Трибутилолово - Tributyltin

Структура оксид трибутилолова: наиболее распространенный состав TBT, используемый в морской краске.
Биообрастание на корпусе лодки

Трибутилолово (TBT) является Обобщающий термин для класса оловоорганическое вещество соединения, содержащие (C4ЧАС9)3Sn группа, ярким примером которого является оксид трибутилолова.[1] 40 лет TBT использовался как биоцид в противообрастающая краска, широко известный как нижняя краска, наносимый на корпуса океанских судов. Краска днища улучшает характеристики корабля и его долговечность, поскольку снижает скорость биообрастание (рост организмов на корпусе корабля). TBT медленно вымывается в морскую среду, где он очень токсичен для нецелевых организмов. TBT также ожирение.[2] После того, как это привело к гибели местных популяций организмов, ТБТ был запрещен.[3]

Химические свойства

ТБТ, или соединения трибутилолова, трибутилстаннил или трибутилолового олова представляют собой оловоорганические соединения. Они имеют три бутильные группы, ковалентно связанные с центром олова (IV).[4] Общая формула этих соединений (п-C4ЧАС9)3Sn-X. "X" обычно встречается в трех формах, каждая из которых представляет собой электроотрицательное соединение, связанное с хлоридом, гидроксидом или карбоксилат.[5]

Компаунды TBT обладают низкой растворимостью в воде, что идеально подходит для противообрастающих агентов. Токсичность TBT предотвращает рост водорослей, ракушек, моллюсков и других организмов на корпусах судов.[6] При попадании в морскую или водную среду ТБТ прилипает к донным отложениям. TBT имеет низкий Log Kой 3,19–3,84 мг / л в дистиллированной воде и 3,54 мг / л в морской воде, что делает ТБО очень гидрофобным. Соединения ТБТ обладают высокой растворимостью в жирах и имеют тенденцию легче абсорбироваться органическими веществами в почве или отложениях. Биоаккумуляция ТБО в таких организмах, как моллюски, устрицы и дельфины, оказывает серьезное воздействие на их репродуктивную систему, центральную нервную систему и эндокринную систему.[7] Однако адсорбция TBT на отложениях обратима и зависит от pH.

Хотя трибутилолов и являлся эффективным биоцидом, он ошибочно считался экологически безопасным. Период полураспада TBT в морской воде составляет одну или две недели.[4] 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.[8]

Исследования показали, что 95% ТБТ может быть выпущено из отложений обратно в водную среду. Этот процесс абсорбции может усложнить количественную оценку ТБО в окружающей среде, поскольку его концентрация в воде не является репрезентативной для его доступности.[1]

Использует

Соединения трибутилолова являются биоциды. Противообрастающие свойства TBT были обнаружены в 1950-х годах в Нидерландах ван дер Керк и его коллегами. Он предотвращает поселение микроорганизмов на корпусе корабля и отравляет организмы, которые это делают.[9] К середине 1960-х он стал самым популярным противообрастающая краска вокруг света.[3] ТБТ добавляли в краски, чтобы продлить срок службы противообрастающих покрытий, и корабли смогли продолжить работу в течение более длительного периода времени. Краски обеспечили экономию топлива и отсрочили дорогостоящий ремонт судов. Это также относительно недорого.[10]

ТБО также входит в состав некоторых дезинфицирующие средства, например в сочетании с четвертичный аммоний соединения.[11]

Токсичность

Противообрастающая краска действует не только на те организмы, которые она предназначена для уничтожения. Из-за отравления ракушек, водорослей и других организмов в нижней части пищевой цепи биоаккумуляция TBT со временем увеличивается, затрагивая все больше и больше донных питателей окружающей среды водной пищевой сети, которые в основном являются беспозвоночными и зависят от TBT. Существует небольшое биомагнификация TPT, которая была продемонстрирована в нижней части морской пищевой цепи (то есть в планктонных организмах, беспозвоночных и рыбах). Однако биомагнификация ТБТ в более крупные морских животных, таких как морские млекопитающие спорно [12] Токсические эффекты у некоторых видов проявляются при концентрации 1 нанограмма на литр воды.[13]

Биоаккумуляция и биомагнификация

Поскольку ТБО чаще всего используется в качестве агента биообрастания, он биоаккумулируется в морской фауны, 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.[14]

Биоаккумуляция со временем увеличивается, что приводит к биомагнификации в организмах, находящихся на более высоких ступенях пищевой цепи, хотя биомагнификация не столь значительна по размеру.[15] Поскольку TBT может оставаться в окружающей среде до 30 лет из-за частого связывания с взвешенным материалом и отложениями, это означает, что TBT может оставаться в экосистеме в течение очень долгого времени, а это означает, что биоаккумуляция легко происходит в морской среде. Это может привести к накоплению очень большого количества ТБО, особенно в более мелких организмах, расположенных ниже по пищевой цепочке, что, в свою очередь, имеет различные последствия для здоровья.

Беспозвоночные

Воздействие оловоорганических соединений вызывает развитие мужских дополнительных половых органов у самок переджаберных брюхоногих моллюсков. Это явление получило название импосекса. Было показано, что TBT влияет на беспозвоночный разработка. Морские улитки, такие как собачий прыщ (Nucella Lapillus), часто использовался как индикаторные виды.[16] У брюхоногих моллюсков нормальный процесс развития дополнительных половых органов зависит от ретиноидов, что было доказано влиянием 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 полового члена.[17][18][19][20]

Существует множество теорий относительно того, почему моллюски поражаются TBT. Например, в предыдущей литературе утверждалось, что TBT может вызвать ингибирование ароматазы, что приведет к повышению уровня тестостерона и, следовательно, к импосексу.[21] Было высказано предположение, что TBT разрушает эндокринную систему, ингибируя молекулу цитохрома P450. Среди множества своих функций P450 превращает андроген, обладающий свойствами мужского гормона, в эстроген, обладающий свойствами женского гормона. Было высказано предположение, что высокая концентрация андрогенов приводит к маскулинизации женщин.[22] Другой индикаторный вид - Хирономус рипариус, разновидность не кусающихся мошка, который использовался для проверки воздействия TBT на развитие и воспроизводство при сублетальных концентрациях, обнаруженных в морской среде. Было обнаружено, что всего 0,05 нг / мл достаточно, чтобы повлиять на развитие их личинок, а 10–100 нг / л было достаточно, чтобы серьезно компенсировать соотношение самок и самцов в популяции. При дозе 10 нг / л женщины составляли 55,6% популяции и 85,7% - 100 нг / л. Эти результаты интересны тем, что в отличие от маскулинизация Стенгоглассовых брюхоногих моллюсков этот эксперимент показывает феминизацию.[5]

Позвоночные

Позвоночные животные страдают от воды, загрязненной ТБО, а также от употребления в пищу уже отравленных организмов. Oryzias latipes, обычно называемый Японская рисовая рыба, был использован в качестве модельного организма позвоночных для тестирования эффектов TBT на стадиях развития эмбриона. Было замечено, что скорость развития замедлялась под действием TBT в зависимости от концентрации и возникали аномалии хвоста.[13]

Одно исследование, иллюстрирующее проникновение ТБО в пищевую цепочку, показало, что большинство образцов полосатый тунец положительный результат теста на наличие TBT. Тунец из водоемов развивающихся стран Азии имел особенно высокий уровень ТБО. Регулирование TBT не применяется в Азии так строго, как в Европе или США.[23]

Исследования показали, что TBT вреден для иммунной системы. Исследования показывают, что TBT снижает устойчивость к инфекциям у рыб, обитающих на морском дне и подверженных высоким уровням TBT. Эти области, как правило, имеют илистые отложения, такие как гавани и эстуарии.[10]

Было описано, что соединения ТВТ влияют на метаболизм глюкокортикоидов в печени, ингибируя активность фермента 11бета-гидроксистероиддегидрогеназы 2 типа, который превращает кортизол в кортизон.[5]

Млекопитающие

ТБО может входить в рацион человека и других млекопитающих. По состоянию на 2008 год высокий уровень трибутилолова был обнаружен в печени морские выдры (Enhydra lutris) и мель афалины.[24] Выдры, умирающие по инфекционным причинам, как правило, имеют более высокий уровень тканевого бутилолова, чем те, которые умирают от травм или других причин.[25] Было показано, что TBT приводит к подавлению иммунитета у каланов и дельфинов. TBT также был связан с потерей слуха у основных хищников млекопитающих, таких как зубатые киты.[26][27]

Регулирование

Запреты на TBT на лодках длиной менее 25 метров впервые были введены в 1980-х годах. В 1990 году Комитет по защите морской среды принял Резолюцию MEPC 46 (30), в которой правительству рекомендовалось отказаться от использования необрастающих красок, содержащих ТБТ, на небольших судах. Это постановление было задумано как временное ограничение до Международная морская организация может ввести запрет на использование противообрастающих агентов TBT для судов. Несколько стран последовали этому примеру, а в 1997 году Япония запретила производство противообрастающих красок на основе ТБО.[10] В 2008 оловоорганические соединения действующие как биоцид, такие как соединения TBT, были запрещены в противообрастающей краске и включены в Роттердамская конвенция[28] и были запрещены Международная конвенция о контроле за вредными противообрастающими системами на судах Международной морской организации.[10] В нем говорится, что корабли не могут нести оловоорганические соединения на их корпусах или внешних частях или поверхностях, если только нет покрытия, которое образует барьер, чтобы оловоорганические соединения не могли выщелачиваться, чтобы уменьшить воздействие, позволяя произойти восстановлению.[1]

Нарушения запрета на ТБТ

Несмотря на то, что противообрастающие краски TBT запрещены некоторыми международными агентствами, они все еще используются в странах с плохим соблюдением нормативных требований, например в странах Карибского бассейна.[29]

Нарушения США

В ноябре 2018 года Министерство юстиции США объявило, что три человека, которых они обвиняли и арестовали в Нью-Джерси за производство и продажу морской краски на основе трибутилолова, признали себя виновными. Оглашение приговора назначено на февраль 2019 года.[30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Антисар-Ладислао, Бланка (февраль 2008 г.). «Уровни окружающей среды, токсичность и воздействие на человека морской среды, загрязненной трибутилоловом (ТБТ). Обзор». Environment International. 34 (2): 292–308. Дои:10.1016 / j.envint.2007.09.005. PMID  17959247.
  2. ^ Перейра-Фернандес, Анна; Ванпарис, Кэролайн; Hectors, Tine L.M .; Вергаувен, Лючия; Knapen, Dries; Jorens, Philippe G .; Blust, Ронни (2013). «Раскрытие механизма действия ожирения: механистический анализ модели трибутилолова ожирения в клеточной линии 3T3-L1». Молекулярная и клеточная эндокринология. 370 (1–2): 52–64. Дои:10.1016 / j.mce.2013.02.011. PMID  23428407. S2CID  196815.
  3. ^ а б Константину, Иоаннис (22 февраля 2006 г.). Биоциды необрастающих красок. Springer. стр.1.
  4. ^ а б Дэвис, Олвин Джордж. (2004) Organotin Chemistry, 2nd Edition Weinheim: Wiley-VCH. ISBN  978-3-527-31023-4
  5. ^ а б c Мора, изд. Стивен Дж. Де (1996). Трибутилолово: пример загрязнения окружающей среды (1-е изд.). Кембридж [u.a.]: Cambridge Univ. Нажмите. ISBN  978-0521470469.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  6. ^ «Противообрастающие системы». www.imo.org. Получено 2020-09-16.
  7. ^ Эванс, С.М. (август 1999 г.). «Загрязнение трибутилоловом: катастрофа, которой не было». Бюллетень загрязнения морской среды. 38 (8): 629–636. Дои:10.1016 / S0025-326X (99) 00040-5.
  8. ^ Чемпион, Майкл (30 сентября 1996 г.). Оловоорганическое вещество: судьба и последствия окружающей среды. Springer. п. 469. ISBN  9780412582400.
  9. ^ Уолмсли, Саймон (октябрь 2006 г.). «Загрязнение трибутилоловом в глобальном масштабе. Обзор актуальных и недавних исследований: воздействия и проблемы» (PDF). WWF. п. 54. Получено 2014-04-02.
  10. ^ а б c d «Сосредоточьтесь на ИМО - Противообрастающие системы» (PDF). Международная морская организация. 2003. с. 31.
  11. ^ Брошюра о концентрированном противомикробном растворе Steritech В архиве 2016-03-03 в Wayback Machine, по состоянию на 02 декабря 2014 г.
  12. ^ Шам, Рония Чанг-тин; Тао, Лили Ши Ру; Мак, Янни Кинг Ян; Яу, Джейсон Кин Чанг; Вай, Так Чунг; Хо, Кевин Кинг Ян; Чжоу Гуан-Цзе; Ли, Юнъюй; Ван, Синьхун; Люн, Кеннет Мей Йи (апрель 2020 г.). «Встречаемость и профиль трофического увеличения соединений трифенилолова у морских млекопитающих и их соответствующих пищевых сетей». Environment International. 137: 105567. Дои:10.1016 / j.envint.2020.105567. PMID  32087482.
  13. ^ а б Уолмсли, Саймон. «Загрязнение трибутилоловом в глобальном масштабе. Обзор актуальных и недавних исследований: воздействия и проблемы» (PDF). WWF Великобритании.
  14. ^ Соединения трибутилолова (TBT). Miljøstyrelsen. 2013. ISBN  978-87-93026-80-3. OCLC  1158613513.
  15. ^ Takahashi, S .; Tanabe, S .; Takeuchi, I .; Миядзаки, Н. (1999-07-01). «Распределение и специфическая биоаккумуляция соединений бутилолова в морской экосистеме». Архивы загрязнения окружающей среды и токсикологии. 37 (1): 50–61. Дои:10.1007 / s002449900489. ISSN  0090-4341. PMID  10341042. S2CID  24705167.
  16. ^ Gibbs, P.E .; Bryan, G.W .; Pascoe, P.L .; Берт, Г. Р. (11 мая 2009 г.). «Использование щенка Nucella lapillus в качестве индикатора загрязнения трибутилоловом (TBT)». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства. 67 (3): 507. Дои:10.1017 / S0025315400027260.
  17. ^ Holdich, D.M .; Reynolds, J.D .; Souty-Grosset, C .; Сибли, П.Дж. (2009). «Обзор постоянно растущей угрозы для европейских раков со стороны неместных видов раков». Знание и управление водными экосистемами (394–395): 11. Дои:10.1051 / kmae / 2009025. ISSN  1961-9502.
  18. ^ Olden, Julian D .; Маккарти, Джулия М .; Maxted, Джеффри Т .; Fetzer, William W .; Вандер Занден, М. Джейк (декабрь 2006 г.). «Быстрое распространение ржавых раков (Orconectes rusticus) по данным наблюдений за местными реками в Висконсине (США) за последние 130 лет сокращается». Биологические вторжения. 8 (8): 1621–1628. Дои:10.1007 / s10530-005-7854-2. ISSN  1387-3547. S2CID  11304533.
  19. ^ Edgerton, Brett F .; Хенттонен, Паула; Юссила, Джапо; Маннонен, Ари; Паасонен, Пиетари; Таугбёль, Тронд; Эдсман, Леннарт; Сути-Гроссет, Кэтрин (декабрь 2004 г.). «Понимание причин болезней европейских пресноводных раков: болезнь европейских раков». Биология сохранения. 18 (6): 1466–1474. Дои:10.1111 / j.1523-1739.2004.00436.x.
  20. ^ Новотный, Ладислав; Шараф, Лейла; Абдель-Хамид, Мохаммед Э .; Бртко, Юлий (2018). «Исследования стабильности разрушающих эндокринную систему соединений трибутилолова и трифенилолова в модели искусственной морской воды». Общая физиология и биофизика. 37 (1): 93–99. Дои:10.4149 / gpb_2017051. ISSN  1338-4325. PMID  29424354.
  21. ^ Castro, L. Filipe C .; Lima, D .; Machado, A .; Melo, C .; Hiromori, Y .; Nishikawa, J .; Наканиши, Т .; Reis-Henriques, M.A .; Сантос, М. (Ноябрь 2007 г.). «Индукция Imposex опосредуется сигнальным путем ретиноидного рецептора X у неогастропода Nucella lapillus». Водная токсикология. 85 (1): 57–66. Дои:10.1016 / j.aquatox.2007.07.016.
  22. ^ Bettin, C .; Oehlmann, J .; Стробен, Э. (сентябрь 1996 г.). «TBT-индуцированный импосекс у морских новогастропод опосредуется повышением уровня андрогенов». Helgoländer Meeresuntersuchungen. 50 (3): 299–317. Дои:10.1007 / BF02367105. ISSN  0174-3597.
  23. ^ Вниз, Стив. «Тунец настроен на олово». Ezine. Получено 2014-04-28.
  24. ^ Мурата С., Такахаши С., Агуса Т., Томас Н.Дж., Каннан К., Танабе С. (апрель 2008 г.). «Состояние загрязнения и профили накопления оловоорганических соединений у каланов (Enhydra lutris), найденных мертвыми у берегов Калифорнии, Вашингтона, Аляски (США) и Камчатки (Россия)». Бюллетень загрязнения морской среды. 56 (4): 641–9. Дои:10.1016 / j.marpolbul.2008.01.019. PMID  18304586.
  25. ^ Каннан; и другие. (1998). «Остатки бутилолова у южных каланов (Enhydra lutris nereis) найдены мертвыми в прибрежных водах Калифорнии». Environ. Sci. Technol. 32 (9): 1169–1175. Bibcode:1998EnST ... 32,1169K. Дои:10.1021 / es970914u.
  26. ^ Сантос-Сакки Джозеф; Сун Лэй; Чжэн Цзефу; Наттолл Альфред Л. (12 апреля 2006 г.). "Контроль усиления улитки млекопитающих с помощью хлорид-анионов". Журнал неврологии. 26 (15): 3992–3998. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.4548-05.2006. ЧВК  6673883. PMID  16611815.
  27. ^ Мэтт Апуццо (28 января 2005 г.). «Китовая глухота связана с химическими веществами». Ассошиэйтед Пресс через CBS Новости. Получено 2008-07-30.
  28. ^ Секретариат Роттердамской конвенции о процедуре предварительного обоснованного согласия в отношении отдельных опасных химических веществ и пестицидов в международной торговле (1 февраля 2009 г.). «Документ для содействия принятию решения по соединениям трибутилолова» (PDF). Программа ООН по окружающей среде. Получено 2013-01-04.
  29. ^ «Стойкие органические загрязнители (СОЗ) и пестициды». Карибская программа по окружающей среде. Получено 2014-04-01.
  30. ^ «Трое мужчин из Нью-Джерси признали себя виновными в незаконном производстве и распространении пестицидов». 2018-11-14.

внешняя ссылка