2020-04-12
128
Исследование экологических рисков, создаваемых любой ПХС, включает три главных компонента:
1) источник загрязнения (действующее производство либо объект ПЭУ, например почвы, когда-то сильно загрязненные токсичным или радиоактивным веществом, протекающая емкость с хранящейся и ней нефтью и т. п.);
2) рецептор (объект окружающей среды, на который загрязнение, по-видимому, окажет или уже оказывает неблагоприятное воздействие, например население поселка, фунтовая вода, некоторые экосистемы или нечто другое);
3) направление распространения загрязнения («путь», по которому рецептор вступил в контакт с загрязняющими веществами).
Взаимосвязи загрязнителя и рецепторов существуют, если в наличии имеются все три вышеперечисленных компонента. Необходимо оценить вероятность образования этих взаимосвязей. Оценка риска иключает характеристику данных взаимозависимостей и обычно содержит схематическое изображение источника загрязнений, схему измерений и моделирование судьбы и процессов переноса загрязнения но путям распространения, а также оценку его возможного воздействия на рецептор и на его поведение. С помощью этой методологии оценивают не только существующую ситуацию, но и прогнозируют любые изменения во взаимосвязях в будущем.
С помощью методов экотоксикологии исследуется вероятность развития у растений и животных неблагоприятных эффектов, обусловленных воздействием факторов окружающей среды. Экотоксико-логия занимается выяснением механизмов (особенно биохимических и физиологических) токсического действия антропогенных факторов на живые организмы в природной среде, изучает источники поступления вредных веществ в окружающую среду, их распространение и трансформацию в окружающей среде, действие на живые организмы. Центральным элементом всех экотоксикологических исследований являются принципы экотоксичности, а основными рассматриваемыми вопросами - характеристика ксенобиотического профиля среды обитания, проблемы экотоксикокинетики, экотоксикодинамики, экотоксикометрии.
Ксенобиотический профиль 1 - один из важнейших факторе: внешней среды (наряду с температурой, освещенностью, влажностью, трофическими условиями и т.д.), который может быть описан качественными и количественными характеристиками.
Для экотоксикологии интерес представляют лишь молекулы, обладающие биодоступностью (как правило, это соединения, находящиеся в газообразном или жидком состоянии, адсорбированные на частицах почвы и различных поверхностях, мелкодисперсная пыль (размер частиц 10...50 мкм)). Экосистемы адаптированы к соответствующему естественному ксенобиотическому профилю, но под действием накопления в нем поллютантов начинают медленно отравляться, т.е. поллютант приобретает свойства экотоксиканта.
Вещества, представляющие опасность для окружающей среды. характеризуются в водной среде следующими показателями остром токсичности: 1) средняя смертельная концентрация при воздействии на рыбу в течение 96 ч составляет не более 10 мг/л; 2) средняя концентрация яда, вызывающая определенный эффект при воздействии на дафнии в течение 48 ч, - не более 10 мг/л; 3) средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водоросли в течение 48 ч не более 10 мг/л.
Формирование ксенобиотического профиля. К числу при родных источников биодоступных ксенобиотиков, по данным ВОЗ (1992), относятся переносимые ветром частицы пыли, аэрозоль морской соли, вулканическая деятельность, лесные пожары, биогенные частицы, биогенные летучие вещества. Другим источником ксенобиотиков в среде, значение которого неуклонно возрастает, является деятельность человека.
Персистирование. Многочисленные абиотические (происходящие без участия живых организмов) и биотические (происходящие с участием живых организмов) процессы в окружающей среде направлены на удаление экотоксикантов.
Вещества, оказывающиеся устойчивыми к процессам разрушения и вследствие этого длительно накапливающиеся в окружающем среде, как правило, являются потенциально опасными экотоксикантами (табл. 5.1).
К персистентным веществам относятся тяжелые металлы (свиней медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, ртуть, мышьяк, хром) полициклические полигалогенированные углеводороды, некоторые хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран, алдрин, линдан и т.д.) и многие другие вещества.
Ксенобиотический профиль - совокупность чужеродных веществ-поллютантов, содержащихся в окружающей среде (воде, почве, воздухе и живы организмах) в форме (агрегатном состоянии), позволяющей им вступать хи- мические и физико-химические взаимодействия с биологическими объектами экосистемы.
Таблица 5.1. Периоды полуудаления экотоксикантов из биоценозов
| Поллютант | Период полуудаления | Среда |
| Нефтепродукты | I 000 лет | Донные осадки |
| Свинец | I 500 лет | Почва |
| Цинк | 450 лет | То же |
| ддт | 10 лет | » |
| Атразин | 25 мес | Вода (рН 7) |
| Бензоперилен | 14 мес | Почва |
| Фенантрен | 138 сут | То же |
| Карбофуран | 45 сут | Вода (рН 7) |
| Иприт | 7 сут | Почва (t= 15 °С) |
| Зарин | 4ч | То же |
Трансформация. Подавляющее большинство веществ подвергается в окружающей среде различным превращениям. Характер и скорость этих превращений определяют их стойкость. На стойкость вещества в окружающей среде влияет большое количество процессов. Основными являются фотолиз (разрушение под влиянием света), гидролиз, окисление.
В результате превращения химических веществ в окружающей среде образуются новые вещества. При этом их токсичность иногда может быть выше, чем у исходного агента.
Биотическая трансформация. Абиотическое разрушение химических веществ обычно проходит с малой скоростью. Значительно быстрее деградируют ксенобиотики при участии биоты, особенно микроорганизмов (главным образом бактерий и грибов), которые используют их как питательные вещества. Деградация соединения может завершаться его полным разрушением, т.е. минерализацией (образование воды, диоксида углерода, других простых соединений). Однако возможно образование промежуточных продуктов биотрансформации веществ, обладающих порой более высокой токсичностью, чем исходный агент. Так, превращение неорганических соединений ртути фитопланктоном может приводить к образованию более токсичных ртутьорганических соединений, в частности метилртути.
Биоаккумуляция - способность вещества переходить из окружающей среды в биообъекты (например, водные организмы). К биоаккумулирующим относят химические соединения с коэффициентом (фактором) биоаккумуляции для рыб более 500, а также вещества, у которых логарифм коэффициента распределения октанол-вола превышает 4,0.
Экотоксикодинамика - раздел экотоксикологии, рассматривающий конкретные механизмы развития и формы токсического процесса, вызванного действием экотоксикантов на биоценоз и/или отдельные виды, его составляющие. Можно выделить прямое, опосредованное и смешанное действие экотоксикантов.
Прямое действие - это непосредственное поражение организмов определенной популяции или нескольких популяций (биоценоза) экотоксикантом или совокупностью экотоксикантов данного ксенобиотического профиля среды. Примером веществ с подобным механизмом действия на человека является кадмий. Этот металл накапливается в организме даже при минимальном его содержании в среде и при достижении критической концентрации инициируем токсический процесс, проявляющийся поражением дыхательной системы, почек, иммуносупрессией и канцерогенезом.
Опосредованное действие ксенобиотического профиля среды на биотические или абиотические элементы условия обитания популяции состоит в том, что последние перестают быть оптимальными для ее существования. Многие токсиканты способны оказывать как прямое, так и опосредованное, т.е. смешанное, действие. Примером веществ, обладающих смешанным механизмом экотоксического действия, являются, в частности, гербициды.
Экотоксичность - это способность данного ксенобиотического профиля среды вызывать неблагоприятные эффекты на уровне-популяции и биоценоза (гибель популяции, рост заболеваемости и смертности, уменьшение рождаемости, нарушение популяционных характеристик, исчезновение отдельных видов и появление новых, не свойственных данному биоценозу, нарушение межвидовых взаимоотношений).
В общем случае среди сложных систем экотоксичность характеризуется целым рядом показателей качественно или полуколичественно через понятие «экологический риск». В зависимости от продолжительности действия экотоксикантов на экосистему можно говорить об острой и хронической экотоксичности.
В большинстве случаев приходится иметь дело со случаями хронической экотоксичности. Среди механизмов экотоксичности выделяют:
• прямое действие токсикантов, приводящее к массовой гибели представителей чувствительных видов;
• прямое действие ксенобиотика, приводящее к развитию специальных форм токсического процесса (иммуносупрессивное действие, канцерогенез, снижение репродуктивных возможностей);
• прямое действие экополлютантов на эмбрионы;
• прямое действие продукта биотрансформации поллютанта с необычным эффектом;
• опосредованное действие путем сокращения пищевых ресурсов 1реды обитания;
• взрыв численности популяции вследствие уничтожения вида-конкурента.
Все виды классических количественных токсикологических исследований в полной мере используются для определения экотоксичности ксенобиотиков.
Острая токсичность экополлютантов определяется экспериментально на нескольких видах, являющихся представителями различных уровней трофической организации в экосистеме (водоросли, растения, беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие).
Агентство по защите окружающей среды США (US EPA) требует при определении критериев качества воды, содержащей некий токсикант, определения его токсичности, по крайней мере, на 8 различных видах пресноводных и морских организмов (16 тестов).
Экотоксичные вещества (отходы) - вещества или отходы, которые в случае попадания в окружающую среду представляют или могут со временем представить угрозу для окружающей среды в ре-гультате биоаккумулирования и/или оказывать токсичное воздействие на биотические системы. Экотоксичность зависит не только от токсичности компонентов вещества (отхода), но и от степени их подвижности в ландшафтах (экосистемах). Основными механизмами попадания компонентов отхода в ландшафты являются испарение летучих веществ и выщелачивание. Любой тест на экотоксичность должен включать выщелачивание, которое проводится, как правило, водой с рН 5,6 - 7,0 (вода, уравновешенная с атмосферным СО:). Экстракт впоследствии либо подвергается химическому анализу на содержание токсичных компонентов (практика US EPA), либо исследуется на биологических тест-объектах (практика ЕС). В качестве тест-объектов используются дафнии или одноклеточные водоросли.
В обнаружении и оценке риска (опасности) большую роль играют моделирование поведения химикатов в окружающей среде и экспериментальное выявление их токсических свойств по отношению к различным звеньям экосистем.
На всех этапах оценки особое внимание уделяется выделению как источников опасности, так и факторов экологического риска. Источником опасности, или фактором риска, называется случайное событие, реализация которого может привести к реализации риска для субъекта риска. К реализации одного и того же риска могут примести разные факторы. Например, к загрязнению поверхностных вод могут привести сбросы сточных вод в водоем через организованные мы пуски, загрязненные стоки с земель, аэротехногенные выпадения и пр. Таким образом, риск можно дифференцировать на отдельные составляющие - факторные риски.
