ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2021
Просмотров: 1375
Скачиваний: 9
21
яйца. В результате борьба с заболеванием деревьев привела к почти
полному исчезновению перелетных дроздов в ряде регионов США.
3. Экотоксикодинамика
3.1. Общие понятия
Экотоксикодинамика –
раздел экотоксикологиии, рассматриваю-
щий конкретные механизмы развития и формы токсического процесса,
вызванного действием экотоксикантов на биоценоз и/или отдельные
виды, его составляющие.
Механизмы, посредством которых вещества могут вызывать небла-
гоприятные эффекты в биогеоценозах, многочисленны и, вероятно, в
каждом конкретном случае уникальны. Вместе с тем, они поддаются
классификации. Так, можно выделить прямое, опосредованное и сме-
шанное действие экотоксикантов.
Прямое действие
– это непосредственное поражение организмов оп-
ределенной популяции или нескольких популяций экотоксикантом или со-
вокупностью экотоксикантов данного ксенобиотического профиля среды.
Опосредованное –
это действие ксенобиотического профиля среды
на биотические или абиотические элементы среды обитания популяции,
в результате которого условия и ресурсы среды перестают быть опти-
мальными для еѐ существования.
Многие токсиканты способны оказывать как прямое, так и опосре-
дованное, т.е.
смешанное действие
.
Примером веществ, обладающих
смешанным механизмом экотоксического действия, являются, в частно-
сти, гербициды 2,4,5-Т и 2,4-Д, содержащие в качестве примеси не-
большое количество 2,3,7,8-тетрахлордибензо-р-диоксин (ТХДД). Ши-
рокое использование этих веществ американской армией во Вьетнаме
нанесло значительный ущерб растительному, животному миру страны и
непосредственно здоровью людей.
3.2. Экотоксичность
По С.А. Куценко (2002), экотоксичность
–
это способность данного
ксенобиотического профиля среды вызывать неблагоприятные эффекты
в соответствующем биоценозе. В тех случаях, когда нарушение естест-
венного ксенобиотического профиля связано с избыточным накоплени-
ем в среде лишь одного поллютанта, можно условно говорить об эко-
токсичности только этого вещества.
Неблагоприятные экотоксические эффекты, как отмечает этот же
автор, целесообразно рассматривать:
– на уровне организма (аутэкотоксические) – проявляются сниже-
нием резистентности к другим действующим факторам среды, пониже-
22
нием активности, заболеваниями, гибелью организма, канцерогенезом,
нарушениями репродуктивных функций и т.д.;
– на уровне популяции (демэкотоксические) – проявляются гибе-
лью популяции, ростом заболеваемости, смертности, уменьшением ро-
ждаемости, увеличением числа врожденных дефектов развития, нару-
шением демографических характеристик (соотношение возрастов, по-
лов и т.д.), изменением средней продолжительности жизни, культурной
деградацией;
– на уровне биогеоценоза (синэкотоксические) – проявляются из-
менением популяционного спектра ценоза вплоть до исчезновения от-
дельных видов и появления новых, не свойственных данному биоцено-
зу, нарушением межвидовых взаимоотношений.
В случае оценки экотоксичности лишь одного вещества в отноше-
нии представителей только одного вида живых существ в полной мере
могут быть использованы качественные и количественные характери-
стики, принятые в классической токсикологии (величины острой, подо-
строй, хронической токсичности, дозы и концентрации, вызывающие
мутагенный, канцерогенный и иные виды эффектов и т.д.). Однако в
более сложных системах экотоксичность цифрами (количественно) не
измеряется, она характеризуется целым рядом показателей качественно
или полуколичественно через понятия «опасность» или «экологический
риск».
В зависимости от продолжительности действия экотоксикантов на
экосистему можно говорить об острой и хронической экотоксичности.
Острая экотоксичность.
Острое токсическое действие веществ на
биоценоз может явиться следствием аварий и катастроф, сопровож-
дающихся выходом в окружающую среду большого количества относи-
тельно нестойкого токсиканта или неправильного использования хими-
катов.
Истории уже известны такие события. Так, в 1984 году в г. Бхопал
(Индия) на заводе американской химической компании по производству
пестицидов «Юнион Карбайд» произошла авария. В результате в атмо-
сферу попало большое количество пульмонотропного вещества метили-
зоцианата. Будучи летучей жидкостью, вещество образовало нестойкий
очаг заражения. Однако отравлению подверглись около 200 тыс. чело-
век, из них 3 тысячи – погибли. Основная причина смерти – остро раз-
вившийся отек легких.
Другой известный случай острой токсикоэкологической катастро-
фы имел место в Ираке. Правительством этого государства была закуп-
лена большая партия зерна в качестве посевного материала. Посевное
зерно с целью борьбы с вредителями подвергалось обработке фунгици-
дом (метилртутью). Однако эта партия зерна случайно попала в прода-
жу и была использована для выпечки хлеба. В результате этой экологи-
23
ческой катастрофы отравление получили более 6,5 тыс. человек, из ко-
торых около 500 погибли.
В 2000 году в Румынии на одном из предприятий по добыче драго-
ценных металлов в результате аварии произошла утечка синильной ки-
слоты и цианид-содержащих продуктов. Токсиканты в огромном коли-
честве поступили в воды Дуная, отравив все живое на протяжении сотен
километров вниз по течению реки.
Величайшим экологическим бедствием является использование
высокотоксичных химических веществ в военных целях. В годы первой
мировой войны воюющими странами было использовано на полях сра-
жений около 120 тыс. тонн отравляющих веществ. В результате отрав-
ление получили более 1,3 млн человек, это можно рассматривать как
одну из крупнейших в истории человечества экологических катастроф.
Острое экотоксическое действие не всегда приводит к гибели или
острым заболеваниям людей или представителей других биологических
видов, подвергшихся воздействию. Так, среди отравляющих веществ,
применявшихся в первую мировую войну, был и сернистый иприт. Это
вещество, являясь канцерогеном, стало причиной поздней гибели пора-
женных от новообразований.
Хроническая экотоксичность.
Хроническое поражение возникает
при длительном воздействии небольших концентраций. С хронической
токсичностью веществ, как правило, ассоциируются сублетальные эф-
фекты. Часто при этом подразумевают нарушение репродуктивных
функций, иммунные сдвиги, эндокринную патологию, пороки развития,
аллергизацию и т.д. Однако хроническое воздействие токсиканта может
приводить и к смертельным исходам среди особей отдельных видов.
Эффект долговременного воздействия диоксида серы может быть
очень заметен. Исследования растительности в районе металлургиче-
ских печей в Онтарио (Канада) показали, что на расстоянии 16 км от
них произрастало в нормальном состоянии 25 видов растений, а по мере
приближения к печам их количество уменьшалось. На расстоянии бли-
же 1,6 км не произрастало ни одного растения.
Механизмы экотоксичности.
В современной литературе приво-
дятся многочисленные примеры механизмов действия химических ве-
ществ на живую природу, позволяющие оценить их сложность и неожи-
данность:
1. Прямое действие токсикантов, приводящее к массовой гибе-
ли представителей чувствительных видов.
Применение эффективных
пестицидов приводит к массовой гибели вредителей: насекомых (инсек-
тициды) или сорняков (гербициды). На этом экотоксическом эффекте
строится стратегия использования химикатов. Однако в ряде случаев
отмечаются сопутствующие негативные явления. Так, в Швеции в 1950–
60 гг. для обработки семян зерновых культур широко использовали ме-
24
тилртутьдицианамид. Концентрация ртути в зерне составляла более
10 мг/кг. Периодическое склевывание протравленного семенного зерна
птицами привело к тому, что через несколько лет была отмечена массо-
вая гибель фазанов, голубей, куропаток и других зерноядных пернатых
от хронической интоксикации ртутью.
При оценке экологической обстановки необходимо иметь в виду
основной закон токсикологии: чувствительность различных видов жи-
вых организмов к химическим веществам всегда различна. Поэтому
появление поллютанта в окружающей среде даже в малых количествах
может быть пагубным для представителей наиболее чувствительного
вида. Так, хлорид свинца убивает дафний в течение суток при содержа-
нии его в воде в концентрации около 0,01 мг/л, малоопасной для пред-
ставителей других видов.
2. Прямое действие ксенобиотика, приводящее к развитию ал-
лобиотических состояний и специальных форм токсического про-
цесса.
В конце 1980-х годов в результате вирусных инфекций в Балтий-
ском, Северном и Ирландском морях погибло около 18 тысяч тюленей.
В тканях погибших животных находили высокое содержание полихло-
рированных бифенилов (ПХБ). Известно, что ПХБ, как и другие хлор-
содержащие соединения, такие как ДДТ, гексахлорбензол, диелдрин,
обладают иммуносупрессивным действием на млекопитающих. Их на-
копление в организме и привело к снижению резистентности тюленей к
инфекции. Таким образом, непосредственно не вызывая гибели живот-
ных, поллютант существенно повышал их чувствительность к действию
других неблагоприятных экологических факторов.
Классическим примером данной формы экотоксического действия
является увеличение числа новообразований, снижение репродуктивных
возможностей в популяциях людей, проживающих в регионах, загряз-
ненных экотоксикантами (территории Южного Вьетнама – диоксин).
3. Эмбриотоксическое действие экополлютантов.
Хорошо уста-
новлено, что ДДТ, накапливаясь в тканях птиц, таких как кряква, скопа,
белоголовый орлан и др., приводит к истончению скорлупы яиц. В ито-
ге птенцы не могут быть высижены и погибают. Это сопровождается
снижением численности популяции птиц.
Примеры токсического действия различных ксенобиотиков (в том
числе лекарственных препаратов) на эмбрионы человека и млекопи-
тающих широко известны.
4.
Прямое действие продукта биотрансформации поллютанта с
необычным эффектом.
Полевые наблюдения за живородящими рыба-
ми (карпозубые) в штате Флорида позволили выявить популяции с
большим количеством самок с явными признаками маскулинизации
(своеобразное поведение, модификация анального плавника и т.д.). Эти
популяции были обнаружены в реке ниже стока завода по переработке
25
орехов. Первоначально предположили, что стоки содержат маскулини-
зирующие вещества. Однако исследования показали, что такие вещества
в выбросах отсутствуют: сточная вода не вызывала маскулинизацию.
Далее было установлено, что в сточных водах содержался фитостерон,
(образуется в процессе переработки сырья), который, попав в воду реки,
подвергался воздействию обитающих здесь бактерий и превращался
при их участии в андроген. Последний и вызывал неблагоприятный эф-
фект.
Таким образом, взаимодействие ксенобиотика с биотическим ком-
понентом среды (микроорганизмы) может стать причиной существен-
ных популяционных эффектов в биоценозе.
5. Опосредованное действие путем сокращения пищевых ресур-
сов среды обитания.
Для борьбы с вредителями лесного хозяйства,
гусеницами елового листовертки-почкоеда, в одном из регионов Канады
применили фосфорорганический пестицид, быстро деградирующий в
среде. В результате резкого снижения числа гусениц от бескормицы
погибло около 12 млн птиц.
6. Взрыв численности популяции вследствие уничтожения ви-
да-конкурента.
В США после начала применения синтетических пес-
тицидов для борьбы с некоторыми видами вредителей растений стали
интенсивно размножаться малочисленные ранее виды клещей-
хлопкоедов. Количество опасных видов таких клещей увеличилось с 6
до 16. Это явление объясняют тем, что в мире насекомых существует
сложная система взаимоотношений, и количество особей в популяции
растительноядных насекомых зачастую контролируется другими вида-
ми, которые либо паразитируют на этих насекомых, либо ведут себя по
отношению к ним как хищники. Воздействие пестицидов может ока-
заться более выраженным на представителей видов-хищников. В итоге –
гибель врагов приводит к взрыву численности растительноядных насе-
комых.
Нетрудно заметить, что приведенные в качестве примеров меха-
низмы экотоксического действия веществ на животных при иных усло-
виях вполне могут реализоваться и в отношении человека.
4. Экотоксикометрия
4.1. Общая методология
Экотоксикометрия
–
раздел экотоксикологии, в рамках которого
рассматриваются методические приемы, позволяющие оценить (пер-
спективно или ретроспективно) экотоксичность ксенобиотиков.