Словарь. Данный сборник включает в себя основные термины и понятия по основам экотоксикологии, и, следовательно

Данный сборник включает в себя основные термины и понятия по основам экотоксикологии, и, следовательно, основное его предназначение – закрепление теоретического материала как по курсу лекций, так и по лабораторному практикуму. Для усиления этой задачи после словаря приводятся некоторые ответы на наиболее распространенные вопросы данной дисциплины. В целях проверки остаточных знаний и проведения самоконтроля приводятся вопросы и тестовые задания.

А

Адаптация – в широком смысле – приспособление строения и функций организма к изменившимся условиям существования от кратковременных ответных реакций до генетических изменений, закрепленных ответственным отбором.

Автотрофы – организмы, создающие органическое вещество из углекислого газа, воды и минеральных солей в результате фотосинтеза или хемосинтеза.

Амигдалин. Представляет собой цианогликозид, содержится в семядолях плодовых многих розоцветных, имеет горький вкус, при его распаде образуется синильная кислота с характерным запахом «горького миндаля». Содержание амигдалина (в %) в семенах горького миндаля 2,5–3,5, в косточках персика 2–3, абрикоса и сливы 1–1,8, вишни 0,8. Кроме того, амигдалин присутствует в плодах черемухи и лавровишни (есть еще и в листьях), яблони, рябины и др. Тяжелое отравление может иногда наступить после употребления в пищу 1–3 десятков косточек абрикоса (урюка), содержащих до 1 г амигдалина. Из косточек вишни амигдалин может переходить в пищевые продукты (компоты, варенье, настойки), хранящиеся более одного года. Известны случаи отравления скота жмыхом горького миндаля. Из дикого миндаля (в который в качестве подвида входит и горький миндаль) выведены культурные сорта сладкого миндаля – практически без амигдалина, со съедобными ядрами, применяющимися в кондитерской промышленности.

Антропическое (от греч. antropos – человек) воздей­ствие – непосредственное влияние человечества на процессы в окружающем его мире, сопровождается уменьшением популяций различных видов, приводит к на­рушению равновесия между отдельными популяциями и загрязнению окружающей природной среды.

Антропогенное воздействие – сумма прямых и опосредованных влияний человека на окружающую природную среду (от греч. antropos – человек, genes – происхождение) воз­действием.

Адгезия – способность некотрых токсикантов осаждаться на мелких частицах, например, пыли, и прилипать к ней, усиливая опасность загрязнения.

Аддитивное воздействие – совокупное воздействие нескольких загрязнителей (хи­мических, физических) (пример – загрязнение атмосферного воздуха от теплоэлектроцентралей усугубляется шумом энергетичес­ких установок, электромагнитными и ионизирующими из­лучениями).

Адсорбция – поглощение вещества из жидкой или газовой смеси поверхностью адсорбента.

Аммиак. При сильном загрязнении воды мочой и навозной жижей в ней оказывается большое количество мочевины. Бактерии в сточных водах под действием ферментов выделяют аммиак:

уреаза

(NH₄)₂CO+2 H₂O ® H₂CO₃+NH₃

Литр навозной жижи может дать до 4,5 г аммиака, который может выделиться в определенных условиях. При температуре 25⁰С и рН 11 равновесие сильно сдвигается в сторону выделения аммиака. Такие условия создаются в летнее время в стоячих водах прудов. При вдыхании аммиака, а также при питье его раствора в воде, аммиак быстро усваивается организмом. При растворении в крови аммиак быстро создает щелочную среду и растворяет белки, нанося организму этим непоправимый вред. При попадании аммиака в пруды он может вызвать массовую гибель живых организмов.

Аридный – относящийся к районам низкого увлажнения, засушливый.

Ассимиляты (фотосинтаты) – первичные органические вещества, образующиеся в хлоропластах при фотосинтезе.

Ассимиляция (анаболизм) – превращение организмом веществ, поступающих извне, в соединения, тождественные обычным составным веществам данного организма. Иногда ассимиляцией называют процесс фотосинтетического усвоения углекислоты.

Атмосферная пыль. В атмосфере постоянно присутствует пыль различного происхождения и химического состава. При неполном сгорании топлива образуется сажа, представляющая собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90–95% состоящий из частиц углерода. Сажа обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам, в том числе и к бенз(а)пирену, что делает сажу весьма опасной для человека. Источником атмосферной пыли является зола, образующаяся при сгорании топлива. Особую опасность представляют токсические тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5–10 мкм, которые легко проникают в органы дыхания. Вот некоторые характерные размеры частиц (мкм) некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы: масляный туман – 0,03–1,0; промышленный дым – меньше 1,0; промышленная пыль – 0,01–4000; возгоны – 1–5.

Б

Б.Д. – биллионная доля.

Бенз(а)пирен. При копчении и поджаривании мяса оно постоянно находится в дыме над продуктами сгорания, что придает пище своеобразный аромат. Устойчивость мяса после копчения обусловливается присутствием веществ фенольного характера. При копчении образуются и полициклические углеводороды, оседающие вместе с дымом на мясе. При холодном копчении в дыме содержание бенз(а)пирена всегда ниже, чем при горячем копчении (60–120⁰С), его среднее содержание в копченостях 2–8 мкг/кг. При поджаривании бенз(а)пирены образуются из перегретых жиров. Если подобрать оптимальное расстояние от нагревателя или вести холодное копчение при температурах 12–14⁰С, то можно свести содержание БП в мясных копченостях до минимума. При попадании в организм полициклические ароматические углеводороды, в частности бенз(а)пирен, под действием ферментов образуют эпоксисоединение, реагирующее с гуанином, что препятствует синтезу ДНК, вызывая нарушения или приводит к возникновению мутаций, несомненно способствующих развитию раковых заболеваний.

Биоконцентрирование – это накопление веществ внешней поверхностью тела и органами дыхания, исключая желудочно – кишечный тракт.

Биомагнификация – накопление веществ в организме прямым путем питания.

Биомасса – общая масса живого вещества популяций растения, микроорганизмов и (или) животного.

Биота – исторически сложившийся комплекс живых организмов, обитающих на данной территории; совокупности организмов, населяющих произвольно выбранный регион, вне зависимости от их функциональной или исторической связи между собой (флора и фауна – все организмы).

Биотическое загрязнение – распространение определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. д.) на территории или акватории, где их раньше не было.

Биотоп – часть экосистемы; относительно однородная абиотической среде территория, занятая сходными биоценозами.

Брожение – ферментативное разложение органических веществ на более простые соединения, вызываемое бактериозом; различают обычно по конечному продукту – спиртовое, уксусное, молочно-кислое и т.д.

Бром. Свободный бром при нормальных условиях – тяжелая темная жидкость с резким запахом; ядовит. При содержании брома в воздухе около 0,001% наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, кровотечение из носа, слезоточение, кашель. Содержание брома в воздухе около 0,02% приводит к удушью, спазмам и заболеванию дыхательных путей. Допустимая концентрация паров брома в воздухе – 0,002 мг/л. Попадание жидкого брома на кожу вызывает зуд, а при длительном действии образуются медленно заживающие язвы. При легком отравлении парами брома необходимо вдыхание аммиака. В тяжелых случаях больного помещают в теплое помещение и дают вдыхать кислород. Кожа, обожженная бромом, промывается многократно водой и раствором соды, смазывается мазью, содержащей бикарбонат натрия.

Бром находит широкое применение: это исходный материал для получения различных бромистых солей и органических бром производных; используется при производстве бромистого этила и дибромэтана; некоторые органические производные (бромалин, ксероформ, бромистая камфара) находят широкое применение в медицине.

В

Величина токсичности (Т) – рассчитывается применительно к сильным ядам, действующим ингаляционно и определяется по модифицированной формуле Габера

T =

где C – концентрация, мг/л; t – экспозиция, время воздействия, мин; V – объем легочной вентиляции, л; g – масса тела, кг.

Вредное воздействие, наносимое соответствующей системе:

а) явственные изменения обычных колебаний численности популяции;

б) долгосрочные или необратимые изменения состояния экосистемы.

Временной фактор – скорость поступления яда в организм и скорость его выведения из организма, отрающие связь между временем действия яда и его токсическим эффектом.

Вторичные загрязнители атмосферы – озон О₃; в присутствии углеводородов и оксидов азо­та и под действием солнечного света от 50 до 200 мг/м³.

Высшие спирты. В то время как пропиловые спирты, в общем, безвредны для человека, амиловые спирты (пентанолы) вызывают головную боль и угнетающе воздействуют на нервную систему в меньших концентрациях, чем этанол. Наряду с состоянием возбуждения и бессонницей могут наблюдаться цветные галлюцинации. Амиловые спирты могут удаляться из организма только через 15–30 часов. При выдержке вин в них образуются амилвалерианат, амилацетат, амилбутират, различные альдегиды и сложные эфиры валерьяновой кислоты, которые не только придают винам аромат, но и усиливают их последствие, выражающееся в головокружении, приливе крови к голове и сердцебиении. Амиловые спирты в больших количествах (до 50 мг на 100 мл) содержатся в коньяках, наливках и других высокоароматизированных алкогольных напитках. Концентрация этанола в крови 1,4 промилле соответствует острому отравлению, 4–5 промилле приводит к летальному исходу. Особенная сложность при алкогольных отравлениях приводит к тому, что этот токсин не выделяется из организма, а метаболизируется. Если, несмотря на систематическое употребление алкоголя, печень незначительно затронута циррозом, то при отказе от алкоголя может произойти регенерация ее функций.

Выщелачивание – извлечение вещества из твердого тела водой.

Г

Гетеротрофы – организмы, синтезирующие необходимые вещества за счет готовых органических соединений; гетеротрофные органы – корни, зародыши, незеленые типы листьев, не способные к фотосинтезу.

Гидролиз. Гидролиз ядов в организме может идти как химическим, так и энзиматическим путем с выходом таких продуктов, как амины, двуокись углерода, спирты или фенолы. Гидролитическое расщепление характерно, к примеру, для пестицидов из группы амидов (пропанид), эфиров различных кислот (эфиры 2,4-Д и 2М-4Х), алкилкарбаматов (севин) и др. При гидролизе липофильные вещества превращаются в гидрофильные, что меняет поведение ядов в организме. Продукты этой реакции слабо проникают через мембраны к жизненно важным центрам и быстрее выводятся из организма.

Глобальное загрязнение (фоново-биосферным) – обнаруживается в любой точке планеты да­леко от его источников (например, ДДТ обнаружен в яй­цах пингвинов в Антарктиде).

Гомеостаз – устойчивое равновесное состояние, которое стремится занять кибернетическая саморегулируемая система.

Гумидный – относящийся к районам высокого увлажнения; гумидные области – влажные области, где количество осадков, выпадающих за год, больше количества воды, которая может за этот период испариться и впитаться в грунт.

Д

Деградация, разложение – образование в сравнении с исходным соединением более простых по структуре продуктов превращения.

Детоксикация – образование из исходного соединения менее токсичных или нетоксичных продуктов превращения.

Детрит – растительные остатки, подвергающиеся разложению; незатвердевшие отложения, состоящие как из неорганического, так и из отмершего, полуразложившегося органического вещества.

Диоксид азота – газ желто-коричневого цвета, особенно сильно раздражающий слизистые оболочки. При контакте с влагой в организме образуются азотистая и азотная кислоты, разъедающие стенки альвеол легких, делая их проницаемыми, возможно даже пропускание сыворотки крови в полость легких. Отравляющее действие оксидами азота начинается с легкого кашля. При повышении концентрации NO_х возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте с влажной поверхностью слизистой оболочки оксиды азота образуют кислоты HNO₃, HNO₂, которые и приводят к отеку легких.

Диоксид серы SO₂ (серный ангидрид) – бесцветный газ с острым запахом, уже в малых концентрациях (20–30 мг/м³) создает неприятный вкус во рту, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Основные источники поступления его в атмосферу – переработка и сжигание различного топлива, включающего серу и ее соединения (каменный и бурый угли, нефть и нефтепродукты, древесина). Его присутствие ощущается при концентрации 3–6 мг/м³. При контакте с водяными парами и осадками в атмосфере образуется серная кислота, реагирующая с аэрозолями металлов с образованием токсичных сульфатов. При концентрации около 50 мг/м³ и соединении с влагой образует последовательно Н₂SО_з и H₂SO₄.

На растения диоксид серы действует либо непосредственно на листья растений, либо косвенно в виде кислотных осадков через почву. Наиболее чувствительны к этому газу хвойные и лиственные леса, так как он накапливается в листьях и хвое.

Особая трудность при определении вреда, нанесенного организму действием диоксида серы, заключается в том, что она часто проявляется совместно с действием других факторов, опасных для здоровья. Неоднократно наблюдалось, что при повышенной концентрации пыли токсической действие диоксида серы проявляется значительно сильнее, чем в воздухе, свободном от пыли. При таком совместном воздействии возрастает опасность заболевания хроническим бронхитом.

Диоксид серы часто действует совместно с NO_X, эта комбинация может значительно увеличить число заболеваний дыхательных путей. При действии сульфит-ионов на клетки в первую очередь повреждаются биомембраны. Под влиянием диоксида серы листья желтеют, особенно в областях между прожилками листа. Наряду с разрушением мембран и обесцвечиванием красящих веществ листьев ион HSO₃^- нарушает деятельность ряда ферментов, понижая их активность. При этом токсическое действие на растения диоксида серы сильнее проявляется в темноте, чем на свету.

Длительная экспозиция – длительное воздействие токсического агента на живой организм, при котором его токсические свойства в отношении организма начинают проявляться. Эколого-химическое поведение веществ, методы их применения и объемы поступления в биосферу определяют в конечном итоге уровень экспозиции.

ДСД – ежедневное поступление вещества, не оказывающее негативного влияния на здоровье человека в течение всей жизни.

ДСП – величина, рассчитываемая как произведение ДСД на среднюю величину массы тела (60 кг).

Е

Естественные органические загрязнения атмосферы представлены аэро­планктоном – организмами, живущими в атмосфере (бак­терии, споры грибов, пыльца растений и др.) и продуктами гниения, брожения и разложения растений и животных. К естественным загрязнителям относится и космическая пыль, которая образуется из остатков сгоревших материалов при их прохождении в атмосфере.

З

Загрязнение – присутствие в экосистеме физических, химических или биологических агентов на уровне, вызывающем неблагоприятные или нежелательные последствия для биоты.

Загрязнение сельскохозяйственное – загрязнение биосферы, вызванное прямо или косвенно сельскохозяйственным производством, т.е. жидкими и твердыми отходами животноводства, растениеводства, включая стоки с остатками пестицидов и удобрений, эродированную почву и вредные компоненты выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и тепловых установок.

Зона острого токсического действия (Z_ас) (зона акута) также определяет опасность химического вещества. Является отношением величины концентрации, вызывающей гибель 50% животных к минимальной пороговой дозе при однократном воздействии. Чем меньше этот показатель, тем более высокий класс опасности вещества, и чем более высокий показатель, тем меньше класс его опасности.

Зона хронического действия (Z_ch) – отношение величины пороговой дозы при однократном введении к многократной. Чем выше этот показатель, тем более опасно вещество при хроническом воздействии.

Зоны чрезвычайной экологической ситуации – регионы, где в результате хозяйственной и иной деятельности наблюдаются устойчивые отрицательные изменения в окружающей при­родной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию экологиче­ских систем, генофонда растений и животных. В этих зонах прекращаются все виды деятельности, отрицательно влияющие на окружающую природную среду, ограничиваются отдель­ные виды природопользования, принимаются оперативные меры по ликвидации отрицательных факторов, влияющих на природную среду.

Зоны экологического бедствия – регионы, где в результате хозяйственной, производственной и дру­гих видов деятельности произошли необратимые изменения в окру­жающей природной среде, приведшие к ухудшению здоровья населе­ния, нарушению природного равновесия, разрушению естественных экологических систем, деградации флоры и фауны. В зонах экологического бедствия прекращается деятельность хозяйственных объектов, кроме связанных с обслуживанием населения, запрещается строитель­ство, реконструкция хозяйственных объектов, ограничиваются все виды природопользования, принимаются оперативные меры по восста­новлению и оздоровлению окружающей природной среды.

И

Избирательная токсичность яда – способность повреждать определенные клетки и ткани без существенного повреждения других видов, с которыми он находится в непосредственном контакте.

Изолирование – процесс, при котором токсикологически важные вещества переводят из соответствующих объектов в жидкую фазу (дистиллят, вытяжку, минерализат и др.).

Иммобилизация – обратимая или необратимая утрата подвижности соединения вследствие сорбции или конъюгации.

Ингибиторы – (например, дифтерийный токсин) – подавляют активность определенных ферментов в клетке и нарушают обменные процессы.

Интоксикация – патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия яда с организмом. Групповые интоксикации приходится наблюдать и при употреблении ядовитых растений, продуктов питания, включающих токсичные вещества, например пестициды и микробные яды. Соответственно степени тяжести определяют легкие, средней тяжести, тяжелые, крайне тяжелые и смертельные отравления, прямо зависящие от выраженности клинической симптоматики и в меньшей степени – от величины принятой дозы.

Й

Йод – в обычном состоянии представляет кристаллы черно-серого цвета с фиолетовым металлическим оттенком. Рассеянный йод выщелачивается водами из магматических горных пород и концентрируется организмами, например водорослями. Промышленные количества йода встречаются в водах нефтяных месторождений и селитерных отложениях.

Йод ядовит. Пары йода действуют раздражающе на слизистые оболочки. ПДК йода в воздухе – 0,001 мг/л. При частом воздействии йода на кожу возможны дерматиты. Попавший на кожу йод смывают раствором тиосульфата натрия или соды.

Йод входит в состав пироксина – гормона щитовидной железы; недостаток этого элемента ослабляет ее деятельность, приводя к заболеваниям человека и животных (зоб).

Физиологическая активность йода очень высока; фтор обладает способностью отлагаться в костях человека. Небольшие количества фтора в питьевой воде уменьшают вероятность появления кариеса зубов, но избыток может вызвать их повреждение. Большие дозы фтора токсичны и подавляют образование коллагена – фибриллярного белка, составляющего основу соединительной ткани животных (сухожилие, кость, хрящ) и обеспечивающего его прочность. Фтор может вызвать остеохондроз, огрубление суставов и их неподвижность, костные наросты. Организм старается выделять фтор с мочой. Большие дозы фтора экстрагируют магний из лимфы и крови, мобилизуют кальций из костей, который часто оседает в почках, легких, мышцах. Контакт с кожей при концентрации фтора выше 10 мг/л вызывает трудно-заживающие ожоги. ПДК паров фтористого водорода в воздухе – 0,0005 мг/л.

Источником загрязнения атмосферы фтором является электрохимическое производство алюминия, либо по пищевым цепям.

К

Кадмий попадает в организм человека с растительной, мясной (потроха) пищей, со съедобными грибами. В окружающую среду, а далее непосредственно в пищу кадмий попадает следующим образом. Примерно 1/3 производимого кадмия поступает в атмосферу в качестве загрязняющего вещества. Основной источник загрязнения почв кадмием – промышленные выбросы, сточные воды, фосфорные удобрения, известковые материалы, выбросы автотранспорта. Природное содержание в почвах невелико и часто зависит от материнской породы. Содержание кадмия в почве на уровне 5 мг/кг наполовину снижает продуктивность сельскохозяйственных культур, а период его полувыведения из почв один из самых больших – около 1100 лет. Биологический период полувыведения кадмия более 10 лет. Кадмий обладает мутагенным и канцерогенным свойствами. Последствие накопления кадмия – болезнь «итаи-итаи», выражающаяся в болезненном скручивании костей, анемии и почечной недостаточности.

Канцерогенное действие – возникновение злокачественных опухолей.

Кобальт. Источники загрязнения данным элементом окружающей среды: отходы и выбросы металлургических предприятий, сточные воды коммунального хозяйства. Кобальт в растениях концентрируется в генеративных органах, в пыльце и клубеньках бобовых культур, положительно действует на развитие клубеньковых бактерий, способствует накоплению витамина В у бобовых культур, лука, репы. Под действием кобальта улучшается диетическая ценность продукции в результате увеличения его содержания в растениях. Кобальт, накапливаясь в генеративных органах растений, способствует прорастанию пыльцы.

Содержание кобальта в растительных тканях в пределах 15– 50 мг/кг является избыточным или токсичным для растений. От недостатка кобальта в кормах страдают крупный рогатый скот, козы и овцы, что приводит к резкому снижению продуктивности животных (падение удоев молока и сокращение в нем витамина В₁₂). Оптимальная норма кобальта в кормах для нормальной регуляции функций у животных 0,07–1,7 мг/кг сухого вещества корма. Постоянный дефицит кобальта в кормах животных способствует эндемическому заболеванию – анобельтозу и авитаминозу В. Для данного заболевания характерно нарушение волосяного покрова (сухотка или «лизуха») и нарушение функций печени. При этом развивается анемия, приводящая при недостатке витамина В₁₂ к малокровию.

Компартментация – пространственное расположение внутри клетки; компартменты – специализированные внутриклеточные отсеки, наличие которых позволяет клетке и органоидам удерживать в небольших объемах необходимые ферменты и метаболиты, создавать гетерогенную физико-химическую микросреду, осуществлять на разных сторонах мембраны разнообразные, иногда противоположно направленные биохимические реакции.

Консумент – организм, получающий энергию в процессе ассимиляции биоты.

Концентрационный фактор (концентрация яда в биологических средах, в частности в крови) считается основным в клинической токсикологии. Определение этого фактора позволяет различать токсикогенную и соматогенную фазы отравления и оценить эффективность дезинтоксикационной терапии. Исследование динамики концентрационного фактора помогает обнаружить в токсикогенной фазе отравлений два основных периода: период резорбции (продолжающийся до момента достижения максимальной концентрации токсичного вещества в крови) и период элиминации (от этого момента до полного очищения крови от яда).

Конъюгат – соединение, образованное ксенобиотиком и природным веществом.

Коэффициент аккумуляции (К_ак) – отношение концен­трации вредного вещества в объекте или живом организме к концентрации этого же вещества в среде или в пище в равновесном состоянии.