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好毒的意外:化學工業的歷史共業「戴奧辛」

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/陳亭瑋│自由寫手

我們都對有著「世紀之毒」名號的戴奧辛並不陌生,但到底它是何時開始出現的?來源又是哪裡?為何如此惡名昭彰?又是如何這麼容易地偷偷進入並累積在食物鏈裡?對人體又會有什麼影響呢?其實戴奧辛的出現與人類活動息息相關,要探索這些問題的解答,先讓我們一起回到回到一次大戰後化學工業剛興起的那個時候吧!

世紀之毒是怎麼出現的? 圖/qimono @Pixabay, CC0

好毒的意外:一開始,只是想來點消毒水

戴奧辛是如何大量出現的呢?簡單來說,完全是技術不夠好導致的(喂)

一開始被「大量」生產出來的戴奧辛,其實是製造氯酚類藥劑時的副產品。副產品指的是工業生產目標物質之外的其他物質。消毒藥劑「氯苯酚(chlorophenol)」,是第一種會大量產出戴奧辛的化學製程,其他較出名的化學物質還包括除草劑「2,4-D(2-4-dichlorophenoxyacetic acid)」與「2, 4, 5-T(2,4,5- trichlorophenoxyaectic acid)[1]」、三氯酚、五氯酚[2]等。很不幸的,在使用了好一陣子的含氯酚清潔劑、農藥、殺蟲劑、除草劑之後,人們才逐漸發覺到日常生活中很常見「便宜又好用」的氯酚好像有點問題 ── 這些藥劑裡或多或少會有戴奧辛殘留;更不幸的是,這裡的「好一陣子」,是超過二十年的時間,才讓人類停止大量生產這類的藥劑。

最初幾起人類受戴奧辛毒害的案例都和工業意外有關,如工人意外曝露在大量的除草劑或殺蟲劑中。1949 年,美國西維吉尼亞州發生了第一起「孟山都除草劑工廠意外」,而更受注目的還有 1976 年義大利的「塞維索事件(Seveso disaster)」,因為化學工廠內的管制系統故障導致反應槽內的化學物質大量外洩,其中包括 6 公噸的三氯酚以及估計 1~3 公斤的 2,3,7,8-四氯雙苯環戴奧辛(TCDD) 散布至民眾居住地區範圍,是目前已知最高濃度的 TCDD 大規模污染。賽維索事件也是戴奧辛令人聞之色變的開始。

越南胡志明市阮教授與遭受橙劑影響的身障兒童。圖/Alexis Duclos @Wikimedia, CC by 3.0

近代由焚化爐而生的戴奧辛

1977 年,才有人提出戴奧辛會出現於工業燃燒的飛灰中,三年後(1980)的研究也證實戴奧辛會在焚化一般垃圾時生成。研究指出,大氣中的戴奧辛濃度從 1935 年逐步增加,這個起始點跟化學工業的興起符合。簡單來說,含氯製品如塑膠等,在二次大戰後開始大量出現於人們的生活中,而這些產品進入焚化爐若未妥善處理,便會生成戴奧辛,散佈入大氣中。(Hites, 2011)
在停止氯苯酚製程之後,「世紀之毒」不再是化學工業大量製造的副產物,但人為的戴奧辛來源並未全數消失。近年來戴奧辛的主要來源是垃圾焚化,戴奧辛成為幾乎所有人的共同「歷史共業」。因此如果真要追究戴奧辛的罪魁禍首,慣於使用化學工業製品的每一個人都應該要背負一份責任,盡可能減量使用塑膠,並且做好回收。

為什麼戴奧辛被稱為「世紀之毒」?

一般新聞裡說的「戴奧辛」是一整群多達 210 種化合物的總稱,包括 75 種多氯聯苯戴奧辛(PCDDs)與 135 種多氯二聯苯呋喃(PCDFs)[3]。這兩類化學物質的主要結構相似,具象化一點,我們可以將這群化學物想像成一隻(沒有眼睛的)螃蟹,兩個苯環與連結的部分是身體,兩邊的苯環各有四隻腳共八個位子可以連結氯。

隨著氯的數量跟位置不同,分子的毒性會略有差異;其中 2,3,7,8-四氯雙苯環戴奧辛(TCDD,請見下圖2)在動物實驗中已有最低半數致死劑量(LD50)[4],甚至毒過沙林毒氣,因此也被稱之為「世紀之毒」,是目前已知人類所能製造出來最毒的東西。

圖1: 上方氯聯苯戴奧辛(PCDDs)的結構,下方多氯二聯苯呋喃(PCDFs)的結構

上方氯聯苯戴奧辛(PCDDs)與下方多氯二聯苯呋喃(PCDFs),這兩類化學物質就是我們一般俗稱的「戴奧辛」這群化合物。標有數字的位置都可以接上氯,視氯位在不同的位置與數量會影響該分子的毒性。

圖2: 2,3,7,8-四氯雙苯環戴奧辛(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin)

2,3,7,8-四氯雙苯環戴奧辛(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin)是目前已知人類所能製造出來最毒的東西。

不怕它太毒,卻怕它百年永留存

雖然有「世紀之毒」這樣惡名昭彰的稱號,可實際上「人類戴奧辛急性中毒致死」的案例非常少見,即使是 2004 年震驚全球的戴奧辛下毒事件 ── 烏克蘭總統候選人尤申科體內驗出大量的 TCDD 戴奧辛,也未導致死亡(他後來選上了,而且當完了任期)。戴奧辛被列於「黑名單」,主要是因為它不管在哪裡都難以代謝的特性。

戴奧辛主要由含氯物質高溫生成的,具抗熱穩定性、抗酸鹼、抗氧化性等因素,讓戴奧辛十分穩定,在自然環境中非常難以被分解,會進入食物鏈。而人體代謝戴奧辛的速度也很慢,預期「半衰期」約為 7 至 11 年,也就是即使之後都未再攝入戴奧辛,也要花 7 至 11 年才能使體內戴奧辛的濃度降低到中毒時的一半。

戴奧辛中毒最明顯的症狀是會造成氯痤瘡,其他還有肌肉或關節疼痛、分泌系統及免疫系統傷害。另外,戴奧辛也被認為是一種環境賀爾蒙,可能造成畸形的下一代;而戴奧辛也被國際癌症研究機構 IARC 分在第一類致癌物(也就是實驗證據最充分的種類),認為此物質與軟體組織惡性瘤、惡性淋巴瘤的發生有關。

那食物裡的戴奧辛是又怎麼來的?

那麼回到一開始的問題,戴奧辛是如何進入雞蛋中的?你得先知道一件事,日常生活中,人們接觸到的戴奧辛有超過 90% 都來自食物。如前面所述,戴奧辛在環境中留存的時間很長,會隨著空氣傳播、再沉降進入土壤,或土壤也可能過去受到的工業污染而含有戴奧辛。人們在土地上栽種食物,如果雞隻、牛隻吃到含有戴奧辛的土壤種出的飼料,就會吸收、累積在其脂肪中,隨後出現在牛奶或雞蛋裡 。

戴奧辛在環境中留存的時間很長,會隨著空氣傳播、再沉降進入土壤。
圖/Keith Weller, The United States Department of Agriculture (USDA) @Wikimedia, CC0

由於人類有過大規模使用氯酚類藥劑的歷史,幾乎所有人體內都或多或少含有戴奧辛。不過好消息是,目前已經有研究顯示,大氣裡的戴奧辛濃度從 1970 年代起開始逐步下降,目前約為最高濃度的三分之二(Hites, 2011)。當然,或許仍有「土壤」中的戴奧辛污染未被發現,因此若希望盡量避免攝取超量戴奧辛,就得多加注意食物來源,選擇有可靠來源標示的產品,並且均衡飲食、不要偏食於某種特定的食物。

那面對環境裡因為空氣污染、汽機車排放和焚化爐排而產生的戴奧辛又該怎麼辦呢?預防勝於治療,最好的治本方式當然就是「不要製造戴奧辛」。你除了可以關心空氣污染防制和興建焚化爐時的相關配套措施之外,積極地做好垃圾分類和資源回收,也能有效地避免戴奧辛排放於空氣之中。

註解:

[1] 1962 年到 1970 年越戰期間,美國軍方大量使用落葉劑「橙劑」破壞越南的農田與叢林。惡名昭彰的橙劑主要就是由前述的除草劑 2,4-D 與 2,4,5-T 混合而成,兩種物質平均含有 2-3ppm 的戴奧辛。但越戰期間並未有人起疑,直到戴奧辛的毒性在稍後研究逐漸顯示,同時遭到橘劑噴灑的地區出現畸形兒的比例大量增加,才開始受到討論。

[2] 1965 年至 1982 年,台南的中石化安順廠生產大量的五氯酚外銷,關廠時存放了 5000 公噸的五氯酚在廠內,在風吹日曬之下污染了當地的土地與地下水。當地所受的污染是混合性的,除了五氯酚與戴奧辛,還包括汞污染;為臺灣最大宗的土地污染事件之一。

[3] 某些類戴奧辛多氯聯苯(PCBs)具有相近的毒性,也有人將之歸類為類戴奧辛。

[4] LD50:半數致死量

參考資料

  1. 約翰‧亭布瑞著 莊勝雄譯 《毒物魅影:瞭解日常生活中的有毒物質》商周出版 2006-05-19 ISBN 986-124-659-2
  2. Ronald A. Hites, Dioxins: An Overview and History, Environ. Sci. Technol., 2011, 45 (1), pp 16–20
  3. DIOXIN: DIOXIN TIMELINE
  4. WHO Dioxins and their effects on human health
  5. 陳怡儒、楊和慶、到手香、紀宗廷、林欣瑜、柯昭儀、雲琇卿、吳怡亭、盂美雲、林煜庭、鄭諺彌、陳亭瑋、陳昭明、葉宗桓、林宏儒、蘇怡帆. 《圖解日用品安全全書》. 臺灣: 易博士出版社(城邦文化). 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2

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關於作者

行政院環境保護署毒物及化學物質局

行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/