокруг развивающихся азиатских стран имел особенно высокий уровень ТБО. Регулирование ТБО не применяется в Азии так строго, как в Европе или США. [22] Исследования показали, что ТБО вредно для иммунной системы. Исследования показывают, что ТБО снижает устойчивость к инфекции у рыб, которые живут на морском дне и подвергаются воздействию высоких уровней ТБО. Эти районы, как правило, имеют илистые отложения, такие как гавани и эстуарии. [8] Было описано, что соединения TBT влияют на метаболизм глюкокортикоидов в печени, ингибируя активность фермента 11бета-гидроксистероиддегидрогеназы типа 2, который превращает кортизол в кортизон. [6]

Млекопитающие

TBT может входить в рацион людей и других млекопитающих, таких как киты, дельфины, дюгони и морские выдры. По состоянию на 2008 год высокие уровни трибутилтина были обнаружены в печени морских выдр ( Enhydra lutris ) и выброшенных на берег афалин . [23] [24] Выдры, умирающие от инфекционных причин, как правило, имеют более высокие уровни тканевых бутилтинов, чем те, которые умирают от травм или других причин. Ученые также сообщили, что морские выдры, как правило, остаются вблизи лодок и закрытых пристаней для яхт, что могло привести к тому, что эти организмы испытывают более высокие уровни бутилтинов. [25] Было показано, что TBT приводит к иммуносупрессии у морских выдр и дельфинов. TBT также был связан с потерей слуха у млекопитающих высших хищников, таких как зубатые киты . [26] У крыс TBT может влиять на ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники (HPA). В гипофизе и надпочечниках были обнаружены морфофизиологические изменения у крыс, подвергшихся воздействию ТБТ. [27] ТБТ также может влиять на людей. Люди могут подвергаться воздействию этих соединений и потенциально испытывать головные боли, усталость, проблемы с дыханием и многое другое. Длительное воздействие также может привести к повреждению некоторых внутренних органов, таких как почки и печень. [28]

Регулирование

Запреты на ТБТ на судах длиной менее 25 метров впервые появились в 1980-х годах. В 1990 году Комитет по защите морской среды принял Резолюцию MEPC 46(30), в которой правительству рекомендовалось прекратить использование содержащих ТБТ противообрастающих красок на небольших судах. Эта резолюция была задумана как временное ограничение до тех пор, пока Международная морская организация не сможет ввести запрет на использование ТБТ-противообрастающих агентов для судов. Несколько стран последовали его примеру, и в 1997 году Япония запретила производство противообрастающих красок на основе ТБТ. ИМО начала использовать резолюцию Ассамблеи в 1999 году, которая по сути хотела, чтобы MPEC зафиксировала серьезные экологические последствия противообрастающих систем. Это привело к всемирному запрету на применение оловоорганических соединений на судах, начиная с 2003 года. [8] В 2008 году оловоорганические соединения, действующие как биоциды, такие как соединения TBT, были полностью запрещены в противообрастающей краске и включены в Роттердамскую конвенцию , а также были запрещены Международной конвенцией о контроле за вредными противообрастающими системами на судах Международной морской организации. [8] [29] В ней говорится, что суда не могут иметь оловоорганические соединения на своих корпусах или внешних частях или поверхностях, если только нет покрытия, которое образует барьер, так что оловоорганические соединения не могут вымываться, чтобы уменьшить воздействие, позволяя происходить восстановлению. [1]

Нарушения запрета на ТБТ

Хотя запрет на использование ТБТ оказался эффективным в снижении негативного воздействия на окружающую среду, некоторые люди, которые их поставляли, все еще производили и продавали их в другие страны с целью получения прибыли. Несмотря на запрет некоторых международных агентств, таких как Международная морская организация, противообрастающие краски ТБТ по сей день используются в странах со слабым контролем за соблюдением правил, и Карибский бассейн является ярким примером. [7]

Нарушения в США

В ноябре 2018 года Министерство юстиции США объявило, что трое человек, которых они обвинили и арестовали в Нью-Джерси за производство и продажу морской краски на основе трибутилолова, признали себя виновными. Вынесение приговора этим людям было запланировано на февраль 2019 года. [30]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Antizar-Ladislao, Blanca (февраль 2008 г.). «Уровни в окружающей среде, токсичность и воздействие на человека морской среды, загрязненной трибутилолоном (ТБТ). Обзор». Environment International . 34 (2): 292–308. doi :10.1016/j.envint.2007.09.005. PMID  17959247. Архивировано из оригинала 23.12.2019 . Получено 14.12.2019 .
  2. ^ Офоэгбу, Перл У.; Симау, Фатима КП; Круз, Андрея; Мендо, Соня; Соареш, Амадеу МВМ; Пестана, Жоау LT (01 апреля 2016 г.). «Токсичность трибутилолова (ТБТ) для пресноводной планарии Schmidtea mediterranea». Хемосфера . 148 : 61–67. Бибкод : 2016Chmsp.148...61O. doi :10.1016/j.chemSphere.2015.12.131. ISSN  0045-6535. ПМИД  26802264.
  3. ^ Перейра-Фернандес, Анна; Ванпарис, Каролина; Гекторс, Тине Л.М.; Вергаувен, Люсия; Кнапен, Драйс; Йоренс, Филипп Г.; Бласт, Ронни (2013). «Раскрытие способа действия обесогена: механистический анализ модельного обесогена трибутилтина в клеточной линии 3T3-L1». Молекулярная и клеточная эндокринология . 370 (1–2): 52–64. doi :10.1016/j.mce.2013.02.011. PMID  23428407. S2CID  196815.
  4. ^ ab Константину, Иоаннис (22 февраля 2006 г.). Биоциды для противообрастающих красок . Springer. стр. 1.
  5. ^ аб Дэвис, Олвин Джордж. (2004) Оловоорганическая химия, 2-е издание Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31023-4 
  6. ^ abc Mora, Stephen J. De, ed. (1996). Трибутилтин: исследование случая загрязнителя окружающей среды (1-е изд.). Кембридж [ua]: Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0521470469.
  7. ^ Аб Бейер, Джонни; Песня, Ты; Толлефсен, Кнут Эрик; Бердж, Джон Артур; Твейтен, Лиза; Хелланд, Ауд; Окшневад, Сигурд; Шойен, Мерете (01 июля 2022 г.). «Экотоксикология горячих точек морского трибутилолова (ТБТ): обзор». Морские экологические исследования . 179 : 105689. doi : 10.1016/j.marenvres.2022.105689 . HDL : 11250/3020219 . ISSN  0141-1136. PMID  35777303. S2CID  250001156.
  8. ^ abcd "Anti-fouling Systems". www.imo.org . Архивировано из оригинала 2017-06-11 . Получено 2020-09-16 .
  9. ^ Эванс, SM (август 1999 г.). «Загрязнение трибутилоловом: катастрофа, которая никогда не происходила». Бюллетень загрязнения морской среды . 38 (8): 629–636. doi :10.1016/S0025-326X(99)00040-5.
  10. ↑ Чамп, Майкл (30 сентября 1996 г.). Оловоорганические соединения: судьба и эффекты в окружающей среде. Springer. стр. 469. ISBN 9780412582400.
  11. ^ "Трибутилтин - обзор | Темы ScienceDirect". www.sciencedirect.com . Получено 2022-09-27 .
  12. ^ abc Соединения трибутилолова (ТБТ) . Мильёстирельсен. 2013. ISBN 978-87-93026-80-3. OCLC  1158613513.
  13. ^ Шам, Рониа Чунг-тин; Тао, Лили Ши Ру; Мак, Янни Кинг Янь; Яу, Джейсон Кин Чунг; Вай, Так Чунг; Хо, Кевин Кинг Янь; Чжоу, Гуан-Цзе; Ли, Йонгюй; Ван, Синьхун; Леунг, Кеннет Мей Йи (апрель 2020 г.). «Профиль встречаемости и трофического увеличения соединений трифенилтина у морских млекопитающих и их соответствующих пищевых цепей». Environment International . 137 : 105567. doi : 10.1016/j.envint.2020.105567 . PMID  32087482.
  14. ^ Takahashi, S.; Tanabe, S.; Takeuchi, I.; Miyazaki, N. (1999-07-01). «Распределение и специфическое бионакопление соединений бутилолова в морской экосистеме». Архивы загрязнения окружающей среды и токсикологии . 37 (1): 50–61. doi :10.1007/s002449900489. ISSN  0090-4341. PMID  10341042. S2CID  24705167.
  15. ^ Гиббс, П.Е.; Брайан, Г.В.; Паско, П.Л.; Берт, Г.Р. (11 мая 2009 г.). «Использование моллюска Nucella lapillus в качестве индикатора загрязнения трибутилолом (ТБТ)». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства . 67 (3): 507. doi : 10.1017/S0025315400027260 . S2CID  85059840.
  16. ^ Holdich, DM; Reynolds, JD; Souty-Grosset, C.; Sibley, PJ (2009). «Обзор постоянно растущей угрозы европейским ракам со стороны неместных видов раков». Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems (394–395): 11. doi : 10.1051/kmae/2009025 . ISSN  1961-9502.
  17. ^ Olden, Julian D.; McCarthy, Julia M.; Maxted, Jeffrey T.; Fetzer, William W.; Vander Zanden, M. Jake (декабрь 2006 г.). «Быстрое распространение ржавых раков (Orconectes rusticus) с наблюдениями за снижением численности местных раков в Висконсине (США) за последние 130 лет». Biological Invasions . 8 (8): 1621–1628. doi :10.1007/s10530-005-7854-2. ISSN  1387-3547. S2CID  11304533.
  18. ^ Эдгертон, Бретт Ф.; Хенттонен, Паула; Юсила, Джапо; Маннонен, Ари; Паасонен, Пиетари; Таугбёль, Трон; Эдсман, Леннарт; Сути-Гроссе, Кэтрин (декабрь 2004 г.). «Понимание причин болезней европейских пресноводных раков: болезни европейских раков». Биология сохранения . 18 (6): 1466–1474. дои : 10.1111/j.1523-1739.2004.00436.x. S2CID  84099445.
  19. ^ Новотны, Ладислав; Шараф, Лейла; Абдель-Хамид, Мохаммед Э.; Бртко, Юлиус (2018). «Исследования стабильности эндокринных разрушающих соединений трибутилтина и трифенилтина в модели искусственной морской воды». Общая физиология и биофизика . 37 (1): 93–99. doi : 10.4149/gpb_2017051 . ISSN  1338-4325. PMID  29424354.
  20. ^ Кастро, Л. Филипе К.; Лима, Д.; Мачадо, А.; Мело, К.; Хиромори, Ю.; Нисикава, Дж.; Наканиши, Т.; Рейс-Энрикес, Массачусетс; Сантос, ММ (ноябрь 2007 г.). «Индукция Imposex опосредуется через сигнальный путь рецептора ретиноида X у неогастропод Nucella lapillus». Водная токсикология . 85 (1): 57–66. doi :10.1016/j.aquatox.2007.07.016. ПМИД  17875330.
  21. ^ Беттин, К.; Ольманн, Дж.; Стробен, Э. (сентябрь 1996 г.). «Вызванный ТБТ импрессекс у морских неогастропод опосредован повышением уровня андрогенов». Helgoländer Meeresuntersuruchungen . 50 (3): 299–317. Бибкод : 1996HM.....50..299B. дои : 10.1007/BF02367105 . ISSN  0174-3597.
  22. ^ Вниз, Стив. "Тунец настроен на олово". Ezine . Архивировано из оригинала 2014-04-28 . Получено 2014-04-28 .
  23. ^ Murata S, Takahashi S, Agusa T, Thomas NJ, Kannan K, Tanabe S (апрель 2008 г.). «Состояние загрязнения и профили накопления оловоорганических соединений в морских выдрах (Enhydra lutris), найденных мертвыми вдоль побережья Калифорнии, Вашингтона, Аляски (США) и Камчатки (Россия)». Marine Pollution Bulletin . 56 (4): 641–9. doi :10.1016/j.marpolbul.2008.01.019. PMID  18304586.
  24. ^ Харино, Хироя; Оджи, Мадока; Ваттаякорн, Гуллая; Адульянукосол, Карнджана; Араи, Такаоми; Миядзаки, Нобуюки (2008-01-01). «Накопление оловоорганических соединений в тканях и органах дельфинов с побережья Таиланда». Архивы загрязнения окружающей среды и токсикологии . 54 (1): 145–153. doi :10.1007/s00244-007-9005-5. ISSN  1432-0703. PMID  17687583. S2CID  5693655.
  25. ^ Каннан и др. (1998). «Остатки бутилолова в южных морских выдрах (Enhydra lutris nereis), найденных мертвыми вдоль прибрежных вод Калифорнии». Environ. Sci. Technol . 32 (9): 1169–1175. Bibcode : 1998EnST...32.1169K. doi : 10.1021/es970914u.
  26. ^ Сантос-Сакки Джозеф; Сонг Лэй; Чжэн Цзефу; Наттолл Альфред Л. (2006-04-12). «Контроль кохлеарного усиления млекопитающих анионами хлорида». Журнал нейронауки . 26 (15): 3992–3998. doi :10.1523/JNEUROSCI.4548-05.2006. PMC 6673883. PMID  16611815 . 
  27. ^ Мерло, Эдуардо; Подратц, Присцила Л.; Сена, Габриэла К.; де Араужо, Хулия Ф.П.; Лима, Леандро CF; Алвес, Изабела СС; Гама-де-Соуза, Летисия Н.; Пелисао, Ренан; Родригес, Ливия CM (2016). «Хлорид трибутилолова, загрязняющий окружающую среду, нарушает работу гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы на разных уровнях у самок крыс». Эндокринология . 157 (8): 2978–2995. дои : 10.1210/en.2015-1896 . ПМИД  27267847.
  28. ^ "Работа старшеклассника: Влияние трибутилолова на морскую среду". seagrant.uaf.edu . Получено 28.11.2022 .
  29. ^ ФАО., Секретариат Роттердамской конвенции о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле. Программа ООН по окружающей среде. (2015). Роттердамская конвенция о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле: текст и приложения. Секретариат Роттердамской конвенции. OCLC  1248029257.
  30. ^ «Трое мужчин из Нью-Джерси признали себя виновными в незаконном производстве и распространении пестицидов». www.justice.gov . 2018-11-14 . Получено 2022-10-28 .

Внешние ссылки