Polychlórované bifenyly (PCB) patria medzi perzistentné organické znečisťujúce látky, ktorých prítomnosť bola identifikovaná takmer vo všetkých zložkách globálneho ekosystému. Napriek skončeniu priemyselnej produkcie v 80. rokoch predstavujú v dôsledku nízkej degradability, vysokej toxicity a silnej akumulácii v biologických systémoch stále vážny ekologický problém. Až do objavenia ich toxických účinkov na organizmy tieto inertné zlúčeniny s vysokou termálnou stabilitou, chemickou rezistenciou a vynikajúcimi dielektrickými vlastnosťami predstavovali komerčne veľmi úspešné produkty. Sú značne stále a nepodliehajú samovoľnému rozpadu pod vplyvom chemických alebo fyzikálnych faktorov (Hutzinger et al., 1978).
PCB sú po DDT najrozšírenejšie chlórované aromatické uhľovodíky v životnom prostredí. Väčšinou sú antropogénneho pôvodu, do životného prostredia sa môžu dostávať minoritne aj vulkanickou činnosťou (Karickhoff et al., 1979). Cesty ich vstupu do životného prostredia sú rozmanité – skládky, havárie, vyplavovanie z kontaminovaných miest alebo nádrží, cielené aplikácie v priemysle a poľnohospodárstve. Nízka rozpustnosť vo vode a vysoká hydrofóbnosť týchto zlúčenín sú príčinou ich akumulácie v životnom prostredí a v článkoch potravového reťazca. PCB patria medzi potenciálne mutagény a karcinogény (Safe, 1994).
Chlóraromáty môžu v životnom prostredí podliehať mikrobiálnej degradácii, ktorá predstavuje jeden z dôležitejších procesov určujúcich osud organických chemikálií v pôde. Rýchlosť a rozsah biodegradácie závisí predovšetkým od počtu atómov chlóru substituovaných na aromatickom jadre, pretože stupeň halogenizácie organickej molekuly a perzistencia v životnom prostredí vykazujú kladnú koreláciu. Biodegradáciou PCB sa zaoberali napr. Dercová (2008), Dercová et al. (1993, 1995, 1996, 1999, 2006, 2009b) a Haluška et al. (1993, 1995).
PCB sú substitučné deriváty bifenylu, ktoré vznikajú nahradením jedného až desiatich atómov vodíka atómom chlóru. Majú empirický vzorec C12H10-nCln (n = 1 až 10) a predstavujú skupinu chlórbifenylových derivátov, ktorá je rozdelená na deväť izomérnych skupín a dekachlórbifenyl. Teoreticky môže vzniknúť až 209 izomérov homológov tzv. kongenérov, navzájom sa líšiacich množstvom a polohou substituovaných atómov chlóru, ale v dôsledku substitučných pravidiel všetky nevznikajú. Na uľahčenie orientácie pri práci s nimi sa zaviedlo ich systematické číslovanie. Ku každému kongenéru je priradené číslo od 1 do 209, pričom prvým kritériom je počet atómov chlóru a druhým poloha atómov chlóru na benzénových jadrách. Toto pridelené číslo sa označuje ako číslo IUPAC (Ballschmiter a Zell, 1980).
Fyzikálno-chemické vlastnosti PCB sa menia v závislosti od počtu a pozície atómov chlóru na bifenylovom skelete. Tlak pár, rozpustnosť vo vode a biodegradabilita sa znižujú so zvyšujúcim sa počtom atómov chlóru, kým lipofilnosť a adsorpčná kapacita majú opačný trend (Loganathan a Kannan, 1994).
Individuálne kongenéry sú pri laboratórnej teplote kryštalické látky bielej farby. Technické zmesi sú olejovité, vysoko vriace kvapaliny bielej až slabožltej farby. Významné technologické vlastnosti, ktoré podmienili ich použitie, sú nehorľavosť, stálosť, nízky tlak nasýtených pár, dobré mazacie vlastnosti, vysoká dielektrická konštanta a permitivita, nízka vodivosť a vysoký koeficient prenosu tepla. Sú ľahko rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách, olejoch a tukoch. Hydrofóbnosť spôsobuje ich akumuláciu v živých organizmoch a prítomnosť v potravinovom reťazci. Výskum potvrdil ich najväčší výskyt v materskom mlieku (Prachar et al., 1996). Rozpustnosť PCB vo vode je nízka, kolíše od 3 do 500 µg . l–1. Na izoláciu reziduí PCB sa najčastejšie využíva extrakcia vzorky organickými rozpúšťadlami ako sú petroléter, pentán, hexán, zmes acetón – hexán a chloroform. Detailne sa fyzikálno-chemické vlastnosti PCB uvádzajú v monografii Ericksona (1997).
Štúdie o jednotlivých kongenéroch PCB naznačujú, že ich toxicita je podmienená štruktúrne (Safe, 1994). Niektoré kongenéry PCB (IUPAC 77, 105, 126 a 169), ktoré sú stéricky podobné štruktúre 2,3,7,8-tetrachlórdibenzodioxínu (TCDD), neobsahujú žiadne orto-substituenty a majú úplne koplanárnu kofiguráciu. Sú priamo toxické, keď sa testujú ako čisté látky. Monooxygenázový atak na tieto kongenéry v pozícii 2,3- vytvára stabilné epoxidy, ktoré sa konjugáciou ďalej nedetoxikujú. Podľa väčšiny údajov má najväčšie toxické účinky kongenér PCB 126 (3,3´,4,4´,5-pentachlórbifenyl). Toxické ekvivalenty komerčných zmesí PCB pozostávajú predovšetkým z príspevkov PCB 77, 105 a 126. Tieto a iné čiastočne koplanárne kongenéry môžu byť toxické nepriamo prostredníctvom 3-metylcholantrénového typu indukcie oxidáz aromatických uhľovodíkov so zmesovými funkciami. V súčasnosti je však obťažné odhadnúť význam tejto indukcie, pretože dosiaľ neboli úplne objasnené všetky komplexné funkcie monooxygenázového systému P450 a je málo poznatkov o synergizme a antagonizme medzi rôznymi kongenérmi PCB, ktoré sa nachádzajú v komerčných zmesiach.
Toxicitu PCB ovplyvňujú viaceré faktory. Akútne účinky nie sú natoľko nebezpečné ako chronické. V dôsledku obmedzenia komplexnosti účinku na cieľové štruktúry a obmedzenia interakcií sa toxickosť in vitro môže významne líšiť od toxickosti in vivo.
K najzávažnejším zmenám vyvolaným toxickými účinkami PCB patria strata hmotnosti, poškodenie kože, pečene, žlčníka, žlčovodov, gastrointestinálneho a močového traktu a lymfatického a endokrinného systému. PCB podobne ako ďalšie organochlórové zlúčeniny uplatňujú svoje estrogénne účinky a zapríčiňujú poruchy v imunitnom a nervovom systéme, reprodukčné anomálie, abnormalitu v správaní a karcinogenézu. Zlúčeniny vykazujúce estrogénne účinky sa môžu prejavovať ako imitátory a blokátory hormónov, reagovať na hormóny a pozmeňovať ich, vplývať na hormonálne syntézy a hormónové receptory. Pri vysokých expozičných dávkach, napr. pri profesionálnej expozícii, je typickým prejavom u človeka vznik chlórakné (závažnej formy kožného ochorenia prejavujúcej sa iba u človeka, králika a myši) (Kočan et al., 1999).
Akútna toxicita komerčných zmesí PCB je veľmi nízka. To viedlo ich výrobcov k domnienke, že sú takmer netoxické, a odporúčalo sa manipulovať s nimi tak ako s minerálnymi olejmi. Subakútne toxické účinky závisia od mnohých faktorov, napr. od obsahu kongenérov PCB v zmesi (jednotlivé kongenéry majú rozdielnu toxicitu) a ďalších vysoko toxických vedľajších produktov, akými sú polychlórované dibenzofurány (PCDF). Na sledovanie koncentrácie PCB v krvi, tukovom tkanive a materskom mlieku obyvateľstva SR boli vybrané indikátorové kongenéry. Treba podotknúť, že obsah PCB aj v najmenej kontaminovaných oblastiach Slovenska je vyšší (niekedy veľmi výrazne) než v iných krajinách (Kočan et al., 1995).
Štúdium toxicity PCB je dosť komplikované, pretože PCB sa prevažne vyrábajú ako komplexné zmesi izomérov alebo kongenérov, ktoré sa odlišujú stupňom a polohou chlorácie. Toxický potenciál PCB závisí od štruktúry jednotlivých kongenérov (López-Aparicio et al., 1997).
© Atlas sanačných metód environmentálnych záťaží
Autori: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová a Vlasta Jánová
Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2010, 360 s,
ISBN 978-80-89343-39-3