สมมูลความเป็นพิษ Toxic Equivalents ของไดออกซิน

แม้ว่าหลายคนจะเกลียดการเรียนวิชาเคมีชั้นมัธยมปลาย ลองอ่านบทความสั้นนี้ อาจพบว่ามีความคุ้นเคยมากขึ้นกับศัพท์เทคนิคที่ดูน่ากลัวอย่าง เช่น 2,3,7,8 – เตตราคลอโรไดเบนโซไดออกซิน (2,3,7,8 – tetrachlorodibenzodioxin)

โมเลกุลพื้นฐานของสารเคมีที่มีลักษณะคล้ายไดออกซิน เรียกว่า เบนซีน (benzene) ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอมและไฮโดรเจน 6 อะตอม เชื่อมกันเป็นวงดังแผนภาพที่ 1โดยทั่วไป คาร์บอนและไฮโดรเจนถูกละไว้ในฐานที่เข้าใจ ดังนั้น วงแหวนของเบนซีนจะเป็นดังแผนภาพที่ 2

ไดออกซินและสารเคมีที่คล้ายไดออกซินประกอบด้วยวงแหวนของเบนซีน2วงต่อเข้าด้วยกันในแบบใดแบบหนึ่งในจำนวน3แบบ ดังแผนภาพที่ 3

ถ้ามีการต่อเข้าด้วยกันด้วยวงแหวนที่ครบทั้งหกมุมและมีออกซิเจน2 อะตอม ก็จะเป็นสารเคมีในตระกูลไดเบนโซไดออกซิน (di benzo di oxins) ถ้ามีการต่อเข้าด้วยกันด้วยวงแหวนเบนซีนที่มี5 มุมและมีออกซิเจน1อะตอม จะเรียกว่า ฟิวแรนส์ (di benzo furan) แต่ถ้าต่อเข้าด้วยกันตรง ๆ จะเรียกว่า ไบฟีนิลส์ (bi phynyls) ซึ่งเป็นโมเลกุลพื้นฐานของโพลีคลอริเนเตดไบฟีนิลส์ (Polychlorinated Biphynyls)หรือ PCBs ไดออกซินและฟิวแรนจะมีวงแหวนเบนซีน 3 วง แต่ไบฟีนิลส์จะมีเพียง 2 วง ดังแผนภาพที่ 3

มาพูดถึงสารประกอบคลอรีน เราสามารถย้ายอะตอมของไฮโดรเจนแต่ละอะตอมในวงแหวนเบนซีนออกได้ และนำเอาอะตอมของคลอรีนไปแทนที่ เพื่อให้รู้ว่าอะตอมของคลอรีนไปอยู่ที่ไหน เราจะกำหนดหมายเลขให้กับแต่ละโมเลกุลดังแผนภาพ ชื่อของโมเลกุลจะบอกตำแหน่งของคลอรีน เป็นต้นว่า 2,3,7,8-เตตราคลอโรไดเบนโซไดออกซินมีคลอรีน 4 ตัวที่ตำแหน่ง 2, 3, 7 และ8 ดังแผนภาพที่ 4

จำนวนของคลอรีน หรือ คลอโร จะระบุโดยคำที่ใช้นำหน้าดังที่อยู่ในตาราง จากตารางแสดงให้เห็นจำนวนของโมเลกุลที่จะมีการเกาะตัวกัน ขึ้นอยู่กับจำนวนและการจัดเรียงตัวของคลอรีน ตัวอย่างเช่น คลอรีน 2 ตัว หรือเรียกว่าไดคลอโร สามารถจัดเรียงในโมเลกุลไดออกซินได้ 10 วิธี ดังนั้น จึงมีไดคลอโรไดเบนโซไดออกซิน (di chloro di benzo di oxin) 10 ตัวที่แตกต่างกัน รวมกันทั้งหมดแล้ว เราพบว่ามีสารประกอบไดออกซินที่แตกต่างกัน 75 ตัว สารประกอบฟิวแรนที่แตกต่างกัน 135 ตัว และสารประกอบพีซีบีที่แตกต่างกัน 209 ตัว

นิยามต่อไปนี้อาจทำให้เราพูดคุยเพิ่มเติมเกี่ยวกับสารเคมีที่เกี่ยวข้องหลากหลายชนิดได้

Congener: จำนวนสมาชิกที่เฉพาะเจาะจงของกลุ่มสารประกอบชนิดเดียวกัน คลอริเนเตด ไดเบนโซไดออกซินมี 75 congener ไดเบนโซฟิวแรนมี 135 congener และพีซีบีมี 209 congener

Homologue : กลุ่มของสารประกอบที่คล้ายกันที่มีจำนวนคลอรีนเท่ากัน ไดคลอโรไดเบนโซไดออกซินมี 10 homologueไดคลอโรไดเบนโซฟิวแรนมี 16 homologueและพีซีบีมี 12 homologue

Isomer: เช่น 2,3 ไดคลอโร ไดเบนโซไดออกซินเป็น isomer ของไดคลอโรไดเบนโซไดออกซิน

โบรมีน(Bromine) เป็นสารประกอบที่ใกล้ชิดกับคลอรีน โดยที่ชุดของสารเคมีที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบสามารถแทนที่ด้วยคลอรีน เหตุการณ์ในรัฐมิชิแกน สหรัฐอเมริกา สารป้องกันการเกิดเพลิงลุกไหม้ที่เรียกว่าโพลีโบรมิเนเตดไบฟีนิล (polybrominated biphenly) หรือ PBB ซึ่งปนเปื้อนในอาหารเลี้ยงสัตว์โดยบังเอิญและส่งผ่านไปยังวัวและนมวัว ทั้งสารเคมีที่มีคลอรีนหรือโบรมีนเป็นองค์ประกอบต่างก็มีความเป็นพิษ แต่สารประกอบคลอรีนเป็นที่รู้จักคุ้นเคยกันมากกว่า

สารเคมีเหล่านี้มิได้มีความเป็นพิษเท่าเทียมกันหมด ในกรณีของไดออกซินมีอยู่ 7 ตัวจากทั้งหมด 75ตัว ฟิวแรนมี 10 ตัวจากทั้งหมด 135 ตัว และพีซีบีมี 11 ตัวจากทั้งหมด209 ตัว ที่มีความเป็นพิษคล้ายกับไดออกซิน ปัจจัยสำคัญในแง่ของความเป็นพิษคือรูปร่างของสารเคมีซึ่งจะกำหนดว่ามีคลอรีนอยู่กี่ตัวและอยู่ที่ไหนในโครงสร้างของโมเลกุล

ความสัมพันธ์ระหว่างรูปร่างกับความเป็นพิษมาจากความจริงที่ว่า รูปร่างจะกำหนดถึงการเข้าไปแทรกซึมในโมเลกุลของโปรตีนตัวรับในเนื้อเยื่อของร่างกายสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่นในกรณีของ รูปร่างของพีซีบีซึ่งมีลักษณะแบนโดยวงแหวนเบนซีนทั้งสองอยู่ในระนาบเดียวกันซึ่งเรียกว่าcoplanar ซึ่งมีความเป็นพิษมากกว่าพีซีบีตัวอื่น ๆ

สมมูลความเป็นพิษ (Toxic Equivalents)

ดิน น้ำ อาหารอาจมีการปนเปื้อนไดออกซินที่อยู่ในรูปแบบต่าง ๆ ซึ่งมีความเป็นพิษไม่เท่ากัน ดังนั้น จึงมีความจำเป็นที่จะต้องประเมินความเป็นพิษของสารที่มีลักษณะคล้ายไดออกซินที่อยู่ในสิ่งแวดล้อม มิฉะนั้นแล้ว การนำตัวอย่างในสิ่งแวดล้อมมาทดสอบจะเปิดเผยให้เห็นเพียงความเสี่ยงที่เกิดจากไดออกซินในรูปแบบเดียวมากกว่าที่จะเปิดเผยผลกระทบโดยรวมของไดออกซินและสารที่มีลักษณะคล้ายไดออกซินที่ปรากฎอยู่ทั้งหมด องค์การพิทักษ์สิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา(USEPA)จึงได้พัฒนาขั้นตอน2 ขั้นเพื่อกำหนด “สมมูลความเป็นพิษรวม(Total TEQ)” ที่มีอยู่ในตัวอย่างที่นำมาทดสอบ

ขั้นตอนแรก USEPAใช้สูตรในการแปลงความเป็นพิษของไดออกซินทุกรูปแบบให้เป็นหน่วยสมมูลความเป็นพิษ ขั้นตอนต่อมา นำเอาค่าสมมูลความเป็นพิษรวมเข้าด้วยกันเป็นสมมูลความเป็นพิษรวม

  • สมมูลความเป็นพิษ (TEQ)เท่ากับ (ความเข้มข้นของไดออกซิน) X(ค่าแฟคเตอร์ความเป็นพิษ)
  • สมมูลความเป็นพิษรวม (Total TEQ) เท่ากับ ผลรวมของสมมูลความเป็นพิษที่มีอยู่ในตัวอย่างที่นำมาทดสอบทั้งหมด

จากสูตรที่ใช้ในขั้นตอนแรก ไดออกซินที่มีความเป็นพิษมากที่สุดก็คือ 2,3,7,8-TCDD ซึ่งกำหนดให้มีค่าแฟคเตอร์สมมูลความเป็นพิษ (toxic equivalent factor) เป็น 1 ส่วนไดออกซินและฟิวแรนอีก 17 ตัว เราจะกำหนดให้มีค่าแฟคเตอร์ความเป็นพิษให้สัมพันธ์กับ 2,3,7,8-TCDD เช่น ไดออกซินตัวที่มีความเป็นพิษเป็นครึ่งหนึ่งของ 2,3,7,8-TCDD ก็จะมีสมมูลความเป็นพิษ 0.5 ดังแสดงในตารางที่ 2

เพื่อคำนวณหาสมมูลความเป็นพิษรวม เราจะนำเอาค่าความเข้มข้นของไดออกซินแต่ละตัวที่วัดได้ในตัวอย่างที่เก็บมาคูณด้วยค่าแฟคเตอร์ของสมมูลความเป็นพิษของไดออกซินตัวนั้นๆ ต่อจากนั้น นำเอาสมมูลความเป็นพิษของไดออกซินในแต่ละตัวอย่างมารวมเข้าด้วยกันเป็นความเข้มข้นของไดออกซินที่วัดได้ในหน่วย TEQ

ลองมาคำนวณหาปริมาณไดออกซินในตัวอย่างของเนื้อวัวบดที่เก็บมาทดสอบ เราตรวจพบความเข้มข้นของไดออกซินและฟิวแรน ดังที่ระบุในตารางแถวที่ 2 เราทราบถึงค่าแฟคเตอร์ของสมมูลความเป็นพิษดังที่ระบุในตารางแถวที่ 3 เราก็จะได้ค่าสมมูลความเป็นพิษ (TEQ) ของไดออกซินและฟิวแรนแต่ละตัวดังปรากฎในตารางแถวที่ 4  เมื่อเรารวมค่า TEQ แต่ละตัวเข้าด้วยกันเราจะได้ค่าสมมูลความเป็นพิษรวม (Total TEQ)

ผลจากการคำนวณ เนื้อวัวบดที่เราเก็บมาทดสอบมีค่าสมมูลความเป็นพิษรวม 1.5 ส่วนในล้านล้านส่วนของไดออกซินตัวที่มีความเป็นพิษมากที่สุด

ค่าแฟคเตอร์ของสมมูลความเป็นพิษจะใช้ใน 2 รูปแบบ ค่าเดิมกำหนดขึ้นโดยคณะทำงานเรื่องไดออกซินและสารประกอบที่เกี่ยวข้องขององค์การป้องกันแอตแลนติกเหนือ(NATO) และ Committee on Challenges of Modern Society(CCMS) ซึ่งเรียกว่า แฟกเตอร์ของสมมูลความเป็นพิษสากล (International Toxic Equivalent Factor, I-TEF) ซึ่งใช้ในการคำนวณหาสมมูลของความเป็นพิษสากล(International Toxic Equivalent, I-TEQ)

ค่าแฟคเตอร์ของสมมูลความเป็นพิษอีกอันหนึ่งกำหนดโดยองค์การอนามัยโลก และโครงการปลอดภัยทางเคมีนานาชาติ (International Program for Chemical Safety) เป็นการประเมินใหม่ของความเสี่ยงด้านสุขภาพจากไดออกซินในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

Author: Tara Buakamsri

A dreamer, trouble shooter, and ordinary individual who believe that life is filled with possibilities waiting to be realized, rich with meanings calling out to be understood.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s