Б1 2. Полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД)… Уровни содержания в пищевых продуктах и в природных средах. Первоначально общество обращало внимание на негативные для здоровья людей, как работающих в химической и некоторых других отраслях промышленности. В дальнейшем (последние 4 десятилетия) внимание общества привлекли последствия для окружающей среды «химизации» жизни человека. Все это привело к возникновению новой междисциплинарной отрасли науки об окружающей среде – экологической токсикологии. Первым толчком к возникновению экологической токсикологии в 1962 году книги Рэчел Карсон «Молчаливая весна», в которой описаны случаи массовой гибели птиц и рыб от бесконтрольного использования пестицидов. Это нашло выражение в создании обществ защиты окружающей среды, в издании правительственных законодательных актов и межправительственных соглашений, регламентирующих использование пестицидов и других химикатов. Термин, введен в 1969 г. В этом году при Международном научном комитете по проблемам окружающей среды (Франция)..В 1978 г. на конференции СКОПЕ было принято уточненное определение экотоксикологии, применяемое до сих пор. " Экотоксикология — междисциплинарное научное направление, связанное с токсическими эффектами химических веществ на живые организмы, преимущественно на популяции организмов и биоценозы, входящие в состав экосистем. Она изучает источники поступления вредных веществ в окружающую среду, их распространение и превращение в окружающей среде, действие на живые организмы. ПХДД/ПХДФ и ПХБ объединяют в группу диоксинов, которые имеют исключительно антропогенное происхождение. Непосредственно к диоксинам относятся только ПХДД, остальные близки по строению и эффекту. ПХБ ранее использовались как диэлектрики в трансформаторах и конденсаторах, а также в качестве пластификаторов при производстве лаков и полимерных материалов, смазок, фунгицидов; в настоящее время производство запрещено. ПХДД и ПХДФ не являются целевыми продуктами ни одного из существующих производств. Образуются как примеси при высокотемпературных процессах, производственных процессах с применением хлора (предприятия металлургии, ЦБК, мусоросжигательные заводы, автотранспорт) применение хлорорганических пестицидов. Воздействие обладают канцерогенными свойствами, разрушают эндокринную систему, подавляют иммунитет, ухудшают репродуктивные функции организмов. Физ.свойства ПХДД и ПХДФ - бесцветные кристаллические вещества, ПХБ – жидкости. Хорошо растворяются в органических растворителях и практически не растворимы в хорошо адсорбируются. ПХДД/Ф и ПХБ отличаются высокой стабильностью: имеют высокую температуру разложения, малую химическую реакционную способность. Деградируют в природных средах очень-очень медленно. Пример. высокая стойкость ПХБ привела к долговременному загрязнению экосистем в зоне влияния предприятий (Пример: г.Серпухов, РФ и г.Лида, Беларусь); Поступление: - в атмосферу в составе аэрозолей с дымовыми газами, летучей золой, пылью, сажей промышленных предприятий, мусоросжигательных заводов, автотранспорта и др.; - в водные среды со стоками предприятий; - в почву при внесении ХОП, использовании осадков городских очистительных сооружений и загрязненных грунтов в качестве удобрений в садах и при благоустройстве газонов вдоль дорог, парков, скверов и др. Нормирование. Для эколого-гигиенической характеристики загрязнения окружающей среды диоксинами применяют международные системы коэффициентов (факторов) эквивалентной токсичности - I-TEF или WHO-TEF I-TEQ, нг/кг, пг/л = ∑(ПХДД • I-TEF)n + ∑ (ПХДФ • I-TEF)j + ∑ (ПХБ • I-TEF)K, где n, j, к — один из 29 токсичных конгенеров ПХДД, ПХДФ и ПХБ. Сумма произведений концентраций этих токсичных конгенеров на их индивидуальные коэффициенты токсичности дает уровень загрязнения объекта диоксинами и характеризует степень его соответствия нормативным требованиям, т.е. величине ПДК.
| Б2. 2. Демэкотоксикология… Влияние экотоксикантов на численность, динамику и структуру популяций (на примере рыжей). 1) Предмет. - изменения, вызываемые вредными веществами в биологических системах надорганизменного уровня (популяциях, биоценозах). Токсические эффекты молекулярно-генетического, клеточно-тканевого и онтогенетического уровней в организмах рассматриваются как первичные токсических эффектов, их следствие - нарушения популяционных и биоценотических механизмов (вторичные токсические эффекты в экосистеме). Задачи: - исследование источников поступления экотоксикантов и изучение их судьбы в абиотических компонентах экосистем; - исследование биодоступности экотоксикантов, биоаккумуляции и метаболизма в живых организмах; - изучение токсического действия поллютантов и продуктов их трансформации в окружающей среде. Конечная цель - дать научно обоснованный прогноз судьбы биогеоценозов, подверженных токсическому действию химических веществ. Прикладная задача- установление допустимых уровней воздействия веществ на экосистемы. -экологический мониторинг, биоиндикация (оценка качества окружающей среды), биотестирование (экспериментальное изучение токсических эффектов); -методы "традиционной" токсикологии (методы по изучению механизмов токсического действия, оценка соотношения «доза — эффект» - химико-аналитические методы определения экотоксикантов в абиотических объектах окружающей среды и организмах, методы математического моделирования и экстраполяции; - метод оценки экологического риска-специфический метод экотоксикологии. Актуальность экотоксикологических исследований состоит в том, что она занимает важное место в комплексе биологических, медицинских, технических научных направлений, выполняющих важнейший социальный заказ общества - разработку стратегии рационального природопользования. Неблагоприятные экотоксические эффекты в биоценозе по уровню организации: аутэкотоксикология (на уровне организма), демэкотоксикология (популяции), синэкотоксикология биоценоза). Особенности зависимости “доза-эффект” для биологических систем надорганизменного уровня. В качестве аргумента для графика «доза-эффект» (меры токсического действия) в популяционной экотоксикологии используют термин «мера токсической нагрузки». Ведь в популяциях, имеются различия в содержании токсиканта в организмах (все организмы разные по генетеке,полу,возрасту), неоднородностью плотности загрязнения среды обитания, поэтому, Наиболее часто это содержание экотоксиканта в биоте. В качестве меры токсического воздействия следует рассматривать некую интегральную функцию статистического распределения экотоксиканта в организмах, составляющих популяцию: f (x), где х -это содержание токсиканта во внутренних органах (например, тяжелого металла в крови). В качестве меры токсического эффекта рассматривают показатели диагностируемые на уровне организма. Однако используют в основном показатели, изменение которых напрямую связано с жизнеспособностью популяции. Стабильность природных популяций зависит от плодовитости и поддержания системой информационных и функциональных связей, то наибольшее значение имеет: 1) снижение репродуктивных функций 2)тератогенез 3) отклонения в деятельности ЦНС 4) нарушения в иммунной системе (приводит к инфекционным заболеваниям) и др. Токсический эффект, отражающий состояние популяции и ее будущее будет определяться количеством (долей) особей с подобными проявлениями. Демэкотоксические эффекты на уровне популяции: гибель популяции; рост заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития; уменьшение численности, рождаемости; нарушение внутрипопуляционной структуры (соотношение возрастов, полов и др.); изменение средней продолжительности жизни членов популяции, их культурная деградация. Рыжая полевка. Оценки численности - обилие населения (число пойманных особей на 100 ловушек в сутки). Численность населения (обилие населения) снижается до 2 раз в буферной и импактной зонах по сравнению с фоновой по мере увеличения техногенной нагрузки. На примере динамики рыжей полевки демонстрирует увеличение численности этой популяции в рассматриваемый период с апреля по сентябрь как в фоновой зоне, так и в буферной и импактной зонах. Однако на импактной территории численность оставалась в несколько раз меньше (до 2-3 раз). Косвенное действие экотоксикантов на популяцию рыжей полевки и население мелких млекопитающих в целом проявляется через ухудшение условий среды. Крайняя деградация лесной растительности в импактной зоне приводит к уменьшению площади и числа участков, пригодных для обитания. Возрастает и прямое действие экотоксикантов (например, кадмия) на организмы при низкой численности особей на загрязненных участках (кадмий накапливается в жизненно важных органах-печени, почках, легких, эти органы являются мишенями). В популяции рыжей полевки (доминантного вида) происходит изменение пространственной структуры: в фоновой зоне заселенность составляет 25 %, а в загрязненной импактной зоне - только 7 %. Показатель пространственной структуры - заселенность территории (доля территории, заселенная данным видом от общей, в %). В популяции рыжей полевки происходит также изменение половой и возрастной структуры. В загрязненной импактной зоне увеличивается количество самцов, особенно молодых:в фоновой зоне составляет 58 % от общего числа, а в загрязненной импактной зоне -70%. В загрязненной импактной зоне возрастает также доля половозрелых сеголеток и уменьшается доля неполовозрелых особей. |
Б3. 2. Основные стадии деградации лесной экосистемы в зоне влияния промышленных предприятий. Роль почвы в процессе техногенной трансформации экосистемы. 1) Экотоксикология как область знаний связана с широкой группой наук. В первую очередь: Экотоксикология оперирует категориями общей экологии и токсикологии. Включает в себя элементы наук, как химия, биология, география, геология, медико-фармакологическими дисциплинами, биохимия, биогеохимия, физиология, популяционная генетика и др. Эти знания нужны для анализа источников поступления вредных веществ в экосистемы, их миграции, трансформации, накопления в компонентах экосистем. Предметом экологической токсикологии являются организмы и биологические системы надорганизменного уровня, подверженные техногенному загрязнению. Теоретическая основ экотоксикологии - фундаментальные закономерности функционирования и структуры природных систем популяционного и биоценотического ранга,. Важнейшее значение имеет общая концепция устойчивости и стабильности экологических систем. Живые организмы в рамках экотоксикологии можно рассматривать на трех уровнях (в трех разделах): аутэкотоксикология, демэкотоксикология, синэкотоксикология. Родственные экотоксикологии междисциплинарные научные направления. Экологическая химия изучает изменения химических веществ под воздействием факторов окружающей среды. Центральной задачей является изучение поведения антропогенных веществ: концентрация в окружающей среде, процессы разложения, превращения и накопления в организмах и окружающей среде. Тесная связь экологической химии с экотоксикологией: экотоксикология пользуется достижениями экологической химии при рассмотрении поведения экотоксикантов в окружающей среде. Предметом исследования химической экологии являются химические связи, организующие живые организмы в экосистемы. Экологическую химию и химическую экологию объединяют термином — химия окружающей среды. она охватывает сведения о Земле как о реакционном пространстве, ее энергетическом балансе, о структуре, свойствах и составе атмосферы, гидросферы и литосферы. 2) При увеличении нагрузки экотоксикантов на экосистему происходят изменения в ее биотических и абиотических компонентах. Смена стадий. 1. Стадия выпадения чувствительных видов. Элиминация наиболее чувствительных видов эпифитных лишайников (получают весь набор экотоксикантов прямо из атмосферы,хорошие биоиндикаторы). Остальные параметры – почти как фон. 2. Стадия структурных перестроек экосистемы. Ухудшение санитарного состояния деревьев, но плотность древостоя и его запас не изменяются. Изменения в травяно-кустарничковом ярусе (выпадают чувствительные виды лесного разнотравья). Значительно уменьшается численность дождевых червей (почвенная мезофауна). Замедлены процессы, осуществляемые почвенными микроорганизмами. Незначительно увеличивается толщина подстилки. Существенно уменьшается разнообразие и обилие эпифитных лишайников. Параметры населения птиц и мелких млекопитающих остаются на уровне фона. 3. Стадия частичного разрушения экосистемы. Древесный ярус угнетен и редок, значительно снижены его запас и полнота, нарушено возобновление. В травяном ярусе почти отсутствуют лесные виды, которые заменены луговыми и видами-эксплерентами. Повышена кислотность верхних почвенных горизонтов, из них выносятся обменный кальций и магний. Активизируются эрозионные процессы. Биологическая активность почвы резко снижена. Крупные почвенные (жуки мертвоеды, кожееды) отсутствуют. Уменьшена скорость деструкции опада, он накапливается в виде толстого слоя подстилки. Лишайниковый покров сохраняется только у самого основания стволов, представлен одним-тремя устойчивыми видами (изменяется его пространственная структура, снижается разнообразие). Происходит элиминация крупных лесных видов птиц, уменьшается общая плотность населения птиц. Наблюдается вселение синантропных видов(организмы, существование которых тесно связанно с человеком и урбоэкосистемами). Последствия. Действие экотоксикантов на растения приводит к уменьшению устойчивости растений к внешним факторам. У растений изменяется структура поверхности листовых пластинок и они становятся более доступным для беспозвоночных- фитофагов. Доля сосущих фитофагов возрастает, они используют менее загрязненный клеточный сок. Грызущие фитофаги используют более загрязненные клеточные стенки и заглатывают с поверхности растений тяжелые металлы на частицах пыли. 4. Стадия полного разрушения («коллапса») экосистемы. Древесный ярус полностью разрушен, сохраняются лишь отдельные сильно угнетенные экземпляры деревьев. Травяной ярус представлен одним-двумя видами злаков, в увлажненных местах встречается хвощ. Лишайниковый покров отсутствует. На значительной части территории полностью смыты подстилка и верхние горизонты почвы. В микропонижениях встречаются «захоронения» неразложившегося опада. Биологическая активность почвы снижена до нуля. Типично почвенные животные отсутствуют(дождевые черви, кроты). Группировки птиц и мелких млекопитающих не поддерживают свою структуру и существуют за счет притока мигрантов. Итого: 1) снижением общего биологического разнообразия 2) падением продуктивности 3)упрощением структуры 4) замедлением и разрывом круговорота биогенов. 5)Тормозятся как продукционные, так и деструкционные процессы, нарушается баланс между ними.6) Ряд структурных элементов полностью элиминируется (лесное разнотравье, лишайники, дождевые черви, кроты и др.). Переход к последним 2-м стадиям означает для экосистемы полную потерю устойчивости как способности возвращаться в исходное состояние. Приведенное деление на стадии достаточно условно. Почва - к лючевая роль в механизмах трансформации. На ранних этапах поступления экотоксикантов в экосистему проявляется способность почвы аккумулировать и трансформировать экотоксиканты (экотоксиканты переходят в малодоступные или слаботоксичные формы). Аккумулирующая и трансформирующая способность почвы выступает в качестве основного механизма устойчивости экосистемы к действию экотоксикантов. Кардинальная трансформация экосистемы начинается, когда преодолена буферная способность почвы по отношению к тяжелым металлам или кислотным агента. Здесь, почва переводит аккумулированные экотоксиканты (в том числе, ТМ) в биологически активные формы. В результате их токсичность возрастает (прямое действие). Также меняются химические и водно-физические свойства почвы, что резко ухудшает условия жизни почвообитающих организмов (косвенное действие). Прямое и косвенное действие экотоксикантов приводит к гибели или резкому угнетению почвенной биоты, замыкающей биологический круговорот. В первую очередь микроорганизмы снижают активность. Разрыв биологического круговорота обусловливает дефицит доступных биогенов для растений (косвенное действие). В почве происходят и другие процессы: 1)Увеличивается токсическое действие алюминия, железа и марганца, переходящих из-за увеличения кислотности в почвенный раствор. Дополнительный фактор подавления возобновления древесного и травяно-кустарничкового ярусов — это развитие мощного слоя лесной подстилки, обусловленное уменьшением активности почвенной биоты. Трансформация растительности к увеличению освещенности и повышению общего разнообразия микробиотопов. А это ведет к дополнительному изменению всех других компонентов — населения птиц, мелких млекопитающих, муравьев и др. Проявляется как выпадение лесных видов или внедрение видов, характерных для открытых местообитаний. | Б4. 2. Использование биологических (морфологических, физиологических, биохимических и др.) …Нарушение межвидовых взаимоотношений при действии экотоксикантов. 1) Общая черта токсикологии и экотоксикологии - экотоксикология пользуется методологией, понятийным аппаратом токсикологи и ее основными закономерностями. Токсикология - область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов, механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики отравлений. Или Токсикология - это учении о токсичности и токсическом процессе. Токсичность и токсический процесс - это два основных понятия современной токсикологии. Токсичность - свойство (способность) химических веществ, действуя на биологические системы немеханическим путем, вызывать их повреждение (нарушение функций) или гибель. Токсиканты -химические вещества, способные при определенных условиях, проявлять токсичность. Токсическое действие - действие вещества, приводящее к нарушению функций биологических систем. Химизм взаимодействия токсиканта и биологического объекта (на молекулярном уровне) называется механизмом токсического действия. Токсического процесса - реакция биосистемы на действие токсиканта, приводящее к её повреждению или гибели, называется токсическим процессом. Токсический эффект - внешние, регистрируемые признаки токсического процесса. Форма проявления токсического процесса определяется уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества изучается: - клеточном; - органном; - организменном; - популяционном; - биоценотическом. Токсический процессна уровне целостного организма проявляться: - болезнями химической этиологии (интоксикация =отравление); - транзиторными токсическими реакциями - быстро и самопроизвольно проходящими состояниями, сопровождающимися кратковременной утратой дееспособности (явление раздражения глаз) - аллобиозом - стойкими изменениями реакции организма на воздействие физических, химических, биологических факторов окружающей среды, а также психические и физические нагрузки (нарушение иммунного статуса, аллергия, повышенная утомляемость и т.д.); - специальными токсическими процессами - развивающимися лишь у части популяции, как правило, в особых условиях (действие химических веществ; в определенный период жизнедеятельности организма -замедление роста и развития. Токсический процесс на уровне популяции проявляется: - гибелью популяции, ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития; уменьшением численности, рождаемости, нарушением структурных характеристик (половая, возрастная, пространственная, размерная, массовая структура и т.д.); падением средней продолжительности жизни членов популяции, их культурной деградацией. Токсический процесс на уровне биоценоза: -изменением популяционного спектра ценоза, вплоть до исчезновения отдельных видов и появления новых, не свойственных данному биоценозу (при этом возможна смена доминантного вида и, как правило, уменьшение биоразнообразия); нарушением межвидовых взаимоотношений, снижение продуктивности биоценоза в целом. Возможна деградация и исчезновение данной экосистемы. Экотоксикология и токсикология при рассмотрении токсичности и токсического процесса используют общий понятийный аппарат, закономерности и методологию. В этом их общие черты. Но изучение идёт на разном уровне организации биологического объекта. Экотоксикология рассматривает токсикант, как компонент экосистемы и участника протекающих в ней экологических процессов. В токсикологии токсикант изучается без экологической перспективы или экологического контекста (без учета поведения в экосистеме и воздействия на популяции и сообщества). При изучении токсических эффектов систем надорганизменного уровня возрастает значение окружающей среды как активного фактора, влияющего на поведение экотоксиканта и на проявление токсических процессов. Специфическая особенность экотоксикологии – оценка экологических последствий совмесного действия антропогенных и природных факторов на биологические системы. 2) - морфологическая внутрипопуляционная изменчивость (например, флуктуирующая асимметрия билатеральных структур), -биохимические маркеры (нарушения в определенных ферментативных системах организма под действием определенных экотоксикантов, например оксигеназ печени); - цитогенетические изменения (микроядерный анализ эритроцитов крови); -частота тератологических изменений (аномалии развития, темпы роста особей, аномалии поведения). С помощью биомаркеров на уровне организмов в популяции можно обнаружить ранние признаки популяционного стресса еще до того, как он проявится в виде изменения популяционных показателей. Маркеры: Снижение репродуктивной функции у мужчин и женщин, поражение почек и желудочно-кишечного тракта – Бор. Болезнь «Итай-итай», поражение костной ткани, желтая кайма на деснах и вокруг шейки зуба, поражение почек, дыхательных путей, нарушение течения беременности и родов, мертворождаемость, увеличение онкологических заболеваний – Кадмий. Анемия (заболевание кровеносной системы), поражение центральной нервной системы – Марганец. Врожденные заболевания, поражение печени и почек, нарушение течения родов и лактации – Медь. Поражение кожи, онкологические заболевания кожи и легких, нейротоксическое действие – Мышьяк. Поражение сердца, печени, онкологические заболевания, поражение верхних дыхательных путей, аллергия, дерматиты – Никель. Болезнь Минамата, нарушение нервной системы, слуха, зрения, осязания, функции почек, врожденные пороки развития (параличи, психическая неполноценность новорожденных) – Ртуть. Поражение центральной нервной системы, печени, почек, сердечно-сосудистой системы – Свинец. |
Б5. 2. Роль микроорганизмов в трансформации и минерализации органических экотоксикантов. Факторы окружающей среды, влияющие на микробиологическую трансформацию. 1) Масштабы и географическая распространенность экотоксикантов зависят от 2) социальных условий (наличие техногенных зон, мегаполисов, крупных промышленных агломератов) 3) природных условий (атмосферные процессы и др.) Выделяют три основные уровня химического загрязнения: 1) локальный, 2) региональный, 3) глобальный Локальное (импактное) загрязнение создается в непосредственной близости от производства, источника загрязнения; характерно для городов, крупных промышленных предприятий, районов добычи полезных ископаемых, крупных животноводческих комплексов. Разовые выбросы токсичных веществ в окружающую среду в результате аварий, взрывов, пожаров, стихийных бедствий. Примеры: Разлив нефти в результате аварии танкера "Эксон Вальдез" в 1989 г. близ берегов Аляски. Кратковременный эффект разлива- массовая гибель птиц . Долговременный - уменьшение численности популяций, сокращение гнездового успеха и смещение сроков размножения. “Смог” (сложное сочетание пылевых частиц, капель тумана, токсичных газов на локальном уровне). Смог вызывает у людей и животных удушье, приступы бронхиальной астмы, аллергические реакции даже со смертельным исходом, раздражение глаз; угнетает растения. Высокий уровень загрязнения вод нефтью и нефтепродуктами в результате их добычи на обширных акваториях Мексиканского и Персидского заливов, северного побережья Аляски и Канады. Районы массового применения химических средств защиты растений в странах Средней Азии и Молдове. Глобальное распространение обнаруживается практически в любой точке планеты. Оно чаще всего вызывается атмосферным переносом, экотоксиканты обнаруживаются на больших расстояниях от места своего возникновения и оказывают воздействие на очень крупные регионы, иногда и на всю планету. Способность экотоксикантов распространяться на большие расстояния в атмосфере зависит от их химических, физических и физико-химических свойств: 1)устойчивости, 2)липофильности (адсорбируются на частицах пыли, с которыми мигрируют), 3) летучести. Примеры: присутствие ДДТ в почве, снежном покрове, осадках, тканях и яйцах птиц Антарктиды, Гренландии, наиболее удаленных северных районов Швеции, залива Святого Лаврентия; радиоактивные осадки после атомных и термоядерных взрывов в атмосфере; выпадение кислых дождей в Скандинавии и Восточной Европе в результате атмосферной миграции. 2) Способность микроорганизмов атаковать ароматическое кольцо уникальна. Для разрыва бензольных колец микроорганизмами необходимо, чтобы кольцо содержало, по крайней мере, два гидроксильных заместителя. Это ослабляет двойную связь. Эти заместители вводятся посредством окисления. Затем происходит разрыв кольца. На последних стадиях реакции образуются кумариновая кислота, салициловая кислота, пирокатехин. В почве возможно и дальнейшее раскрытие второго бензольного кольца микроорганизмами по той же схеме с образованием еще более простых соединений, легко усваиваемых микроорганизмами, например солей уксусной кислоты – ацетатов. Микроорганизмы выполнили свой важную экологическую функцию – провели детоксикацию нафталина (ПАУ). Аналогичным образом может идти окисление микроорганизмами и других ПАУ. Вывод. Микроорганизмы содержат большое число ферментов, участвующих в процессах трансформации экотоксикантов. Универсальность почвенного микробного сообщества в превращениях различных классов соединений определяется богатством видов микроорганизмов и их ферментативных систем. Микроорганизмы способны к глубокой деградации экотоксикантов. Оособенно важно, что они могут осуществлять многочисленные реакции разрыва бензольного кольца, как в случае нафталина (ПАУ). Роль абиотических процессов в трансформации экотоксикантов состоит в образовании более биодоступных небольших молекул, которые могут быть использованы затем микроорганизмами как источник питания и энергии. Ведущая роль в трансформации и минерализации органических экотоксикантов принадлежит гетеротрофным микроорганизмам (хемоорганотрофным), особенно бактериям, имеющим разнообразные ферментные системы. На первой стадии идут реакции: 1) окисления; 2) восстановления; 3) гидролиза (одна или несколько) (предконъюгационные реакции). На второй стадии идут реакции 4) конъюгации. В организме общей тенденцией биотрансформации экотоксиканта является (на первой стадии) его превращение в более полярную молекулу и (на второй стадии) последующее связывание образовавшегося соединения с высокополярным фрагментом (белком, аминокислотой, углеводом) (реакция коньюгации). Это облегчает последующее удаление из организма ненужного ему экотоксиканта посредством выделения. Для растений и микроорганизмов характерны такие же химические реакции (окисление, восстановление, гидролиз) как для животных. Растения и микроорганизмы не имеют системы выделения, сравнимой с системой выделения животных.В случае микроорганизмов на второй стадии продукты микробиологической трансформации экотоксикантов могут вступать в реакции полимеризации с образованием связанных остатков как в абиотических процессов. (факторы же) | Б6. 2. Процессы перераспределения экотоксикантов между природными средами, не связанные с химической деградацией: испарение, перемещение атмосферными течениями, растворение, сорбция и т.д. Примеры данных процессов и возможные экотоксикологические последствия. 1) Экотоксикологию также можно рассматривать в рамках трех разделов: - экотоксикокинетика рассматривает судьбу экотоксикантов в окружающей среде (закономерности поступления, распределения в абиотических и биотических элементах окружающей среды, превращения и удаления из окружающей среды); экотоксикодинамика рассматривает конкретные механизмы развития и формы проявления токсического процесса, вызванного действием экотоксикантов на биоценоз и/или популяции, его составляющие; экотоксикометрия рассматривает методические приемы позволяющие оценить. 2) 1) Экотоксикант с высоким значением давления пара может легко испаряться из воды и почвы, а затем перемещаться в другие регионы с током воздуха. Это явление лежит в основе повсеместного распространения относительно летучих хлорорганических пестицидов (линдан и гексахлорбензол). Перемещение ветром и атмосферными течениями токсикантов, адсорбированных на мелкодисперсных частицах пыли - также важный путь перераспределения поллютантов между средами (ПАУ, ХОП, ПХБ). Миграция экотоксикантов в атмосфере лежит в основе их глобального распространения. Вместе с тем, при смешении с достаточно большим количеством воздуха концентрация экотоксикантов достигает уровня, ниже которого их отрицательное воздействие не наблюдается. Поэтому воздух является не только средой миграции экотоксикантов, но и фактором снижения их воздействия на биологические системы вследствие рассеивания и действия метеорологических факторов. 2) В водных экосистемах сорбция веществ на взвешенных частицах в воде, с последующим осаждением приводит к их удалению из толщи воды, но накоплению в донных отложениях липофильных органических экотоксикантов (ПАУ). Это снижает биодоступность загрязнителя для гидробионтов, обитающих в водной толще, но увеличивает для придонной биоты. 3) Перераспределению растворимых экотоксикантов между почвой и водными средами способствуют дожди и движение грунтовых вод. Примеры. а) Гербицид атразин (защита широколиственных растений в сельском и парковом хозяйстве) повсеместно присутствует в поверхностных водах в США. Поскольку вещество достаточно стойкое и легко растворимо в воде, оно мигрирует и в грунтовые воды и там накапливается. б) Миграция в поверхностные воды нитратов и фосфатов минеральных удобрений, внесенных в избытке в почву агроэкосистем, приводит к эвтрофикации водоемов. 4) Серьезные экологические проблемы возникают и вследствие затруднения перехода экотоксиканта из одного блока экосистемы в другой или из одной экосистемы в другую. Пример. Переход ртути из почвы в воду происходит очень медленно (период полувыведения из почвы в поверхностные воды 850 лет). Даже если бы сегодня удалось полностью прекратить антропогенное загрязнение биосферы (в частности, почвы) ртутью, то все равно еще сотни лет будет продолжаться ее выход (вымывание) из почвы в водоемы, и поэтому их загрязнение и накопление в гидробионтах в форме метилртути. |
Дата добавления: 2015-11-05; просмотров: 71 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |