Экотоксикология как наука о загрязнителях

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Экотоксикология»

для студентов специальности 6.040106

«Экология и охрана окружающей среды»

Горловка-2015

Содержание

Лекция 1. Основы экотоксикологии …………………………………………..3

Лекция 2. Экотоксикокинетика …………………………………………...……7

Лекция 3. Элиминация токсинов ………………………………………………11

Лекция 4. Экотоксикодинамика ………………………………………………..15

Лекция 5. Экотоксикометрия ……………………………………………………23

Лекция 6. Характеристика полигалогенированных ароматических угле-водородов, как опасных для человека экотоксикантов ……………………...……30

Лекция 7 -. Характеристика полихлорированных бифенилов и хлориро-ванных бензолов как опасных для человека экотоксикантов …………………...34

Лекция 8 - Характеристика тяжелых металлов, как опасных для чело- века экотоксикантов …………………………………………………………………...38

Лекция 9 – Характеристика газообразных загрязнителей, как опасных для человека экотоксикантов ………………………………………………………...45

Лекция 10 - Применение антидотов для минимизации ущерба челове- ческому организму от вредных веществ …………………………………………… 50

Заключение ……………………………………………………………………….54

Литература ………………………………………………………………………..55

Лекция 1- Основы экотоксикологии

Развитие промышленности неразрывно связано с расширением круга ис-пользуемых химических веществ. Увеличение объемов применяемых пестицидов, удобрений и других химикатов - характерная черта современного сельского хо-зяйства и лесоводства. В этом объективная причина неуклонного усиления хими-ческой опасности для окружающей среды, таящейся в самой природе человеческой деятельности.

Еще несколько десятков лет назад химические отходы производства просто сбрасывали в окружающую среду, а пестициды и удобрения практически бес-контрольно, исходя из утилитарных соображений, распыляли над огромными тер-риториями. При этом, полагали, что газообразные вещества должны быстро рассе-иваться в атмосфере, жидкости частично растворяться в воде и уноситься из мест выброса. И хотя твердые продукты в значительной степени накапливались в регио-нах, потенциальная опасность промышленных выбросов рассматривалась как низкая. Использование же пестицидов и удобрений давало экономический эффект, во много раз превосходящий ущерб, наносимый токсикантами природе.

Экотоксикология как наука о загрязнителях

Следует отметить, что факторы вредного воздействия хозяйственной деяте-льности на человека и окружающую среду бывают разнообразными. Можно вы-делить три группы факторов воздействия:

а) физические;

б) химические;

в) биологические.

По этому же принципу классифицируются загрязнения и загрязнители. К физическим относятся механические, тепловые, шумовые, радиационные; к биоло-гическим – микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.

Токсикология (от греческого toxicon – яд, logos – учение) – наука о потен-циальной опасности вредного воздействия веществ на живые организмы и экосис-темы. Она изучает также механизмы токсического действия, диагностику, профи-лактику и лечение отравлений.

Токсикологию можно подразделить на три обобщенных и взаимосвязанных направления:

1. Экспериментально-теоретическая токсикология; изучает основные законо-мерности взаимодействия вещества с биологическими объектами.

2. Профилактическая токсикология; занимается предупреждением потенциаль-ной опасности вредного воздействия веществ на живые организмы и экосистемы.

3. Клиническая токсикология; исследует заболевания, возникающие вследствие влияния на человека химических веществ окружающей среды.

Особое место принадлежит промышленной токсикологии, изучающей дей-ствие на человека вредных веществ, встречающихся в производственных условиях, с целью разработки санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических меропри-ятий, направленных на создание наиболее благоприятных условий труда

Одним из центральных понятий токсикологии является понятие о вредном веществе. По этому поводу еще всемирно известный ученый-медик Парацельс гово-рил: «Все есть яд и ничто не лишено ядовитости». То есть одно и то же вещество мо-жет быть вредным (ядом), лекарством и необходимым для жизни средством в зави-симости от его количества и условий взаимодействия с организмом.

В 1962 году появляется книга Рашель Карсон «Молчаливая весна», в которой автор описывает случаи массовой гибели птиц и рыб от бесконтрольного исполь-зования пестицидов. Карсон сделала вывод, что выявляемые эффекты воздействия этих веществ на дикую природу предвещают надвигающуюся беду и для человека. Эта книга привлекла всеобщее внимание. Появились общества защиты окружающей среды, правительственные законодательные акты, регламентирующие выбросы ксенобиотиков. С этой книги, по сути, началось развитие новой ветви науки - экотоксикологии.

Экологическая токсикология (ecotoxicology) – раздел токсикологии, изучаю-щей действие веществ на живые объекты, популяции, экосистемы. При этом основ-ное внимание уделяется не отдельным организмам, а их связям, т.е. биоценозам и экосистемам, а также трансформации веществ в окружающей среде.

В самостоятельную науку экотоксикологию выделил Рене Траут, который впервые, в 1969 году, связал воедино два совершенно разных предмета: экологию (по Кребсу - науку о взаимоотношениях, которые определяют распространение и обитание живых существ) и токсикологию. На самом деле, эта область знаний включает в себя, помимо указанных, элементы и других естественных наук, таких как химия, биохимия, физиология, популяционная генетика и др.

По мере развития, само понятие «экотоксикология» претерпело определенную эволюцию. В 1978 году Батлер рассматривал экотоксикологию как науку, изуча-ющую токсические эффекты химических агентов на живые организмы, особенно на уровне популяций и сообществ, в пределах определенных экосистем. Левин и др. в 1989 г. определили ее как науку, прогнозирующую влияние химических веществ на экосистемы. Было введено понятие «ксенобиотики».

Ксенобиотики (от греч. xenos - чужой и bios – жизнь) чужеродные для орга-низмов соединения. К ним относятся промышленные загрязнения, пестициды, препа-раты бытовой химии, лекарственные средства и т.п., т.е. вещества не образующиеся в живом объекте, а синтезируемые искусственно человеком.

Рисунок 1.1 - Эффекты воздействия веществ на живой объект.

Для некоторых веществ может не быть зоны отрицательного воздействия при малых дозах веществ. Это так называемые заменяемые вещества, недостаток кото-рых может быть компенсирован другими веществами.

Для большинства веществ существуют зоны отрицательных эффектов как при больших, так и при малых концентрациях. Например, соединения хрома, присут-ствующие в некоторых биогеохимических аномалиях и попадающие в окружающую среду также с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами, представляют опасность для живых организмов.

В то же время, хром – биологически активный элемент, он участвует в обмене нуклеиновых кислот, входит в состав ферментных систем. Среднесуточная физио-логическая потребность взрослых людей в хроме составляет 150-200 мкг/сут. При недостатке хрома у животных наблюдались угнетение роста, сокращение продол-жительности жизни, нарушение обмена глюкозы, белка, поражение роговицы.

Вредные вещества, образующиеся в организме, называются эндогенными, образующиеся вне организма - экзогенными (чуждые живому организму).

Вредные вещества характеризуются степенью токсичности и опасности.

Токсичность (toxicity) – Под токсичностью вещества понимают способность на-носить вред живому.

Опасность вещества (hazard) – это довольно широкое понятие, характери-зующее вероятность вредного воздействия вещества в реальных условиях произ-водства и применения. Поэтому опасность веществ не может характеризоваться одной величиной для всех случаев, а имеет ряд параметров.

Толерантность – это способность организма переносить воздействие опре-деленных количеств веществ без развития токсических эффектов.