ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2021
Просмотров: 1373
Скачиваний: 9
11
химическим, поскольку неизбежно с той или иной скоростью и интен-
сивностью включает это изменение во взаимодействующие друг с дру-
гом природные системы.
С классических геохимических позиций изменение химических
свойств окружающей среды, не связанное с естественными природными
процессами, является загрязнением. При использовании этого термина ча-
ще всего вкладывается медико-биологический смысл, когда загрязнение
рассматривается с точки зрения здоровья человека. В этом случае под за-
грязнением подразумевают любые изменения воздуха, вод, почв и пище-
вых продуктов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, вы-
живаемость или деятельность человека. Более точным и справедливым
будет распространить это определение и на другие формы жизни.
Тяжесть воздействия загрязняющих веществ
определяют три
фактора. Первый – их химическая природа, то есть насколько они ак-
тивны и вредны для человека, растений и животных. Второй – кон-
центрация, то есть содержание на единицу объема или массы воздуха,
воды или почвы. Третий фактор – устойчивость, то есть продолжитель-
ность существования в воздухе, воде и почве.
По
масштабам загрязнения
подразделяются на локальные (вокруг
промышленных предприятий, животноводческих комплексов, нефтебаз
и пр.), региональные (в пределах области, бассейна региона, республи-
ки, государства), космические (в космическом пространстве – например
отработанные ступени летательных аппаратов и пр.).
Источники загрязнения
разделяются по характеру поступления
загрязняющих веществ в окружающую среду – локальные, точечные,
площадные и линейные (неточечные). Все промышленные источники
выбросов и стоков точечные. Неточечные источники связаны с сель-
ским хозяйством, химизацией, поверхностным стоком с загрязненных
территорий и т.д.
При оценке влияния загрязнений на природную среду необходимо
различать прямое (первичное) и опосредованное (вторичное воздействие.
Например, прямое воздействие выбросов металлургического или химиче-
ского комбината вызывает первичный эффект гибели растительности в
ближайших окрестностях. Вслед за этим неизбежно развиваются вторич-
ные процессы эрозии и дефляции оголенной поверхности почв вплоть до
полного разрушения почвенного покрова (опосредованное воздействие).
По характеру образования загрязнения подразделяются на природ-
ные и антропогенные. Природное загрязнение вызывается естественны-
ми причинами, без влияния человека или в результате его отдаленного
косвенного воздействия на природу. Природное загрязнение в более
узком понятии называется естественным, если происходит без всякого
влияния человека на природные процессы; как правило, это катастро-
фические процессы – мощное извержение вулкана, селевой поток и т.п.
Сюда же следует отнести геохимическое загрязнение, которое возникло
в процессе образования и развития нашей планеты. Оно может быть как
12
положительным, так и отрицательным. В первом случае в данной местности
имеется избыток какого-то элемента, а во втором – недостаток.
Загрязнения, возникающие в результате хозяйственной деятельности
человека, называют антропогенными. Их подразделяют на промышленные
(вызываемые отдельно взятым предприятием или всей отраслью промыш-
ленности), сельскохозяйственные (возникающие при внесении удобрений,
использовании ядохимикатов, сбросе отходов животноводства и других
действиях, связанных с сельскохозяйственным производством), военные
(возникающие в результате работы военной промышленности, военных
испытаний и военных действий, сюда можно отнести затопление химиче-
ских боеприпасов и взрывчатых веществ, последствия уничтожения хими-
ческого оружия и последствия военных действий).
По своей природе все загрязнения делятся на физические, физико-
химические, химические, биологические и механические.
Физическое загрязнение связано с изменением физических факто-
ров среды: температуры – тепловое загрязнение; волновых параметров –
световое, шумовое, электромагнитное загрязнения; радиационных па-
раметров – радиационное, радиоактивное загрязнения.
Единственной формой физико-химического загрязнения является
аэрозольное загрязнение, то есть загрязнение воздуха мелкодисперсны-
ми жидкими и твердыми веществами; примером такой формы загрязне-
ния является промышленный смог или просто дым.
Проникновение в окружающую среду химических веществ, отсутст-
вующих в этой среде ранее или изменяющих естественную концентрацию
до уровня, превышающего обычную норму, относят к химическому загряз-
нению. Сюда входит загрязнение тяжелыми металлами, пестицидами, от-
дельными простыми или сложными химическими веществами.
Биологическое загрязнение связано с внесением в окружающую среду
и размножением в ней нежелательных для человека организмов, а также с
проникновением или внесением в природные экосистемы чуждых данным
сообществам и обычно там отсутствующих видов организмов.
Биологическое загрязнение может быть сознательным (интродук-
ция растений и животных, применение биологического оружия), слу-
чайным (занос сорных растений и вредных насекомых с импортируемой
продукцией или завозимой из других регионов: колорадский жук, ам-
брозия многолетняя и др.). Загрязнение окружающей среды микроорга-
низмами является микробиологической формой биологического загряз-
нения, а загрязнение биогенными веществами (выделения, мертвые тела
и т.п.) – биотической формой.
Засорение среды агентами, оказывающими неблагоприятное меха-
ническое воздействие без физико-химических последствий (например
мусором), называют механическим загрязнением. Такое выделение не-
сколько условно, так как фактически замусоривание всегда сопровож-
дается негативными физико-химическими эффектами.
13
Тема 2. ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ
ВЕЩЕСТВА
1. Ксенобиотический профиль среды
С позиций токсиколога абиотические и биотические элементы того,
что мы называем окружающей средой, – все это сложные, порой особым
образом организованные агломераты, смеси бесчисленного количества
молекул.
Для экотоксикологии интерес представляют лишь молекулы, обла-
дающие
биодоступностью,
т.е. способные взаимодействовать немеханиче-
ским путем с живыми организмами. Как правило, это соединения, находя-
щиеся в газообразном или жидком состоянии, в форме водных растворов,
адсорбированные на частицах почвы и различных поверхностях, твердые
вещества, но в виде мелко дисперсной пыли (размер частиц менее 50 мкм),
наконец, вещества, поступающие в организм с пищей.
Часть биодоступных соединений утилизируется организмами, участ-
вуя в процессах их пластического и энергетического обмена с окружающей
средой, т.е. выступают в качестве
ресурсов среды обитания
. Другие же,
поступая в организм животных и растений, не используются как источники
энергии или «пластический материал», но, действуя в достаточных дозах и
концентрациях, способны существенно модифицировать течение нормаль-
ных физиологических процессов. Такие соединения называются
чужерод-
ными
или
ксенобиотиками
(чуждые жизни).
Совокупность чужеродных веществ, содержащихся в окружающей
среде (воде, почве, воздухе и живых организмах) в форме (агрегатном
состоянии), позволяющей им вступать в химические и физико-
химические взаимодействия с биологическими объектами экосистемы,
составляют
ксенобиотический профиль биогеоценоза.
Ксенобиотиче-
ский профиль следует рассматривать как один из важнейших факторов
внешней среды (наряду с температурой, освещенностью, влажностью,
трофическими условиями и т.д.), который может быть описан качест-
венными и количественными характеристиками.
Важными элементами ксенобиотического профиля являются чуже-
родные вещества, содержащиеся в органах и тканях живых существ,
поскольку все они рано или поздно потребляются другими. Напротив,
химические вещества, фиксированные в твердых, недиспергируемых в
воздухе и нерастворимых в воде объектах (скальные породы, твердые
промышленные изделия, стекло, пластмасса и др.), можно рассматри-
вать как источники формирования ксенобиотического профиля.
Ксенобиотические профили среды, сформировавшиеся в ходе эво-
люционных процессов, миллионы лет протекавших на планете, можно
назвать естественными ксенобиотическими профилями. Они различны в
14
разных регионах Земли. Биоценозы, существующие в этих регионах, в
той или иной степени адаптированы к соответствующим естественным
ксенобиотическим профилям.
Различные природные коллизии, а в последние годы и хозяйствен-
ная деятельность человека, порой существенным образом изменяют
естественный ксенобиотический профиль многих регионов (особенно
урбанизированных). Химические вещества, накапливающиеся в среде в
несвойственных ей количествах и являющиеся причиной изменения
естественного ксенобиотического профиля, выступают в качестве эко-
поллютантов (загрязнителей). Изменение ксенобиотического профиля
может явиться следствием избыточного накопления в среде одного или
многих экополлютантов (табл. 1).
Таблица 1
Перечень основных экополлютантов (По: С.А. Куценко, 2002)
Загрязнители воздуха
Загрязнители воды и почвы
Газы:
оксиды серы
оксиды азота
оксиды углерода
озон
хлор
углеводороды
фреоны
Пылевые частицы:
асбест
угольная пыль
кремний
металлы
Металлы
Пестициды хлоорганические (ДДТ,
алдрин, диэлдрин, хлордан)
Нитраты
Фосфаты
Нефть и нефтепродукты
Органические растворители (толуол,
бензол, тетрахлорэтилен)
Низкомолекулярные галогенированные
углеводороды (хлороформ, бромди-
хлорметан, бромоформ, тетрахлорме-
тан, дихлорэтан)
Полициклические ароматические угле-
водороды (ПАУ)
Полихлорированные бифенилы
Диоксины
Дибензофураны
Кислоты
Далеко не всегда это приводит к пагубным последствиям для жи-
вой природы и населения. Лишь экополлютант, накопившийся в среде в
количестве, достаточном для инициации токсического процесса в био-
ценозе (на любом уровне организации живой материи), может быть обо-
значен как
экотоксикант
.
Одна из сложнейших практических задач экотоксикологии – опре-
деление количественных параметров, при которых экополлютант
трансформируется
в
экотоксикант.
При еѐ решении необходимо учиты-
15
вать, что в реальных условиях на биоценоз действует весь ксенобиоти-
ческий профиль среды, модифицируя при этом биологическую актив-
ность отдельного поллютанта. Поэтому в разных регионах (разные ксе-
нобиотические профили, различные биоценозы) количественные пара-
метры трансформации поллютанта в экотоксикант различны.
2. Экотоксикокинетика
2.1. Персистирование (стойкость в окружающей среде)
Экотоксикокинетика
–
раздел экотоксикологии, рассматривающий
судьбу ксенобиотиков (экополлютантов) в окружающей среде: источни-
ки их появления; распределение в абиотических и биотических элемен-
тах окружающей среды; превращение
ксенобиотика в среде обитания;
элиминацию из окружающей среды.
Многочисленные процессы, происходящие в окружающей среде, на-
правлены на элиминацию (удаление) экополлютантов. Многие ксенобио-
тики, попав в воздух, почву, воду, приносят минимальный вред экосисте-
мам, поскольку время их воздействия ничтожно мало. Вещества, оказы-
вающиеся резистентными (устойчивыми) к процессам разрушения и вслед-
ствие этого длительно персистирующие в окружающей среде, как правило,
являются потенциально опасными экотоксикантами (табл. 2).
Таблица 2
Период полуразрушения некоторых ксенобиотиков в окружающей
среде (По: С.А. Куценко, 2002)
Поллютант
Период полуразрушения
Среда
ДДТ
ТХДД
Атразин
Фенантрен
Карбофуфан
Фосфорилтиохолины
Иприт
Зарин
10 лет
9 лет
25 месяцев
138 дней
45 дней
21 день
7 дней
4 часа
Почва
Почва
Вода (РН 7,0)
Почва
Вода (рН 7,0)
Почва (t + 15
0
)
Почва (t + 15
0
)
Почва (t + 15
0
)
Постоянный выброс в окружающую среду персистирующих пол-
лютантов приводит к их накоплению, превращению в экотоксиканты
для наиболее уязвимого (чувствительного) звена биосистемы. После
прекращения выброса персистирующего токсиканта он еще длительное
время сохраняется в среде. Так, в воде озера Онтарио в 90-е годы опре-
деляли высокие концентрации пестицида «Мирекс», использование ко-